Способы возбуждения дуги при сварке

Возбуждение сварочной дуги

Основными способами возбуждения сварочной дуги являются следующие:

1) возбуждение сварочной дуги разведением электродов (после их соприкосновения );

Еще страницы к теме

Возбуждение сварочной дуги:

2) возбуждение сварочной дуги дополнительным импульсом высокого напряжения и высокой частоты (от осциллятора); кроме того, возможны и другие способы (дополнительной дугой, промежуточнойвставкой и т. д.).

Механизм возбуждения дуги после короткого замыкания связан с тем, что соприкосновение реальных твердых тел при небольшом давлении происходит, как известно, небольшим числом микровыступов. Проходящий через них ток вызывает быстрый нагрев и испарение контактных мостиков, в результате которого возникают два важных для возбуждения дуги процесса.

1) Основания испарившихся выступов разогреваются до температуры кипения, что на некоторых металлах приводит к термоэлектронной эмиссии.

2) После нарушения металлического контакта электроды можно рассматривать как обкладки конденсатора, удаляющиеся друг от друга.

Л. А. Сена рассмотрел задачу о напряженности поля Е между обкладками такого конденсатора при заряде его от источника с напряжением U₀ через сопротивление R в условиях перемещения пластин, площадью S, с ускорением а. Им показано, что величина Е имеет максимум, определяемый выражением

В сварочных цепях U₀ ≈ 50 в; R ≤ 1 ом, поэтому, приняв площадь микронеровностей S = 1 * 10 -6 см 2 и а ≤ 1 * 10 6 см/сек 2 , получим Е_max ≥ 1,5 * 10 12 в/см. Эта напряженность больше, чем достаточна для мощной электростатической эмиссии электронов из любого катода.

Таким образом, оба описанных процесса приводят к появлению в разрядном промежутке свободных электронов. Сталкиваясь с атомами газа, они вызывают их ионизацию, размножение носителей тока и дальнейшее развитие разряда. В случае возбуждения дуги высокочастотным напряжением можно представить ее развитие через стадии лавинного и тлеющего разрядов, переходящих по мере роста тока в дуговой.

Высокочастотное поле устраняет направленное движение лавин, что приводит к увеличению времени пребывания зарядов в разрядном промежутке и числа актов ионизации на каждый заряд. Для изучения сварочных дуг с неустойчивыми параметрами важно знать время формирования установившейся дуги. М. Н. Соболев, осциллографируя разряд конденсатора на промежуток между медными электродами в воздухе, показал, что напряжение разряда становится типично дуговым и установившимся по истечении 1 * 10 -8 сек от его начала.

Основываясь на балансе энергии активных пятен разряда на медных электродах, Сомервилл Д. М. показал возможность испарения меди за 1,5 * 10 -5 сек существования разряда. Экспериментально пары цинковых и кадмиевых электродов обнаружены через 1 * 10 -8 сек от начала развития разряда.

Таким образом, можно считать, что по истечении 1 (10 -5 ÷10 -4 ) сек от начала разряда между металлическими электродами его параметры при прочих равных условиях приобретают значения, свойственные сколь угодно длительно горящей дуге.

Источник

Технология ручной дуговой сварки Ч.3 Техника ручной дуговой сварки

Данная статья, посвящённая технике ручной дуговой сварки, является следующей статьёй из цикла «Технология ручной дуговой сварки». Правильная техника сварки является гарантией получения качественного сварного соединения. Правильная техника приходит с опытом работы и определяет квалификацию сварщика.

Электрическая дуга при ручной дуговой сварке

Возбуждение сварочной дуги

Возбуждение дуги может происходить двумя способами. Можно прикоснуться электродом к свариваемому металлу, а потом отвести электрод на расстояние 3-4мм, поддерживая горение образовавшейся дуги.

Можно зажечь дугу, быстрым боковым движением прикоснувшись к свариваемому металлу и затем отвести электрод на расстояние также 3-4мм (это движение подобно тому, как зажигается спичка). Прикосновение электрода к металлу должно быть кратковременным, иначе электрод приваривается к металлу. Отрывать приварившийся электрод следует, резкими движениями поворачивая его в стороны.

Длина электрической дуги

В процессе сварки металла необходимо поддерживать сварочную дугу определённой длины, в зависимости от марки электрода и его диаметра. Длина дуги, во многом, определяет качество сварки и форму сварного шва.

Рекомендуемая длина сварочной дуги составляет 0,5-1,1 от диаметра электрода. Если дуга короткая, то это может вызвать приварку электрода к металлу, прерывание дуги и нарушения процесса сварки.

При большой длине дуги её горение становится неустойчивым, уменьшается глубина провара, происходит разбрызгивание расплавленного электродного металла и происходит насыщение металла шва азотом и кислородом. При этом трудно получить сварной шов с требуемой формой. Для электродов с толстым покрытием рекомендуемую длину дуги производитель указывает в паспорте. Умение поддерживать постоянную длину дуги, на протяжении всего процесса сварки, определяет профессиональный уровень сварщика.

Положение электрода при ручной дуговой сварке

Положение электрода в процессе сварки зависит от пространственного расположения шва, толщины и марки свариваемого металла, диаметра самого электрода, толщины и марки его покрытия.

Сварку можно выполнять справа налево, слева направо, от себя, к себе. При этом, при любом направлении сварки, угол наклон электрода должен обеспечивать проплавление металла на небольшую глубину и правильное формирование сварного шва. На рисунке справа показано рекомендуемое положение электрода при сварке в различных направлениях:

Техника движения электрода при ручной дуговой сварке

При выполнении сварки, электрод должен двигаться в трёх направлениях, показанных на рисунке слева.

Первое движение (направление а) — поступательное перемещение вдоль оси электрода (поз.1) в зону сварки. Для сохранения устойчивой дуги, скорость этого движения равна скорости плавления электрода.

Второе движение (направление б) — поступательное движение электрода вдоль линии сварного шва (поз.2). Скорость этого перемещения зависит от силы сварочного тока, диаметра электрода и других факторов.

При слишком большой скорости возникает риск возникновения непроваров. Подобные дефекты в сварном шве образуются из-за того, что при большой скорости перемещения электрода, наплавляемый металл не успевает сплавляться с основным металлом. При малой скорости перемещения электрода, возможен перегрев и прожог свариваемого металла (особенно при сварке тонкого металла) и снижается производительность сварки. При отсутствии поперечных перемещений электрода, сварной шов получается шириной около 1,5 диаметра электрода. Подобными швами сваривают тонколистовой металл, а также проваривают корень многослойного сварного шва.

Третье движение электрода — это поперечные колебательные перемещения электрода (стрелка в). Применяются для получения необходимой ширины шва и глубины проплавления. Поперечные движения замедляют процесс остывания полученного сварного шва, способствуют выведению газов и шлаков и обеспечивают хорошее сплавление основного и наплавленного металла, значительно повышая качество сварки. Кратер, получившийся в конце наплавки валика, тщательно заваривают.

Техника выполнения швов по длине и сечению при ручной дуговой сварке

Классификация сварных швов по длине и сечению

В зависимости от количество слоёв и проходов, сварные швы подразделяются на однослойные, многослойные и многопроходные.

Однослойный шов выполняется одним слоем за один проход. Многослойные сварные швы выполняются в несколько слоёв, за такое же число проходов. Многопроходные также выполняются в несколько слоёв, но, при этом, некоторые слои выполняются за несколько проходов. Многослойные швы чаще всего используются при сварке стыковых швов. Многопроходные — при сварке угловых швов, или же при сварке тавровых швов.

По длине, сварные швы классифицируются на короткие — длиной до 300мм, средние — от 300 до 1000мм и длинные, с длиной свыше 1000мм.

Порядок выполнения сварных швов

Порядок выполнения сварных швов очень важен для обеспечения работоспособности металлоконструкции и уменьшения внутренних напряжений и деформаций при сварке. Порядок выполнения шва определяется последовательностью заполнения разделки по длине шва и по его поперечному сечению.

Существуют различные способы сварки швов, в зависимости от их длины, от свариваемого материала и от требований к качеству сварного изделия. Некоторые из схем сварки представлены на рисунке:

Швы малой длины обычно выполняются напроход (схема а)), от начала шва и до конца. Швы средней длины, чаще всего, выполняют от середины к краям (схема б)), либо обратноступенчатым способом (схема в)). Длинные швы сваривают либо обратноступенчатым способом, либо вразброс (схемы г), д), е)).

Техника ручной дуговой сварки обратным способом состоит в том, что шов делят на участки по 150-200мм. И на каждом из таких участков сваривание шва происходит в направлении, обратном общему направлению сварки.

Горкой или каскадом происходит сварка ответственных металлоконструкций с толщиной свариваемого металла 20-25мм, т.е. в случае, когда есть риск образования холодных трещин, или горячих трещин при сварке.

Техника сварки горкой состоит в том, что в середине завариваемого участка на небольшой длине (200-300мм) выполняют сварной шов. Затем накладывают второй шов, который больше первого по длине примерно в два раза. Второй шов должен с двух сторон перекрывать первый шов (схема е) на рисунке). Третий слой, по длине на 200-300мм больше второго и также его перекрывает с двух сторон.

Таким образом, продолжают накладывать новые швы, длиннее предыдущих на 200-300мм и перекрывающих их с обеих сторон до тех пор, пока участок над самым первым швом не будет полностью заварен. После этого сварку выполняют в разные стороны короткими швами. Преимущество данной техники ручной дуговой сварки состоит в том, что зона сварки всегда находится в горячем состоянии и это значительно снижает риск возникновения трещин. Ручная дуговая сварка каскадом выполняется по аналогичному принципу (схема д)).

В случае сварки низкоуглеродистой стали, каждый слой наплавленного металла имеет толщину 3-5мм, в зависимости от силы сварочного тока. К примеру, при силе сварочного тока 100А, происходит расплавление основного металла на глубину 1мм, а в металле нижнего слоя происходят термические изменения на глубине 1-2мм с формированием мелкозернистой структуры.

При увеличении силы тока до 200А, проплавление металла происходит на глубину до 4мм, а термические превращения в нижних слоях металла происходят на глубине 2-3мм.

Для получения мелкозернистой структуры в корневом шве выполняют его термическую обработку. Для этого выполняют подварочный шов по всей длине соединения напроход электродом, диаметром 3мм при силе сварочного тока 100А. Перед выполнением подварочного шва, корень основного шва зачищают.

Для проведения термической обработки верхних слоёв шва, наносится отжигающий слой, толщина которого составляет 1-2мм. За счёт малой толщины шва достигается большая скорость остывания и мелкозернистая структура. Отжигающий слой наносят электродом диаметром 5мм при силе сварочного тока 200-300А.

Техника окончания шва при ручной дуговой сварки

При окончании выполнения сварного шва, необходимо правильно заварить кратер. Кратер содержит наибольшее количество вредных примесей и является зоной повышенного риска для образования трещин. Учитывая это, не рекомендуется сразу обрывать дугу, быстро отведя электрод в сторону. Лучше всего прекратить движения электрода и медленно удлинять дугу, до её обрыва. При такой технике сварки, электродный металл заполняет кратер.

При сварке низкоуглеродистых сталей возможно отведение кратера в сторону от сварного шва. Но, в случае сварки стали, склонной к формированию закалочных структур, вывод кратера в сторону не допустим из-за повышенной вероятности образования трещин. Если произошёл случайный обрыв дуги, или необходимо сменить электрод, то продолжать процесс сварки следует, возбуждая дугу не над кратером, а перед ним, на ещё не сваренном основном металле. Затем проплавляют металл в кратере и продолжают процесс сварки.

Источник

Технология ручной дуговой сварки

Дуга возбуждается после замыкания сварочной цепи в момент отведения конца электрода от свариваемого изделия. Сварщики возбуждают дугу обычно одним из двух наиболее употребительных способов: ударом или «чирканьем». По первому способу (фиг. 42, а) электрод почти вертикально подводится к месту сварки и после легкого прикосновения сразу же отводится вверх. По второму способу дуга возбуждается скользящим прикосновением конца электрода к свариваемой поверхности (фиг. 42, б). Этот способ возбуждения напоминает способ зажигания спички.

В обоих способах электрод подводится к изделию на расстояние 10—15 мм, сварщик в этот момент закрывает лицо щитком, после чего быстрым движением возбуждает дугу. При этом электрод должен отводиться от изделия на 2—5 мм.

Для наложения валика сварщику нужно совместить одновременно три движения электрода.

Первое — непрерывное и равномерное движение вниз по мере расплавления электрода.

Второе — передвижение электрода по направлению сварки. При этом электрод наклоняется в сторону движения. Обычно угол наклона составляет около 15—30° к оси, перпендикулярной плоскости сварки (фиг. 43). Скорость движения подбирается в зависимости от диаметра электрода, силы сварочного тока, скорости плавления электрода, вида и ширины шва. Очень важно правильно подобрать скорость перемещения электрода, так как от этого зависит качество сварки, форма шва и его размеры.

Нормальной скоростью передвижения электрода следует считать такую, при которой образуется валик шва шириной примерно 1,5 диаметра электрода, с хорошим проплавлением основного материала, плавным переходом поверхности шва к кромкам и отсутствием прожогов.

Фиг.42.Способы зажигания дуги

Фиг.43.Наклон электрода при сварке

Фиг.44.Поперечное движение конца электродов при сварке

Третье — колебательное движение электрода поперек шва для получения более широкого валика и лучшего расплавления кромок. Широкие валики находят большое распространение при сварке всех видов швов. Получаются они при равномерных движениях электрода поперек шва. Поперечные колебательные движения электрода совмещаются с поступательным движением вдоль шва и постепенным опусканием его вниз. Колебательные движения электрода увеличивают время нахождения металла в расплавленном состоянии. Это обстоятельство способствует замедленному охлаждению наплавленного металла и постепенному затвердеванию его. В результате в наплавленном металле уменьшается количество газовых пузырей и шлаковых включений.

Источник