Сварочная дуга и ее свойства

При плазменной, электронно-лучевой и лазерной сварке

Конструктивные элементы сварных соединений

Плазменная сварка стали, цветных металлов и сплавов в противовес плазменной резке применяется значительно реже.

Ввиду новизны этих способов сварки и достаточно небольшого объема их применения стандартов на подготовку и сборку сварных соединений, а также на размеры сварных швов, получаемых при этих методах сварки, нет.

Плазменной сваркой можно сваривать стыковые соединения без разделки кромок при d до 12 мм. При большей толщине требуется разделка кромок.

Электронно-лучевую сварку в вакуумных камерах применяют в основном для некрупных изделий из тугоплавких и активных металлов: титана, циркония, тантала, молибдена и т.д.

Высокая концентрация теплоты, сфокусированной в электронном луче диаметром 1…1,5 мм, способствует малой зоне проплавления, имеет очень малую ширину и значительную глубину, что позволяет выполнять сварку (без разделки кромок) стыковых и нахлесточных соединений на металле больших толщин.

Лазерная сварка используется в радио- и электронной промыш-ленности. Благодаря острой фокусировке возможно сосредоточение большой тепловой энергии на площадках, измеряемых сотыми и тысячными долями миллиметра. Можно создать лазер для сварки очень толстого металла, но процесс плавления металла становится в этом случае практически неуправляемым. Поэтому в настоящее время лазерную сварку применяют для соединения металла сверхмалых толщин (металлическая фольга), проволок малого диаметра и т.д., т.е. изделий, которые не требуют разделки кромок. Типы соединений – нахлесточные и стыковые.

Газы, в том числе и воздух, при нормальных условиях не проводят электрический ток. Объясняется это тем, что в обычных условиях они состоят из нейтральных молекул и атомов, которые не являются носителями зарядов. Они станут электропроводными в том случае, если в своем составе будут иметь электроны, положительные и отрицательные ионы, которые возникают в газах при воздействии на них электрического поля, тепла, при прохождении через газ ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей, а также лучей, испускаемых радиоактивными веществами.

Прохождение электрического тока через газы называется электрическим газовым разрядом. Процесс образования электронов и ионов называется ионизацией, а газ, содержащий электроны и ионы, ионизированным.

При прохождении электрического тока через газовый промежуток положительные ионы стремятся к отрицательному полюсу (катоду),
а отрицательные – к положительному (аноду). При движении некоторые электроны и ионы, сталкиваясь между собой, образуют нейтральные атомы и молекулы. этот процесс называется рекомбинацией.

В электрической дуге энергия источника питания преобразуется в кинетическую и потенциальную энергию частиц плазмы, которая в свою очередь передается электродам и частично превращается в электромагнитное излучение – фотоны, покидающие зону дуги.

Электропроводный газовый канал, соединяющий электроды, имеет форму усеченного конуса или цилиндра. Его свойства на различных расстояниях от электродов неодинаковы. Тонкие слои газа, примыкающие к электродам, имеют сравнительно низкую температуру. В зависимости от полярности эти слои называются катодной или анодной областями дуги. По ориентировочным данным протяженность l_к (тол-щина) катодной области l_к =
= 10^–4…10^–5 см; l_а = 10^–3…10^–4 см. Между приэлектродными облас-тями располагается наиболее протяженная высокотемпера-турная область разряда – столб дуги (рис. 3.1).

Напряжение распределяется между различными областями неравномерно. Значительное падение напряжения наблюдается в приэлектродных областях, что указывает на высокую напряженность электрического поля в них.

.

Так, в катодной области с l_к = 10^–5 см и падением напряжения U_к = = 10…20 В; напряженность Е достигает Е_к = 2×10⁶ В/см; Е_а = 10⁴ В/см.

Процессы, протекающие в приэлектродных областях, играют первостепенную роль в механизмах преобразования электрической энергии источников питания в тепловую и передачи ее электродам.

Дата добавления: 2015-05-06