Свойства электрической сварочной дуги

Электрическая сварочная дуга представляет собой мощный электрический разряд, происходящий в воздуш­ной среде между электродом и свариваемым изделием.

В обычных условиях воздух не является проводником электрического тока, но при наличии в нем электрически заряженных частиц (электронов) становится электропроводным. Электроны сталкиваются в воздушном промежутке с молекулами и атомами газов воздуха, ударяются о них и, добавляя или отнимая отрицательный заряд, превращают их в отрицательные или положительные частицы – ионы. Процесс образования электрически заряженных частиц в среде газов называется ионизацией.

Ионизация воздушного промежутка обеспечивает условия для протекания через него электрического тока и образование дугового разряда. Зажигание дуги производится замыканием электрода на изделие (короткое замыкание). При этом достигается быстрый разогрев до высоких температур конца электрода, в результате чего с его поверхности вылетает поток свободных электронов. При последующем отводе конца электрода от изделия электроны под действием электрического поля ускоряют свое движение, вызывая ионизацию воздушного промежутка и возникновение дугового разряда. Чем быстрее перемещаются электроны, тем скорее возникает ионизация и зажигание дуги. Силой, способной придать электронам большую скорость, является напряжение между полюсами. Поэтому в начальный период напряжение должно быть выше того, которое необходимо в период нормального горения дуги.

Дуга состоит из раскаленного участка на конце электрода (отрицательного полюса дуги при прямой полярности), называемого катодным пятном, газового столба и сильно раскаленной зоны положительного полюса дуги, называемой анодным пятном. Катодное пятно является источником излучения свободных электронов (место выхода электронов из электрода). Газовый столб - это участок, где происходит перемещение электронов и ионов. Анодное пятно - место входа электронов. В результате ударов потока электронов на аноде выделяется наибольшее количество тепла. Неравномерным распределением тепла в дуге постоянного тока пользуются для регулирования скорости плавления основного или электродного металла, подсоединяя их соответственно к катоду (минус) или аноду (плюс) сварочной цепи.

Поверхность анодного пятна имеет форму вогнутой сферы (чаши), которая называется кратером. Сварочная дуга окружена ореолом пламени, состоящим из газообразной смеси паров металла и продуктов реакций с окружающей газовой средой.

Электрическая дуга является мощным концентрированным источником тепла. Температура дуги достигает 6 000^оС – 8 000^оС. Для дуги постоянного тока возможна сварка на прямой (минус на электроде) и обратной (плюс на электроде) полярности.

При питании дуги переменным током катодное и анодное пятна меняются местами 100 раз в секунду. При изменении полярности ток проходит через нулевое значение и дуга в этот момент угасает. Вследствие этого дуга на переменном токе горит менее устойчиво, чем на постоянном. Для повышения устойчивости дугового разряда при работе на переменном токе в состав электродных покрытий вводится достаточное количество стабилизирующих компонентов (вещества, содержащие калий, натрий, кальций), облегчающих возбуждение и повышающих устойчивость горения дуги. Кроме того, источники переменного тока, используемые для сварки, имеют более высокое напряжение холостого хода, чем источники дуги постоянного тока.

Дата добавления: 2014-01-13