Тепловые свойства сварочной дуги и полярность тока

Сварочная дуга используется человечеством для неразъемного, герметичного соединения металлов более века назад. Ее изучением занимался физик Вольт. Затем

Основные понятия

Сварочный ток, кроме своего абсолютного значения, выражаемого в амперах, характеризуется постоянством или периодическим изменением во времени величины и направления.

В первом случае ток называется постоянным. Его источниками являются сварочные выпрямители, автономные сварочные генераторы, а также современные аппараты для сварки, использующие инверторные технологии.

Если направление и (или) величина тока меняются во времени, то его называют переменным. Источниками переменного сварочного тока служат понижающие трансформаторы, первичная обмотка которых включается в сеть переменного тока 220 или 380 вольт.

На выбор параметров сварки, то есть ее режима, влияют следующие факторы, тесно между собой связанные:

  • толщина свариваемой заготовки;
  • вид металла или сплава, который предстоит варить;
  • диаметр применяемого электрода;
  • расположение и характер шва.

Выбираемый токовый режим работы сварочного аппарата определяет величину энергии электрической дуги. Чем больше значение этого параметра, тем больше тепла выделяется при горении дуги, а значит, более интенсивно и глубоко плавится заготовка и применяемый электрод.

Отсюда становится понятным, что чем толще и массивней свариваемый металл, тем большее значение тока должно быть установлено при его сварке. Кроме этого, существует прямая зависимость между толщиной заготовки, токовым режимом и диаметром электрода при ручной дуговой сварке.

Вопр_ОЭ/1 Какая сталь обыкновенного качества относится к кипящей?

Сталь не полностью раскисленная марганцем при выплавке, и содержащая не более 0,05% кремния.

Сталь не полностью раскисленная марганцем при выплавке, и содержащая не более 0,05% кремния.

Содержащая кремния от 0,05 до 0,17%.

Содержащая кремния от 0,05 до 0,17%.

Содержащая более 10 мл. водорода на 100 г. металла.

Содержащая более 10 мл. водорода на 100 г. металла.

Тема: 0.01.1.01.ОЭ(м)-I Общий экзамен. Уровень:I

Вопрос 2 из 117:

Читайте также:

fffe001_1.100x100.jpg

В этой статье рассмотрим параметры переноса металла при сварке, а также рассмотрим основные виды переноса. Также, в статье будут рассмотрены основные силы, которые действуют на капли металла при переносе, подробно расскажем про крупнокапельный перенос и его особенности.

wewe001_1.100x100.jpg

Сварочные материалы необходимы для осуществления сварочных работ в разных отраслях промышленности и хозяйства. Более часто сварка востребована в области строительства, однако лидирующие позиции по объему используемых сварочных материалов, конечно, занимают производственные предприятия. Какие именно материалы используются, расскажем в этой статье.

sdsdsaw1_1.100x100.jpg

В той статье поговорим о таких проблемах проведения сварки, как возникновение дефектов. Для начала, немного разберем контроль качества готовых изделий, а после перейдем непосредственно к дефектам. В этой статье расскажем о видах дефектов, перечислим все основные дефекты. А также подробней расскажем о самых распространённых и опасных из них – трещины и подрезы.

Определение сварочной дуги

Данное явление представляет собой устойчивый, не ограниченный во времени электрический разряд в среде, образованной воздушными или защитными газами и парами металлов. Она обладает проводимостью только в ионизированном состоянии, иными словами, когда в ней имеются частицы с положительным или отрицательным знаком. Пребывающий в таких условиях газ называют плазмой. Носителями отрицательного заряда выступают электроны, положительного — лишенные их атомы или молекулы.

Таким образом, определение сварочной дуги может звучать и так: это длительный электрический разряд в плазме, состоящей из воздушных или защитных газов и металлических паров.

Главное свойство данного явления заключается в выделении большого количества теплоты, что всегда наблюдается при протекании тока. Оно вызывает расплавление металла.

Основные свойства дугового разряда

В процессе работы, для того, чтобы возбудить дуговой разряд, производится кратковременное касание заготовки электродом, то есть, создание короткого замыкания с последующим разрывом металлического контакта и установлением требуемого воздушного зазора. Таким способом выбирается оптимальная длина сварочной дуги.

При очень коротком разряде электрод может прилипать к заготовке, плавление происходит чересчур интенсивно, что может привести к образованию наплывов. Длинная дуга отличается неустойчивостью горения и недостаточно высокой температурой в зоне сварки.

Неустойчивость и видимое искривление формы сварочной дуги часто можно наблюдать при работе промышленных сварочных агрегатов с достаточно массивными деталями. Это явление называется магнитным дутьем.

Суть его заключается в том, что сварочный ток дуги создает некоторое магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем, создаваемым током, протекающим через массивную заготовку.

То есть, отклонение дуги вызывается магнитными силами. Дутьем процесс назван потому, что дуга отклоняется, как будто под воздействием ветра.

Радикальных способов борьбы с этим явлением нет. Для уменьшения влияния магнитного дутья применяют сварку укороченной дугой, а также располагают электрод под определенным углом.

Вопр_ОЭ/2 Где должен подключаться токопровод к изделиям больших размеров для выполнения сварки?

В непосредственной близости к месту сварки, при условии надежного контакта.

В непосредственной близости к месту сварки, при условии надежного контакта.

Место крепления токопровода не зависит от места сварки.

Место крепления токопровода не зависит от места сварки.

В самом толстом месте конструкции, при условии надежного контакта.

В самом толстом месте конструкции, при условии надежного контакта.

Тема: 0.01.1.01.ОЭ(м)-I Общий экзамен. Уровень:I

Вопрос 3 из 117:

Строение и зона анодного пятна

В структуре дуги различают 3 участка:

  1. Катодное пятно. Является местом разгона и эмиссии электронов, имеет отрицательный заряд. Размер этой зоны — примерно 1 мкм (0,001 мм). Здесь выделяется 38% тепла, падение напряжения составляет 12-17 В.
  2. Столб дуги. Имеет нейтральный заряд, поскольку положительные и отрицательные частицы присутствуют в равных количествах. Средняя длина — 5-10 мм. В этом участке выделяется 20% тепла, теряется 2-12 В.
  3. Анодное пятно. Бомбардируется электронами, что придает ему вогнутую форму (кратер). Протяженность этой зоны составляет 10 мкм. Выделяется 42% тепла, теряется 2-11 В.


Строение и свойства электрической сварочной дуги.

Приведенные данные характерны для сварки тугоплавким электродом.

Как выглядит сварочная дуга

Нагретая плазма излучает 3 вида электромагнитных волн:

  • видимый свет;
  • инфракрасные;
  • ультрафиолетовые.

Визуально она напоминает разряд молнии.

Анодное и катодное пятна видимого света не излучают.

Наплавка алюминия

Очень часто требуется не сварить детали, а отремонтировать. В ходе эксплуатации детали стираются, требуется нарастить на отдельные части дополнительные наплывы из металла. Наплавка требуется при различных ситуациях:

  • Разбитость крепежных частей;
  • Появление истертости;
  • Выбитость кромок;
  • Сколы;
  • Разрушение кромок металлорежущих инструментов;
  • Изношенность подшипниковых втулок и внутренних поверхностей.

Наплавкой в сварочной терминологии называется процесс восстановление утерянных форм, первоначальных размеров. Наплавка удобна тем, что ее можно расположить на любой поверхности, меняется ее толщина и объемы, происходит ремонт изношенного и дефектного оборудования.

При прямой и обратной полярности

Сварка постоянным током может выполняться 1 из 2 способов:

  1. «Плюс» подключают к заготовке, т.е. она становится анодом. Такую полярность называют прямой.
  2. К заготовке подключают «минус», так что она становится катодом. Это обратная полярность.

Сварка постоянным током
Сварка постоянным током может выполняться различными способами.

При сварке тугоплавким электродом анодное пятно горячее катодного, поэтому первый способ используют для соединения деталей средней или большой толщины. Сильный нагрев обеспечивает глубокий провар и, как следствие, высокую прочность шва.

Подключение с обратной полярностью используется для соединения тонкостенных заготовок. В противном случае они прогорят.

При сварке плавящимся электродом анодное пятно холоднее, поэтому поступают наоборот.

Сварка переменным током

Все описанное выше касалось процедуры проведения сварки с постоянным током. Однако для этих целей можно использовать и переменный ток. Что касается отрицательных сторон, то здесь заметно ухудшение устойчивости, а также частые скачки температуры горения сварочной дуги. Из преимуществ выделяется то, что можно использовать более простое, а значит более дешевое оборудование. Кроме того, при наличии переменной составляющей практически пропадает такой эффект, как магнитное дутье. Последнее отличие – это отсутствие необходимости в выборе полярности, так как при переменном токе смена происходит автоматически с частотой около 50 раз за секунду.

Можно добавить, что при использовании ручного оборудования, кроме высокой температуры сварочной дуги при ручном дуговом методе, будет происходить излучение инфракрасных и ультрафиолетовых волн. В данном случае их испускает разряд. Это требует максимальных средств защиты для работника.

Сварка по металлу

О чем стоит знать

Ультрафиолетовая составляющая излучения дуги крайне опасна для глаз и кожи, поэтому сварщики используют защитный костюм и маску с затемненным стеклом. Блики, отражающиеся от стен, тоже могут вызвать ожог сетчатки, сопровождающийся сильными болями.

Дуговое напряжение
Дуговое напряжение при ручной сварке является небольшим.

Дуговое напряжение при ручной сварке является небольшим — от 15 до 30 В. Но в процессе замены расходника оно возрастает до 70 В и может стать причиной удара током. От сварщика требуется особая осторожность.

При работе с автоматом риск получения электротравмы существенно ниже.

Основные ошибки

Ошибки при сварке

Теперь, когда мы разобрались с основными моментами при выполнении работ поговорим о распространенных ошибках, связанных с применением электродов, а также о том, как их предотвратить.

Неумение правильно удерживать сварочную дугу. Это приводит к неравномерному расплавлению металла. Результатом становятся прожёги, грубая чешуйчатость и прочие наружные дефекты.

Применение не просушенных электродов. Это приведет к большому количеству пор. Важно хранить сварочные материалы в сухом месте.

Большая длина дуги. Данная ошибка может привести к прожогу и появлению пор.

Скорость перемещения электрода. В результате чего может образоваться непровара или наплывы. Это зависит то того быстрее или медленнее оптимального значения ведется процесс. Скорость сварки, а также силу тока сварщик индивидуально подбирает. Кто-то варит быстро и ток побольше ставит. Кто-то же наоборот более медленно ставя ток меньше. Это приходит с опытом. В начале нужно придерживаться рекомендованных значений.

Угол наклона. От угла наклона во многом зависит глубина проплавления. Углом вперед варят тонкий металл.

Расположение и характер шва


Оптимальная величина тока сварки зависит от пространственной ориентации свариваемого соединения и положения, из которого производится сварка, а также от того, скошены ли кромки свариваемых деталей и под каким углом. Понятнее станет, если рассмотреть примеры.

При сваривании горизонтального шва в положении сверху, значение тока можно установить более высокое, чем при сварке вертикальных или горизонтальных потолочных швов в положении снизу.

Это объясняется тем, что сварочная ванна горизонтального, свариваемого сверху шва более устойчива и не склонна к растеканию. Повышенное значение тока в этом случае обеспечивает более глубокий провар заготовок, следовательно, более прочное сплавление по всей толщине детали.

Наименьший ток должен быть выбран при сварке потолочных швов снизу. В этом случае жидкий металл под воздействием силы тяжести стремится оторваться от шва и упасть, чему до определённого момента препятствуют лишь силы поверхностного натяжения расплавленного металла.

Это обстоятельство предъявляет более высокие требования к квалификации сварщика, которому в процессе выполнения работы необходимо тщательно следить за жидкой массой сварочной ванны, предотвращая вытекание из неё металла.

Следует заметить, что опытный сварщик может регулировать этот процесс, не уменьшая значение тока, а увеличивая скорость перемещения электрода вдоль шва, что кстати, уменьшает затраты времени на выполнение работы.

Подготовленные к сварке торцевые поверхности деталей путём их скашивания, требуют несколько уменьшить величину тока сварки, так как неподготовленные кромки необходимо проваривать гораздо глубже, чем предварительно снятые. Однако и в этом случае, при наличии опыта, выбор требуемого режима может быть осуществлен изменением скорости сварочного процесса.

Некоторые нюансы при выборе сварочного тока вносит тип покрытия применяемых электродов, но влияние этого фактора существенно ниже перечисленных ранее.

Как регулировать длину дуги

От этого параметра зависят не только электрические величины, но и качество сварки. Дугу стремятся делать как можно более короткой, в пределах 3-4 мм.

При большей длине наблюдаются следующие негативные явления:

  1. Капли расплавленного металла с электрода на пути к сварочной ванне успевают вобрать в себя из воздуха много кислорода и азота. В результате шов теряет прочность, пластичность и ударную вязкость.
  2. Разряд перемещается по поверхности заготовки (блуждание), вследствие чего тепло распределяется по относительно большой площади. Глубина провара уменьшается; капли расплава с расходника, попадая на непрогретый металл, не сливаются с ним, а отскакивают.

Короткая дуга издает сухой треск, напоминающий шипение масла на горячей сковороде.

Длина дуги
При большой длине сварочной дуги наблюдаются негативные явления.

Выполненный ей шов выглядит аккуратным и имеет следующие признаки:

  1. Правильную форму.
  2. Гладкую выпуклую поверхность.

Шов, выполненный длинной дугой, имеет неровные очертания, вдоль него налипают капли расплавленного металла.

Плавящийся электрод в процессе сварки уменьшается. Поэтому его постепенно приближают к заготовке, чтобы длина разряда оставалась постоянной.

Техника безопасности

Дуговая сварка требует от человека особого внимания. Он может быть поражен электрическим током, есть опасность отравиться вредными веществами, выделяемыми при сварочных работах от металла. Сварочная пыль состоит из различных химических соединений:

  • оксид марганца;
  • кремний;
  • железо;
  • хром;
  • фтор.

Наиболее опасны хром и марганец. Загрязнение воздуха происходит за счет выделения углерода и фтористого водорода. У человека может появиться головокружение, головная боль. Отравление вызовет рвоту. Появится слабость. При сильном воздействии на организм, при слабом иммунитете последствием неправильных работ станут хронические заболевания, обострения.

Наибольшая степень загрязнения происходит при сварке с покрытыми электродами. Меньше при автоматизации работ. Сварочная дуга дает различные излучения (цветовые, инфракрасные, ультрафиолетовые). Они отрицательно действуют на глаза: зрение слабеет и теряется. Тепло выделяемое при сварке может привести к ожогам.

Есть ряд требований и правил техники безопасности.

  • Изоляция. Применяются различные защитные ограждения: блокировки, щиты, барьеры.
  • Индивидуальные средства: специальная одежда, рукавицы, обувь, галоши, резиновый шлем.
  • Создание необходимых безопасных условий. Нельзя работать при сильном ветре, дожде, снегопаде.
  • Проверка исправности используемого оборудования.
  • Работа только при наличии разрешения (допуска) или профессионального образования.

Советы начинающему сварщику

  1. Перед началом выполнения работы провести подготовку.
  2. Не забывайте произвести очистку свариваемых элементов от грязи и ржавчины, масла, краски, пыли.
  3. Работы можно проводить только в защитном снаряжении (маска, спецодежда, спецобувь), в противном случае, весьма вероятны травмы при работе.
  4. Подбираем электроды для каждого материала индивидуально. Не варим все подряд уонями.
  5. Электроды просушиваем (иногда можно прогреть резаком, но лучше как положено в печи).
  6. Особое внимание уделите выбору режима.

Вот мы и ответили на вопрос как варить металл. Если у вас еще остались какие-либо вопросы о сварке в общем, или о том, как сделать конкретную металлоконструкцию, будем рады видеть вас на нашем сайте mrmetall.ru вы всегда получите интересующие ответы, а еще откроете для себя что-то новое, полезное и интересное в мире сварки.

Эластичность дуги

Во время сварки необходимо очень пристально следить за длиной дуги еще и потому, что от нее зависит такой параметр, как эластичность. Чтобы в результате получить качественный и прочный сварной шов, необходимо чтобы дуга горела стабильно и бесперебойно. Эластичность сварной дуги и является характеристикой, описывающей бесперебойность горения. Достаточная эластичность просматривается в том случае, если удается сохранить устойчивость процесса сварки при увеличении длины самой дуги. Эластичность сварочной дуги прямо пропорционально зависит от такой характеристики, как сила тока, использующаяся для проведения сварки.

Вопр_ОЭ/2 Какова частота промышленного переменного тока, вырабатываемого электростанциями в России?

Кол-во: 202050100

20

20, Кол-во: 20

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...