sudura cu arc electric si sudor
Structura și caracteristicile arcului electric
arc electric - o descărcare electrică prelungită în plasmă, care este un amestec de componente de gaz și vapori ionizate ale atmosferei protectoare, umplutura și metalul de bază.
Arc a primit numele de forma caracteristică, pe care o adoptă atunci când arde între doi electrozi distanțate orizontal; gaze fierbinți tind să se ridice și curbele cu descărcare electrică, luând forma unui arc sau un arc.
Din punct de vedere practic poate fi privit ca un conductor de gaz arc care transformă energia electrică în căldură. Acesta oferă o căldură de intensitate mare și ușor de controlat prin intermediul parametrilor electrici.
O caracteristică comună a gazelor este că acestea în mod normal, nu sunt conductoare de electricitate. Cu toate acestea, gazele în condiții favorabile (temperatură ridicată și în prezența unui câmp electric extern de intensitate mare) pot fi ionizate, adică atomii sau moleculele lor pot elibera sau pentru elemente electronegative invers, pentru a capta electroni, respectiv în curs de dezvoltare ioni pozitivi sau negativi. Cu aceste modificări, gazele trec în a patra stare a materiei numită plasmă, care este conductiv electric.
Excitarea arcului are loc în mai multe etape. De exemplu, în sudarea MIG / MAG, la capătul de contact al electrodului și piesa de prelucrat are loc contactul dintre micro proeminențele suprafețelor. Densitatea mare de curent facilitează topirea rapidă a proeminențelor și lichidul de formare a stratului de metal, care crește în mod constant spre electrod și, eventual, se rupe.
Când săritor discontinuitate are loc evaporarea rapidă a metalului, iar diferența de descărcare este umplut cu ioni și electroni care apar în acest proces. Datorită faptului că produsul la electrod și este aplicată o tensiune, electronii și ionii încep să se miște: electronii și încărcat negativ ioni - la anod și pozitiv încărcat de ioni - la catod, și astfel este excitat de arcul de sudare. După excitație a concentrației arcului de electroni liberi și ioni pozitivi în decalajul arc continuă să crească, deoarece electronii din calea lor se ciocnesc cu atomii și moleculele și „bate“ sunt mai mulți electroni (atomul care a pierdut unul sau mai mulți electroni și devin ioni încărcați pozitiv ). Aceasta are loc ionizarea intensă de gaz și arc decalaj arc devine o descărcare în arc susținut.
După câteva fracțiuni de secundă după inițierea arcului pe metalul de bază începe să se formeze baia de metal topit, iar pe suprafața frontală a electrodului - o picătură de metal. Și chiar și după 50 - 100 milisecunde este setat transferul stabil de metal de la capătul firului de sudură în baia de metal topit. Acesta poate fi fie picături acoperi decalajul liber cu arc sau picături care formează un prim scurt-circuit, și apoi se varsă în baia de metal topit.
Proprietățile electrice determinate procesele de arc trei zone caracteristice - coloanei, precum și regiunile de electrozi cu arc electric (catod și anod), care sunt situate între coloana de arc pe de o parte și de electrod și piesa de prelucrat pe de altă parte.
Pentru a menține sudarea cu arc de plasmă de electrod consumabil pentru a furniza suficient curent de la 10 la 1000 amperi și atașați între electrod și tensiunea electrică de ordinul a 15 - 40 de volți. În acest caz, căderea de tensiune pe coloana cu arc în sine nu va depăși câțiva volți. Restul căderilor de tensiune la catod și anod regiuni ale arcului. Lungimea coloanei arcului în medie de până la 10 mm, ceea ce corespunde la aproximativ 99% din lungimea arcului. Astfel, intensitatea câmpului electric în coloana arcului este în intervalul ot0,1 la 1,0 V / mm. regiune catodică și anodică, prin contrast, sunt caracterizate de o lungime foarte scurtă (aproximativ 0,0001 mm la regiunea catod, care corespunde drumul liber unui ion și 0,001 mm pentru anod, ceea ce corespunde unui drum liber mediu al electronului). Prin urmare, aceste regiuni au o intensitate foarte mare câmp electric (până la 104 V / mm la regiunea catodului și de până la 103 V / mm pentru anod).
Sa stabilit experimental că, în cazul sudării cu electrod consumabil căderea de tensiune în regiunea catodului este mai mare decât căderea de tensiune în regiunea anodului 12-20 V și 2 - 8, respectiv. Dat fiind faptul că căldura de pe site-urile de circuit depinde de curent și tensiune, devine clar că pentru sudarea cu electrod consumabil mai multă căldură este eliberată în zona în care scade tensiunea mai mare, și anume în catod. De aceea, atunci când se utilizează sudarea cu electrod consumabil, în principal, inversa polaritatea de sudare conexiune curent, atunci când catodul servește ca produsul să asigure penetrarea adâncă a metalului de bază (cu pozitiv pol de alimentare conectat la un electrod). Drept polaritate este folosit ocazional, atunci când straturile construite (când penetrarea metalului de bază, în contrast, este de dorit ca exista minim).
In conditii de sudura TIG (sudarea cu electrod neconsumabil), o cădere de tensiune de catod, în contrast, este cădere de tensiune mult mai scăzută și anod, respectiv, în aceste condiții, mai multă căldură este eliberată deja la anod. De aceea, la sudarea cu electrod neconsumabil pentru a asigura penetrarea profunda a articolului metalic de bază este conectat la borna pozitivă a sursei de alimentare (și devine anod) și electrodul conectat la borna negativă (asigurând astfel o protecție suplimentară împotriva supraîncălzirea electrodului).
Astfel, indiferent de tipul electrodului (neconsumabil sau consumabil) căldura este generată în principal în regiunile active ale arcului (catod și anod) și nu în coloana arcului. Această proprietate a arcului este utilizată pentru a fuziona numai porțiuni ale metalului de bază la care este ghidat arc.
Acele părți ale electrozilor prin care arcul curent, numit spoturi active (de la electrodul pozitiv - anod și un negativ - la fața locului catod). Spotul catodic este o sursă de electroni liberi care contribuie la ionizarea a diferenței de arc. În același timp, catodul graba fluxuri de ioni pozitivi care-l bombarda și dă-i energia cinetică. Temperatura la suprafața catodului în locul activ de sudare cu electrod consumabil ajunge la 2500 ... 3000 ° C.
Structura arcului
Lc - regiunea catod; Ia - regiunea anodului (La = Lc = 10 -5-10 -3 cm); Lst - coloana arc; Ld - lungimea arcului; Ld = Lc + LST La +
La locul anodului rushing fluxuri de electroni și ioni încărcați negativ, care transferă energia cinetică a acesteia. Temperatura la suprafața anodului în locul activ de sudare cu electrod consumabil ajunge la 2500 ... 4000 ° C. Temperatura coloanei arcului la sudarea cu electrod consumabil variază între 7 000-18 000 ° C (pentru comparație, punctul de topire a oțelului este de aproximativ 1500 ° C).
Influența câmpurilor magnetice asupra arcului
La efectuarea de sudare de curent continuu se observă adesea un astfel de fenomen magnetic. Acesta este caracterizat prin următoarele caracteristici:
- pol arc se abate brusc de la poziția normală;
- arcul este instabil, de multe ori se rupe;
- schimbă formarea unui arc electric de sunet - apar Claps.
O explozie magnetică dă formarea de sudură și pot contribui la apariția defectelor de sudură, cum ar fi lipsa de topire și lipsa de penetrare. Cauza izbiturii magnetic este interacțiunea câmpului magnetic al arcului cu alte câmpuri magnetice la distanțe apropiate sau mase feromagnetice.
Mesaj arc de sudare pot fi considerate ca parte a circuitului de sudare sub forma unui fir flexibil, în jurul căruia există un câmp magnetic.
Interacțiunea câmpului magnetic al arcului și câmpul magnetic produs în piesa de prelucrat, atunci când curge curent, arcul electric este deviat în direcția opusă locului conexiunii conductive.
Efect masele feromagnetice asupra devierea arcului, datorită faptului că, din cauza diferenței mari în rezistența trecerea câmpului arc liniilor magnetice de forță prin aer și prin materiale feromagnetice (fier și aliaje ale acestora), câmpul magnetic este mai condensat din masă aranjate opus, astfel încât coloana de arc este deplasat spre corp feromagnetic.
Câmpul magnetic al arcului crește cu sudură curent. Prin urmare, efectul de lovitură magnetică de multe ori se manifestă atunci când se sudează la modurile superioare.
Scădere efect lovitură magnetic pentru procesul de sudare poate fi:
- efectuarea unui arc scurt de sudare;
- înclinarea electrodului astfel încât capătul său este îndreptată spre acțiunea exploziei aerului magnetic;
- rezumând cablul de curent cel mai apropiat de arc.
Micșorați efect lovitură magnetic poate înlocui, de asemenea, pentru curentul de sudură constant la alternativ la care explozia magnetic manifestat semnificativ mai puțin. Cu toate acestea, trebuie amintit faptul că arcul de curent alternativ este mai puțin stabil, din cauza schimbării polarității ea se stinge și se aprinde din nou de 100 de ori pe secundă. Pentru arc AC stabil ars este necesar să se utilizeze un arc stabilizatori (legkoioniziruemye elemente), care este administrat, de exemplu, în acoperirea electrozilor sau în flux.