Нужно отметить, что правильный выбор оборудования даёт возможность изменять параметры дуги при сварке в довольно широких пределах, а это обстоятельство существенно расширяет ваши возможности и позволяет обеспечить хорошее качество работ. 

Заключение

Мы рассмотрели процесс возникновения сварочной дуги, её виды и использование при соединении металлов. Широкий ассортимент источников питания позволяет выбрать необходимый для работы аппарат с нужными характеристиками по управлению дугой короткого замыкания. Приобретение необходимых навыков сварки зависит от опыта и обучения, успешной работы.

что это такое? Источники питания и температура, строение и классификация, ее свойства и амперная характеристика в сварке

В современной промышленности сварка – это довольно популярный процесс. В основе данной процедуры находится электрическая дуга, она способствует надежности, быстроте и простоте процесса сваривания поверхностей. В ее разработке принимали активное участие такие светила науки, как Бернадос, Славянов, Меритен.

Что это такое?

Сварочной дугой называют энергетический электрозаряд между электродами, который имеет длительную продолжительность и большое количество выделяемой энергии, ему характерна разница потенциалов, что возникает в среде газов. Определение данного понятия также свидетельствует о том, что металл с высокой плотностью электрического напряжения нагревается с высокой скоростью, изначально становясь пластичным, а в последующем готовым к плавке.

Максимальным показателем температуры, которую может достичь электрическая дуга, принято считать не более 7000 градусов по Цельсию. На практике в сварке известно, что таким образом обрабатываются металлы, которым присуще свойство плавки при температурном показателе более 3000 градусов. Согласно теоретическим данным о свойствах и строении данного электрического заряда он имеет вид проводника, в основе которого ионизированный газ. Он состоит из частей, зон, которые выделяют большой объем тепловой энергии во время протекания по ним тока.

Во время поджига дуги происходит создание гальванической цепи. В этом процессе принимает участие пара электродов, что представляют собой совокупность анода, катода, а также ионизированного газа. При протекании ток способствует нагреванию, свечению. Последнее обусловлено фотонным излучением.

При построении сварочных цепей не обойтись без участия таких областей:

• анодной;
• катодной;
• столба дуги, который имеет длину от 4 до 6 миллиметров.

На первых участках происходит возникновение активных пятен, также осуществляется максимальный спад напряжения и нагревание. Во время действия электрической дуги наблюдается не только повышенная температура, но и ультрафиолетовое излучение.

Ультрафиолет негативно воздействует на глаза и наружные покровы человека. По этой причине сварщики во время процедуры обязаны пользоваться защитными средствами, например: масками, рукавицами, одеждой из плотной ткани, обувью из негорючего материала.

Благодаря вольт-амперной характеристике определяют мощность напряжения дуги, которая напрямую связана с источником питания. От того, какой будет мощность сварочной дуги, зависит множество иных факторов, например ее длина. Характеризуясь одинаковыми параметрами источников электричества, у дуги с большей длиной будет выше мощность.

Сварочную дугу используют при стандартном процессе сваривания, при этом она характеризуется простотой проведения процедуры. Помимо этого, данный энергетический электрозаряд нашел свое применение в газовой сварке полуавтоматического типа. В этом случае на дугу подают сварочную проволоку, что способствует расплавлению материала.

Также дуги используются в автоматах, которые считаются довольно простыми в создании, и поэтому распространены в промышленном производстве. В данном случае могут использоваться как плавкие, так и неплавкие электроды. Ручная дуговая сварка работает с обычной конструкционной сталью, при этом она обеспечивает стабильность горения и надежность швов.

Мощность сварочных дуг имеет прямую зависимость от следующих факторов:

• длины сварочной электрической дуги – она также способна определять объем тепла, что выделяется во время горения;
• силы тока – большая сила тока препятствует угасанию длинной дуги;
• напряжения – при повышении напряжения в небольшом диапазоне мощность возрастает.

Вольт-амперная характеристика энергетического электрозаряда – это график, который выражает зависимость напряжения от смены тока. Данный показатель может иметь такие виды:

• нисходящий, который снижается при росте напряжения;
• стабильный, который не меняется при смене силы тока;
• восходящий, растущий при повышении силы тока, он обычно используется в сварках-автоматах.

По сравнению с другими электрическими зарядами дуге характерны такие особенности:

• высокая плотность тока;
• неравномерное падение напряжения вдоль по разрядному столбу;
• обратная пропорциональность температуры относительно ее толщины;
• большое число вариантов рабочего режима.

Электросварку можно назвать самым быстрым и при этом надежным вариантом неразъемного соединения деталей металлической конструкции. Ее можно применять в самых разнообразных сферах человеческой жизни, начиная от строительства и заканчивая транспортом.

Требования

Каждый сварщик должен знать об амперной характеристике, длине и напряжении сварочной дуги. К основным требованиям для источника питания дуги можно отнести следующие:

• разжигание электрода должно происходить во время его взаимодействия с заготовкой из металла, когда происходит замыкание контактов электроцепи;
• во время плавки присадки может произойти короткое замыкание – если такое случилось, то стоит следить, чтобы аппарат не вышел из строя, а дуга стабильно поддерживалась;
• до того как возникнет вспышка дуги на границе детали и электрода, может наблюдаться кратковременное замыкание – от того, насколько быстро произойдет восстановление напряжения, напрямую зависит динамика источника питания;
• переход с холостого в рабочий ход должен происходить со спадом напряжения от 60–80 до 18–20 В.

Ко всем источникам питания сварочной дуги предъявляются аналогичные требования. Поэтому можно сделать вывод, что на эффективность функционирования оборудования для сварки оказывает прямое воздействие возможность поддерживать процесс горения дуги от момента ее разжигания.

В сварочных аппаратах должны присутствовать только такие регуляторы, на которых установка параметров будет максимально удобной.

Классификация

За счет широкого распространения сварочного процесса дуга может быть нескольких видов. Особенности энергетического электрозаряда позволяют выделить следующие его разновидности согласно конструкции и назначению:

• плавкая изготавливается из стального сплава – при работе происходит расплавка металлического электродного стержня;
• неплавкая актуальна при работе с графитом и вольфрамом – электроды данного вида во время сварки не расходуются, а формирование шва происходит из расплавленных металлических заготовок.

По схеме подвода тока и среде

Согласно схеме электросоединения дуги для сварки делят на две разновидности.

1. Прямого действия. В качестве одного электрода выступает конструкция сварки, а второго – плавящийся элемент. В месте зазора происходит образование дуги.
2. Косвенного действия. Розжиг происходит между парой неплавких параллельных электродов, после чего он подносится к свариваемой заготовке.

По атмосфере

По принципу атмосферы сварочные дуги бывают трех типов.

1. Открытая сфера. В данном случае горение дуги возможно в открытом пространстве, при этом образуется газовая сфера с содержанием металлического пара, а также электродного и поверхностного.
2. Закрытая. Дуга закрытого типа наблюдается при горении под флюсом. В фазе газа около дуги находится пар от материала, электрода и слоя флюса.
3. С подачей смеси газа. В этом электрозаряде может располагаться газ в сжатом виде, а также его примеси. Использование водорода, углекислого газа и аргона необходимо для предотвращения окисления обрабатываемой поверхности. Благодаря подаче вышеперечисленных веществ наблюдается восстановление среды или ее нейтральное отношение по отношению к факторам последней.

По длительности действия

Согласно длительности работы электрическую сварочную дугу можно поделить на такие типы:

• постоянная, которая считается актуальной для длительной работы;
• импульсная, что представлена однократным мощным импульсом, обычно такая дуга используется для контактного вида сварки.

Условия горения

Стандартные температурные условия в столбике сварочной дуги максимально составляют 7000 градусов тепла по Цельсию. Благодаря использованию катода можно добиться постоянства температуры, при которой произойдет возникновение и горение дуги. В данной ситуации также обязательно должны быть учтены такие параметры, как габариты, диаметр и температура в окружающей среде.

Для того чтобы получилось сварить материал любого качества, потребуется наблюдать за постоянством температуры. При исправном источнике питания температурный показатель будет постоянным, а работа элемента – качественной.

Основы областей сварочных дуг сосредоточены на работе ионизированных газов, использовании щелочных, щелочно-земельных групп по типу калия, кальция. Такие особенности способствуют высокому качеству горения сварочных дуг. Последние могут гореть не во всех средах, поэтому не стоит обходить вниманием физические, химические факторы.

Существует несколько типов электрозаряда, благодаря которым осуществляется горение.

1. Тлеющий. Он возникает за счет низкого давления. Обычно его используют для освещения с помощью люминесцентной лампы или экрана плазмы.
2. Искровой. Возникает такой электрический заряд после доведения показателя давления до атмосферного. Искровому типу дуги характерна прерывистость, при этом наблюдается механизм действия, сходный с молниевым. Он нашел свое применение при розжиге двигателя внутреннего сгорания.
3. Дуговой используют при работе сваркой или для простого освещения. У такого заряда прерывистая форма, которая возникает из-за особенностей давления в атмосфере.
4. Коронный электрозаряд может возникнуть в результате структурной шероховатости, неоднородности. В ходе данного воздействия происходит образование струйки.

Источники питания

При сварочных работах должны использоваться только те способы зажигания, стабилизаторы, которые способны удовлетворить такие требования:

• с легкостью зажигать дугу;
• стабильно поддерживать процесс горения;
• осуществлять контроль за верхним порогом тока коротких замыканий;
• иметь хорошую динамику;
• характеризоваться электрической безопасностью.

Источники питания сварочных дуг имеют следующую классификацию:

• предназначение – делятся источники на те, что подходят ручной сварке, флюсовой либо в защитной от газа среде;
• количество сварочных постов, что могут быть подключены в одно время;
• возможность передвижения, а именно: мобильный и стационарный;
• производство энергии: производитель и преобразователь;
• тип выходящего тока;
• вольт-амперная характеристика.

Источники тока:

• трансформатор представляет собой простой сварочный агрегат с реактивной катушкой индуктивности в основе;
• выпрямитель имеет вид устройства, которое выпрямляет электрический ток;
• преобразователь – устройство с помощью механического воздействия делает из переменного вида тока постоянный;
• инвертор – этот сварочный аппарат считается наиболее подходящим для выполнения бытовых нужд, эти мобильные устройства характеризуются компактностью, удобством в применении.

Для изготовления качественного и надежного сварочного шва потребуется создание электрической дуги. Чтобы воспользоваться данным видом энергетического электрозаряда, не нужно особых навыков. Однако сварщик должен знать особенности возникновения, использования и образования сварочной дуги.

О сварке короткой дугой смотрите в следующем видео.

Определение сварочной дуги, ее строение, условия зажигания и горения. Сварка

Определение сварочной дуги, ее строение, условия зажигания и горения

Электрической сварочной дугой называют устойчивый электрический разряд в сильно ионизированной смеси газов и паров материалов, происходящий при давлении, близком к атмосферному, используемом при сварке, и характеризуемый высокой плотностью тока и высокой температурой.

Температура в столбе сварочной дуги достигает 5 000–12000 °C и зависит от плотности тока, состава газовой среды дуги, материала и диаметра электрода. А потому сварочная дуга является мощным концентрированным источником теплоты. Электрическая энергия, потребляемая дугой, в основном превращается в тепловую энергию.

В столбе сварочной дуги протекают следующие процессы:

1. Столб дуги заполнен заряженными частицами – электронами и ионами. В нем присутствуют также и нейтральные частицы – атомы и даже молекулы паров веществ, из которых сделаны электроды. Под действием электродинамических сил частицы перемещаются. Скорость их перемещения различна. Быстрее всего перемещаются электроны. Они легко разгоняются и, сталкиваясь с атомами и ионами, передают им свою энергию. Столкновения электронов с атомами могут быть упругими и неупругими. При упругих столкновениях атомы начинают двигаться быстрее – увеличивается их кинетическая энергия. В результате повышается температура плазмы дуги.

2. Электрон, который в электрическом поле приобрел достаточно большую энергию, является источником неупругих столкновений. Столкнувшись с атомом, он возбуждает его, а когда удар достаточно силен, то и выбивает из атома его собственные электроны.

Энергию, которая должна быть сообщена электрону для ионизации какого-либо атома, выражают в электронвольтах (эВ) и называют потенциалом ионизации. Величина потенциала ионизации зависит от строения атома. Чем меньше номер группы и больше номер периода в таблице элементов Менделеева, тем меньше энергии необходимо затратить для ионизации. Наименьшим потенциалом ионизации (3,9 эВ) обладает атом цезия, поскольку он самый тяжелый из всех щелочных металлов. Самый легкий из инертных газов – элемент последней, нулевой группы – гелий обладает наивысшим потенциалом ионизации (24,5 эВ).

Энергия, расходуемая на диссоциацию (разделение) различных молекул, также различна. Так, например, для диссоциации молекулы водорода необходимо затратить 4,48 эВ, фтора – 1,6 эВ, а углекислого газа – 9,7 эВ. Эти величины имеют для сварщиков особое значение. При разработке электродных покрытий, флюсов и проволок приходится учитывать, молекулы каких веществ диссоциируют раньше, а каких – позже, какие элементы ионизируются легче, а какие – труднее, и сколько для этого потребуется энергии.

В зависимости от числа электродов и способов включения электродов и свариваемой детали в электрическую цепь различают следующие виды сварочных дуг (рис. 46):

1. Прямого действия, когда дуга горит между электродом и изделием.

2. Косвенного действия, когда дуга горит между двумя электродами, а свариваемое изделие не включено в электрическую цепь.

3. Трехфазную дугу, возбуждаемую между двумя электродами, а также между каждым электродом и основным металлом.

Рис. 46.

Виды сварочных дуг:

а – прямого; б – косвенного; в – комбинированного действия (трехфазная)

По роду тока различают дуги, питаемые переменным и постоянным током. При использовании постоянного тока различают сварку на прямой и обратной полярности.

При прямой полярности электрод подключается к отрицательному полюсу и служит катодом, а изделие – к положительному полюсу и служит анодом.

При обратной полярности электрод подключается к положительному полюсу и служит анодом, а изделие – к отрицательному и служит катодом.

В зависимости от материала электрода различают дуги между неплавящимися электродами (угольными, вольфрамовыми) и плавящимися металлическими электродами.

Сварочная дуга обладает рядом физических и технологических свойств, от которых зависит эффективность использования дуги при сварке.

К физическим свойствам относятся электрические, электромагнитные, кинетические, температурные, световые.

К технологическим свойствам относятся мощность дуги, пространственная устойчивость, саморегулирование.

Электрическим разрядом в газе называют электрический ток, проходящий через газовую среду благодаря наличию в ней свободных электронов, а также отрицательных и положительных ионов, способных перемещаться между электродами под действием приложенного электрического поля (разности потенциалов между электродами.

Сварка дугой переменного тока имеет некоторые особенности. Вследствие того, что мгновенные значения тока переходят через нуль 100 раз в 1 с, меняет свое положение катодное пятно, являющееся источником электронов, ионизация дугового промежутка менее стабильна и сварочная дуга менее устойчива по сравнению с дугой постоянного тока.

Общепринятой мерой повышения стабилизации сварочной дуги переменного тока является включение в сварочную цепь последовательно с дугой индуктивного сопротивления. Последовательное включение в сварочную цепь катушек со стальным сердечником (дросселей) позволяет вести сварочные работы металлическими электродами на переменном токе при напряжении сварочного трансформатора 60–65 В.

Процесс, при котором из нейтральных атомов и молекул образуются положительные и отрицательные ионы, называют ионизацией. При обычных температурах ионизацию можно вызвать, если уже имеющимся в газе электронам и ионам сообщить при помощи электрического поля большие скорости. Обладая большой энергией, эти частицы могут разбивать нейтральные атомы и молекулы на ионы. Кроме того, ионизацию можно вызвать световыми, ультрафиолетовыми, рентгеновскими лучами, а также излучением радиоактивных веществ.

В обычных условиях воздух, как и все газы, обладает весьма слабой электропроводностью. Это объясняется малой концентрацией свободных электронов и ионов в газах. Поэтому, чтобы вызвать в газе мощный электрический ток, т. е. образовать электрическую дугу, необходимо ионизировать воздушный промежуток (или другую газообразную среду) между электродами.

Ионизацию можно произвести, если приложить к электродам достаточно высокое напряжение, тогда имеющиеся в газе свободные электроны и ионы будут разгоняться электрическим полем и, получив энергию, смогут разбить нейтральные молекулы на ионы.

Однако при сварке, исходя из правил техники безопасности, нельзя пользоваться высокими напряжениями. Поэтому применяют другой способ. Так как в металлах имеется большая концентрация свободных электронов, то надо извлечь эти электроны из объема металла в газовую среду и затем использовать для ионизации молекул газа.

Существует несколько способов извлечения электронов из металлов. Из них для процесса сварки имеют значения два: термоэлектронная и автоэлектронная эмиссии.

Во время термоэлектронной эмиссии происходит «испарение» свободных электронов с поверхности металла благодаря высокой температуре. Чем выше температура металла, тем большее число свободных электронов приобретают энергии, достаточные для преодоления «потенциального барьера» в поверхностном слое и выхода из металла.

Во время автоэлектронной эмиссии извлечение электронов из металла производится при помощи внешнего электрического поля, которое несколько изменяет потенциальный барьер у поверхности металла и облегчает выход тех электронов, которые внутри металла имеют достаточно большую энергию и могут преодолеть этот барьер.

Ионизацию, вызванную в некотором объеме газовой среды, принято называть объемной.

Объемная ионизация, полученная благодаря нагреванию газа до очень высоких температур, называется термической. При высоких температурах значительная часть молекул газа обладает достаточной энергией для того, чтобы при столкновениях могло произойти разбиение нейтральных молекул на ионы. Кроме того, с повышением температуры увеличивается общее число столкновений между молекулами газа. При очень высоких температурах в процессе ионизации начинает также играть заметную роль излучение газа и раскаленных электродов.

Ионизация газовой среды характеризуется степенью ионизации, т. е. отношением числа заряженных частиц в данном объеме к первоначальному числу частиц (до начала ионизации). При полной ионизации степень ионизации будет равна единице.

При температуре 6000–8000 °C такие вещества, как калий, натрий, кальций, обладают достаточно высокой степенью ионизации. Пары этих элементов, находясь в дуговом промежутке, обеспечивают легкость возбуждения и устойчивое горение дуги. Это свойство щелочных металлов объясняется тем, что атомы этих металлов обладают малым потенциалом ионизации. Поэтому для повышения устойчивости горения электрической дуги эти вещества вводят в зону дуги в виде электродных покрытий или флюсов.

Электрическая дуга постоянного тока возбуждается при соприкосновении торца электрода и кромок свариваемой детали. Контакт в начальный момент осуществляется между микровыступами поверхностей электрода и свариваемой детали. Высокая плотность тока способствует мгновенному расплавлению этих выступов и образованию пленки жидкого металла, которая замыкает сварочную цепь на участке «электрод – свариваемая деталь». При последующем отводе электрода от поверхности детали на 2–4 мм пленка жидкого металла растягивается, а сечение уменьшается, вследствие чего возрастает плотность тока и повышается температура металла.

Эти явления приводят к разрыву пленки и испарению вскипевшего металла. Возникшие при высокой температуре интенсивные термоэлектронная и автоэлектронная эмиссии обеспечивают ионизацию паров металла и газов межэлектродного промежутка. В образовавшейся ионизированной среде возникает электрическая сварочная дуга. Процесс возбуждения дуги кратковременен и осуществляется в течение долей секунды.

В установившейся сварочной дуге различают три зоны: катодную, анодную и столба дуги.

Катодная зона начинается с раскаленного торца катода, на котором расположено так называемое катодное пятно. Отсюда вылетает поток свободных электронов, осуществляющих ионизацию дугового промежутка. Плотность тока на катодном пятне достигает 60–70 А/мм² к катоду устремляются потоки положительных ионов, которые бомбардируют и отдают ему свою энергию, вызывая нагрев до температуры 2500–3000 °C.

Анодная зона расположена у торца положительного электрода, в котором выделяется небольшой участок, называемый анодным пятном. К анодному пятну устремляются и отдают свою энергию потоки электронов, разогревая его до температуры 2500–4000 °C.

Столб дуги, расположенный между катодной и анодной зонами, состоит из раскаленных ионизированных частиц. Температура в этой зоне достигает 6000–7000 °C в зависимости от плотности сварочного тока.

Для возбуждения дуги в начальный момент необходимо несколько большее напряжение, чем при ее последующем горении. Это объясняется тем, что при возбуждении дуги воздушный зазор недостаточно нагрет, степень ионизации недостаточно высокая и необходимо большее напряжение, способное сообщить свободным электронам достаточно большую энергию, чтобы при их столкновении с атомами газового промежутка могла произойти ионизация.

Увеличение концентрации свободных электронов в объеме дуги приводит к интенсивной ионизации дугового промежутка, а отсюда к повышению его электропроводности. Вследствие этого напряжение тока падает до значения, которое необходимо для устойчивого горения дуги. Зависимость напряжения дуги от тока в сварочной цепи называют статической вольт-амперной характеристикой дуги.

Вольт-амперная характеристика дуги имеет три области: падающую, жесткую и возрастающую.

В первой (до 100 А) с увеличением тока напряжение значительно уменьшается. Это происходит в связи с тем, что при повышении тока увеличивается поперечное сечение, а следовательно, и проводимость столба дуги.

Во второй области (100–1000 А) при увеличении тока напряжение сохраняется постоянным, так как сечение столба дуги и площади анодного и катодного пятен увеличиваются пропорционально току. Область характеризуется постоянством плотности тока.

В третьей области увеличение тока вызывает возрастание напряжения вследствие того, что увеличение плотности тока выше определенного значения не сопровождается увеличением катодного пятна ввиду ограниченности сечения электрода.

Дуга первой области горит неустойчиво и поэтому имеет ограниченное применение. Дуга второй области горит устойчиво и обеспечивает нормальный процесс сварки.

Необходимое напряжение для возбуждения дуги зависит от рода тока (постоянный или переменный), материала электрода и свариваемых кромок, дугового промежутка, покрытия электродов и ряда других факторов. Значения напряжений, обеспечивающих возникновение дуги в дуговых промежутках, равных 2–4 мм, находятся в пределах 40–70 В.

Напряжение для установившейся сварочной дуги определяется по формуле:

U= a + b ? l,

где: а – коэффициент, по своей физической сущности составляющий сумму падений напряжений в зонах катода и анода, В;

b – коэффициент, выражающий среднее падение напряжения на единицу длины дуги, В/мм;

1 – длина дуги, мм.

Рис. 47.

Схема сварочной дуги и падения напряжений в ней:

1 – электрод; 2 – изделие; 3 – анодное пятно;

4 – анодная область дуги; 5 – столб дуги;

6 – катодная область дуги; 7 – катодное пятно

Длиной дуги называется расстояние между торцом электрода и поверхностью сварочной ванны. Короткой дугой называют дугу длиной 2–4 мм. Длина нормальной дуги составляет 4–6 мм. Дугу длиной более 6 мм называют длинной.

Оптимальный режим сварки обеспечивается при короткой дуге. При длинной дуге процесс протекает неравномерно, дуга горит неустойчиво – металл, проходя через дуговой промежуток, больше окисляется и азотируется, увеличиваются угар и разбрызгивание металла.

При помощи магнитных полей, создаваемых вокруг дуги и в свариваемой детали, электрическая сварочная дуга может быть отклонена от своего нормального положения. Эти поля действуют на движущиеся заряженные частицы и тем самым оказывают воздействие на всю дугу. Такое явление называют магнитным дутьем. Воздействие магнитных полей на дугу прямо пропорционально квадрату силы тока и достигает заметного значения при сварочных токах более 300 А.

Магнитные поля оказывают отклоняющее действие на дугу при неравномерном и несимметричном расположении поля относительно дуги. Наличие вблизи сварочной дуги значительных ферромагнитных масс нарушает симметричность магнитного поля дуги и вызывает отклонение дуги в сторону этих масс.

В некоторых случаях магнитное дутье затрудняет процесс сварки, и поэтому принимаются меры по снижению его действия на дугу. К таким мерам относятся:

• сварка короткой дугой;

• подвод сварочного тока в точке, максимально близкой к дуге;

• наклон электрода в сторону действия магнитного дутья;

• размещение у места сварки ферромагнитных масс.

При использовании переменного тока анодное и катодное пятна меняются местами с частотой, равной частоте тока. С течением времени напряжение и ток периодически изменяются от нулевого значения до наибольшего. При переходе значения тока через нуль и перемене полярности в начале и в конце каждого полупериода дуга гаснет, температура активных пятен и дугового промежутка снижается. Вследствие этого происходят деионизация газов и уменьшение электропроводности столба дуги. Интенсивнее падает температура активного пятна, расположенного на поверхности сварочной ванны, в связи с отводом теплоты в массу основного металла.

Повторное зажигание дуги в начале каждого полупериода возможно только при повышенном напряжении, называемом пиком зажигания. При этом установлено, что пик зажигания несколько выше, когда катодное пятно находится на основном металле.

Для облегчения повторного зажигания, снижения пика зажигания дуги и повышения устойчивости ее горения применяют меры, позволяющие снизить эффективный потенциал ионизации газов в дуге. В этом случае электропроводность дуги после ее угасания сохраняется дольше, пик зажигания снижается, дуга легче возбуждается и горит устойчивее.

Применение различных стабилизирующих элементов (калий, натрий, кальций и др.), вводимых в зону дуги в виде электродных покрытий или в виде флюсов, относится к этим мерам.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

определение, строение, свойства, длина, температура и мощность, какие зоны называются анодным и катодным пятнами, кто ее изобрел? – Дуговая сварка на Svarka.guru

Без сварочных работ невозможно представить себе возведение мостовых сооружений, решение производственных задач во многих отраслях промышленности. Чтобы ответить на вопрос, что такое сварочная дуга надо углубиться в описание физических процессов, происходящих в газовой среде между разноименно заряженными полюсами.

Электрическая дуга преобразует энергию вырабатываемого тока в тепло, мгновенно создается температурный режим, при котором плавятся все известные науки металлы.

Краткое описание и история изобретения

• образование характеризуется большими выделениями тепла — температура достигает 6 тыс. градусов;
• при этом выделяется мощный световой поток, поэтому сварщику необходимо специальное снаряжение для защиты лица и органов зрения, плотная одежда и рукавицы;
• это отличный проводник тока высокой силы, поэтому представляет опасность для человека;
• лучший способ надежного соединения металлических конструкций разной сложности.

О первенстве в том кто ее изобрел и в первичном описании физического явления до сих пор идут споры среди ученых мужей — официально первооткрывателем считается британский химик, физик и геолог сэр Гемфри Дэви, описавший в 1808 году дугу электрического разряда. Русский ученый-изобретатель, профессор физики из медико-хирургической академии Санкт-Петербурга В. В. Петров открыл аналогичное явление и подробно его описал на 6 лет раньше англичанина.

Типы разрядов

Существуют несколько видов аналогичных разрядов:

1. Тлеющий. Образуется при низком давлении, используется в люминесцентных источниках света.
2. Искрового типа. Характеризуется прерывистой формой, возникает при нормальном давлении: например, разряды молнии или искрение свечи зажигания в двигателях.
3. Не прерывистой формы электрическая дуга, возникающая при атмосферном давлении. Применяется для освещения или электродуговой сварки металлов.
4. Коронный — самый интересный из всех видов, появляется в неоднородном поле, когда один из электродов во много раз больше другого. Применяется в промышленности для очистки используемых газов от посторонних вкраплений пыли.

Все разряды крайне опасны для живых организмов — при работе с ними надо строго выполнять правила безопасности.

Природа явления

Сварочной дугой называют электрический разряд, имеющий большую мощность и время воздействия, он возникает между разноименными полюсами, расположенными в смеси газов, при подаче на них напряжения. Она характеризуется ярким световым потоком, большой температурой, способной расплавлять металлы для их надежного соединения.

[stextbox id=’alert’]Важно! Электрод играет роль катода, а металлические заготовки — имеют противоположный заряд, поэтому между ними возникает электрический разряд.[/stextbox]

Чтобы световой поток не обжигал кожу и сетчатку глаз, применяется спецснаряжение для защиты исполнителя.

Строение

Анодное пятно — характеризуется температурой до 2600⁰C и выделением до 42% тепловой энергии. Потери напряжения до 11 V, из-за постоянной атаки электронов оно имеет форму кратера.

Столб дуги — это нейтральный участок, в нем содержится около 20% от общего тепла и максимальная температура, потери напряжения не более 12 V.

Благоприятная длина столба до 6 мм, при этом размере температура дуги устойчивая, что благотворно сказывается на прочности шва.

При ручной сварке или в механизированной среде плавящимися электродами в защитном газе и использовании источника постоянного тока, пользуются методом обратной и прямой полярности, например, при соединении толстостенных деталей, анод подключают к ним, чтобы обеспечить максимум тепла, а также достаточную глубину проварки.

Виды

• прямого воздействия, устойчиво горит между соединяемыми деталями и электродом;
• непрямого действия — ее создают два электрода, а конструкция, предназначенная к соединению воедино, не задействована в общей цепи;
• трехфазный вариант — к каждому участнику процесса подключается одна фаза;
• плазменная — столб сжимается защитными газами.

Для создания дуги при использовании трансформатора, надо прикоснуться электродом к соединяемым заготовкам, но современное оборудование для сварочных работ позволяет активировать дугу бесконтактным методом, для этого применяется осциллятор.

Классификация

Электрическая дуга имеет различные виды, что напрямую зависит от типа производимой сварки и среды, где она выполняется.

1. Открытого типа. Сварка выполняется на открытом пространстве без применения газа, участвуют только пары плавящегося металла, обмазки электрода, а также молекулы воздуха.
2. Закрытый вид. Для этого используется флюс, который защищает место сварки от воздействия окружающей среды.
3. Дуговая сварка плавящимся электродом в защитном газе. Сварочные работы производятся при использовании инертного газа, подающегося под большим давлением.

Кроме этого, используется классификация по параметрам:

1. ток;
2. длительность горения;
3. какие используются электроды;
4. принцип работы.

Момент возникновения

Затем вытягивается шейка длиною около 5 мм, нагрев поднимается до максимума, происходит ионизация молекул столба воздуха, которая необходима для стабилизации горения дуги, а сварная дуга прочно соединяет конструкции. Опытные сварщики постоянно удерживают электрод на одном расстоянии от поверхности заготовок. поэтому в результате шов получается ровный, без наплывов.

Условия горения

Газообразные субстанции отличаются одной особенностью — при обычных условиях они не могут проводить ток, потому что их молекулы в этот момент нейтральны. Требуется ионизация, чтобы в зоне соединения появился электрический импульс.Второе условие — нужно постоянно поддерживать температуру катода на одном уровне, важную роль играет и аналогичное состояние окружающего воздуха.

Возникшая дуга должна устойчиво гореть, на это влияет сила тока — чем она мощнее, тем выше температура создается в зоне сварки, вплоть до максимума. Когда исполнитель соблюдает оговоренные условия, то с помощью сварки можно расплавить любой металл. Немаловажное значение имеет источник питания, ведь от устойчивой работы аппарата зависит качество сварного соединения.

[stextbox id=’info’]В. А. Савченко, образование: Институт профессионального обучения промышленной безопасности, электрогазосварщик 5 разряда, опыт работы с 1999 года: «Опытный сварщик чувствует малейшее увеличение столба дуги, но это возможно только после многолетней профессиональной деятельности».[/stextbox]

Особенности

Это физическое явление имеет индивидуальные отличия:

1. В столбе плотность достигает 10—20 А/мм².
2. Электрическое поле распределено неравномерно — малые величины в середине столба и огромные ближе к периферии.
3. Из-за ее свойств в виде большой плотности газов в дуге концентрируется высокая температура, чем меньше длина столба, тем быстрее она достигает максимума.
4. С помощью регулировки длины дуги получают и различия вольт-амперных характеристик.

Сварка заслуженно признается надежным способом соединения различных конструкций, не имеющей альтернативы. Она используется во всех сферах промышленности, но для получения высокого качества соединений нужно учитывать все параметры, влияющие на прочность и пластичность шва.

Чем определяется мощность?

Этот параметр зависит от множества причин: основа — длина столба, затем идет мощность и высокой силы ток, подающийся на электрод. При удлинении дуга не затухает, на мощность влияет только толщина столба, а также его плотность.

Продолжительность

На практике чаще всего используется непрерывный режим, а импульсный — во время выполнения контактной сварки, когда соединение происходит не сплошным швом, а только в специально рассчитанных точках. Герметичность в таком режиме не обеспечивается, но соединение тонкостенных корпусов выполняется прочно.

Чтобы получить герметическое соединение, электродом становится ролик, передвигающийся по кромке свариваемого изделия. Импульс подается с малым промежутком, поэтому зоны оплавления металла частично перекрываются — в результате получается сплошной шов. Такая методика выполняется при автоматическом соединении трубопроводов.

Температурные зоны

Центральная часть столба дуги при любом варианте сварки имеет высокие температурные значения, а рядом с катодом или анодом она составляет только 60—70% от всей тепловой энергии. При подключении переменного тока полярность отсутствует, потому что расположение полюсов меняется с интервалом 50—60 колебаний за секунду.

Сварочная дуга при таком режиме обладает намного меньшей устойчивостью, а температура её постоянно изменяется. Из преимуществ такого процесса соединения металлов отмечается простое и недорогое оборудование, а также полное отсутствие области негативного явления, называемого магнитное дутье.

Вольт-амперная характеристика

Известны три таких аналога внешних источников питания:

• падающая, когда напряжение снижается, а сила и плотность тока растет;
• жесткая — величина напряжения не зависит от силы тока;
• возрастающая, напряжение возрастает вместе с силой тока.

На графике хорошо видны красного цвета диаграмма, отображающая падение напряжения при образовании дуги, а далее во время устойчивого горения. Начинаются кривые от точки, которая указывает холостой ход трансформатора (около 50 V). В момент образования сварочной дуги напряжение довольно резко падает, но потом стабилизируется и становится постоянной величиной.

Инвертор для сварочных работ

Коротко отметим, что отличие инвертора от других аппаратов для сварки заключается в следующем:

• Потребляет в два раза меньше электроэнергии.
• Параметры тока позволяют быстрое образование дуги.
• Стабильность горения во время проведения сварки.
• Это сложная конструкция, способная изменять силу тока для максимальной стабильности дуги.
• Он преобразует переменный ток в постоянный, но уже с большей частотой и наоборот.
• У изделия имеется встроенный понижающий трансформатор.

Последняя фаза заключается в направлении постоянного тока высокой частоты к выпрямителю и далее на электрод.

Выводы

Мы выяснили природу возникновения электрической дуги, ее технические характеристики, классификацию, а также основные параметры. Для начинающего сварщика всё вышеописанное — это аксиома, чем больше теоретических знаний, тем быстрее молодой исполнитель научится правильно соединять различные металлы, приобретет необходимый опыт.

Что такое дуга и как работает дуговая сварка?

Яркий голубоватый свет. Все шипит и трещит. Вы можете почувствовать напряжение в воздухе. Это то, что приходит в голову большинству людей, когда они слышат слово «дуга». Молния — это дуга, которую вы можете увидеть во время грозы. На железной дороге между цепной линией и пантографом иногда ненадолго образуется дуга. Сварщики целенаправленно используют дугу для соединения металлов. Но что именно происходит?

Что такое дуга и как она создается?

Между двумя точками должна существовать разность электрических потенциалов, чтобы образовалась дуга: на одном конце имеется избыток электронов (отрицательно заряженные элементарные частицы внутри атомной оболочки) и, следовательно, отрицательный заряд.С другой стороны, недостаток электронов приводит к положительному электрическому заряду. Эта разница генерирует напряжение.

При определенных условиях происходит явление, известное как пробой диэлектрика. Это происходит, когда физические силы пытаются уравновесить разницу между зарядами. Создается канал, в котором тепло и высокое напряжение ионизируют газ между полюсами, образуя электропроводящую плазму. По этому плазменному каналу может течь только ток. В зависимости от типа источника питания пробой может происходить в виде искры или вспышки и гаснет так же быстро, как только выравнивается разница в заряде.Как вариант, он может продолжать гореть как дуга.

Отступление: плазма

Когда на газ попадает высокий уровень энергии (например, ток в нашей атмосфере), выделяемое тепло вызывает ионизацию частиц газа. Во время этого процесса электроны удаляются из нейтральных атомов, оставляя после себя отдельные количества положительно заряженных ионов и отрицательно заряженных электронов. Эта смесь заряженных и нейтральных частиц называется плазмой.

В отличие от газов, плазма электропроводна, так как свободные носители заряда (т.е., ионы и электроны) могут проводить ток.

Когда свободные электроны сталкиваются и соединяются с ионами, энергия, которую они поглотили во время своего более раннего разделения, снова высвобождается в виде света. То, что мы воспринимаем как молнию, электрическую искру или дугу, — это плазменный столб, через который протекает ток. Сам ток остается невидимым.

Что такое дуговая сварка?

Температура плазменного столба дуги составляет от 3500 до 15500 градусов по Цельсию; достаточно высокий, чтобы расплавиться и соединиться с металлом.Между основным материалом и электродом, имеющим противоположную полярность, горит дуга.

При газовой дуговой сварке (GMAW) полярность проволочного электрода положительная, а полярность основного материала — отрицательная.

В процессе TIG ток протекает между вольфрамовым электродом с отрицательной полярностью и деталью с положительной полярностью.

Различают различные процессы дуговой сварки:

Дуговая сварка плавящимся электродом

Газовая дуговая сварка металлическим электродом (GMAW) использует газ, который предотвращает реакцию расплавленного металла с атмосферой.Название, данное процессу сварки, зависит от типа используемого газа, который может быть инертным, например, гелий, аргон или их смесь, или активным, например CO ₂ . Соответствующие сварочные процессы известны как сварка в среде инертного газа (MIG) или в среде активного газа (MAG). Бесконечный проволочный электрод (сварочная проволока) во время процесса плавится и действует как присадочный металл.

Особый вид сварки GMAW: тандемный процесс с двумя сварочными проволоками и двумя дугами.

Ручная дуговая сварка металлическим электродом : При сварке стержневым электродом, также известной как электродная сварка или ручная дуговая сварка металлическим электродом, используется плавящийся стержневой электрод.Покрытие электрода плавится во время сварки, создавая среду защитного газа и защитный слой шлака. Дополнительная подача газа не требуется.

1: Стержень
2: Покрытие
3: Капли металла
4: Среда защитного газа
5: Жидкий металл шва
6: Сплошной металл шва
7: Заготовка
8: Жидкий шлак
9: Твердый шлак
10: Дуга

Сварка порошковой проволокой сочетает в себе принцип стержневого электрода с операцией сварки MIG / MAG: электрод с бесконечной проволокой состоит из металлического покрытия (присадочного металла), заполненного порошком, который образует шлак.Обычно используется защитный газ; однако самозащитный проволочный сердечник не требует дополнительного защитного газа.

При сварке под флюсом слой порошкового флюса выполняет ту же функцию, что и покрытие электрода при ручной дуговой сварке металлическим электродом: непрерывно подаваемый проволочный электрод плавится под покрытием из защитного порошка.

Дуговая сварка неплавящимся электродом

Сварка вольфрамом в среде инертного газа (TIG) использует неплавящийся вольфрамовый электрод и инертный защитный газ.Сварка может производиться как с присадочным металлом, так и без него.

Как и сварка TIG, для плазменной сварки требуется неплавящийся электрод. Он расположен в корпусе горелки, где нагревает газ для создания плазмы. Плазма подается через охлаждаемое узкое газовое сопло к заготовке, что объясняет, почему дугу также называют сжатой дугой. Достигается чрезвычайно высокая плотность энергии. Кроме того, плазма окружена инертным защитным газом, чтобы предотвратить реакцию сварочной ванны с кислородом в атмосфере.

Следующий блог содержит несколько советов о том, когда использовать какой процесс дуговой сварки:
TIG, MIG / MAG или электродная сварка: когда какой процесс сварки использовать?

Какие 4 типа сварки?

Четверг / 11 марта 2021 г.

Не все сварщики одинаковы. Сварка — это все более востребованная профессия, которая может стать для вас карьерой.Но сварка — это также навык, который можно использовать для повседневных вещей, таких как создание садового искусства или декора. Вы даже можете использовать его, чтобы улучшить свою текущую работу, особенно в сельском хозяйстве или автомобильной промышленности. Сварка имеет безграничные возможности в зависимости от того, какой вид сварки вы хотите изучить.

Существует четыре основных типа сварки. MIG — газовая дуговая сварка металла (GMAW), TIG — газовая дуговая сварка вольфрамом (GTAW), дуговая сварка стержнем — экранированным металлом (SMAW) и порошковая порошковая сварка (FCAW).Здесь мы подробнее рассмотрим каждый вид сварки.

MIG используется в автомобильной промышленности для ремонта выхлопных газов автомобилей, а также при строительстве домов и зданий. Это один из самых распространенных видов сварки. Это тип дуговой сварки, в которой используется непрерывная проволока, называемая электродом. Вы также будете использовать защитный газ, который проходит через сварочный пистолет и защищает от загрязнения.

TIG также используется электрическая дуга, такая как MIG.При сварке TIG вы используете электрод из вольфрама. Вольфрам — один из самых твердых металлических материалов. Он не растворяется и не сгорает. Сварку можно производить с помощью процесса, известного как сплавление, при котором используется или не используется присадочный металл. TIG также использует внешний источник газа, например, аргона или гелия.

Аэрокосмическая промышленность и автомобилестроение также используют сварку TIG, как и другие промышленные рынки. Это также отличный вид сварки для Айовы, поскольку фермерам может быть очень полезно использовать сварочные рамы вагонов, кранцы и другое важное оборудование.

Хотите взять сварку с собой? Одним из больших преимуществ сварки палкой является то, что она портативна. Сварка палкой используется в строительстве, техническом обслуживании и ремонте подводных трубопроводов и промышленного производства.

Для этого типа сварки вы будете использовать художественную сварку защищенным металлом или более известную как сварку палкой. Вы будете использовать расходный и защищенный электрод или палку. Палочка размягчает и объединяет металлы за счет нагревания дугой между покрытым металлическим электродом и основной металлической заготовкой.По мере плавления стержня его защитный кожух также плавится и защищает зону сварки от кислорода и других газов, которые могут находиться в воздухе.

Дуговая сварка порошковой проволокой похожа на сварку MIG, поскольку в ней используется непрерывная проволока и источники питания. Вы совместите сплошной электрод с основным металлом. Электрод представляет собой полую трубку, заполненную флюсом, который подается через сварочный пистолет в сварочную ванну. При сварке на открытом воздухе экран из флюса обеспечивает защиту от атмосферных воздействий.Этот вид сварки используется для сварки более толстых металлов и используется в обрабатывающей промышленности.

Теперь, когда вы узнали больше о различных типах сварки и знаете, что это вызывает у вас интерес, как вы подбираете необходимое обучение? Колледж Marshalltown Community College предлагает три типа обучения сварщиков. Вы можете получить 18-кредитный сертификат по специальностям «Производство сварочных работ» или «Производство сварочных работ: строительство». Вы также можете выбрать программу получения диплома специалиста по производственной сварке с 35 кредитами.

Не хотите делать карьеру сварщика, но все же хотите узнать больше или расширить свои навыки? Программа непрерывного образования в долине штата Айова предлагает множество занятий по различным видам и использованию сварки.

Что такое дуговая сварка? — Типы и как это работает

Дуговая сварка — это процесс сварки, который используется для соединения металла с металлом с использованием электричества для создания тепла, достаточного для плавления металла, а расплавленные металлы при остывании приводят к их связыванию.Сварщики могут использовать как постоянный (DC), так и переменный (AC) ток, а также расходуемые или неплавящиеся электроды.

Это тип сварки, в котором используется источник сварочного тока для создания электрической дуги между металлической палкой («электродом») и основным материалом для плавления металлов в точке контакта. Зона сварки обычно защищена каким-либо защитным газом, паром или шлаком.

Процессы дуговой сварки могут быть ручными, полуавтоматическими или полностью автоматизированными. Дуговая сварка, впервые разработанная в конце XIX века, стала коммерчески важной в судостроении во время Второй мировой войны.Сегодня это остается важным процессом изготовления стальных конструкций и транспортных средств.

Дуговая сварка — это тип процесса сварки, в котором используется электрическая дуга для создания тепла для плавления и соединения металлов. Источник питания создает электрическую дугу между расходуемым или неплавящимся электродом и основным материалом, используя либо постоянный (DC), либо переменный (AC) ток.

В дуговой сварке используется электрическая дуга для плавления рабочего материала. Сначала к материалу прикрепляется заземляющий провод.Затем сварщик прикладывает вывод электрода к обрабатываемому материалу.

Когда сварщик отводит электрод от материала, он создает электрическую дугу, иначе известную как продолжающийся плазменный разряд в результате электрического пробоя газа. Сварочные аппараты используют переменный или постоянный ток и используются для получения очень концентрированной узкой точки сварного шва.

Электрическая дуга от источника переменного или постоянного тока создает сильное тепло около 6500 ° F, которое плавит металл в месте соединения двух заготовок.

Дуга может управляться вручную или механически вдоль линии соединения, в то время как электрод либо просто проводит ток, либо проводит ток и одновременно плавится в сварочной ванне, подавая присадочный металл в соединение.

Поскольку металлы химически реагируют с кислородом и азотом в воздухе при нагреве до высоких температур дугой, используется защитный газ или шлак, чтобы свести к минимуму контакт расплавленного металла с воздухом. После охлаждения расплавленные металлы затвердевают, образуя металлургическую связь.

Дуговую сварку можно разделить на два разных типа;

Существуют различные типы дуговой сварки. Какой метод дуговой сварки вы используете, в основном зависит от металла. Ниже приводится обзор различных видов дуговой сварки:

Дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW)

В этом типе дуговой сварки используются трубчатые электроды, заполненные флюсом. В то время как излучающий поток защищает дугу от воздуха, никакие транспортные потоки могут не нуждаться в защитных газах. Он идеально подходит для сварки плотных участков толщиной в дюйм или более, поскольку FCAW имеет более высокую скорость наплавки металла шва.

Газовая дуговая сварка металлическим электродом (GMAW)

Сварка GMAW или MIG защищает дугу с помощью газа, такого как аргон или гелий, или смеси газов. Электроды имеют раскислители, предотвращающие окисление, поэтому вы можете сваривать несколько слоев.

Этот метод имеет несколько преимуществ: простой, универсальный, экономичный, низкие температуры и легкость автоматизации. Это популярный способ сварки тонких листов и профилей.

Газовая дуговая сварка вольфрамом (GTAW)

GTAW или TIG часто считается самой сложной сваркой.Вольфрамовые электроды создают дугу. Для защиты экрана используются инертные газы, такие как аргон или гелий, или их смесь. При необходимости к присадочной проволоке добавляют расплавленный материал. Этот метод намного «чище», поскольку он не образует шлака, что делает его идеальным для сварочных работ, где важен внешний вид, а также тонкие материалы.

Плазменная сварка (PAW)

В этом методе дуговой сварки используются ионизированные газы и электроды, которые создают струи горячей плазмы, направленные в зону сварки. Поскольку форсунки очень горячие, этот метод предназначен для узких и глубоких сварных швов.Плазменная дуговая сварка (PAW) также хороша для увеличения скорости сварки.

Дуговая сварка в экранированном металле (SMAW)

SMAW — один из самых простых, старых и наиболее адаптируемых методов дуговой сварки, что делает его очень популярным. Дуга возникает, когда наконечник покрытого электрода касается зоны сварки, а затем отводится для поддержания дуги.

Тепло плавит наконечник, покрытие и металл, так что после затвердевания сплава образуется сварной шов. Этот метод обычно используется в трубопроводных работах, судостроении и строительстве.

Сварка под флюсом (SAW)

SAW работает с гранулированным флюсом, который создает во время сварки толстый слой, который полностью покрывает расплавленный металл и предотвращает образование искр и брызг. Этот метод обеспечивает более глубокое проникновение тепла, поскольку действует как теплоизолятор. SAW применяется для высокоскоростной сварки листовой или толстолистовой стали. Он может быть полуавтоматическим или автоматическим. Однако это ограничивается горизонтальными сварными швами.

Электрошлаковая сварка (ESW)

Вертикальный процесс используется для сварки толстых листов (более 25 мм) за один проход.ESW основывается на зажигании электрической дуги до того, как добавка флюса погасит дугу. Флюс плавится, когда расходный материал проволоки подается в ванну расплава, что создает расплавленный шлак на поверхности ванны.

Тепло для плавления краев проволоки и пластины генерируется за счет сопротивления расплавленного шлака прохождению электрического тока. Две медные башмаки с водяным охлаждением следят за ходом процесса и предотвращают стекание расплавленного шлака.

Применение дуговой сварки включает следующее.

• Используется при сварке листового металла
• Для сварки тонких, черных и цветных металлов
• Используется для проектирования сосудов под давлением
• Разработки трубопроводов в промышленности
• Используется в автомобильной и домашней отделке
• Отрасли судостроения
• Используется на производстве самолетов и космонавтики, кузовных ремонтов автомобилей, железных дорог.
• Отрасли, такие как строительство, автомобилестроение, механика и т. Д.
• Газовая дуговая сварка вольфрамом используется в аэрокосмической промышленности для соединения многих областей, например, листового металла.
• Эта сварка используется для ремонта штампов, инструментов и в основном на металлах, изготовленных из магния и алюминия.
• Большинство обрабатывающих производств используют GTAW для сварки тонких деталей, особенно цветных металлов.
Сварочные аппараты GTAW
• используются там, где требуется высокая устойчивость к коррозии, а также к растрескиванию в течение длительного периода времени.
• Применяется в производстве космических аппаратов.
• Используется для сварки деталей малого диаметра и тонкостенных труб, что делает его применимым в велосипедной промышленности.

Использование дуговой сварки имеет ряд преимуществ по сравнению со многими другими форматами:

• Стоимость: оборудование для дуговой сварки стоит недорого и доступно, а процесс часто требует меньше оборудования в первую очередь из-за отсутствия газа
• Портативность: эти материалы очень легко транспортировать
• Работы по грязному металлу
• Защитный газ не нужен: процессы могут быть завершены во время ветра или дождя, а брызги нет основная проблема
• Высокая скорость сварки
• Обеспечивает очень меньшее искажение
• Меньше дыма или искр
• Достигается гладкая сварка
• Может выполняться в любой атмосфере
• Хорошая ударная вязкость
• Более высокая коррозионная стойкость
  Недостатки дуговой сварки

  Есть несколько причин, по которым некоторые люди ищут другие варианты помимо дуги сварка для определенных видов проектов.Эти недостатки могут включать:

  • Более низкая эффективность При дуговой сварке обычно образуется больше отходов, чем при многих других типах, что в некоторых случаях может увеличить стоимость проекта. и не у всех профессионалов есть этот
  • Тонкие материалы, может быть сложно использовать дуговую сварку на некоторых тонких металлах
  • Нельзя использовать для химически активных металлов, таких как алюминий или титан

  Часто задаваемые вопросы

  Что такое дуговая сварка?

  Дуговая сварка — это процесс сварки, который используется для соединения металла с металлом с использованием электричества для создания тепла, достаточного для плавления металла, а расплавленные металлы, когда они остывают, приводят к связыванию металлов.Сварщики могут использовать как постоянный (DC), так и переменный (AC) ток, а также расходуемые или неплавящиеся электроды.

  Какие бывают виды дуговой сварки?

  Дуговую сварку можно разделить на два разных типа;
  1. Методы плавления электродов
  1.1 Дуговая сварка защищенным металлом.
  1.2 MAG сварка.
  1.3 Сварка МИГ.
  1.4 Электрогазовая дуговая сварка (EGW)
  2. Методы использования неплавящегося электрода
  2.1 Сварка TIG
  2.2 Плазменная сварка

  Как работает дуговая сварка?

  Дуговая сварка — это тип процесса сварки , в котором используется электрическая дуга для создания тепла для плавления и соединения металлов.Источник питания создает электрическую дугу между расходуемым или неплавящимся электродом и основным материалом, используя либо постоянный (DC), либо переменный (AC) ток.

  СВЯЗАННЫЕ СООБЩЕНИЯ

  Что такое дуговая сварка? | Процессы дуговой сварки

  Что такое дуговая сварка?

  Дуговая сварка — это так называемый процесс сварки плавлением. Это один из наиболее распространенных сварочных процессов, который широко используется в различных отраслях промышленности благодаря прочным и высококачественным сварным швам.

  Теория дуговой сварки

  В процессе дуговой сварки используется электрическая дуга, которая образуется между электродом и основным металлом, чтобы создать температуру около 6500 градусов по Фаренгейту. Это заставляет металлы плавиться там, где они должны быть соединены, при этом расплавленный металл плавится, когда он охлаждается и затвердевает, создавая металлургическую связь между металлами.

  Дуговая сварка на практике

  Дуговая сварка — это процесс, при котором электрод для сварки прикрепляют к сварочной горелке, которая подключается к переносному сварочному аппарату.При включении источника питания электрод становится под напряжением. Прикоснув стержень к основному металлу, ток пройдет через стержень и замкнет электрическую цепь. Когда стержень отводится назад, возникает электрическая дуга, необходимая для расплавления металла. Стержни часто предназначены для плавления во время процесса, чтобы добавить в сварной шов присадку.

  По мере того, как сварщик набирается опыта, он начинает понимать, что существует несколько факторов и методов, которые влияют на сварку, его прочность и качество, включая ток (переменный или постоянный), размер электрода, длину дуги и угол движения.

  Использование в промышленности

  Дуговая сварка — популярный выбор, поскольку она успешно применяется для обработки многих различных металлов, включая сталь, железо, медь и никель. Портативное оборудование, используемое для дуговой сварки, повысило его универсальность и сделало его популярным в нескольких промышленных условиях.

  Производители автомобилей, судоходства и авиакосмической отрасли используют аппараты для дуговой сварки в своих производственных процессах. Точно так же строительная промышленность обращается к сварщикам дуговой сварки при строительстве зданий, мостов и других стальных конструкций, в то время как горнодобывающая, нефтегазовая и энергетическая отрасли также используют их навыки.

  Плюсы и минусы

  Оборудование для дуговой сварки доступно по цене. Он портативный, что упрощает транспортировку, а дуга не подвержена влиянию ветра или температуры, поэтому она идеально адаптируется к окружающей среде.

  Несмотря на простоту процесса, дуговая сварка дает невероятно прочный сварной шов, который одинаково эффективен для толстых металлов, создавая окончательный сварной шов с высокой коррозионной стойкостью. Кроме того, это быстрый процесс, который часто позволяет сэкономить время по сравнению с другими методами сварки.

  Несмотря на то, что это один из простейших сварочных процессов, он требует времени и практики, чтобы овладеть этой техникой и создать эффективные сварные швы. Он также менее эффективен при работе с тонкими и химически активными металлами, такими как титан.

  Наконец, дуговая сварка считается малоэффективной сваркой. Это означает, что он производит больше отходов, чем некоторые другие сварочные процессы, что приводит к увеличению производственных затрат, особенно при выполнении больших работ.

  Обсуждаемая техника — лишь один из нескольких типов дуговой сварки.Если вы хотите узнать больше о дуговой сварке, позвоните в Сварочную школу Arclabs по телефону 877-647-4111.

  Что такое время дуговой сварки и вы его переоцениваете?

  Повышение производительности сварщика

  Распространенной ошибкой является завышение времени горения дуги при сварке. Производственные предприятия могут быть удивлены, обнаружив, что среднее время горения дуги при полуавтоматической сварке составляет всего от 10 до 12 процентов.

  Когда компании не думают о том, как уменьшить время дуговой сварки, они упускают из виду ключевые способы повышения производительности и прибыли.Время горения дуги напрямую влияет на количество деталей, выходящих за дверь каждый день.

  Показатель времени зажигания дуги не включает время, затрачиваемое на сборку детали, подготовку материала к сварке, очистку или шлифование после сварки, но это шаги, которые могут значительно увеличить время процесса в целом. Важно учитывать действия, выполняемые до и после сварки, а не только во время самой сварки, чтобы найти способы сократить время горения дуги.

  Изучите несколько советов по увеличению производительности в производственных приложениях, в которых используется дуговая сварка металлическим газом (GMAW).

  Совет № 1: Обратите внимание на подгонку детали

  Задолго до того, как сварщик зажжет дугу, правильная подгонка деталей является определяющим фактором его эффективности при сварке. Сварщик может отвечать за сборку детали или это может быть кто-то другой, участвующий в операции. Проблемы с подгонкой деталей можно даже проследить вплоть до стадии проектирования или проектирования.

  Если вы потратите время на последовательную и равномерную подгонку деталей, это позволит устранить зазоры между деталями и впоследствии окупится за счет экономии времени.Когда между свариваемыми деталями имеются большие или неравномерные зазоры, это замедляет работу сварщика и увеличивает количество брызг, что требует больше времени для послеварочного шлифования.

  Совет № 2: Используйте правильный процесс сварки

  Идея изменить процесс сварки может вызывать затруднения у некоторых производителей. Может потребоваться дополнительное обучение и повторное утверждение любых изменений в Спецификации процедуры сварки (WPS). Но переключение процесса может дать значительный результат в производительности в правильных приложениях.

  Варианты процесса сварки включают стандартный GMAW, модифицированный GMAW с коротким замыканием или многочисленные процессы импульсного GMAW. Если на предприятии есть большие зазоры в деталях, которые невозможно исправить при подгонке, например, модифицированный процесс GMAW короткого замыкания является хорошим решением, поскольку он предлагает превосходные возможности заполнения зазоров.

  Импульсные процессы обеспечивают множество преимуществ для производительности, включая меньшее разбрызгивание, меньшее тепловложение и более высокую скорость движения. Импульсный процесс может обеспечить на 10% более высокую скорость движения при том же тепловложении по сравнению с прямым GMAW.Кроме того, некоторые усовершенствованные импульсные процессы, такие как технология Accu-Pulse ™ от Miller Electric Mfg. LLC, предлагают на 28% более широкое рабочее окно. Это упрощает использование процесса, поэтому сварщики с любым уровнем подготовки могут создавать высококачественные сварные швы, даже если техника или параметры различаются.

  Замена присадочного металла или защитного газа также может помочь повысить производительность труда. Имейте в виду, что для замены газа и присадочного металла также может потребоваться повторное одобрение WPS.

  Многие производители используют сплошную проволоку для GMAW, но порошковая проволока и проволока с металлическим сердечником могут иметь преимущества в определенных областях применения.Правильный раствор присадочного металла зависит от используемого процесса, свариваемого материала и защитного газа. Например, порошковая проволока может обеспечить значительное повышение производительности благодаря очень высокой скорости перемещения, но ее трудно использовать при импульсной сварке.

  Различные защитные газы также могут лучше подходить для определенных применений и процессов. 100% углекислый газ широко используется в производстве, поскольку он доступен по цене и обеспечивает легкую сварку операторам с меньшим опытом.Однако это приводит к гораздо большему разбрызгиванию, чем смешанный газ, что требует больше времени для шлифовки после сварки. Смешанный газ, такой как 90% аргона / 10% CO ₂ , может обеспечить более высокую скорость перемещения и обеспечить лучший сварной шов, поэтому меньше времени тратится на очистку после сварки.

  Совет № 3: проверьте параметры

  Обеспечение правильного выбора параметров во время сварки имеет решающее значение для получения хороших сварных швов, не требующих длительной доработки. Слишком высокая или медленная скорость движения, слишком высокая или холодная подводимая энергия и неправильный вылет проволоки — это параметры, за которыми следует следить.

  Слишком низкая скорость перемещения приводит к большему количеству тепла в зоне сварки, что может вызвать коробление. Поддержание адекватной скорости движения помогает контролировать нагрев. Но слишком быстрое (и слишком холодное) движение может слишком быстро влить слишком много присадочного металла в сварной шов, что приведет к разбрызгиванию или отсутствию проплавления, что потребует доработки. Другая причина повышенного разбрызгивания — слишком большой вылет проволоки.

  Когда целью является сокращение времени горения дуги, худшее, что может сделать сварщик, — это сделать плохой сварной шов, требующий доработки.Время, необходимое для вырезания плохого сварного шва и его замены новым, может утроить затраченное время — или даже больше.

  Совет № 4: Сократите время поиска и устранения неисправностей

  Время, затрачиваемое на устранение неполадок, таких как проблемы с подачей проволоки, сокращает время зажигания дуги, поэтому для обеспечения оптимальной производительности важно поддерживать горелку GMAW в надлежащем состоянии.

  Если футеровка горелки или контактный наконечник слишком изношены или натяжение приводного ролика неправильно отрегулировано, эти проблемы будут способствовать проблемам с подачей проволоки, что может привести к увеличению разбрызгивания и плохому качеству сварки.Проблемы с качеством сварки также часто возникают из-за изношенных сварочных кабелей или плохого соединения кабелей.

  Перед каждой сменой — и после внесения любых изменений в процесс сварки — дважды проверяйте все соединения расходных деталей в системе подачи проволоки, чтобы убедиться, что все установлено и правильно затянуто. Также обратите внимание на признаки износа или повреждений. Это помогает сократить время, затрачиваемое на устранение неполадок, поэтому сварщик может проводить больше времени под капотом.

  Совет № 5: Положитесь на технологии

  Поскольку отрасль борется с нехваткой квалифицированных сварщиков, а многие компании ищут пути повышения производительности, технологии могут помочь.Когда источник сварочного тока обеспечивает большую простоту использования и улучшенное управление дугой, сварщикам с любым уровнем подготовки становится проще производить высококачественные сварные швы и уменьшать количество ошибок, а, следовательно, сокращать время горения дуги.

  • Synergic control: Дополнительные источники сварочного тока предназначены для автоматического внесения изменений в соответствии с настройками оператора. Когда оператор изменяет скорость подачи проволоки, машина регулирует напряжение в соответствии с требованиями, обеспечивая использование оптимальных параметров.
  • Упрощенная установка: Некоторые новые сварочные системы предлагают «простую кнопку» для настройки машины, чтобы сварщики могли быстрее проникнуть под капот. Это может быть особенно полезно для менее опытных сварщиков. При использовании этой технологии оператору нужно только ввести толщину материала, а источник питания автоматически настроит другие параметры соответствующим образом. Это экономит время и помогает снизить вероятность разбрызгивания и деформации, которые увеличивают очистку после сварки и могут потребовать доработки.
  • Блокировки и ограничения: Источники сварочного тока, которые включают эту функцию, позволяют заблокировать определенные параметры в пределах установленного диапазона. Например, если блокировка установлена ​​на 28–32 вольт, оператор не может выходить за пределы этого окна. Когда производитель обучает новых сварщиков, эта технология помогает удерживать их в пределах диапазона параметров для конкретной работы. Некоторые системы также могут отправлять предупреждения, чтобы менеджеры или руководители знали, когда сварщик работает за пределами заданных параметров.
  • Мониторинг данных сварных швов: Цифровой мониторинг сварных швов доступен для большего количества источников питания, чем когда-либо, что позволяет производителям любого размера отслеживать важные показатели производительности. Доступные решения варьируются от базовых систем, которые проверяют параметры сварки и сообщают о производительности, до более продвинутого программного обеспечения для мониторинга, которое обнаруживает ошибки сварки, отслеживает детали и обеспечивает обратную связь в режиме реального времени для сварщиков. Отслеживание и понимание этих данных — ключевая часть улучшения времени дуги и производительности.Эти подробные данные также могут помочь производителям обучить новых сварщиков и ускорить их освоение.

  В чем разница между TIG и дуговой сваркой?

  Автор Майлз Будимир
  Старший редактор, WTWH Media

  Среди различных видов сварки, в том числе газовой (например, оксиацетиленовой), лазерной, ультразвуковой и других, наиболее распространенным сегодня является электродуговая сварка. В этом процессе используется сильный электрический ток (обычно в диапазоне от 10 до 100 ампер), который образует дугу между сварочным зондом и металлом.

  Возникающая электрическая дуга нагревает и плавит соединяемые материалы. Как и в случае с другими методами сварки, существует также присадочный металл, который помогает в формировании соединения.

  Дуговая сварка также известна как дуговая сварка в защитном металлическом корпусе (SMAW), ручная дуговая сварка металлическим электродом (MMAW) или сварка стержнем. Вольфрамовый инертный газ (TIG) также называют дуговой сваркой вольфрамовым электродом (GTAW). И TIG, и дуговая сварка — это методы электродуговой сварки, при которых вокруг сварного соединения используется инертный газ, обычно аргон или гелий, для предотвращения окисления.

  Основное различие между ними касается электрода. В сварке TIG используется вольфрамовый электрод, который создает электрическую дугу между горелкой и металлической заготовкой. Поскольку вольфрам имеет высокую температуру плавления выше 6000 ° F, вольфрамовый электрод не расходуется во время сварки. В результате сварка TIG отличается высокой управляемостью и обеспечивает стабильную электрическую дугу и чистый, точный и прочный сварной шов.

  В отличие от этого, при дуговой или электродной сварке электрод является расходным материалом.В отличие от сварки TIG, электрод действует как стержень присадочного металла и плавится, образуя часть самого сварного соединения. Электрод или стержень также содержат внутри флюс, который создает барьер для защиты от атмосферного загрязнения.

  Кроме того, обычно флюс в электроде для стержневой сварки содержит инертный газ, что устраняет необходимость во внешней подаче газа. С другой стороны, сварка штучной сваркой может привести к разбрызгиванию, и в целом
  дает более грубый сварной шов, чем TIG.

  Что такое дуговая сварка под флюсом (SAW)?

  Дуговая сварка под флюсом (SAW) — это процесс соединения, который включает образование электрической дуги между непрерывно подаваемым электродом и свариваемой заготовкой.Покрытие из порошкового флюса окружает и покрывает дугу и в расплавленном состоянии обеспечивает электрическую проводимость между соединяемым металлом и электродом. Он также создает защитный газовый экран и шлак, которые защищают зону сварного шва.

  Состав процесса можно увидеть на Рисунке 1 ниже

  Рис. 1. Процесс дуговой сварки под флюсом

  Как видно из рисунка 1, дуга «погружена» под покров из флюса и поэтому обычно не видна во время самой операции сварки.Эти факты делают процесс выгодным с точки зрения здоровья и безопасности, поскольку отсутствует дуга, способствующая возникновению дуги, и очень мало дыма.

  В процессе используются два сварочных материала: электрод и флюс. Электродом может быть сплошная проволока, порошковая проволока или лента. Флюс, изготовленный из различных минералов и соединений, может быть довольно сложным и может производиться в различных формах.

  Общее расположение источника питания и органов управления, подачи проволоки и распределения флюса показано на рисунке 2.

  Рис. 2. Общее устройство процесса сварки под флюсом

  Сварка под флюсом считается высокопроизводительным процессом, который обычно автоматизирован / механизирован по своей форме. В простейшем применении процесса используется один провод.

  Выбор правильного диаметра проволоки для сварного шва зависит от многих факторов, и размер доступного источника питания обычно ограничивает диаметр проволоки, которую можно использовать. Хотя большинство источников питания для этого процесса составляют 1000 ампер, можно использовать меньший источник питания.Диаметр 3/32 дюйма провод через отверстие диаметром 5/32 дюйма. провод будет работать в диапазоне от 300 до 900 ампер с использованием постоянного тока и положительного электрода (DC +)

  Этот процесс сварки обычно подходит для продольных и кольцевых стыковых швов, необходимых при изготовлении сосудов высокого давления, а также для соединения обшивки и элементов жесткости на верфях. Сварка ограничена позиционированием и обычно выполняется в плоском или горизонтальном положении из-за высокой текучести сварочной ванны, расплавленного шлака и необходимости поддерживать флюсовое покрытие над дугой.

  Как и во всех сварочных процессах, выбор расходных материалов (проволока и флюс) и других параметров, таких как сила тока, напряжение и скорость перемещения, предназначен для получения наплавленного металла, отвечающего целям проектировщика. В случае этого процесса сварки, поскольку дуга находится под флюсом, оператор сварки не может видеть расплавленную сварочную ванну и, следовательно, должен очень точно установить параметры сварки и расположение сварочного сопла в соединении.

  Сварка под флюсом имеет много преимуществ, но есть и ограничения, некоторые из которых перечислены ниже

  Преимущества

  • Высокая производительность наплавки и длительное время дуги при полной автоматизации.
  • Минимальное количество сварочного дыма, отсутствие брызг при сварке и видимой дуги
  • Неиспользованный флюс можно восстановить
  • Если это приемлемо с металлургической точки зрения, можно выполнять однопроходные сварные швы относительно толстых листов.

  Ограничения

  • Ограничивается сталью, хотя некоторые расходные материалы были разработаны для других материалов, таких как сплавы на основе никеля.
  • Не может использоваться в вертикальном или потолочном сварочном положении. Используется в основном для стыковых швов в плоском положении (1G) и угловых швов в плоском и горизонтальном положении (1F и 2F).Можно выполнять горизонтальные стыковые швы, но для поддержки флюса требуются специальные устройства.