Процесс зажигания и строение электрической дуги

КОНСПЕКТ УРОКА

Сварочная дуга - разряд электрического тока в газовой среде. Электрические заряды в сварочной дуге переносятся заряженными частицами — электронами, а также положительно и отрицательно заряженными ионами.

Процесс, при котором в газе образуются положительные и отрицательные ионы, называется ионизацией, а такой газ — ионизированным.

Способы зажигания дуги:

1. Касанием, «впритык».

Дугу зажигают касанием электрода о поверхность свариваемого изделия и отводом его перпендикулярно вверх.

2. «Чирканием», «спичкой».

Электродом как спичкой чиркают по поверхности свариваемого изделия.

Технология зажигания дуги.

Зажигание дуги при сварке плавящимся электродом начинается с короткого замыкания электрода с основным металлом. Из-за шероховатости поверхности электродов касание при коротком замыкании происходит отдельными выступающими участками, которые мгновенно расплавляются под действием выделяющейся теплоты, образуя жидкую перемычку между основным металлом и электродом. При отводе электрода жидкая перемычка растягивается, сечение ее уменьшается, электрическое сопротивление и температура возрастают. Когда расплавленный металл перемычки достигает температуры кипения, пары металла легко ионизируются и возникает дуга. Возникновение дуги длится доли секунды.

Сварочная дуга:

- «короткая», L = 2 - 4 мм;

- «нормальная», L = 4 - 6 мм;

- «длинная», L свыше 6 мм.

Сварочные дуги классифицируются:

Признак классификации	Виды
1.По применяемым электродам	- дуга с плавящимся электродом - дуга с неплавящимся электродом
2. По степени сжатия дуги	- свободная дуга - сжатая дуга
3. По схеме подвода сварочного тока	- дуга прямого действия - дуга косвенного действия
4. По роду тока	- дуга переменного тока (однофазная и трехфазная) - дуга постоянного тока
5. По полярности постоянного тока	- дуга на прямой полярности - дуга на обратной полярности
6. По виду статической вольтамперной характеристики	- дуга с падающей характеристикой - дуга с жесткой характеристикой - дуга с возрастающей характеристикой

Процесс зажигания и строение электрической дуги

При дуговой сварке плавящимся электродом расплавление кромок свариваемых заготовок и электрода осуществляется за счет теплоты электрической сварочной дуги. Электрическая сварочная дуга - стационарный мощный электрический разряд при значительной плотности ток (0,5-100 А/мм²) в сильно ионизированной газовой среде между двумя электродами, одним из которых обычно являются свариваемые заготовки. В процессе горения сварочной дуги выделяется

Рис.1.1. Схема электрической дуги при сварке металлическим электродом с покрытием

большое количество теплоты, образуется яркое световое излучение, невидимые ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, газы и пыль. Электрическая сварочная дуга (рис.1.1, а) состоит из катодного 3 и анодного 5 пятен и столба дуги 4. Снаружи она окружена ореолом 6, состоящим из смеси газов, паров и пыли. Для зажигания дуги необходимо легко коснуться стержнем с покрытием 2 электрода свариваемой заготовки (рис.1.1, б) с замыканием электрической цепи накоротко, после чего отвести электрод от заготовки на расстояние 2-4 мм. Происходит быстрый разогрев торца электрода за счет теплоты, выделяемой током короткого замыкания. После отвода электрода с разогретого торца металлического стержня, являющегося катодом, свободные электроны под действием электрического поля устремляются к аноду (заготовке). Им сообщается значительная кинетическая энергия. В межэлектродном зазоре электроны сталкиваются (соударяются) с молекулами и атомами воздуха и между собой. Эти соударения могут быть упругими и неупругими. При упругом соударении часть кинетической энергии электронов передается атому или молекуле воздуха. В результате температура в дуговом промежутке (столбе дуги) повышается до 6000-7000 °С. При неупругом соударении происходит ионизация молекулы воздуха с выделением электронов, положительных и отрицательных ионов. Электроны и отрицательные ионы продолжают движение к аноду и бомбардируют его поверхность. В результате торможения их движения происходит превращение кинетической энергии в тепловую и поверхность анода (анодное пятно) разогревается до t = 2600-3000 °С. Положительные ионы под действием сил притяжения движутся к катоду и, бомбардируя его поверхность, нагревают ее (катодное пятно) до 2000-2600 °С. В дуге постоянного тока прямой полярности (минус на электроде, плюс на заготовке) на аноде выделяется большее количество теплоты (41-42 % от общего количества Од), чем на катоде (36-38 %), в связи с тем, что анод подвергается более мощной бомбардировке заряженными частицами. В дуге переменного тока различие температур катодного и анодного пятен сглаживается вследствие их периодической смены с частотой, равной частоте тока (50 Гц).

Для устойчивого горения дуги необходимы постоянный межэлектродный зазор (длина дуги), определенные напряжение и ток в цепи, достаточная ионизация воздушного промежутка, стабильность свойств источника тока, питающего дугу.

3-ий этап урока.Техника зажигания дуги