Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Сварка, резка и пайка металлов -> Сварка трубопроводов -> Основные способы сварки трубопроводов и резервуаров -> Основные способы сварки трубопроводов и резервуаров

Основные способы сварки трубопроводов и резервуаров

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4 

Физические основы электрической сварочной дуги

Под электрической сварочной дугой понимают устойчивый высокоамперный разряд с низким катодным напряжением (10-20 В) в газе высокого давления (около 100 кПа). Перечисленные свойства дуги требуют, чтобы источники питания имели небольшое напряжение (до 80 В). Для сварочной дуги характерно сосредоточенное выделение тепла, что обеспечивает высокую эффективность нагрева и плавления металла. Мощность дуги может колебаться в широких пределах от 50 Вт до 150 кВт и более.

Сварку электрической дугой можно выполнять на переменном или постоянном токе. В последнем случае при сварке можно использовать прямую полярность, когда электрод является катодом, а изделие - анодом, или обратную полярность, когда изделие - катод, а электрод - анод.

Условие существования электрической дуги. Электрический ток проходит через газы только в том случае, если эти газы находятся в ионизированном состоянии. В сварочной дуге ионизация газа в межэлектродном промежутке поддерживается непрерывно и самопроизвольно.

Строение электрической дуги постоянного тока. Дуговой разряд можно расчленить на три части - столб дуги, анодную и катодную области (рис. 13). Столб дуги представляет смесь электронов, положительных ионов и более или менее сильно возбужденных нейтральных атомов, что называется плазмой. Наиболее нагретыми участками на электродах являются анодные и катодные пятна.

 

Физические процессы в электрической дуге. В процессе горения дуги катодное пятно имитирует электроны. В прикатодной области электроны е движутся к столбу дуги, не испытывая столкновений с атомами газа А. В этом случае считают, что они разгоняются электрическим полем до энергии ионизации и при входе в столб ионизируют газ по схеме «ионизация электронным ударом» А + е = А++2е (А+ - положительно заряженный ион). В первом приближении протяженность прикатодной области можно принять равной длине свободного пробега электронов - 10-5 см, а падение напряжения на этом участке будет соответствовать потенциалу ионизации наиболее легко ионизируемого газа.

Под действием катодного напряжения из столба дуги удаляются заряженные ионы, которые бомбардируют катод, нейтрализуясь при этом. Ионы отдают энергию ионизации и кинетическую энергию, которую они приобрели в результате разгона в прикатодной области. На основе этого процесса происходят нагрев и плавление катода. Эмиссия электронов способствует охлаждению катода, так как она проходит с поглощением энергии (так называемой работы выхода). Следовательно, в прикатодной области течет смешанный электронно-ионный ток.

В прианодной области протяженностью 10-3 см течет электронный ток, направленный из плазмы столба к аноду. Электроны бомбардируют анод, отдавая энергию выхода и кинетическую энергию, приобретенную в прианодной области. Этим процессом обусловлены нагрев и плавление анода.

В столбе дуги идет процесс образования частиц - ионизация и процесс потери частиц, вызванной, во-первых, их переходом в катод и анод и, во-вторых, рекомбинацией - образованием нейтральных частиц при столкновении разноименно заряженных.

Электрическое поле служит источником энергии, которая затрачивается на ионизацию. Энергия поля в большей степени воспринимается электронами, которые, будучи разогнанными до энергии ионизации, осуществляют ионизацию электронным ударом. Электроны с меньшей энергией при столкновении с атомами и ионами либо приводят их в возбужденное состояние, либо передают нейтральным частицам часть своей энергии упругим соударением, усиливая тепловое движение частиц. Благодаря последнему явлению в плазме дуги развивается термическая ионизация как результат соударения атомов, прежде всего возбужденных.

Рекомбинация разноименно заряженных частиц и возбужденных атомов сопровождается выделением энергии в виде потока инфракрасного, видимого и ультрафиолетового излучения.

Зажигиние сварочной дуги может осуществляться двумя способами. Первый способ предусматривает замыкание электрода о деталь и последующее разъединение. При этом соприкасающиеся контакты будут настолько сильно раскалены, что катод станет способным к электронной эмиссии при приложении напряжения в 60 В. Второй способ предусматривает зажигание дуги с помощью электрического пробоя воздушного промежутка, достигаемого приложением к электродам высокого напряжения в 2000-3000 В. Для этой цели используют специальный прибор - осциллятор, который обеспечивает переменное напряжение с частотой 50-150 кГц. Осциллятор используют чаще при сварке на переменном токе и подключают к дуге параллельно со сварочным трансформатором.

Температурные условия в сварочной дуге. Для мощных сварочных дуг характерно, что температура анодного и катодного пятен близка к температуре кипения металла (при плавящихся электродах) или к температуре плавления (при неплавящихся электродах). Температура плазмы дуги зависит от плотности тока и от содержания в ней элементов, обеспечивающих повышение или понижение проводимости плазмы. Введение в плазму элементов с низким потенциалом ионизации, например: кальция, натрия, калия - обеспечивает высокую проводимость плазмы при низких температурах и неизменной плотности тока. При том же токе введение элементов с большим сродством к электрону обеспечивает повышение температуры плазмы. Увеличение плотности тока в столбе дуги приводит к возрастанию температуры плазмы. Температура плазмы в сварочных дугах с плавящимися электродами достигает 6-8 тыс. °С. Для дуг с неплавящимся вольфрамовым катодом температура находится в пределах 10-15 тыс. °С. За счет обжатия холодными стенками сопла плазмотрона можно увеличить температуру плазмы до 25-30 тыс. °С.

Тепловой баланс в дуге. Электрическая энергия преобразуется в теплоту в трех областях: на поверхности анода, катода и в столбе дуги. Теплота, выделяющаяся в единицу времени на катоде, зависит от соотношения ионного и электронного тока, от потенциала ионизации газа плазмы, катодного напряжения и может составлять 10-15 % мощности дуги. Теплота, выделяющаяся в единицу времени на аноде, мало зависит от перечисленных факторов и составляет 35 % мощности дуги. В столбе дуги выделяется 15-55 % тепловой мощности. Теплота, выделяющаяся на катоде и аноде, практически полностью используется на нагрев и плавление металла. Теплота столба дуги частично используется на нагрев капель электродного металла и металла ванны, а в основном - на нагрев окружающих столб защитного газа и шлака.

Количество расплавляемого электродного металла в единицу времени связано со сварочным током зависимостью

Q = арI,

где ар - коэффициент расплавления электрода.

Электрический баланс дуги. Напряжение на сварочной дуге складывается из катодного падения напряжения UK, анодного падения напряжения U3 и падения напряжения в столбе дуги Uст. Величина U ст прямо пропорциональна длине дуги lД.

U ст - ЕlД,

где Е - напряженность электрического поля в столбе.

 

Таким образом, напряжение дуги складывается из трех составляющих:

UД = Uк + UаЕlД.

Напряжение дуги зависит от состава электродов, покрытий, флюсов и защитных газов, диаметра электрода, силы тока и длины дуги.

Нелинейная зависимость напряжения от тока дуги при неизменной длине дуги и прочих параметрах называется статической вольт-амперной характеристикой дуги (рис. 14).

При ручной сварке покрытыми электродами статическая характеристика дуг ограничивается ниспадающей ветвью, при сварке под флюсом - преимущественно горизонтальной ветвью, при сварке в среде защитных газов, как правило,-возрастающей ветвью.

Для сварочных процессов устанавливается следующий диапазон напряжений и плотностей токов: ручная сварка 12-25 В, 5-25 А/мм2; сварка под флюсом. 25-45 В, 40 125 А/мм2; сварка в среде защитных газов 25-35 В, 100-350 А/мм2.

Дуга, питаемая от источника переменного тока и напряжения, в каждый полупериод гаснет. Температура активных пятен и дугового промежутка при этом снижается. В плазме происходит деионизация газовой смеси и уменьшается электропроводность столба дуги. Поэтому в каждый последующий полупериод дуга возбуждается только при повышенном напряжении, называемом напряжением повторного зажигания дуги:

U3 > UД.

Устойчивость системы источник питания - дуга. Устойчивость горения дуги и стабильность режима сварки зависит как от физических условий существования разряда, так и от свойств параметров источников питания и других элементов сварочной цепи. Важным свойством источника питания является его внешняя характеристика. Дуга будет гореть устойчиво в тех точках пересечения внешней характеристики источника питания со статической характеристикой дуги (см. рис. 14), где при случайном укорочении дуги ток и скорость расплавления электрода возрастают, а при увеличении длины - уменьшаются. В результате происходит процесс саморегулирования дуги и коэффициент устойчивости Ку записывается в виде

где dUД/d1 - тангенс угла наклона касательной к статической характеристике дуги в точке горения,

dUи/d1- тангенс угла наклона касательной к внешней характеристике источника питания в точке горения дуги.

Следовательно, если статическая характеристика дуги будет падающей dUи/d1<0, то для обеспечения условия устойчивости внешняя характеристика источника питания тоже должна быть падающей, причем в точке пересечения внешняя характеристика источника должна быть более крутопадающей, чем статическая характеристика дуги. При возрастающей статической характеристике дуги dUД/d1>0, как это имеет место при сварке дугой постоянного тока в среде защитных газов, допускается применение возрастающей внешней характеристики источника питания. Следовательно, условие (1) предопределяет выбор источника питания для различных способов дуговой сварки.

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4 

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2013.06.12   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

12:50 Заклепки алюминиевые ударные оптом

12:47 Продаются круги шх15 оптом.

10:48 Купим подшипники разные

08:49 Труба ТФ 89х7 НД-2-2-20 2У1

07:39 Сварочные агрегаты АДД 2х2502, АДД 2х2502 П, АДД 2х2502 ПВГ

07:39 Сварочный генератор ГД 2х2503, генератор ГД 4004,

07:39 Дизельные электростанции АД 150

17:51 Металлорежущие станки плазменной и газовой резки

17:50 Проектирование и изготовление пресс-форм

17:11 Пресс-форма по образу или оригиналу изделия

НОВОСТИ

26 Марта 2017 17:32
Снос моста экскаватором с гидромолотом

22 Марта 2017 14:08
Необычные строения из алюминия в Японии (17 фото)

20 Марта 2017 23:31
Станки и оборудование специалисты смогут выбрать на выставке Mashex Siberia

27 Марта 2017 11:12
Выпуск чугуна в ЕС за 2 месяца вырос на 2%

27 Марта 2017 10:06
”Челябинский цинковый завод” в 2016 году увеличил чистую прибыль в 1,7 раза

27 Марта 2017 09:50
Китайский выпуск нержавеющей стали в 2016 году вырос почти на 16%

27 Марта 2017 07:16
На ”УАЗ” завершена модернизация роботизированной линии окраски кузова

26 Марта 2017 17:23
В Подольске представлен новый электробус КАМАЗ

НОВЫЕ СТАТЬИ

Распространенные марки стали для химического оборудования - сравнение и особенности

Высоколегированные жаропрочные стали для печного оборудования

Изготовление зубчатых колес и деталей по чертежам

Металлический штакетник и металлические решетки

Покупка картриджей в Москве – выгодное решение актуального вопроса

Пищевое оборудование из нержавеющих сталей

Лист нержавеющий холоднокатанный AISI 310S

Нержавеющий холоднокатанный и другие виды листового проката по AISI

Эффективность технологии ультразвуковой очистки поверхностей

Фурнитура и комплектующие для откатных ворот

Конструкция и особенности наиболее применяемых видов силовых трансформаторов

Основные виды натурального камня

Труба из нержавеющей стали: классификация и область применения

Разновидности труб из коррозионностойкой стали и их применение в бытовых и промышленных условиях

Труба нержавеющая 20Х23Н18 для химпрома

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Использование трубы нержавеющей 12Х18Н10Т в машиностроении и других остраслях

Труба нержавеющая 10Х17Н13М2Т в отраслях промышленности

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Компания "РДМ" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.