Электрическая дуга – основа РДС

Использование любых установок для дуговой сварки металлов, от недорогого сварочного инвертора до огромных специализированных/компьютеризированных машин, основано на тепловом воздействии дугового факела на свариваемый металл. Что же такое электрическая дуга вообще и сварочная дуга в частности?

Дуга является частным случаем электрического разряда в газообразной среде, отличающаяся устойчивостью, большой мощностью и удовлетворительной управляемостью. В общем виде разряд бывает коронный, тлеющий, искровой. Их сравнение с дуговым «собратом» выявляет технологические преимущества последнего:

• Искровой разряд обладает невысокой мощностью и протекает кратковременно;
• Коронный разряд возникает при высокой неоднородности электрического поля, значительная часть его энергии расходуется на свечение;
• Тлеющий разряд стабилен во времени и пространстве, но его образование связано с низким давлением ионизируемой среды.

Для целей практической сварки из всего «ассортимента» электрических разрядов подходит только дуговой. Это касается любого оборудования для РДС, Mig/Mag/Tig установок, стационарных EWM сварочных аппаратов и мобильного переносного оборудования. Только дуга обладает приемлемой длительностью, высокой плотностью рабочего тока и сравнительно малыми потерями напряжения – что позволяет создавать установки с высоким КПД, хорошей управляемостью и широким диапазоном обрабатываемых металлов и сварочных режимов.

Зажигание сварочной дуги

Поджиг дугового факела при MMA-сварке производится двумя основными способами:

1. Выполняется замыкание цепи электродным торцом, после чего он отводится на рабочее расстояние (обычно от 3 до 6 миллиметров). При быстроте замыкания и точности отвода возникает стабильный факел. Практически все современные РДС аппараты снабжаются удобным функционалом «легкого поджига», и недорогой сварочный инвертор, и высокопрофессиональный специализированный агрегат. За счет простоты реализации, опций «Antistick» и «Hot start» данный метод является основным.
2. Электродный торец только приближается к заготовке на то же расстояние оптимальной длины факела (3…6 мм), но короткого замыкания не происходит. Вместо него в питающую цепь кратковременно включают осциллятор либо другое устройство для инициирования высокочастотного импульса переменного напряжения. Происходит пробой дугового зазора, соответственно возникает дуговой разряд. Метод сложен ввиду потребности дополнительного источника импульсов, чаще используется для работы неплавящимся электродным стержнем.

Физика процесса «дуга+металл»

При первом контакте (т.е. при коротком замыкании) электродного торца со свариваемой деталью ток в области соприкосновения достигает огромных величин. Выделяется такое количество тепла, что металл заготовки (и в определенной степени сердечник электрода) плавятся сразу, мгновенно. Между плавно отводимым электродом и свариваемой кромкой возникает перемычка из композитного расплава «металл детали + материал электродного стержня». В этот момент дуги еще нет! Стабильный дуговой разряд образуется, как только жидкая перемычка разрывается, он обусловлен высокой концентрацией паров газа, металла и обмазки в узком зазоре и значительным напряжением, приложенным к заготовкам и оборудованию.

Столб дуги горит между ванной расплава и торцом электрода, захватывая электроны из области свариваемых кромок. Энергетические затраты на эмиссию электронов, «вырываемых» из области катодного пятна, составляют значительные 30-40 % от всего расхода энергии РДС-инвертора. При этом температура самого столба значительно выше, чем его «рабочей», катодной части.

Если говорить о сварке железа и стали, то бюджетное оборудование способно нагреть металл в области катода (электродного торца) до 2.200…2.300  °С. Модели от Linkoln или EWM – сварочных аппаратов премиального класса – способны «выдавать» до 2.500  °С на катоде. Между тем сам дуговой столб имеет температуру до 7.000 – 8.000 °С! На него приходится порядка 20 % падения напряжения всего процесса.

Остальная часть рабочего напряжения приходится на анодную область – поверхность детали, свариваемые кромки, область наплавки и т.д. Для стали ее прогрев составляет 2.500~2.600 °С. Область расплава шире электродного торца, имеет вогнутый профиль, падение напряжения на нем меньше, чем в других областях дуги.

Падение напряжения на электрической сварочной дуге

В технической литературе приняты следующие обозначения этого важного рабочего параметра:

U_К – катодное падение;

U_А – анодное;

U_С – на самом столбе.

При этом сумма U_К+U_А слабо зависит от изменения настрое сварочного аппарата. Эта сумма в гораздо большей степени определяется характерными свойствами свариваемого металла, электродным материалом и спецификой газовой среды в межэлектродном зазоре. Поэтому гораздо удобнее следующая эмпирическая формула:

U_Д= К+С*L_Д , где:

К – сумма катодного и анодного падения напряжения;

С – коэффициент, характеризующие снижение потенциала на единицу длины дугового столба;

L_Д – длина дуги в стабильном рабочем режиме.

Как видно, U_Д непосредственно и однозначно определяется дуговым зазором при условии стабильной сварки с подобной длиной дуги. Отсюда следуют характерные значения данного параметра при основных режимах работы:

• При обычной MMA-сварке электродами с обмазочным слоем U_Д = 18...29 Вольт.
• При сваривании заготовок неплавящимися электродами процесс устойчив при U_Д =30...36 Вольт.
• При инициации дугового столба электродом с металлическим сердечником значения напряжения пробоя (зажигания) лежит в пределах 30…50 вольт.

Важной рабочей характеристикой РДС-сварки является характер переноса расплава от электродного торца в сварочную ванну. Различают мелкокапельный, крупнокапельный и струйный перенос металлического расплава. Каждый тип обладает рядом достоинств, с точки зрения производительности и качества швов чаще предпочтителен струйный перенос расплавленного металла.

Информация предоставлена интернет-гипермаркетом сварочного оборудования Тиберис - tiberis.ru

Многофункциональные сварочные инверторы для изготовления теплообменного и емкостного оборудования

На нашем заводе мы используем различные типы сварочных инверторов для изготовления теплообменных аппаратов и емкостей. Основное это сварка кожухов и корпусов оборудования, приварка патрубков и фланцев приварных для соединения с масло и водопроводами.

И конечно все емкостное оборудование изготавливаем используя многие виды инверторов в особенности для производства емкостных аппаратов вээ где корпус выполняется только сварным и к нему привариваются штампованные эллиптические днища.

Наш завод по производству теплообменников, емкостей, трубных пучков желает вам отличного настроения и покупок качественного и надежного оборудования!

{jcomments on}