МИКРО ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА

МИКРОНЛАЗМЕННАЯ СВАРКА РАЗНОПОЛЯРНЫМИ ИМПУЛЬСАМИ ТОКА

Способ сварки на переменном токе допускает попеременно пода­вать импульсы не только синусодиальной формы, но и любой другой формы (например, прямоугольной) различной длитель­ности. Раздельная регулировка длительности и амплитуды тока дуги прямой и обратной полярности значительно расширяет технологические возможности этого способа, поскольку степень очистки поверхности от окисных пленок и скорость плавления металла можно изменять в нужном направлении путем регули­ровки длительности и амплитуды импульсов тока. В этом слу­чае сплошной шов образуется плавлением отдельных точек с заданным перекрытием.

Процесс сварки заключается в следующем. В течение импульса ^пр тока /пр дугой прямой полярности передается свариваемым кромкам достаточное количество тепла 7jnp/np£Aip~np, которое рас­плавляет основной металл, образуя сварочную ванну в виде точки, В течение импульса Тоб тока /0$ дуги обратной полярности вво­дится значительно меньшее количество тепла ^об^б^ог^об» доста­точное только для разрушения окисных пленок, и сварочная ванна охлаждается до полной или частичной кристаллизации. Следующий импульс тока прямой полярности создает сварочную точку на расстоянии h от предыдущей точки:

(11.10)

Здесь 7}пр, т}об и Unр, — соответственно КПД и падение напря­жения на дуге прямой и обратной полярности; vCB — скорость сварки.

Общее количество тепла, вкладываемого в одну точечную ванну, с некоторым приближением представляется так [35]:

(11.11)

Таким образом, шов формируется путем периодического рас­плавления точек с шагом h. Перекрытие точек задается их раз­мером и шагом. Количество тепла Qu приходящееся на единицу длины шва, в данном случае равно
шается и приводится к выражению усредненной мощности с пе­риодически повторяющимися импульсами дуги прямой полярно­сти:

г / {/ т

П ^ - пр'пр^пр пр /ТТ 1Q4

Q'~ + (П |3)

т I

Учитывая, что — = G — коэффициент жесткости и — = К—

тпр '<>6

коэффициент асимметрии тока, соотношение (11.12) можно запи­сать в виде

(т'припр + Чоб % 1/об)

а - ~ n+W - -• (IU4)

Если предположить, что (/пр = t/об = С/д и ijoc = тїпр = тс, то выра­жение (11.14) примет вид

T. IAJ пр

(1 +G) исв (П15)

Выражение (II. 15) представляет собой усредненную мощ­ность микроплазменной дуги с разнополярными импульсами тока, когда амплитуда и длительность импульсов тока прямой и обратной полярности различны.

Расчет распространения тепла при микроплазменной сварке разнополярнымн импульсами тока и выбор режимов сварки можно осуществлять так, как и для периодически горящей дуги постоянного тока с непрерывно действующим источником тепла мощностью

* Л Д ' К f

Qoftu ------------------------------------------------ (п-16)

Следует отметить, что по сравнению с микроплазменной свар­кой синусоидальным током при сварке разнополярными им­пульсами прямоугольной формы благодаря постоянному значе­нию коэффициента контрагирования в течение всей длительно­сти импульса глубина проплавления увеличивается, а ширина шва уменьшается.

Разработанный способ микроплазменной сварки тонкого алюминия па переменном токе при атмосферном давлении мало приемлем для сварки в вакууме потому, что при низком давле­нии формирование катодных процессов и возбуждение дуги обратной полярности на холодном металле затруднены из-за малой концентрации нейтральных атомов вблизи катода. Поэтому
способ микроплазменной сварки на переменном токе приме* нительно к сварке тонкого алюминия в вакууме был несколько модернизирован. Назначение этого способа в том, чтобы у като­да локально создавать повышенное давление, при котором об* легчается формирование дуговых катодных процессов. С этой целью в область сварного шва непрерывно подают струю инерт­ного газа. Кроме того, в момент прихода на сопло горелки положительного импульса напряжения кратковременно, в тече­ние (1—1,5)-10~3 с, увеличивают ток дежурной дуги до 100— 120 А. При этом в промежутке сопло — изделие возникает факел плазмы дежурной дуги и при напряжении порядка 150 В в разрядном промежутке длиной /д=0,5-ьЗ мм легко возбуж­дается дуга обратной полярности с нестационарным катодным пятном, обеспечивающая очистку поверхности от тугоплавких окисных пленок. Плавление металла осуществляется дугой пря­мой полярности с большой плотностью тока.

Практическое осуществление описанного способа сварки в вакууме не вызывало каких-либо затруднений.

Таким образом, высокая концентрация энергии в течение импульса тока дуги прямой полярности и качественная очистка поверхности изделия от окисных пленок дугой обратной поляр­ности обеспечили микроплазменной сварке разнополярными импульсами тока ведущее место при сварке тонкого алюминия, магния и сплавов на их основе.