СПОСОБ МИКРОПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ
|
Как отмечалось, пространственная и временная неустойчивость малоамперной дуги иа переменном токе, а также нестабильность ее возбуждения не позволяют осуществлять сварку тонколистового (6 < 1 мм) алюминия и его сплавов. Описанный выше дуговой разряд обратной полярности, горящий между соплом плазменной горелки и изделием, возбуждаемый и стабилизируемый с помощью факела плазмы, можно успешно применить для сварки алюминия толщиной в десятые и сотые доли миллиметра. Однако в этом случае блуждание катодного пятна приводит к образованию широкого шва и значительной зоны термического влияния по сравнению, например, с микроплазменной сваркой дугой прямой полярности. Выполненные исследования по изучению процесса горения дуги обратной полярности имеют важное значение не только для разработки способа и аппаратуры микроплазменной сварки дугой обратной полярности, они явились основой для создания специального способа микроплазменной сварки тонколистового алюминия и его сплавов на переменном токе. Впервые этот способ осуществлен в ИЭС им. Е. О. Патона АН УССР в 196/ г. Он запатентован в ряде стран: Франции, Италии, ФГТ, Англии, Японии, а также в других странах и в настоящее Бремя является единственным дуговым способом сварки тонкого алюминии и его сплавов. В разработанном способе сварки дуга обратной полярности используется только в один полупериод для разрушения (очистки) окисных пленок ка кромках свариваемых деталей. Плавление металла осуществляется в другой полупериод высоко - концентрированным источником тепла — дугой прямой полярности, горящей между ^-электродом плазменной горелки и изделием. При этом получается узкий шов с малой зоной термического влияния. Сущность способа иллюстрируется схемой, изображенной на рис. 39. Между электродом и соплом плазменной горелки в |
потоке плазмообразующего газа непрерывно горит дежурная дуга постоянного тока, создающая в промежутке сопло — изделие факел плазмы. При подаче на сопло горелки положительного относительно изделия полупериода напряжения между соплом и изделием формируется дуга обратной полярности с нестационарным катодным пятном. В течение этого полупериода происходит разрушение окисной пленки на кромках свариваемого изделия. Величина тока обратной полярности выбирается только из соображений качественной очистки и поэтому мала. Затем на вольфрамовый электрод горелки поступает отрицательный относительно изделия полупериод напряжения. При этом формируется плазменная дуга с большой плотностью энергии, достаточной для плавления, и, таким образом, осуществляется сварка металлов, имеющих на поверхности тугоплавкие окис - ные пленки [34].
В созданном способе микроплазменной сварки на переменном токе на сопло и электрод горелки попеременно подаются полупериоды напряжения синусоидальной формы промышлен - ной частоты (50 Гц). Как следует из описанного способа сварки, через изделие проходит асимметричный переменный ток, а по вольфрамовому электроду — только ток прямой полярности. Поэтому оплавления ^-электрода, как при аргонодуговой сварке на переменном токе, не происходит. Это обеспечивает высокую пространственную устойчивость и стабильность горения дуги даже на токах меньше 1 А,
Возможность раздельной регулировки тока прямой и обрат* ной полярности является важным технологическим преимуществом данного способа сварки, поскольку это позволяет независимо управлять степенью очистки поверхности и скоростью плавления металла.
Режим дежурной дуги, глубина погружения электрода в канале сопла, диаметр сопла, расходы газов и величины токов в различные полупериоды являются важными технологическими параметрами, оптимальный выбор которых обеспечивает стабильность процесса сварки тонкого алюминия и хорошее качество сварного соединения.
Следует отметить, что нестационарное катодное пятно в процессе своего блуждания не только очищает открытые поверхности изделия, но и проникает в зазор между свариваемыми кромками, обеспечивая получение высококачественного сварного соединения без окисных включений даже при сварке по отбор - товке. Это свойство пятна проникать в щели, трещины, поры, раковины и т. п. было использовано нами при разработке способа заварки дефектов в различных металлах, в том числе и алюминии. Сущность этого способа заключается в следующем. В начале процесса дефектный участок изделия (в том числе
внутренние полости дефектов) очищается от окиспой пленки и других загрязнений дугой обратной полярности, горящей между соплом и изделием. Ток дуги мал, и заплавления дефектов не происходит. По окончании очистки наступает вторая стадия процесса — заплавление дефекта по способу сварки на переменном токе [34].
Стабильность процесса горения дуги прямой и обратной полярности на переменном токе иллюстрируется динамической вольт-амперной характеристикой (рис. 40). По оси абсцисс записывается ток дуги, по оси ординат — падение напряжения. Правая ветвь характеристики соответствует дуге прямой полярности. Характерной особенностью этой ветви является то, что падение напряжения на дуге при увеличении тока больше, чем при убывании тока, т. е* падение напряжения зависит от зна - чсния тока не только в данный, но и в предыдущий момент.
dlj, dl „
В обоих случаях как при ^ 0, так и при < 0 харак
теристика С/д=/(/д) для дуги прямой полярности падающая
<0. Правая ветвь характеристики подобна статическим
вольт-амперным характеристикам микроплазменной дуги на постоянном токе. Левая часть характеристики описывает режим горения дуги обратной полярности с нестационарным катодным пятном на изделии. Катодное пятно непрерывно перемещается на поверхности изделия, длина дуги при этом изменяется, и весь этот процесс на динамической вольт-амперной характеристике отображается в виде шумовой полосы. Чем шире зона очистки (зона блуждания катодного пятна), тем шире шумовая полоса.
|
|
Как показала многолетняя практика, разработанный способ микроплазменной сварки металлов на переменном токе являет*
Рис* 40.
Динамическая вольт-амперная характеристика сжатой дуги при микроплазменной сварке алюминия (защитный газ — гелий).
ся устойчивым процессом даже на малых токах и позволяет осуществлять качественную сварку алюминия и его сплавов малых н весьма малых толщин.
