СВАРКА, РЕЗКА И ПАЙКА МЕТАЛЛОВ

ЗАЖИГАНИЕ ДУГИ

В начальный момент воздух между концом электрода и основ­ным металлом не ионизирован и не проводит электрического тока. Зажигание дуги может быть осуществлено двумя приёмами. Можно повышать напряжение между электродом и изделием, пока не про­изойдёт пробой газового промежутка; возникающий при этом искровой разряд автоматически переходит в дуговой. Для пробоя даже очень малого промежутка между электродами требуется на­пряжение порядка 1000 в. Применение такого напряжения затруд­няется соображениями безопасности для сварщика, однако этот приём иногда применяется на практике, причём для зажигания используется вспомогательный то к высокого напряжения и высокой частоты, не оказывающей физиологического действия на человека. Опасность ожогов устраняется малой мощностью вспомогательного тока, для этой цели применяются описанные ранее особые ап­параты — осцилляторы.

Обычно дуга зажигается предварительным замыканием элек­трода на изделие; дуга возникает при отведении электрода и раз­рыве замыкания. Прикосновение электрода к изделию замыкает накоротко сварочную цепь, в которой возникает ток замыкания, создающий магнитное поле, имеющее запас энергии.

LP 2 ’

где L — коэффициент самоиндукции сварочной цепи;

/ — ток в цепи.

Одновременно при замыкании происходит разогрев и оплавле­ние металла в точках действительного соприкосновения электрода с изделием. При отрыве электрода и размыкании цепи, энергия исчезающего магнитного поля создаёт повышение напряжения на промежутке разрыва. Повышение напряжения пробивает газ про­межутка между электродом и изделием и вызывает возникновение искрового разряда, в котором энергия магнитного поля переходит сначала в электрическую, а потом в тепловую энергию, разогреваю­щую газ, оплавляющую и испаряющую материал электродов и со­здающую ионизацию газового промежутка.

Чем больше индуктивность цепи, характеризуемая коэффициен­том самоиндукции, и чем больше ток, тем мощнее искровой разряд при отведении электрода и тем легче возникает дуговой разряд. Образованию начального искрового разряда способствует также весьма высокая напряжённость электрического поля у поверхности электродов в начальный момент отведения электрода, когда газо­вый промежуток ещё очень мал. Эта высокая напряжённость поля может служить причиной мощной автоэлектронной эмиссии на катоде.

При зажигании дугового разряда проходит стадия его развития и перехода в стационарную форму. Процесс развития разряда опре­деляется энергетическими соотношениями. Разряд получает энергию из электрической цепи и отдаёт её в окружающую среду через те­плопроводность, излучение и конвекцию. Стационарный разряд характеризуется равенством мощностей, получаемых разрядом из цепи и отдаваемых окружающему пространству. Если получаемая мощность больше отдаваемой, то идёт развитие разряда; если отда­ваемая мощность больше получаемой, то интенсивность разряда уменьшается и наступает его затухание. Процесс развития нор­мального дугового разряда от момента зажигания до достиже­ния стационарного состояния занимает несколько десятых долей секунды.

В установившейся сварочной металлической дуге, схематически показанной на фиг. 48, конец электродного стержня и поверхность

изделия расплавлены, так что дуга горит между жидкими электро­дами. Столб дуги имеет обычно коническую или сфероидальную форму, расширенную от электродного стержня к изделию. Пламя имеет зна­чительные размеры и содержит глав­ным образом пары материала электро­дов, реагирующие с окружающим ат­мосферным воздухом. Поверхность жид­кой ванны на изделии не остаётся плоско горизонтальной, так как действием ме­ханических сил, создаваемых дугой, или так называемого дутья дуги поверх­ность жидкого металла вдавливается.

Образующееся углубление или ямка в жидком металле называется кратером.

Длина дуги в нормальных условиях сварки должна быть малой; обычно она меньше диаметра применяемого электрода и колеблется в пределах 2—4 мм. Действием дуги металл расплавляется на глубину h, назы­ваемую глубиной расплавления или глубиной провара или просто проваром.