Оборудване за дъгови - заваряване метали
Форми на електрически разряди в газове са много разнообразни; дъга освобождаване от отговорност е по-висока, най-развита форма на стационарен заустване на газ. При нормални условия, при ниски температури, всички газове са не-проводници на електрически ток - изолатори. Газ може да провежда електричество само ако газът се появяват електрически заредени частици - йони.
Процесът на образуване на заредени частици, наречени йонизация и газ, които са били заредени частици и които по този начин се печели възможността за провеждане на електрически ток, наречен йонизиран. Йонизация на газа може да бъде повлияно от различни фактори. Притокът на ток през газа придружава от йонизация на газа. В този случай, на ток, преминаващ през газ определя степента на йонизация на газ и електрическа проводимост. При тези условия, електрическото съпротивление на газа може да бъде от всякакъв размер - от много ниски стойности на много висока, и няма определена връзка между напрежението прилага към разликата газ и електрически ток. Ето защо, например, разреждане на дъгата няма смисъл въпрос, който ще в текуща заустване на дадено напрежение, тъй като токът може да бъде много по-различна, в зависимост от параметрите на веригата за доставки.
Източниците на заредени частици в газовете се могат да служат като газовите молекули, които, когато сумиране достатъчно количество енергия може да се образува електрически заредени частици, т.е.. Е. йонизируема. Такова йонизация може да се нарече йонизация на обема или обемния йонизация. Източникът на заредени частици може да бъде твърдо вещество или течност тяло в контакт с обема на газ, при което настъпва изхвърлянето. Особено важно в това отношение, ролята на отрицателния електрод - катода, което често е мощен източник на свободни електрони в изпълнението.
дъговия разряд се случва в газ в достатъчна сила на тока във веригата. Появили освобождаване концентрира и се свива по определен начин, съответстващ на минималната мощност за дадена сила на тока, ясно разграничена от околната среда и се влива при високи плътности на тока.
Фиг. 1 схематично илюстрира освобождаване дъга с катод въглен при атмосферно налягане, захранван от постоянен ток. Между положителния електрод - анода или отрицателен - катод е най-важната част на дъгата - положително поле, или просто поле освобождаване дъга с обикновено конична или сферична. Газ след смайващи ярко осветен и има много висока температура от около 6000 ° С Стълб заобиколен от хало на пламък или дъга с голям размер. Пламъкът се образува по двойки и газове от колоната дъга, химично взаимодействие с околната атмосфера и се охлажда постепенно с разстояние от оста на колоната. Мнение силно йонизиран газ.
Основен фактор причинява йонизация, температурата на газа е високо, се поддържа от доставка на енергия от схема за захранване. Пламъкът околната колоната, температурата и степента на йонизация падне бързо като разстоянието от оста на колоната. Йонизацията се осъществява главно по схемата: неутрален газ молекула йонизационна енергия + = положителен йон + свободен електрон.
Степента на йонизация на колоната за газ е много висока. Създайте силно йонизиран газ, често се споменава като плазма, има специални свойства; неговата електропроводимост приближава електропроводимостта на метали. колона бази са силно ограничени области на повърхността на електродите на - електрод място. DC дъга се прави разлика между катода и анода петна. Плътността на тока в петната могат да бъдат десетки хиляди ампера на 1 cm2. пластири електрода разпределени ослепителна яркост надвишава значително яркост колона.
В тънък слой при тествани процеси, свързани с образуването и неутрализиране на заредени частици, причинени от преминаването на електрически ток от електродни материали в междината газ и обратно повърхностни петна. Трансформацията се появява голямо количество електрическа енергия освобождаване в топлинна енергия, която се нагрява и се топи на основния метал. Специфична енергия, освободена разрядни петна на повърхността е много висока и може да достигне десетки киловата на 1 cm2.
Фиг. 1. Схема дъга: 1 - място на катода; 2 - дъга колона; 3 - анод място; 4 - пламък (хало) дъга
Електрическите параметри на заваръчни дъги могат да варират в широки граници. Най-важното за практикуване на пряко действие се използват дъгови течения 1-3000 и при напрежение дъга в 10-50. дъга мощност може да варира от 0,01 до 150 kw, т. е. 15 000 пъти. Тази широка гама мощност дава възможност за електродъгово заваряване на метали от много малкото до много големи дебелини, от най-малкия детайл до най-големите и тежки изделия, конструкции и структури.
изхвърлянето на катод излъчва обем колона голям брой свободни електрони. Освобождаване или емисии на електрони на катода може да бъде причинена чрез нагряване на катода, плътност на тока на емисиите бързо се увеличава с температура катод и катодни материали с висока температура на топене и кипене (въглища, волфрам), електронни емисии на горещ катод или катод емисии, може да достигне високи стойности. За желязо и медни катоди катод емисии има минимална стойност, и катода на цинк, живак и т. Емисии P. катод е незначително. В последния случай критичните получава емисии студен катод или поле на емисиите, произведени от появата на много висок интензитет електрическо поле, от порядъка на 10д / cm и по-горе, в тънък слой по повърхността на катода.
На електрона за излъчване на енергия се изразходват, а на катода се охлажда. В резултат на бомбардиране на общия енергиен баланс на положителните йони на катодната повърхност на катода е положителен и катода получава значително количество енергия, отопление, топене и изпаряване катоден материал. Процесите на дъга колона йонизация се извършва главно поради високата температура газ. В резултат на сложни процеси в колона газ, външен вид и неутрализира заредени частици е установено движи равновесие, характеризиращ се с това, че не всяко твърде малко количество след алгебрична сума от електрически заряди на заредени частици е нула. Следователно, силно йонизиран газ, или плазмена дъга колона се държи по отношение на околното пространство като неутрален газ.
Анодът на дъговия разряд е бомбардиран от електрони, които влизат от колоната с дъга. Електронен инцидент на анода прониква в обема си в свободна форма вече не съществува; на повърхността на електрона анодна дава потенциална енергия, съответстваща на работата функция на повърхността на анод, а кинетичната енергия в падането на анод. В процеса на анод електронно бомбардиране, се отчита значително количество енергия и бързо се загрява.
Общият размер на енергия освобождава анода е обикновено по-голям от катода, но е възможно и понякога се наблюдава при заваряване дъги и обратна връзка.
Най-високата температура, наблюдавана в аксиална част на колоната за дъга; при нормална заваряване дъга достига 6000 ° С върху повърхността на електродите в температурата на електрода пластири обикновено е близо до точката на кипене на материала на електрода. Напрежението на дъга, т. е. на напрежението между краищата на своите електроди е сложна функция от дължината на дъга и силата на тока в него, и по същество зависи от материала и размерите на електродите, съставът газ и налягането, и така нататък. г. Експерименталният зависимостта на дъга напрежението на тока и неговата дължина е показано на фиг. 2, както и. Тези криви се наричат изпълнение дъга, и те се отнасят до равновесно състояние дъгата на защо и наречени статични характеристики.
Фиг. 2. Характеристики на дъгата
Тези отношения и характеристики се отнасят за заваръчни дъги при постоянна плътност на тока в електрода петна, когато мястото на точката, по-малки от площта на челната повърхност на електрода. През последните години, във връзка с разработването на автоматична дъга го заваряване има възможност за прилагане на режимите, където крайната повърхност на електрода вече не е достатъчна, за да се настанят на пластирите електрода с нормална плътност на тока. В този случай, плътността на тока на електрода променя с заваръчния ток.
Фиг. 3. Характеристики на дъгата
Видове заваръчни дъги. Източникът на топлина по време на заваряване е електродъгово заваряване - стабилен електрически разряд в смес от силно йонизирани газове и пари на материалите, използвани за заваряване, и се характеризира с висока плътност на тока и висока температура.
В зависимост от броя на електродите и начини за включване на електродите и заготовката в електрическата верига на следните видове заваръчни дъги: - директно действие, когато дъгата изгаря между електрода и заготовката; - непряко действие, когато дъга между два електрода, заваръчен продукт не е включен в електрическата верига; - трифазен дъга възбуден между два електрода и между всеки електрод и основния метал.
Според сегашната рода се отличават дъга захранва постоянен и променлив ток. При прилагането на DC заваряване да се прави разлика права и обратна полярност. В първия случай, електрод е свързан към отрицателния полюс и служи като катод и продуктът - към положителния полюс и служи като анод; във втория случай, електрод е свързан към положителния полюс и служи като анод и продуктът - и отрицателен. Той служи като катод. В зависимост от материала на електрода се отличава дъга между не-консуматив електрод (въглерод или волфрам) и метални консумативи електроди.
Фиг. 4. Видове заваръчни дъги: а - преки, 6 - косвено - комбинираното действие (трифазен)
Дъгата има редица физически и технологични свойства, които зависят от ефективността на използване на заварките на дъга. Физичните свойства включват електрически, електромагнитни, кинетичната, термични, светлина.
Основните технологични свойства включват: дъга мощност, пространствена стабилност, саморегулиране.
Електрическите свойства на дъгата. За да се образуват и поддържане на дъгата трябва да има в пространството между електродите са електрически заредени частици - електрони, положителни и отрицателни йони. Процесът на образуване на йони и електрони се нарича йонизация и газ, съдържащ йони и електрони, йонизирана. Йонизация празнина дъга се появява по време на запалване на дъгата и непрекъснато се поддържа по време на горенето му.
Фиг. 5. Схемата на заваръчната дъга и на напрежението в него: 1 - електрод 2 - продукт 3 - анод място, 4 - анод област на дъгата, 5 - дъга колона в - катод региона на дъгата, 7 - катод място
Thermal Arc власт. Основната характеристика на дъгата като източник на енергия за заваряване е ефективен термичен QA капацитет. ефективна топлина капацитет на източника на топлина заваряване - количеството топлина въвежда в метала за единица време и отведен в своята отопление. ефективно топлинен капацитет част от общата топлинната мощност на дъга Q, тъй като определено количество топлина губи през дъга в мивката металната топлина, радиация нагряване на капки чрез напръскване.
Съотношението на ефективна топлина капацитет за общия капацитет на топлина от източника на топлина се нарича ефективен коефициент на трансформация (а. Н. D.).
Стойност може да варира от 0.3 до 0.95, както и за различни видове заваряване приблизително: въглероден дъга отворен - 0.5-0.65; дъга в аргон - 0,5-0,6; ММА покрити електроди - 0.7-0.85; подфлюсово заваряване - 0,85-0,93.
Количеството топлина в метал .vvodimoe източник отопление и за единица дължина шев, наречен входящ топлинен заваряване енергия. Загрява въвеждане е равна на относителното преместване на дъгата скорост QA ефективен източник на топлина мощност (ARC).
При образуването на заваръчния шев дъга топлинна мощност се консумира в стопяване на база и пълнител метал.
Сгъстеният дъгата. Специален тип заваряване дъга се пресова - колона дъга се изстисква през дюза на плазмената горелка, или потока от газове (аргон, азот, и т.н.). А плазма - газ, състояща се от положително и отрицателно заредени частици, общият заряд е равна на нула.
Плазмените генерирани в канала на дюзата, гофрирани и стабилизиран и неговите водно охлаждане стени на plazmoobra газ студено свързващо вещество. Компресиране и охлаждане на външната повърхност на колоната дъга е неговата концентрация, което води до рязко нарастване на броя на сблъсък между частиците на плазмата, увеличаване на степента на йонизация и рязко повишаване на температурата на колоната дъга (10 000-20 000 К) и кинетичната енергия на плазмата, която се използва за заваряване, и рязане. Устройство за създаване на насочен плазмен поток се движи с висока скорост "и с високо енергийно съдържание се нарича плазмена горелка или плазмена горелка.
Фиг. 6. Плазмени заваряване du.goy диаграми (а) и плазмения лъч (В, С): 1 - електрод 2 - канал 3 - охлаждане на вода, 4 - дъга колона, 5 - дюза в - плазмен лъч, 7 - продукт и - източник на ток, аз - дължина на работната част на канала
Има няколко схеми на устройства за плазмена дъга струи и: - за плазмената дъга когато дюза и канал са подравнени, плазмения лъч съвпада с стълб на дъгата, един от електродите е материал се обработва (Фигура 6а). - за да се получи плазма струя, извлечен от колона дъга в отделна дюза и канал (фигура 6, б). - същото, но с комбинирана дюза и канал (Фигура 6Ь.).
плазмения лъч се генерира от дъга освобождаване, възбудена между електрода и втори електрод, като, които могат да служат като продукт отделна дюза или канал стена.