Статическая вольт- амперная характеристика сварочной дуги. Вольт амперная характеристика сварочной дуги
Вольт-амперная характеристика дуги | svarnoy.info
В установившейся сварочной дуге различают три зоны: катодную, анодную и столба дуги. Катодная зона глубиной около 10-5 см, так называемое катодное пятно, расположена на торце катода. Отсюда вылетает поток свободных электронов, ионизирующих дуговой промежуток. Плотность тока на катодном пятне достигает 60…70 А/мм2. К катоду устремляются потоки положительных ионов, которые бомбардируют его и отдают свою энергию, нагревая его до температуры 2500…3000°С.
Анодная зона, называемая анодным пятном, расположена на торце анода. К анодному пятну устремляются и отдают свою энергию потоки электронов, накаляя его до температуры 2500…4000°С. Столб дуги, расположенный между катодной и анодной зонами, состоит из раскаленных и ионизированных частиц. Температура в этой зоне достигает 6000…7000°С в зависимости от плотности сварочного тока.
В начальный момент для возбуждения дуги необходимо несколько большее напряжение, чем при ее последующем горении. Это объясняется тем, что при возбуждении дуги воздушный зазор недостаточно нагрет, степень ионизации невысокая и необходимо напряжение, способное сообщить свободным электронам такую энергию, чтобы при их столкновении с атомами газового промежутка могла произойти ионизация. Увеличение концентрации свободных электронов в объеме дуги приводит к интенсивной ионизации дугового промежутка, а отсюда к повышению его электропроводности. Вследствие этого напряжение падает до значения, необходимого для устойчивого горения дуги.
Зависимость напряжения дуги от тока и сварочной цепи называют статической вольт-амперной характеристикой дуги.
Вольт-амперная характеристика дуги
Вольт-амперная характеристика дуги (см. рис. а) имеет три области: падающую 1, жесткую 2 и возрастающую 3. В области 1 (до 100 А) с увеличением тока напряжение значительно уменьшается. Это происходит в связи с тем, что при повышении тока увеличивается поперечное сечение, а следовательно, и проводимость столба дуги. В области 2 (100… 1000 А) при увеличении тока напряжение сохраняется постоянным, так как сечение столба дуги и площади анодного и катодного пятен увеличиваются пропорционально току. Область характеризуется постоянством плотности тока. В области 3 напряжение возрастает вследствие того, что увеличение плотности тока выше определенного значения не сопровождается увеличением катодного пятна ввиду ограниченности сечения электрода. Дуга области 1 горит неустойчиво и поэтому имеет ограниченное применение. Дуга области 2 горит устойчиво и обеспечивает нормальный процесс сварки.
Вольт-амперная характеристика дуги при ручной дуговой сварке низкоуглеродистой стали (см. рис. б) представлена в виде кривых а (длина дуги 2 мм) и б (длина дуги 4 мм). Кривые в (длина дуги 2 мм) и г (длина дуги 4 мм) относятся к автоматической сварке под флюсом при высоких плотностях тока.
svarnoy.info
Внешние вольт-амперные характеристики источников питания сварочной дуги
Внешняя характеристика источников питания (сварочного трансформатора, выпрямителя и генератора) - это зависимость напряжения на выходных зажимах от величины тока нагрузки. Зависимость между напряжением и током дуги в установившемся (статическом) режиме называется вольт-амперной характеристикой дуги. Длина дуги связана с ее напряжением: чем длиннее сварочная дуга, тем выше напряжение. Чем круче характеристика, тем меньше влияет длина сварочной дуги на сварочный ток. При изменении напряжения на величину δ при крутопадающей характеристике изменение тока равно а1 при пологопадающей - а2. Для обеспечения стабильного горения дуги необходимо, чтобы характеристика сварочной дуги пересекалась с характеристикой источника питания.Обычно ток короткого замыкания превышает рабочий ток, но не более чем в 1,5 раза. Время восстановления напряжения после короткого замыкания до напряжения дуги не должно превышать 0,05 с. Напряжение холостого хода (без нагрузки в сварочной цепи) при падающих внешних характеристиках всегда больше рабочего напряжения дуги, что способствует значительному облегчению первоначального и повторного зажигания дуги. Напряжение холостого хода не должно превышать 75 В при номинальном рабочем напряжении 30 В. Для постоянного тока напряжение зажигания должно быть не менее 30-35 В, а для переменного тока 50-55 В. для трансформаторов, рассчитанных на сварочный ток 2000 А, напряжение холостого хода не должно превышать 80 В. Повышение напряжения холостого хода источника переменного тока приводит к снижению косинуса «фи». Иначе говоря, увеличение напряжения холостого хода снижает коэффициент полезного действия источника питания. Источник питания для ручной дуговой сварки плавящимся электродом и автоматической сварки под флюсом должен иметь падающую внешнюю характеристику. Жесткая характеристика источников питаний необходима при выполнении сварки в защитных газах (аргоне, углекислом газе, гелии) и некоторыми видами порошковых проволок, например СП-2. Для сварки в защитных газах применяются также источники питания с пологовозрастающими внешними характеристиками
Требования к источникам питания для дуговой сварки
Важными параметрами процесса сварки являются вольт-амперная характеристика сварочной дуги и внешняя характеристика источника питания. От их согласования во многом зависят устойчивость горения дуги и стабильность протекания процесса сварки.
Вольт-амперная характеристика дуги нелинейна, поскольку в общем случае электрический ток в газах не подчиняется закону Ома (дуга является электрическим разрядом в газе, и ее сопротивление не равняется постоянной величине).
При малых токах (примерно до 100А) с его увеличением интенсивно возрастают степень ионизации и число заряженных частиц. Сопротивление столба дуги уменьшается, и для поддержания тока необходимо меньшее напряжение.
При возрастании тока увеличение степени ионизации происходит медленнее, рост количества носителей заряда уменьшается, и напряжение дуги становится мало зависящим от тока.
При больших плотностях тока степень ионизации высокая, дуга не расширяется, так как ограничена диаметром электрода, и ее сопротивление становится постоянным. На этом участке она подчиняется закону Ома - ток и напряжение прямо пропорциональны.
Для каждого способа сварки наиболее характерен свой участок характеристики дуги. Например, при ручной сварке покрытыми электродами и неплавящимся электродом в среде аргона сила тока относительно невелика, а диаметр электрода значителен. Эти условия соответствуют подающему участку характеристики дуги. При сварке под флюсом сила тока больше, чем при ручной сварке, поэтому характеристика переходит на пологий и частично на возрастающий участок. Сварка в углегислом газе характеризуется применением проволок малого диаметра, что пропорционально квадрату диаметра увеличивает плотность тока. Характеристика дуги становится возрастающей.
Ручная дуговая сварка
Одна из основных особенностей ручной сварки - частое изменение длины дуги. Оно связано с манипуляцией сварщиком электродом, его плавлением и необходимостью подачи электрода вниз, а также выполнением швов в неудобных и труднодоступных местах. Особенно частые колебания длины дуги возникают при недостаточной квалификации сварщика. Для обеспечения стабильности процесса сварки, требуемой глубины проплавления и хорошего качества шва необходимо, чтобы сила тока при колебаниях длины дуги изменялась минимально.
Если при ручной дуговой сварке использовать источник питания с пологопадающей характеристикой, то при удлинении дуги возможен ее обрыв из-за малого тока, а при укорочении дуги возможен прожог из-за чрезмерно большой силы тока. Поэтому при ручной сварке применяются источники питания с крутопадающей характеристикой, обеспечивающей максимальную стабильность процесса сварки.
Газовая сварка, оборудование для газовой сварки, контроль качества соединения
Газовоя сварка происходит по средствам газа. С помощью кислорода ацицелена и стальной проволоки
Сварочные инверторы, сварочные полуавтоматы
Визуальный осмотр и просвет ренгеном все это применимо и для электро дуговой сварки
Контроль качества сварных швов. Основные методы
Для контроля качества сварного шва могут применяться различные методы, основанные на использовании разных материалов, приспособлений и устройств. Государственными стандартами определены следующие способы, с помощью которых можно оценить, насколько качественно была проведена сварка и последующая зачистка сварных швов. Визуальный осмотр Самый простой и очевидный метод, призванный определить явные дефекты шва. Он может производиться без сторонних приспособлений либо с применением лупы. В рамках подготовки к осмотру производится специальная обработка сварных швов: поверхность очищают от загрязнений и шлаков, некоторые виды сталей дополнительно подвергают химической обработке. При осмотре оценивают размер сварного шва, замеряют обнаруженные дефектные участки. Если были обнаружены трещины, их границы определяют засверливанием, подрубкой, шлифовкой и завершающим травлением. Трещины обнаруживаются при нагреве металла, выявляясь зигзагообразными линиями. Если должна быть произведена термическая обработка сварных швов, то внешний осмотр проводится и до процедуры, и после нее. Просвечивание сварного шва В этом случае используют гамма-лучи или рентген (пленку прикладывают с обратной стороны металлической заготовки). Если оборудование для сварных швов подвело, то в местах, где имеются дефекты, на пленке будут видны пятна более темного оттенка. Именно так можно выявить шлаковые включения, непровар и поры. Метод не дает возможности выявить трещины, расположенные под углом менее пяти градусов относительно центрального луча и слипания металлов без шлаковой или газовой прослойки. Этот метод позволяет определять дефекты в металлических заготовках толщиной до 6 сантиметров. Если в швах обнаруживаются дефекты, просвечивают удвоенное число стыков. Если дефекты снова обнаружены, то проверяют швы всех заготовок, выполненные этим сварщиком, а после удаления дефектов швы проверяют вновь. Магнитографический метод В его основе лежит обнаружение поля рассеивания, которое образуется на месте наличия дефектов при намагничивании заготовки. Рассеиваемые поля фиксируются на магнитной ленте, прижатой к поверхности швов. Запись проводится на дефектоскоп, а потом считывается. Если сварка и обработка сварных швов были проведены недостаточно качественно, то этот метод выявит трещины, поры, непровары, шлаковые включения. С меньшей точностью таким образом можно обнаружить поперечные трещины, широкие непровары, округлые поры. Метод подходит для работы с металлом толщиной в 0,4–1,2 сантиметра. Проверка ультразвуком Этот способ основан на отражении направленных пучков звуковых колебаний от металлов и несплошностей в нем. Он используется для контроля качества сварного шва в цветных металлах и стали. Для того чтобы получить ультразвуковые волны, применяют пьезоэлектрические кварцевые пластины, вставленные в щуп. Отраженные колебания улавливаются искателями, преобразуются в электрический импульс, подаются на усилитель, воспроизводятся индикатором. Чтобы обеспечить акустический контакт, поверхность изделия покрывается автолом или компрессорным маслом. Вскрытие шва
Этот способ используется при необходимости определить дефекты, которые подозреваются, но не были выявлены при использовании других методов. В этом случае применяется оборудование для сварных швов, которым вскрывается подозрительный участок соединения. В этом случае просверливается углубление диаметром несколько больше ширины шва, а потом поверхность шлифуется и протравливается раствором азотной кислоты. Границы шва при этом проявляются очень отчетливо. Химический метод
До начала испытания необходима тщательная зачистка сварных швов от шлаков и загрязнений. В этом случае наружный слой металла обрабатывается четырехпроцентным раствором фенолфталеина либо накрывается тканью, пропитанной пятипроцентным раствором азотнокислого серебра. Изделие нагнетается смешанным с аммиаком воздухом, и в местах, где имеются локальные течи, азотнокислое серебро становится серебристо-черным, а фенолфталеин – красным. Цветная дефектоскопия (ГОСТ 3242-79)
Полость дефекта наполняется флуоресцентным раствором, которая светится под действием ультрафиолетового луча. Цветная дефектоскопия дает возможность выявлять дефекты при помощи проявляющей белой краски. В этом случае проявляется рисунок, повторяющий форму дефекта. Такими методами можно выделить поверхностный дефект сварного шва – в основном это трещины, которые образуются в сварных соединениях. Проба керосином Этот метод может использоваться при необходимости определения плотности сварного шва на металлическом соединении толщиной до одного сантиметра. Он позволяет выявить дефекты, размер которых составляет от 0,1 миллиметра. В этом случае шов покрывается суспензией из каолина либо мела и подсушивается, а другая сторона два или три раза смачивается керосином. Если шов проницаем, на поверхности, смазанной суспензией, проступят желтые жирные пятна. Срок испытания составляет порядка четырех часов. Испытание пневматикой
В этом случае с одной стороны шва создается избыточное воздушное давление, а другая промазывается мыльной пеной, на которой под воздействием воздуха, проникающего через неплотности, будут образовываться пузыри. Вакуумный метод
Такие испытание предназначены для определения плотности днища резервуаров и прочих подобных конструкций. Они способны выявить сквозную неплотность размером от 0,1 миллиметра на металлических заготовках толщиной до 1,5 сантиметров. Пенным индикатором в этом случае выступает мыльный раствор, а для создания вакуума применяют сегментные, плоские и кольцевые камеры. Технологические пробы
Способ позволяет определить сплавление металла, характер излома (по металлу или шву), качество зачистки сварных швов, внутренние дефекты и непровары. Место соединения изучают при помощи лупы с десятикратным увеличением. В основном этот метод применяют при испытании сварочных материалов и новых технологий, а также при аттестации сварщиков.
Газовая или газоплавильная сварка, также газосварка — процесс, при котором плавление основного и присадочного материала происходит в пламени открытой горелки. Поддержание пламени горелки осуществляют подачей одного или нескольких горючих газов или жидкостей в смеси с кислородом. Пламя может быть окислительным или восстановительным, это регулируется количеством кислорода. В зависимости от состава основного металла выбирают состав присадочных прутков; а в зависимости от толщины основного металла — диаметр.
Оборуд.для газ сварки.
Кислородный баллон , заправочный объем 40 см^3, цвет голубой, надпись черная, вентиль латунный, с обратным клапаном с правой резьбой для подкл. редуктора, заправочное давление 150 кг на см2 .
Газ кислород без цвета и запаха взрывоопасный, не горючий (недопустимо взаимодействие с маслами и смазками)
Ацетиленовый баллон , заправочный объем 40 см^3, цвет белый надпись красная , вентиль стальной под спец. Ключ , имеет войлочный фильтр, (при использовании латунного вентиля образуется ацетиленистая медь она взрывоопасна) газ ацетилен находится в баллоне в растворенном состоянии в ацетоне .Полость баллона заполнена пористой массой, древесный уголь, пористая масса используется для увеличения объема растворенного газа ацетилена , ацетиленовый баллон запрещается использовать в лежачем положении (приводит к вытеканию ацетона из баллона и уменьшение заправочного объема)
Сварочные рукава, кислородный шланг имеет двойную оплетку либо с синей полосой либо синего цвета, можно использовать на ацетилене но не на оборот .
ацетиленовый рукав с одиночной оплеткой либо с красной полосой либо красного цвета
Газовые редукторы служат для понижения до раб давл и поддержания постоянного рабочего давления в системе.
понижающий редуктор кислородный имеет два манометра , первый показывает давление в баллоне второй рабочее давление
Штуцер подсоединения сварочного шланга , уплотнение полусфера
Регулировочный винт
Штуцер накидную гайку с правой резьбой для крепления к вентилю газового баллона ,Уплотнение через прокладку
Газовые горелки бывают инжекторные(давление кислорода больше, ацетилена меньше) и без инжекторные(одинаковое примерно)
studfiles.net
Вольт-амперная характеристика сварочной дуги
Рекомендуем приобрести:
Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек - в наличии на складе! Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.
Сварочные экраны и защитные шторки - в наличии на складе! Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор. Доставка по всей России!
Электрическая дуга как элемент цепи тока обладает ярко выраженной нелинейностью, т. е. между ее током I и напряжением U нет пропорциональной связи. Зависимости U = f (I) при прочих неизменных условиях для таких элементов чаще всего изображаются в виде кривых, называемых вольт-амперными характеристиками. Если величины U измерены в состояниях устойчивого равновесия разряда при разных токах, то характеристики называются статическими. Построение вольт-амперных характеристик связано с большими трудностями не только из-за сложности измерения длины дуги между плавящимися электродами, но и поддержания неизменными прочих условий.
Обычно с изменением тока меняются скорости струй паров, истекающих из активных пятен электродов, расположение пятен на поверхности последних, размеры областей столба, затененных электродами от воздействия струй защитных газов, давление газа в полости закрытых дуг и т. д. Поэтому в чистом виде зависимости Ud = f (Id) Для сварочных дуг построить практически не удается. Пока приходится довольствоваться измерениями Ud в условиях изменения всего комплекса параметров, связанных с током. Поскольку в различных сварочных дугах с током связаны различные параметры, то можно говорить о вольт-амперных характеристиках дуг с неплавящимися или плавящимися, обмазанными или голыми электродами, дуг под флюсом или в защитных газах, дуг в плазмотронах и т. д.
Наиболее простой зависимостью Ud от Id должны характеризоваться свободные дуги с неплавящимися электродами. Как показывают многочисленные измерения, эти зависимости являются падающими. Получение достоверных характеристик дуг с плавящимися электродами связано, прежде всего, с трудностями измерения длин дуг.
Однако метод регистрации параметров дуги в начальной стадии ее существования после возбуждения прибором, изображенным на рис. 4, позволяет свести их к минимуму.
Рис. 4. Прибор для возбуждения дуги с заданным расстоянием между электродами
Для построения характеристик достаточно иметь осциллограммы Ud и Id при Ido = δ = const и различных токах. Чтобы повысить стабильность маломощных дуг, применялись источники питания с Uxx = 100 в. Дуги большой мощности питались от многопостового генератора ПСМ-1000.
Характеристики открытых дуг в воздухе между стальными электродами различных диаметров и пластиной приведены на рис 8. Длина дуги ld = 5 мм, полярность тока прямая. При токах до 220 а все характеристики, несмотря на различие диаметров электродов, практически совпадают и являются сначала падающими, потом независимыми. При больших токах дуге с большим диаметром электрода d1 = 10 мм по-прежнему свойственна независимая или даже пологопадающая характеристика.
Рис. 8. Вольт-амперные характеристики открытой дуги
В дугах с катодами d2 = 4 мм и d3 = 2 мм происходит рост напряжения. Чем меньше диаметр электрода, тем при меньших токах наблюдается этот рост. К сожалению, построить характеристики Ud=f (Id) для тонких электродов во всем диапазоне применяемых токов не удается: при плотности тока j ≥ 6000 а/см2 уже во время подъема электрода 6 прибором (рис.4) он начинает заметно оплавляться, поэтому длина дуги в момент регистрации установившегося Ud не может быть установлена с необходимой точностью.
Однако и полученные данные позволяют утверждать, что причиной увеличения Ud с ростом Id является малый диаметр катода. По-видимому, после перекрытия катодным пятном всего торца электрода дальнейшее расширение пятна в пространстве становится невозможным и дуга переходит в режим «сжатой дуги» у катода с возрастающей вольт-амперной характеристикой. Изменение длины дуги приводит к изменению абсолютных значений Ud, но его зависимость от тока остается прежней.
В исследованном диапазоне токов и диаметров электродов не обнаружено принципиальных изменений вольт-амперных характеристик дуг под флюсом за исключением абсолютных значений Uk + Ua и Е (см. табл. 2). По-видимому, образующаяся под флюсом газовая полость достаточна по размеру, чтобы не ограничивать свободное развитие дуги, а ее сжатие происходит только в связи с недостатком места для развития пятна на тонком электроде.
Таблица 2. Распределение напряжения в сварочных дугах
Лесков Г.И. "Электрическая сварочная дуга".
См. также:
www.autowelding.ru
Вольт-амперная характеристика сварочной дуги
Темы: Технология сварки.
Электрическая дуга как элемент цепи тока обладает ярко выраженной нелинейностью, т. е. между ее током I и напряжением U нет пропорциональной связи. Зависимости U = f (I) при прочих неизменных условиях для таких элементов чаще всего изображаются в виде кривых, называемых вольт-амперными характеристиками. Если величины U измерены в состояниях устойчивого равновесия разряда при разных токах, то характеристики называются статическими. Построение вольт-амперных характеристик связано с большими трудностями не только из-за сложности измерения длины дуги между плавящимися электродами, но и поддержания неизменными прочих условий.
Другие страницы, близкие к теме
Вольт-амперная характеристика сварочной дуги
:
Обычно с изменением тока меняются скорости струй паров, истекающих из активных пятен электродов, расположение пятен на поверхности последних, размеры областей столба, затененных электродами от воздействия струй защитных газов, давление газа в полости закрытых дуг и т. д. Поэтому в чистом виде зависимости Ud = f (Id) Для сварочных дуг построить практически не удается. Пока приходится довольствоваться измерениями Ud в условиях изменения всего комплекса параметров, связанных с током. Поскольку в различных сварочных дугах с током связаны различные параметры, то можно говорить о вольт-амперных характеристиках дуг с неплавящимися или плавящимися, обмазанными или голыми электродами, дуг под флюсом или в защитных газах, дуг в плазмотронах и т. д.
Рисунок 1. Прибор для возбуждения дуги с заданным расстоянием между электродами.
Наиболее простой зависимостью Ud от Id должны характеризоваться свободные дуги с неплавящимися электродами. Как показывают многочисленные измерения, эти зависимости являются падающими. Получение достоверных характеристик дуг с плавящимися электродами связано, прежде всего, с трудностями измерения длин дуг.
Однако метод регистрации параметров дуги в начальной стадии ее существования после возбуждения прибором, изображенным на рис. 4, позволяет свести их к минимуму.
Для построения характеристик достаточно иметь осциллограммы Ud и Id при Ido = δ = const и различных токах. Чтобы повысить стабильность маломощных дуг, применялись источники питания с Uxx = 100 в. Дуги большой мощности питались от многопостового генератора ПСМ-1000.
Характеристики открытых дуг в воздухе между стальными электродами различных диаметров и пластиной приведены на рис 8. Длина дуги ld = 5 мм, полярность тока прямая. При токах до 220 а все характеристики, несмотря на различие диаметров электродов, практически совпадают и являются сначала падающими, потом независимыми. При больших токах дуге с большим диаметром электрода d1 = 10 мм по-прежнему свойственна независимая или даже пологопадающая характеристика.
В дугах с катодами d2 = 4 мм и d3 = 2 мм происходит рост напряжения. Чем меньше диаметр электрода, тем при меньших токах наблюдается этот рост. К сожалению, построить характеристики Ud=f (Id) для тонких электродов во всем диапазоне применяемых токов не удается: при плотности тока j ≥ 6000 а/см2 уже во время подъема электрода 6 прибором (рис.4) он начинает заметно оплавляться, поэтому длина дуги в момент регистрации установившегося Ud не может быть установлена с необходимой точностью.
Рис. 2. Вольт-амперные характеристики открытой сварочной дуги.
Однако и полученные данные позволяют утверждать, что причиной увеличения Ud с ростом Id является малый диаметр катода. По-видимому, после перекрытия катодным пятном всего торца электрода дальнейшее расширение пятна в пространстве становится невозможным и дуга переходит в режим «сжатой дуги» у катода с возрастающей вольт-амперной характеристикой. Изменение длины дуги приводит к изменению абсолютных значений Ud, но его зависимость от тока остается прежней.воль
В исследованном диапазоне токов и диаметров электродов не обнаружено принципиальных изменений вольт-амперных характеристик дуг под флюсом за исключением абсолютных значений Uk + Ua и Е (см. табл. 1). По-видимому, образующаяся под флюсом газовая полость достаточна по размеру, чтобы не ограничивать свободное развитие дуги, а ее сжатие происходит только в связи с недостатком места для развития пятна на тонком электроде.
- < Технология сварки
- Технологическая карта на сварочные работы >
weldzone.info
Статическая вольт-амперная характеристика дуги
Статическая ВАХ дуги
При различных величинах скорости сварки, в зависимости от напряжения зависимость сварочного тока будет различной.
1 область: 
- РДС
2 область: 
- сварка под слоем флюса
3 область: 
- сварке в среде защитных газов
Такие плотности тока характерны для определенных видов сварки. Чем больше температура катодного пятна, тем больше электронов и больше сварочный ток.
Когда увеличиваем ток, температура пятна растет. Количество электронов тоже резко возрастает и проводимость столба дуги растет быстрее, чем падение напряжения.
При дальнейшем увеличении тока в области 1, растет и площадь пятна катода.
Во 2 области вся площадь торца превращается в катодное пятно. Увеличение тока возможно только за счет увеличения температуры катода, проводимость растет пропорционально току, напряжение постоянно.
В 3 области при сварке в среде углекислого газа вынуждены применять сварочную проволоку значительно меньшего сечения, чем при сварке под флюсом, т.к. горелку сварщик держит в руках.
Металл закипает, повышение температуры на торце электрода невозможно, вся площадь занята площадью катода. Увеличить количество электронов за счет повышение температуры катода невозможно.
Чтобы возрастало количество энергии в дуге, возрастает падение напряжения и автоэлектронная эмиссия преволирует над термоэлектронной за счет увеличения напряжения на дуге.
В связи с наличием 3-х областей статической характеристик дуги и их соответствия определенным способам сварка каждому из этих способов необходимо формировать специальную характеристику источника питания для того чтобы дуга горела стабильно и условия возбуждения были доступны.
Статическая устойчивость системы «источник питания-сварочная дуга»
В устойчивом состоянии дуговой разряд происходит непрерывно в течении заданного периода времени при заданном токе и напряжении дуги.
Устойчивость горения и стабильность режима сварки зависит как от физико-химических условий существования дугового разряда, так и от свойств и параметров источника питания.
Рассмотрим влияние свойств и параметров источника питания на устойчивость дуги и определим требования к характеристикам источника питания с учетом свойств дуги.
Для случая когда в системе « ИП-дуга» происходит незначительное отклонение от состояния равновесия.
Для анализа примем, что источник питания обладает электромагнитной инерцией, обусловленной только индуктивностью сварочной цепи и не будем учитывать явление саморегулирования дуги с плавящимся электродом.
Запишем для этой схемы динамическое уравнение равновесия. Источник питания является генератором энергии, которая расходуется на горение дуги и плавления металла.
(1)
Так как в процессе горения дуги сварочный ток меняется от величины короткого замыкания до рабочего и даже более меньших значений, то на индуктивность сварочной цепи будет падение напряжения.
Допустим , что в момент времени t=0 произойдет отклонение тока от рабочего:
и величина тока станет равной 
- текущее отклонение величины сварочного тока , которая является функцией времени.
Подставим в уравнение (1) текущее отклонение тока, тогда
, (2)
,
,
Из графика видно. что уравнение (1) можно записать
, (3)
, Выражение (3) подставим в формулу (2)
С учетом, что в левой и правой части уравнения сократятся значение 
получим в левой части:
,
Перенесем все в левую часть и получим:
,
Обозначим выражение в скобках
- коэффициент устойчивости системы
(5)
Это нелинейное уравнение при условии, что рассматриваем очень небольшое изменение и на этом участке функции линейные, тогда корнями уравнения являются:
, тогда 
Это требование является абсолютным, но не достаточным.
Выражение 
графически определяется как касательная к графику функции, проведенной через точку пересечения.
Абсолютные значения равны тангенсу угла наклона касательной
,
,
Представим себе что функция 
и 
и на рассматриваемом очень малом отрезке, эти функции линейны
Источник напряжения – источник питания ИП (U)
Источник питания выдает напряжения на величину 
большую, чем нужное 
необходимое для горения дуги:
, где R – сопротивление дуги
Из-за разницы в напряжении, ток в системе будет прирастать на 
и это будет до тех пор, пока разница между напряжениями не выравнивается и система не придет в исходное состояние.
Допустим, что ток в дуге возрос и стал
В этом случае источник питания выдает напряжение меньше, чем нужно для поддержания горения дуги
дуге не хватает напряжения и она начинает угасать, т.е. ток дуги изменяется в сторону уменьшения и это будет пока , т.е. пока система не придет в точку А0.
Поэтому инженеры для РДС проектируют источники питания именно с характеристикой падающей формы.
Если рассмотрим т. А1- в случае уменьшения величины тока Ш источник питания будет выдавать напряжения, меньше. чем нужно для поддержания горения дуги.
В случае увеличения тока относительно т. А1, он будет возрастать. пока система не придет в точку А0.
Условие является абсолютным для всех способов сварки и областей статической характеристики дуги, но не достаточным.
Также по теме:
Дуга переменного тока. Горение дуги на переменном токе.
Режимы работы источника питания. Режимы ИП для РДС.
svarder.ru
Статическая вольт- амперная характеристика сварочной дуги. — Мегаобучалка
Экзаменационный билет №1
Сущность сварки. Классификация способов сварки.
Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения двух или более деталей из твердых материалов (металлов) путем их местного сплавления или совместного деформирования с нагревом и без нагрева с получением на границе их раздела прочных межатомных связей.
Классификация 1)давлением 2)плавлением.
Ацетиленовые генераторы. Конструктивные особенности.
Ацетиленовый генератор – это устройство для выработки ацетилена путем химической реакции. Взаимодействие карбида кальция с водой приводит к выделению необходимого продукта. В настоящее время такие аппараты используются как в стационарных, так и в передвижных газовых установках. Собственно, ацетилен является основным горючим при газовой сварке.
Рассчитать режим сварки малоуглеродистой стали толщиной 10 мм в нижнем положении.
Электрод 4 мм. 160а.
Экзаменационный билет №2
Сварные соединения и сварные швы. Типы, ГОСТы.
ГОСТ 5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
ГОСТ 8713-79 Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
ГОСТ 14771-76 Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
ГОСТ 14806-80 Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов в инертных газах. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
ГОСТ 14776-79 Дуговая сварка. Соединения сварные точечные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
Предохранительные затворы. Принцип действия и конструкция.
По принципу устройства предохранительные затворы разделяются на 1) жидкостные, или водяные и 2) сухие. Конструкция водяных предохранительных затворов существенно зависит от рабочего давления ацетилена; аналогично ацетиленовым генераторам различают затворы низкого и среднего давления. Затворы низкого давления принадлежат к типу открытых затворов, в которых газы при обратном ударе могут свободно выходить в атмосферу. Затворы среднего давления изготовляют закрытого типа; они не имеют сообщения с атмосферой, поэтому газы могут выйти в атмосферу, лишь прорвав предохранительную мембрану из металлической фольги, оловянной или алюминиевой.
3. Определить количество кислорода в баллоне, если давление в баллоне 15МПа,учитывая, что при атмосферном давлении (0,1 МПа) в баллоне находится 40дм3 газа.
(15/0.1) * 40 =6000 дм3= 600 м3. Ответ: 600 метров в кубе.
Экзаменационный билет №3
Процессы, протекающие в сварочной дуге. Эмиссия, ионизация.
При соприкосновении торца электрода со свариваемым металлом в контакте выделяется большое количество тепла, в результате чего ускоряется движение свободных электронов.
При отрыве электрода от металла в межэлектродном промежутке электроны сталкиваются с нейтральными атомами газа и ионизируют их, т. е. разделяют на ионы с разными знаками заряда. В результате газ становится электропроводным.
Автоэлектронная эмиссия — излучение свободных электронов с поверхности катода происходит за счет большой напряженности внешнего электрического поля, создаваемого источником питания. При этом внешнее электрическое поле сообщает электрону такое количество энергии, которое дает ему возможность выйти за пределы поверхности металла.
Ионизация соударением. Движение электронов сильно ускоряется под действием электрического поля в катодной области, которые встречают на своем пути нейтральные атомы газов, ударяются о них и выбивают электроны.
Кислородные баллоны. Конструктивные особенности.
Кислородные баллоны — профессиональная тара для транспортировки и хранения О2. Тара для транспортировки кислорода окрашивается в голубой цвет и обязательно маркируется названием химического соединения черным шрифтом. Объем одного баллона может варьироваться от одного до сорока литров в зависимости от сферы будущего применения. Каждое изделие комплектуется кольцом на горловину, предохранительным колпачком, вентилем, двумя дополнительными кольцами для удобной перевозки, опорным башмаком. Колпак может быть алюминиевым или пластиковым в зависимости от модели баллона, его конструктивных особенностей.
Определить скорость сварки в м/час под флюсом, если автомат сварил шов длиной 10 метров за 869 сек
1ч = 3600сек
3600/(869 / 10) = 41.42м/час Ответ:41.42 м/час
Экзаменационный билет №4
Статическая вольт- амперная характеристика сварочной дуги.
Статическая вольт-амперная характеристика дуги показывает зависимость между установившимися значениями тока и напряжения дуги при постоянной ее длине.
Характеристика имеет три области
Первая область I характеризуется резким падением напряжения Uд на дуге с увеличением тока сварки Iсв. Такая характеристика называется падающей и вызвана тем, что при увеличении тока сварки происходит увеличение площади, а следовательно, и электропроводности столба дуги.
Во второй области II характеристики увеличения тока сварки не вызывают изменения напряжения дуги. Характеристика дуги на этом участке называется жесткой. Такое положение характеристики на этом участке происходит за счет увеличения сечения столба дуги, анодного и катодного пятен пропорционально величине сварочного тока. При этом плотность тока и падение напряжения на протяжении всего участка не зависят от изменения тока и остаются почти постоянными.
В третьей области III с увеличением сварочного тока возрастает напряжение на дуге Uд. Такая характеристика называется возрастающей. При работе на этой характеристике плотность тока на электроде увеличивается без увеличения катодного пятна, при этом возрастает сопротивление столба дуги и напряжение на дуге увеличивается.
megaobuchalka.ru
Вольтамперная характеристика сварочной дуги | Сварка металлов и материалов
Статической вольтамперной характеристикой сварочной дуги называют зависимость между напряжением дуги UД и сварочным током Iд. Обычно она выражается графически (рис. 3.6). По графику видно, что в диапазоне сварочных токов от 0 до 80 А по мере увеличения сварочного тока Iд напряжение дуги Uд резко падает. Такую статическую характеристику дуги называют падающей. С дальнейшим увеличением сварочного тока до 800 А напряжение дуги практически остается постоянным, такую характеристику называют жесткой.
Рис. 3. 6 Статическая вольт-амперная характеристика сварочной дуги Б1, Б2 и Б3 - дуги различной длины
При увеличении сварочного тока от 800 А и более напряжение дуги также увеличивается, такую характеристику называют возрастающей. Как видно из графика, сварочная дуга, имеющая падающую статическую характеристику, мало устойчива, так как незначительное изменение тока резко сказывается на напряжении дуги, что приводит к ее обрыву. Начало графика, соответствующее моменту зажигания дуги, характеризует величину напряжения, необходимого для ионизации междугового пространства и зажигания дуги и равного 50-60 В. В дальнейшем процесс ручной дуговой сварки идет на токах 100-500 А и переходит в более устойчивую область с жесткой статической характеристикой дуги.
Изменение напряжения дуги происходит только в зависимости от ее длины и не зависит от величины сварочного тока. Чем длинее дуга, тем больше ее напряжение за счет увеличения падения напряжения столба дуги. Использование жесткой характеристики, обеспечивающей наибольшую устойчивость процесса, широко практикуется для ручной, механизированной, автоматизированной и автоматической сварки. Для облегчения возбуждения дуги с падающей характеристикой и стабилизации ее горения на переменном токе применяют включение в сварочную цепь дополнительного стабилизатора (осциллятора).
Похожие материалы
www.metalcutting.ru
