Основы электродуговой сварки

Источником тепла, необходимым для расплавления части основного металла и присадочного материала, является сварочная дуга это устойчивый продолжительный электрический разряд в смеси газов и паров металлов, используемых при сварке. Температура в столбе дуги (промежуток газа между электродами) составляет 6000...7000 °С, а на торце электрода и на детали - 3100 ^оС.

Полная тепловая силовая мощность дуги g определяется по закону Джоуля-Ленца

g = u_д*J_св*t, дж, (12.13)

где u_д - напряжение на дуге, В;

J_св - сварочный ток, А;

t- время горения дуги, с.

Часть этой мощности идет на нагрев и расплавление детали и присадочного металла и составляет эффективную (полезную) тепловую мощность g_и, а часть теряется в окружающую среду за счет радиации и конвекции из столба дуги и с каплями расплавленного металла, что составляет потери g_п.

При восстановлении деталей можно использовать три вида сварочных дуг:

- дугу прямого действия- когда дуга горит между электродом и деталью;

- дугу косвенного действия, когда дуга горит между двумя электродами, а нагрев изделия происходит косвенным путем;

- трехфазную дугу, когда одновременно горят дуги между электродами и между каждым электродом и деталью.

Для питания сварочной дуги применяют источники постоянного и переменного тока. При горении дуги на постоянном токе на аноде (положительном полюсе) выделяется больше тепла. Это объясняется тем, что с катода испускается поток электронов, который переносится на анод. При сварке для расплавления основного металла необходимо затратить больше тепловой мощности, чем для расплавления электрода, поэтому обычно на деталь подсоединяют плюс, а на электрод - минус (прямая полярность). При сварке тонколистового металла необходимо уменьшить нагрев детали, тогда применяют обратную полярность (плюс на электроде). При сварке на переменном токе полярность на электроде и детали меняется с частотой 50 раз в секунду, поэтому тепло сварочной дуги между электродом и свариваемым металлом распределяется равномерно.

Источником переменного тока являются сварочные трансформаторы. На рис.12.20 представлена схема сварочного трансформатора.

Рис. 12.20. Схема сварочного трансформатора

Различают трансформаторы с отдельным дросселем, встроенным дросселем, подвижным магнитным шунтом, подвижной обмоткой.

Для питания дуги постоянным током применяют сварочные выпрямители и сварочные преобразователи. Сварочные выпрямители представляют собой совокупность сварочного трансформатора и выпрямительного блока (рис.12.21) .

Рис. 12.21. Схема сварочного выпрямителя

Сварочные преобразователи состоят из генератора постоянного тока и приводного электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания (рис.12.22).

Рис. 12.22. Схема сварочного преобразователя