Зависит ли напряжение дуги от ее длины?

Зависит ли напряжение дуги от ее длины?

Зависит ли напряжение дуги от сварочного тока?

» Статьи » Зависит ли напряжение дуги от сварочного тока

Напряжение дуги увеличивается с увеличением длины дуги, при этом становится больше ширина шва и несколько уменьшается глубина проплавления. [2]

Форма статической ( вольт-амперной характеристики дугиз. [3]

Напряжение дуги зависит от величины сварочного тока и длины дуги. Эта зависимость называется статической ( вольт-амперной) характеристикой дуги. На рис. 24 приведены примерные формы статических характеристик дуг длиной 2 и 3 мм.

Как видно из кривых, напряжение дуги резко падает при небольших значениях тока. Для больших токов, которые обычно применяются при автоматической сварке, напряжение дуги не зависит от тока, а определяется только длиной дуги.

Напряжение дуги изменяется пропорционально длине дуги. С увеличением длины дуги повышается ее напряжение и возрастает доля тепла, идущая на плавление флюса и металла. В результате этого ширина шва увеличивается, а глубина провара и высота усиления уменьшаются. [5]

Напряжение дуги зависит от ее длины: чем длиннее дуга, тем выше в ней напряжение. С увеличением напряжения дуги увеличивается ширина шва и уменьшается глубина провара. Напряжение дуги автоматически устанавливается в зависимости от выбранной величины сварочного тока при данной длине дуги. [6]

Характеристика сварочных тракторов. [7]

Напряжение дуги активизирует катушку реле напряжения РНЗ-1.

Реле напряжения срабатывает: три нормально разомкнутых контакта включают трехфазный мотор М перемещения трактора, а нормально замкнутый контакт разомкнет щетки мотора УМ — 22, якорь которого получит нормальное питание от потенциометра R — Rz и изменит направление своего вращения. С этого момента начинается установившийся процесс работы схемы при сварке: трактор передвигается вдоль свариваемого изделия, а электродная проволока подается в зону горения сварочной дуги. [8]

Напряжение дуги при установившемся режиме не зависит от силы тока, а зависит только от длины дуги, которая при сварке плавящимся электродом может многократно меняться, что связано в значительной степени с процессами плавления и переноса металла ( см. гл. [10]

Процесс отключения корот-козамкнутой цепи постоянного тока. [11]

Напряжение дуги увеличивается линейно до максимального значения и далее остается неизменным до момента погасания дуги. [12]

Напряжение дуги ограничивается условием электрической прочности оборудования. При срабатывании автомата напряжение на кольцах ротора ы / U — ия не должно превышать половины амплитуды испытательного напряжения ротора. [14]

Напряжение дуги является очень важным элементом режима сварки. [15]

Страницы: 1 2 3 4 5

Электрическая дуга при сварке — стабильная, но изменчивая

Сварные конструкции сегодня можно встретить в самых разных сферах производства. Например, невозможно найти ни одного здания, при создании которого не применялись бы сварные конструкции.

Именно поэтому к технологиям производства самых разных сварных конструкций предъявляются повышенные требования.

И при этом каждая конструкция, в зависимости от ее особенностей, требует отдельного комплексного подхода.

В данной статье автор попытался дать довольно детальный ответ на вопросы: «что такое ток сварочной дуги, и какие бывают виды тока?». Простыми словами о том, что обычно пишут в учебниках о токе сварочной дуги. Рассматривается дуга постоянного и переменного токов.

В этой статье ознакомимся с нормированием сварочной работы, с организацией рабочего места и труда, которые сильно влияют на производительность труда, посмотрим основные формулы, которые помогут рассчитать нормы работы.

Влияние напряжения на дуге на форму шва

В понятие режим сварки под слоем флюса включают силу тока, напряжение на дуге и скорость сварки. Такие технологические факторы, как диаметр электродной проволоки и скорость подачи проволоки, устанавливают исходя из условий получения нужной силы тока.

Сила тока оказывает существенное влияние на глубину проплавления и незначительное влияние на ширину шва. С увеличением силы тока почти пропорционально увеличивается глубина проплавления. По данным Б. И. Медовара, увеличение силы тока на 100 а приводит к увеличению глубины проплавления в среднем на 1 мм в случае сварки стыковых швов без разделки.

На глубину проплавления оказывает влияние также род тока. Так, при сварке на постоянном токе глубина проплавления при обратной полярности больше, чем при прямой.

Фиг.72.Влияние напряжения на дуге на форму шва

На величину силы тока влияет диаметр электрода и скорость его подачи.

В свою очередь диаметр электрода оказывает влияние на глубину проплавления. Так, при одной и той же силе тока глубина проплавления увеличивается с уменьшением диаметра электродной проволоки. Последнее связано с увеличением плотности тока.

Напряжение на дуге оказывает существенное влияние на ширину шва и лишь незначительное на глубину проплавления. С увеличением напряжения значительно увеличивается ширина шва при некотором уменьшении глубины проплавления. Влияние напряжения на размеры шва представлено на фиг. 72.

Как и в случае ручной дуговой сварки, более чувствителен к режимам сварки металл небольшой толщины. В связи с этим при сварке такого металла следует применять постоянный ток, дающий более постоянное напряжение на дуге по сравнению с переменным током.

Зависит ли напряжение дуги от сварочного тока

» Статьи » Зависит ли напряжение дуги от сварочного тока

Напряжение дуги увеличивается с увеличением длины дуги, при этом становится больше ширина шва и несколько уменьшается глубина проплавления. [2]

Форма статической ( вольт-амперной характеристики дугиз. [3]

Напряжение дуги зависит от величины сварочного тока и длины дуги. Эта зависимость называется статической ( вольт-амперной) характеристикой дуги. На рис. 24 приведены примерные формы статических характеристик дуг длиной 2 и 3 мм.

Как видно из кривых, напряжение дуги резко падает при небольших значениях тока. Для больших токов, которые обычно применяются при автоматической сварке, напряжение дуги не зависит от тока, а определяется только длиной дуги.

Напряжение дуги изменяется пропорционально длине дуги. С увеличением длины дуги повышается ее напряжение и возрастает доля тепла, идущая на плавление флюса и металла. В результате этого ширина шва увеличивается, а глубина провара и высота усиления уменьшаются. [5]

Напряжение дуги зависит от ее длины: чем длиннее дуга, тем выше в ней напряжение. С увеличением напряжения дуги увеличивается ширина шва и уменьшается глубина провара. Напряжение дуги автоматически устанавливается в зависимости от выбранной величины сварочного тока при данной длине дуги. [6]

Характеристика сварочных тракторов. [7]

Напряжение дуги активизирует катушку реле напряжения РНЗ-1.

Реле напряжения срабатывает: три нормально разомкнутых контакта включают трехфазный мотор М перемещения трактора, а нормально замкнутый контакт разомкнет щетки мотора УМ — 22, якорь которого получит нормальное питание от потенциометра R — Rz и изменит направление своего вращения. С этого момента начинается установившийся процесс работы схемы при сварке: трактор передвигается вдоль свариваемого изделия, а электродная проволока подается в зону горения сварочной дуги. [8]

Напряжение дуги при установившемся режиме не зависит от силы тока, а зависит только от длины дуги, которая при сварке плавящимся электродом может многократно меняться, что связано в значительной степени с процессами плавления и переноса металла ( см. гл. [10]

Процесс отключения корот-козамкнутой цепи постоянного тока. [11]

Напряжение дуги увеличивается линейно до максимального значения и далее остается неизменным до момента погасания дуги. [12]

Напряжение дуги ограничивается условием электрической прочности оборудования. При срабатывании автомата напряжение на кольцах ротора ы / U — ия не должно превышать половины амплитуды испытательного напряжения ротора. [14]

Напряжение дуги является очень важным элементом режима сварки. [15]

Страницы: 1 2 3 4 5

Сварочные свойства дуги и протекающие в ней процессы

Сварочная дуга – это главный элемент электродуговой сварки. Именно сварочная дуга является главным «поставщиком» тепловой энергии, благодаря которой и происходит расплавление сварочного электрода и металла с последующим образованием сварного шва. От того, насколько стабильна дуга, зависит прочность и непрерывность сварного соединения.

Ручная дуговая сварка занимает первое место как способ соединения металлоконструкций. Статья расскажет о том, как зависит техника дуговой сварки от остальных факторов, и как правильно двигать электродом, чтобы получить качественный сварной шов.

В статье дается подробный анализ характеристикам сварочной дуги и их особенностям в различных видах сварки. Говорится о вольтамперной характеристике, эластичности дуги и показателях КПД. Указывается, почему важно следить за этими характеристиками в процессе сваривания.

Практика сварочного обмана. Как не проколоться при выборе аппарата. Часть 2

Данная особенность аппарата, в условиях отечественных электросетей – безусловно важна. Если инвертор не справляется с просадкой в сети до 190В – грош ему цена.

Работа в гараже или на даче, в местах, где сети не могут похвастать стабильностью, — будет просто невозможна.

Даже если в вашей розетке стабильно 220В, то при использовании удлинителей в 30, 50 или 100 метров — просадок всё равно не избежать.

Обман, как и в случае с дополнительными функциями, вызван страхом производителей проиграть в конкурентной борьбе. Если все продавцы техники обещают, что их инверторы работают при 160 В в розетке, почему бы не заявить, что наш «Дуб» не может работать и при 120 В, не теряя при этом в качестве шва.

Простейший способ проверки работоспособности инвертора при пониженном напряжении – использовать устройство под названием ЛАТР.

Лабораторный АвтоТрансформатор позволяет настроить нужные параметры напряжения и посмотреть, как сварочный аппарат, подключенный через прибор, будет справляться со сваркой. Как вы понимаете, данное оборудование найдётся далеко не в каждом гараже.

В лаборатории Aurora данное устройство имеется, и тесты на работу при низком напряжении в сети мы обязательно будем проводить. Так что следите за обновлениями видео на канале Aurora Online Channel.

Другая крайность – обещание продавцов сварочной техники, что при 100-110В в питающей сети аппарат будет выдавать такой же результат сварки, что и при номинальном напряжении. Это, безусловно, не правда.

Сварочный ток аппарата снижается пропорционально напряжению в сети. Вопрос только при каком напряжении в розетке качество шва при работе с данным диаметром электрода станет неприемлемым.

Для некоторых аппаратов это 180 В, для других 160 В.

Ещё раз повторим, работа с питающим напряжением в 220 В является гарантией идеального сплавления кромок свариваемого металла, снижение напряжения – является нештатной ситуацией и ожидать высокого качества сварочного шва в таких условиях нельзя.

Судя по рекламе – сварка при сверхнизком напряжении в питающей сети является чуть ли не главным требованием к аппарату. Между тем, хотим обратить внимание покупателей, что сварка процесс многосоставной.

Кроме собственно сплавления кромок металла, нужно провести значительный объём подготовительных работ. Разрезать заготовки, зачистить место сварки, в конце концов осветить рабочее место сварщика.

А падении напряжения до 140-160В ни болгарка, ни даже освещение работать не будут.

Пределы регулирования сварочного тока

Эта характеристика позволяет понять, как сварочный аппарат справится с работой с разными диаметрами электродов. Чем тоньше свариваемый металл, тем меньше должен быть сварочный ток, и соответственно, диаметр выбранного электрода.

Учитывая, что минимальный диаметр электродов в свободной продаже составляет 1.6 мм, ток для них должен быть в районе 40-50А. Для работы с большими толщинами заготовок, ток, напротив, должен быть высоким, для электрода 4мм, — 140-200А.

Электрическая дуговая сварка

Электрическая дуга в процессе сварки является важным рабочим элементом, посредством которого осуществляется своеобразная обработка (расплавление) кромок свариваемых деталей. Поэтому свойства и характеристики дуги имеют большое практическое значение.

Воздух при обыкновенных условиях не проводит электрический ток. Во время горения дуги газы и пары, находящиеся в дуговом промежутке, становятся проводниками за счет образования в дуге электрически заряженных частиц — электронов и ионов. Электроны, имеющие отрицательный заряд, перемещаются к положительному электроду (аноду), а положительные ионы — к отрицательному электроду (катоду). Направленное перемещение заряженных частиц и создает электрический ток в дуге.

Процесс образования заряженных частиц называется ионизацией, а газ, в котором появились заряженные частицы и который вследствие этого получил способность проводить электрический ток, называется ионизированным. Сущность процессов ионизации объясняется теорией строения вещества, согласно которой атомы всех элементов состоят из отрицательных частиц (электронов), положительных частиц (протонов) и нейтральных частиц. Величина отрицательного заряда атома равна положительному заряду, поэтому атом в целом электрически нейтрален. Нейтральными также являются и молекулы, состоящие из атомов. Однако если сообщить нейтральным молекуле или атому достаточное количество энергии, они могут ионизироваться, т. е. от них может отделиться один или несколько электронов. Тогда основная часть молекулы или атома будет нести положительный заряд и называться положительным ионом. Кроме того, источником электронов в дуговом промежутке служит катод, способный при высоких температурах нагрева излучать со своей поверхности свободные электроны.

Наряду с ионизацией в дуге постоянно происходят обратные процессы, приводящие к уменьшению количества заряженных частиц. Поэтому при горении дуги все время должна поддерживаться достаточная степень ионизации.

Ионизация газа происходит главным образом за счет подводимой к дуге электрической энергии. Количество энергии, необходимое для ионизации молекулы различных газов и паров, различно. Оно характеризуется величиной потенциала ионизации, показывающей, какое наименьшее количество энергии достаточно для полного освобождения электрона от связи с ядром атома. Чем больше в дуге газов и паров с низким потенциалом ионизации, тем интенсивнее протекает ионизация, устойчивее горит дуга, ниже ее температура. При сварке металлическим электродом температура дуги составляет примерно 5000—6000°.

Дуга зажигается (возбуждается) замыканием электрода на деталь. Минимальное напряжение между электродом и деталью, необходимое для зажигания дуги, составляет при сварке металлическим электродом на постоянном токе 30—35 в и на переменном токе 45—50 в.

Фиг.1.Характеристики дуг

Фиг.2.Зависимость напряжения на дуге от длины дуги

Напряжение на дуге при установившемся ее горении зависит от состава электродного стержня и покрытия, длины дуги и силы сварочного тока. Зависимость напряжения от силы тока при разной длине дуги в случае ручной дуговой сварки показана на фиг. 1, где каждая из линий, выражающих эту зависимость, носит название «характеристика дуги». По характеристикам видно, что напряжение на дуге увеличивается с увеличением длины дуги и уменьшается с ростом тока до 40—50 а. Дальнейшее увеличение тока практически не влияет на характеристику дуги.

Приведенные характеристики позволяют заключить, что во время сварки напряжение на дуге зависит только от ее длины. Эту зависимость можно выразить формулой:

U_д=a + bl, где U_д — напряжение на дуге в в; а и b — постоянные коэффициенты, зависящие от состава электродного стержня и покрытия ( а показывает суммарную величину падения напряжения у поверхностей катода и анода в в; b показывает падение напряжения на 1 мм длины дуги в в мм); 1 — длина дуги в мм.

Величина коэффициента а и b при сварке различными электродами различна. В литературе приводятся следующие данные коэффициентов: для меловых электродов а=10 в, b = 2 в/мм (К. К. Хренов); для электродов УОНИИ-13 а= 16÷18 в, b=2,8 в/мм (В. М. Рыбаков, К. П. Вощанов).

Приведенные на фиг. 1 характеристики дуги наблюдаются при сварке, когда плотность тока на электроде относительно невелика. Во время автоматической сварки под флюсом большими токами и сварки в среде защитных газов напряжение на дуге при возрастании тока (в пределах применяемых режимов сварки) не остается постоянным, а несколько возрастает. В этих случаях наблюдаются возрастающие характеристики дуги.

Зависимость напряжения на дуге от ее длины может быть изображена графически (фиг. 2). Такие графики имеют большое практическое значение. Они позволяют точно поддерживать длину дуги с помощью вольтметра, включенного в сварочную цепь для замера напряжения на дуге.

От чего зависит длина сварочной дуги. Напряжение дуги. Техника сварки и наплавки в нижнем положении

Содержание:

Каков принцип работы дуговой сварки? От сварочного трансформатора электрический ток подается к электроду и свариваемому изделию, что создает и поддерживает электрическую дугу. Электрическая дуга нагревается до 7000 градусов, благодаря чему электрод и кромки свариваемых изделий расплавляются и образуют, так называемую, сварочную ванну. Сварочная ванна в течение непродолжительного времени находится в расплавленном состоянии. В это время расплавленный металл электрода смешивается с расплавленным металлом изделия, и образуется защитная пленка. После затвердевания сварочной ванны образуется сварное соединение.
Электрическая энергия, которая необходима, чтобы создать и поддерживать электрическую дугу, образуется в источниках переменного или постоянного тока.

Вольт-амперная характеристика дуги.

Вольт-амперная (статическая) характеристика дуги – зависимость напряжения дуги от тока внешней сети.

Напряжение на дуге при сварке напрямую зависит от величины сварочного тока и длины самой дуги. В ручной дуговой сварке, чем меньше напряжение тока, тем меньше напряжение на дуге. В автоматическом сварочном процессе напряжение дуги зависит лишь от длины самой дуги: чем длиннее электрическая дуга, тем выше ее напряжение, в результате чего увеличивается количество тепла, идущее на плавление металла и флюса.

Напряжение дуги увеличивается до максимального значения, после чего остается неизменным до погасания электрической дуги.

Напряжение на дуге влияет на конечный результат сварки – качество шва и толщину провара. Чем выше напряжение, тем шире шов и меньше глубина провара изделия. Изменение напряжения дуги может привести к появлению так называемых пор и капель расплавленного металла.

Напряжение дуги при ручной сварке колеблется в небольших пределах – 15-30 Вольт, однако в момент замены электрода напряжение может увеличиться до 70 Вольт.

Выбор режима ручной дуговой сварки: основные и дополнительные параметры

Режимы дуговой сварки (РДС) – это комплекс мер, показателей и параметров, которые необходимо поддерживать и соблюдать для правильного осуществления соединения дугой вручную. Режимы ручной дуговой сварки можно определить, как условия нормального функционирования самого процесса соединения деталей при различных обстоятельствах. В зависимости от разных показателей параметров, осуществляется правильный выбор режимов конкретного вида РДС и выбор режима сварки в целом.

Условно параметры режима ручной дуговой электросварки можно разделить на два вида: основные и дополнительные. К основным параметрам режима сварки при ручной дуговой сварке относятся диаметр электрода, свойства и величину сварочного тока, напряжение дуги. К дополнительным параметрам относят положение шва на изделии , состав и толщину металла, скорость соединения изделия и покрытие электрода. Рассмотрим отдельно каждый из них.

Зависимость напряжения дуги от напряжения тока в автоматической сварке.

При увеличении напряжения тока до 80 В напряжение на дуге при сварке резко уменьшается (область I, рис. 2). При небольшой мощности дуги с увеличением тока расширяется площадь сечения и способность столба дуги проводить электричество. Такая статическая характеристика дуги называется падающей; падающая дуга обладает малой устойчивостью. При увеличении напряжения тока от 80 до 800 В (область II, рис. 2) напряжение дуги практически неизменно. Это связано в первую очередь с тем, что увеличивается сечение столба дуги и активного пятна. Это увеличение происходит пропорционально изменению величины сварочного тока, именно поэтому плотность тока, а следовательно и напряжение дуги, не изменяется. Такая статическая характеристика дуги называется жесткой. Жесткую дугу используют чаще всего в сварочной технике. При увеличении напряжения тока более 800 В напряжение самой дуги вновь увеличивается (область III, рис. 2). Рост катодного пятна при увеличении напряжения тока не увеличивается, благодаря чему увеличивается плотность тока, а вместе с ним и напряжение дуги. Такая дуга, получившая название возрастающая, активно используется в сварочных работах под флюсом и в защитных газах и газовых смесях.

Напряжение дуги зависит либо от напряжения тока, либо от длины дуги, в зависимости от вида сварочной работы – автоматический или ручной. Относительно ручной сварки хочется отметить то, что во время замены электрода напряжение дуги поднимается до 70 В, поэтому сварщик должен быть предельно осторожен. В автоматическом сварочном процессе вероятность получения удара током значительно ниже.

СВАРОЧНЫЙ ТОК

Большинство сварных аппаратов работают на постоянном токе. Отличие постоянного тока от переменного в том, что постоянный ток не изменяются по направлению и по величине. Тем самым он обеспечивает стабильность горения дуги. Единственный минус постоянного тока в процессе соединения металлов – это возможность появления эффекта магнитного дутья. Оно возникает при соединении больших конструкций, когда постороннее магнитное поле (от намагниченных изделий) воздействует на магнитное поле дуги. Дуга в этом случае начинает «выбегать» за пределы области нахождения шва и стабильность горения резко снижается. С данным минусом можно бороться путем

• ограждения места работы специальными экранами, защищающими от «лишних» магнитных полей
• заземления свариваемых поверхностей
• определить возможные варианты для использования переменного тока

Плюс работы на постоянном токе – стабильно горящая дуга и возможность выбора полярности. Прямую полярность называет еще электрод-отрицательной, обратную — электрод-положительной. Обратная полярность возникает при присоединении электрода к плюсу, а металл к минусу. При прямой полярности все наоборот. Отличие между полярностями в следующем. Законы физики гласят, что куда присоединить плюс, тот элемент и нагревается больше. Таким образом, при прямой полярности нагревается больше металлическое изделие. Эту полярность нужно использовать для соединения толстых деталей, так как для этого процесса как раз и нужно большее расплавление металла для получения хорошего шва . Если прямую полярность использовать на тонком изделии — оно «сгорит» и шов получится некачественным. Для тонких металлов проводят обратную полярность.

Величина силы тока определяется характеристиками конкретного сварочного аппарата. В современных моделях эти показатели указываются в инструкции. Если по каким-то причинам инструкция у вас отсутствует, тогда силу тока можно выбрать в зависимости от диаметра используемого электрода. Не допускается использование силы тока, которая больше подходящей конкретному электроду. В этом случае покрытие электрода, при каком осуществляется соединение, будет повреждено, дуга будет работать нестабильно. Использование слишком большого размера электрода также плохо влияет на процесс соединения металлов: плотность тока снижается, дуга «убегает», ее длина изменяется, сварной шов ровным и качественным не получается.

Электрическая дуговая сварка

Электрическая дуга в процессе сварки является важным рабочим элементом, посредством которого осуществляется своеобразная обработка (расплавление) кромок свариваемых деталей. Поэтому свойства и характеристики дуги имеют большое практическое значение.

Воздух при обыкновенных условиях не проводит электрический ток. Во время горения дуги газы и пары, находящиеся в дуговом промежутке, становятся проводниками за счет образования в дуге электрически заряженных частиц — электронов и ионов. Электроны, имеющие отрицательный заряд, перемещаются к положительному электроду (аноду), а положительные ионы — к отрицательному электроду (катоду). Направленное перемещение заряженных частиц и создает электрический ток в дуге.

Процесс образования заряженных частиц называется ионизацией, а газ, в котором появились заряженные частицы и который вследствие этого получил способность проводить электрический ток, называется ионизированным. Сущность процессов ионизации объясняется теорией строения вещества, согласно которой атомы всех элементов состоят из отрицательных частиц (электронов), положительных частиц (протонов) и нейтральных частиц. Величина отрицательного заряда атома равна положительному заряду, поэтому атом в целом электрически нейтрален. Нейтральными также являются и молекулы, состоящие из атомов. Однако если сообщить нейтральным молекуле или атому достаточное количество энергии, они могут ионизироваться, т. е. от них может отделиться один или несколько электронов. Тогда основная часть молекулы или атома будет нести положительный заряд и называться положительным ионом. Кроме того, источником электронов в дуговом промежутке служит катод, способный при высоких температурах нагрева излучать со своей поверхности свободные электроны.

Билеты экзамена для проверки знаний специалистов сварочного производства 1 уровень

БИЛЕТ 2

ВОПРОС 1. Какое положение электрода при сварке приводит к увеличению глубины провара при РДС?

Сварочная дуга. Характеристика сварочной дуги

Различают два режима работы этой системы: 1) статический, когда величины напряжения и тока в системе в течение достаточно длительного времени не изменяются; 2) переходной (динамический), когда величины напряжения и тока в системе непрерывно изменяются. Однако во всех случаях режим горения сварочной дуги определяется током (I_Д), напряжением (U_Д), величиной промежутка между электродами (так называемым дуговым промежутком) и связью между ними.

В дуговом промежутке I_Д (рис. 1, а) различают три области: анодную 1, катодную 2 и столб дуги 3. Падение напряжения в анодной и катодной областях постоянно для данных условий сварки. Падение напряжения в единице длины столба дуги — также величина постоянная. Поэтому зависимость напряжения дуги от ее длины имеет линейный характер (рис. 1, б).

Устойчивость сварочной дуги определяется соотношением между током и напряжением. Графическое изображение этой зависимости (рис. 2) при постоянной длине дуги называется статической вольт-амперной характеристикой дуги. На графике отчетливо видны три основных участка: увеличение тока на участке I сопровождается понижением напряжения на дуге; на участке II напряжение на дуге изменяется мало; на участке III напряжение возрастает. Режимы горения сварочной дуги, соответствующие первому участку, неустойчивы при напряжениях существующих источников питания. Практически сварочная дуга будет устойчивой на втором и третьем участках вольт-амперной характеристики. С увеличением или уменьшением длины дуги характеристики сместятся соответственно в положение 2 и 3 (см. рис. 2). Для электродов меньшего диаметра характеристики смещаются влево, большего диаметра — вправо.

Рис. 1. Сварочная дуга, горящая между неплавящимися электродами:а — схема дуги, б — зависимость напряжения дуги (Уд) от величины дугового промежутка (/д): 1 — анодная область, 2 — катодная область, 3 — столб дуги

Рис.2 Вольт-амперная характеристика дуги (ВАХ)

Показанная на рис. 2 вольт-амперная характеристика дуги снята при постоянной длине сварочной дуги. При сварке плавящимся электродом непрерывно меняется длина дугового промежутка. В этих случаях следует пользоваться характеристиками, определяющими зависимость между напряжением и током дуги при постоянной скорости подачи электродной проволоки (рис. 3, кривые 1 и 2). Каждой скорости подачи соответствует определенный диапазон токов, при котором устойчиво горит сварочная дуга и плавится электрод. В этом случае при малых изменениях тока напряжение изменяется в больших пределах. Эту зависимость принято называть характеристикой устойчивой работы. Она так же, как и вольт-амперная характеристика, зависит от длины вылета электрода и скорости подачи.

Эти закономерности справедливы для постоянного и переменного тока, так как род тока не влияет на форму вольт-амперных характеристик электрической дуги. На форму характеристики влияют геометрия и материал электродов, условия охлаждения столба дуги и характер среды, в которой происходит разряд.

Устойчивость сварочной дуги и режима сварки зависят от условий существования дугового разряда и свойств, параметров источников питания и электрической цепи. Внешней характеристикой источника питания (кривая 3 на рис. 3) называется зависимость напряжения на его зажимах от тока нагрузки. Различаются следующие внешние характеристики источников питания (рис. 4): падающая 1, полого-падающая 6, жесткая 5, возрастающая 3 и вертикальная 2. Источник питания с той или иной внешней характеристикой выбирается в зависимости от способа сварки. Регулировочное устройство каждого источника дает ряд внешних характеристик («семейство характеристик»). Установившийся режим работы системы: «сварочная дуга — источник питания» определяется точкой пересечения А внешней характеристики источника питания (1, 2, 3, 5 или 6) и вольт-амперной характеристики 7 сварочной дуги.

Рис.3 Вольт-амперная характеристика сварочной дуги (ВАХ) 1,2 при постоянной скорости подачи проволоки (характеристика устойчивой работы) и внешние характеристики источников питания 3, 4 и 5

Рис.4 Внешние характеристики источников питания 1, 2, 3, 5, 6 и вольт-амперные характеристики сварочной дуги 4, 7

Процесс сварки будет устойчив, если в течение длительного времени дуговой разряд существует непрерывно при заданных значениях напряжения и тока. Как видно из рис. 4, в точках А и В пересечения внешних характеристик дуги 7 и источника питания будет иметь место равновесие по току и напряжению. Если по какой-либо причине ток в сварочной дуге, соответствующий точке А, уменьшится, напряжение ее окажется меньше установившейся величины напряжения источника питания; это приведет к увеличению тока, т. е. к возврату в точку А. Наоборот, при случайном увеличении тока установившиеся напряжения источника питания оказываются меньше напряжения дуги; это приведет к уменьшению тока и, следовательно, к восстановлению режима горения сварочной дуги. Из аналогичных рассуждений ясно, что в точке Б сварочная дуга горит неустойчиво. Всякие случайные изменения тока развиваются до тех пор, пока он не достигнет величины, соответствующей точке устойчивого равновесия А или до обрыва дуги. При пологопадающей внешней характеристике (кривая 6) устойчивое горение дуги будет также происходить в точке А.

При работе на падающем участке вольт-амперной характеристики дуги внешняя характеристика источника в рабочей точке должна быть более крутопадающей, чем статическая характеристика сварочной дуги. При возрастающих характеристиках дуги внешние характеристики источника могут быть жесткими 5 или даже возрастающими 3.

При ручной сварке, когда возможны изменения длины дуги, она должна обладать достаточным запасом устойчивости.

При прочих равных условиях запас устойчивости возрастает с ростом крутизны внешней характеристики источника питания. Поэтому для ручной сварки применяют источники с крутопадающими характеристиками: сварщик может удлинить дугу, не опасаясь, что она оборвется, или укоротить ее, не боясь чрезмерного увеличения тока.

Саморегулирование сварочной дуги. При автоматической или полуавтоматической сварке плавящимся электродом скорость подачи его (va) равна скорости плавления. При случайном уменьшении дугового промежутка (кривая 4 на рис. 4) ток увеличивается и проволока начнет плавиться быстрее. В итоге дуговой промежуток постепенно увеличится и сварочная дуга достигнет первоначальной длины. То же произойдет при случайном удлинении дуги. Это явление называется саморегулированием сварочной дуги, так как восстановление исходного режима происходит без воздействия какого-либо регулятора. Саморегулирование происходит тем активнее, чем положе внешняя характеристика источника питания и больше скорость подачи электрода. Поэтому для механизированной сварки плавящимся электродом следует выбирать источники питания с пологопадающими внешними характеристиками. При сварке на постоянном токе в защитных газах, когда статическая характеристика сварочной дуги приобретает возрастающую форму, для систем саморегулирования рационально применять источники с жесткой характеристикой. Однако их напряжение холостого хода невелико и может быть даже меньше рабочего напряжения дуги, что затрудняет ее первоначальное возбуждение. В этих случаях желательно применение источников питания, у которых внешняя характеристика в рабочей части жесткая или пологовозрастающая вольт-амперная характеристика, а напряжение холостого хода несколько повышенное, как это показано пунктиром на рис. 4.

Сварочная дуга переменного тока требует от источников питания надежного повторного возбуждения сварочной дуги. Это достигается правильным выбором соотношений между напряжениями холостого хода, зажигания и горения дуги и параметрами сварочной цепи. Наиболее простой способ получения устойчивой сварочной дуги — включение в сварочную цепь реактивного сопротивления. Благодаря этому, в момент повторного возбуждения дуги напряжение на дуге может резко увеличиться (рис. 5) до значения напряжения зажигания (U3). Пунктирная кривая t/xx изображает напряжение источника питания при холостом ходе. При нагрузке, в связи с наличием реактивного сопротивления, сварочный ток отстает по времени от напряжения.

При обрыве дуги напряжение на дуговом промежутке должно подняться до величины, соответствующей мгновенному значению напряжения холостого хода источника питания. Благодаря отставанию тока от напряжения, такое напряжение оказывается достаточным для повторного возбуждения сварочной дуги (Un).

Перенос металла в сварочной дуге и требования к динамическим свойствам источников питания. Различают следующие виды переноса металла электрода в сварочную ванну: крупнокапельный, характерный для малых плотностей тока; мелкокапельный, струйный, когда металл стекает с электрода очень мелкими каплями. Капли расплавленного металла периодически замыкают дуговой промежуток, либо если не происходят короткие замыкания, периодически изменяют длину дуги. При большой плотности тока в электроде наблюдается мелкокапельный перенос металла, без заметных колебаний длины и напряжения сварочной дуги.

Напряжение, ток и длина дуги претерпевают периодические изменения от холостого хода к короткому замыканию; в рабочем режиме происходит горение дуги, образование и рост капли. В дальнейшем при коротком замыкании между каплей и ванной ток резко увеличивается. Это приводит к сжатию капли и к разрушению мостика между каплей и электродом. Напряжение почти мгновенно возрастает и сварочная дуга снова возбуждается, т. е. процесс периодически повторяется. Смена режимов происходит в течение долей секунды. Поэтому источник питания должен обладать высокими динамическими свойствами, т. е. большой скоростью повышения напряжения при разрыве цепи и нужной скоростью нарастания тока.

Рис. 5 Осциллограмма тока и напряжения дуги при сварке переменным током.

При малой скорости нарастания тока в ванну поступает нерасплавленная проволока. Она сравнительно медленно разогревается па большом участке, которым затем разрушается. Если ток возрастает слишком быстро, мостик между ванной и каплей электродного металла быстро перегревается и разрушается со взрывом. Часть расплавленного металла разбрызгивается и не попадает в шов.

Чтобы избежать разбрызгивания, необходимо повысить электромагнитную инерцию источника питания путем увеличения индуктивности сварочной цепи.

Cварочная дуга: разбор 5 главных проблем в вопросе сварки

Рассказываю, что такое длина сварочной дуги и самые главные проблемы «новичков»: понятие длины сварочной дуги, ее возникновения, температуры и воздействия на шовную поверхность + рекомендации по решению самых главных проблем «новичков» в отношении сварки плавящимся электродом + 5 советов в отношении контроля электрической дуги.

С первого взгляда сварочный процесс кажется занятием простым, но, если человек хочет освоить по-настоящему качественную сварку, нужно куда глубже изучить вопрос.

В сегодняшней статье я расскажу, что такое длина сварочной дуги и освещу самые главные проблемы «новичков», занимающихся различными технологиями ручной сварки на дому и производстве.

Общая информация по сварочной дуге

С научной точки зрения, сварочная дуга характеризуется 2 свойствами – выделение огромного количества теплоты и мощное лучеиспускание. Первое я отношу к положительной стороне, а второе, — к отрицательной.

В качестве проводников электрического разряда обычно используются материалы с электромагнитными свойствами. На собственном опыте убедился, что лучше всего себя проявляют графитные стрежни круглого сечения, которые в научной литературе иногда именуют дуговыми фонарями.

1) Возникновение, температура и воздействие

Дабы понимать, как осуществляется процесс сварки, всегда советую изучать теоретическую базу физических явлений. При образовании вольтовой дуги во всей красе проявляет себя закон Джоуля.

Алгоритм возникновения электрической дуги:

1. Соприкосновение электродов.
2. Выделение громадного количеств тепла в месте стыка.
3. Концы проводников раскаляются.
4. Разъединение электродов.
5. Выделение катодом электронов.
6. Электроны пронизывают поток воздуха между электродами, производя расщепление молекул на «+» и «-».
7. Возникновение электрической дуги.
8. Стабилизационный процесс за счет роста числа заряженных частиц.
9. Образование с варочной ванны.

Как показывает практика, наибольшее распространение для возникновения разрядов приобрели металлические стержни с покрытием и непосредственно деталь , которую сварщик планирует обрабатывать.

Важно: напряжение дуги между металлическими электродами от 17 до 23 В, а если речь об угольных, среднее значение напряжения варьируется уже с 40 до 60 В.

Тестируя профитность угольных и металлических электродов, легко заметить, что электрическое сопротивление во втором случае значительно ниже, нежели при использовании угольных материалов. Данное явление обуславливается наличием металлических паров.

Для лучшего понимания принципов выделения теплоты, я решил добавить небольшую схему из справочной литературы выше. По рисунку заметно, что температурный режим на различных областях электродов отличается друг от друга. Здесь прослеживается зависимость между количеством выделяемого тепла и уровня нагрева. Так на «+» выдается 40%, на «-» 35%, а остальные 25% тепла приходится на непосредственно саму дугу. Чтобы компенсировать температурную разницу, приходится брать угольные проводники разной толщины. На положительной стороне – больше диаметр, а на отрицательной – меньше.

2) Рассказываю, что такое длина сварочной дуги

Длиной дуги называется фактическое расстояния от торцовой части электрода до основы кратера сварного шва. Между диаметром прутка и длиной электрической дуги имеется прямая зависимость.

Выразить ее можно через формулу:

L (дуги) = 1/2*d — 1.2*d, где

d – значение диаметра электродного прутка.

Чтобы легче было освоить просчет потенциальной дуги на различных электродах, я приведу небольшой пример.

Пример подсчёта: пусть у нас имеется на руках пруток с диаметром в 5 мм. Для расчета минимума и максимума электрической дуги значение подставим в формулу выше – 0.5*5=2.5 мм и 1.2*0.5=6 мм. Таким образом получим значения от 2.5 мм до 6 мм по возможной длине сварочной дуги.

Выделяют 3 типа сварочной дуги по толщине, но скажу честно, что в 95% случаев сварщики пользуются исключительно короткой. Средняя и длинная применяется в исключительных ситуациях. Детальнее о каждом типе я рассказал в таблице ниже.

Тип	Вид	Описание
Короткая		Оптимальный вариант, за счет которого сварщик может достигнуть эталонного по качеству сварного шва. Короткую дугу отличают не только по виду, но и на слух – будет слышно сухое потрескивание, схожее с разогревом масла на сковороде.
Средняя		Усреднённое значение проще всего поддерживать новичкам сварки. Результатом станет шов среднего качества. Если человек только начал пользоваться сварочным аппаратом, начинать практику стоит именно со средней длины электрической дуги.
Длинная		В результате работы на большом расстоянии от поверхности шва, его качество будет ниже среднего. Негативные проявления – окисление металла и формирование неровной поверхности накапливаемого металла с электрода. Горит неустойчиво с характерным шипением.

Ключевой недостаток длинной дуги – разбрызгивание капель электрода по области шва из-за недостаточного прогрева области. По внешним проявлениям даже малоопытный сварщик сможет сказать, где использовалась короткая, а где длинная электрическая дуга.

Сделанная мной фотография выше четко дает понять, где какой тип дуги применялся. Как говориться, качество на лицо. Даже при хорошем умении наложения, разница между верхними и нижними швами кардинальная, и заметна даже невооруженным глазом.

Самые главные проблемы новичков в сварочных процессах

1) Как правильно разжигать дугу?

Сварочные работы начинаются с розжига электрической дуги. Сделать это сможет каждый за пару попыток, потому много трепаться по данному вопросу незачем. Действие производится в 2 этапа – замыкание конца электрода на детали и отрыв прутка на расстояние в его диаметр. Первая часть нужна для набора нужной температуры на катодном пятне, а вторая обеспечивает выход первичных электронов.

Есть два способа зажигания:

• скольжение. Нагрев происходит в точке замыкания;
• чирканье. Нагрев в нескольких точка.

Какой лучше? Тут дело ситуации. К примеру, в узких местах мне легче разжигать дугу скольжением, а при свободном пространстве заходит и чирканье. Тут уж выбирайте на собственное усмотрение.

2) Какой нужен наклон электрода?

Данный вопрос решается через комбинирование 2 процессов – изучение технической литературы и практическая наработка. Опытный сварщик обычно в режиме реального времени варьирует угол наклона и направление движения электрода.

Что влияет на положение электрода по отношению ко шву:

• пространственное положение;
• толщина металла;
• диаметр прутка;
• вид покрытия;
• толщина покрытия электрода.

На рисунке выше можно отметить для себя возможные комбинации направления и угла наклона. В практическом аспекте, электрод обычно клонят к оси шва таким образом, чтобы металлическая поверхность изделия могла проплавиться на максимальную глубину. Благодаря сохранению оси дуги электрода, сварщик может добиться максимальной проплавки + снизить скорость остывания металла в сварочной ванне. Подобный ход снизит на 70%-90% риск возникновения в шве горячих трещин.

3) Как двигать электрод при сварке?

Помимо правильного положения самого электрода, сварщик также обязан следить и за его поступательным движением, точнее за его геометрией. Скачу честно, что в данном плане я особо не запариваюсь, и работаю по 1-2 схемам, которым меня обучили аксакалы сварки, но если придираться к технологии, то здесь вариативность по выбору куда выше.

Тип поперечного движения	Применение
Ломаная	Используется для получения наплавных валиков, а также в процессе сваривания металлических листов стык в стык без использования скоса кромки.
Полумесяц	Используется при работе со стыковыми швами, имеющими скос по кромке, а также для швов углового типа с катетом не более 0.5 см. Положение электрода разницы не имеет, а допустимый диаметр до 0.4 см.
Треугольник	Применяется на угловых швах с катетом от 0.6 см + на стыковых со скосами кромки. Пространственное положение не имеет значения.
Петля	Методика используется в случаях, когда вдоль кромки нужен значительный прогрев шва. Чаще всего используется на легированных типах стали.

Если обобщить все возможные движения, то можно выделить 2 категории – швы, требующие прогрева кромки и классические без предварительного нагрева. Если хотите быть специалистом в сварке, рекомендую изучить хотя бы 6 базовых типов движений. Профи с 20+ годами стажа могут похвастаться даже собственными методиками нанесения шва, а потому, вам есть куда стремиться.

4) Как правильно заканчивать шов?

Кратер при обрыве дуги – типичная ошибка новичка. Из-за фосфора и серы кратер может дать ход трещинам, что сильно скажется на итоговом результате проделанной работы. Сваривая металлы с низким содержанием углерода, я обычно кратер заполняю электродом или вывожу в сторону.

Важно: при работе со сталью, которая имеет склонность к образованию микроструктур, метод вывода кратера за шов не подойдёт, ибо есть шанс вызвать трещины вдоль цельного листа материала.

Заваривать кратер в несколько присестов с поджогом дуги также не рекомендую – оксидные загрязнения испортят вид шва. Оптимальный вариант – заполнение кратера и медленное удлинение дуги до ее обрыва.

Зависимость между длиной дуги и формированием сварочного шва:

5) Как контролировать длину дуги?

Я уже оговаривал выше момент, что лучше всего придерживаться короткой длины дуги, но сделать этого без наработки опыта практически нереально. Из-за постоянного сокращения длины электрода в процессе плавки (если речь о плавящихся прутках), человеку приходится постоянно корректировать расстояние между крайними точками сварки, а это на глаз сделать крайне сложно.

Советы по работе со сварочной дугой:

• опирайтесь не только на зрение, но и слух. Короткая дуга выдает характерное потрескивание;
• при использовании электродов с тонким покрытием, можно наткнутся на прилипание прутка ко шву из-за несоблюдения дистанции. Советую новичкам работать с такими прутками на средней дистанции;
• длинная дуга при вертикальной сварке может быть не опасна для здоровья сварщика, из-за сильного разбрызгивания металла. Не забывайте о спецодежде;
• важно прослеживать ширину валика, ибо данное значение напрямую зависит от длины электрической дуги;
• в горизонтальных положениях приемлемо использовать дугу средней длины.

Первый полгода у меня с трудом получалось поддерживать дугу одной длины, из-за чего швы получались весьма посредственные. Стабильные результаты начали проявляться только спустя 8 месяцев практики, потому если у вас с первой попытки что-то не получится – не переживайте.

Ну что же. Думаю, представленной выше информации на сегодня достаточно. Сегодня вы узнали не только что такое длина сварочной дуги, но и получили ответы на самые главные проблемы «новичков». При наличии вопросов, задавайте их в комментариях. Буду рад помочь. Удачи и не болеть!