Сеть профессиональных контактов специалистов сварки.
             

Маломощные сварочные дуги при сварке вольфрамовым электродом

Темы: Аргонодуговая сварка (TIG), Технология сварки, Схема сварочного ....

Сварка изделий из листов толщиной менее 1 мм обычной дугой с плавящимися электродами весьма затруднительна. Чтобы исключить прожог таких листов, необходимо либо уменьшить ток дуги до 5—15 а, либо увеличить скорость сварки. Однако маломощные дуги с плавящимися электродами весьма неустойчивы. Увеличение скорости сварки выше некоторого предела приводит к скачкообразному перемещению активного пятна по изделию, что исключает возможность получения сварного шва равномерного сечения. Кроме того, дуговая сварка таких изделий вызывает значительные их коробления.

Другие страницы по теме

Сварка вольфрамовым электродом

:

В ИЭС им. Е. О. Патона, НИAT и др. была разработана технология сварки тонколистовых изделий маломощной дугой с вольфрамовым электродом. Коробление существенно уменьшалось, если сварку вести дугой переменного режима, характеризующейся малым током дежурной дуги и более высоким сварочным током. Такая дуга, названная Э. М. Эсибяном пульсирующей, способствует также лучшему формированию стыковых швов.

установка для исследования катодных процессов маломощных дуг

Рисунок 1. Установка для исследования катодных процессов маломощной дуги.

При малых токах дуги в ее столбе не устанавливается термодинамическое равновесие. В связи с этим невозможны оценка условий в приэлектродных областях дуги и вычисление их энергетических характеристик. В маломощных дугах основным механизмом потерь столба является теплопроводность. Отсутствие достоверных сведений о радиальном распределении температуры в нем и о закономерностях, которым подчиняется такое распределение, а также невозможность применения уравнения Саха к описанию степени ионизации неравновесных систем исключает применение исходных предпосылок для построения теории маломощных дуг. Другие предпосылки пока не сформулированы. В результате единственным методом изучения этих дуг является эксперимент.

Оригинальная методика исследования влияния тока в катодной области на величину падения напряжения в ней разработана Э. М. Эсибяном и осуществлена на установке, изображенной на рис. 1. Два электрически изолированных электрода 1 и 2 помещены внутрь сопла 6 для подачи защитного газа. В независимых цепях 1—2—R—4 и 1—3—5, содержащих источники питания 4 и 5, возбуждаются дуговые разряды с общим катодом 1. Дуга между электродами 1—3, названная основной, питается от стабилизированного источника. Ток вспомогательной дуги между электродами 1—2 регулируется с помощью сопротивления R. Катодные пятна обеих дуг на электроде 1 совмещали путем перемещения электрода 2.

статические характеристики маломощной дуги в аргоне с вольфрамовым катодом

Рисунок 2. Статические характеристики маломощной дуги в аргоне с вольфрамовым катодом : 1 - Iвсп =0; 2 - Iосн=0,5а; 3 - Iосн = 5а.

Кривая 1 на рис. 2 представляет собой статическую характеристику дуги при расстоянии между электродами 1—3 lд = 1 мм и отсутствии вспомогательной дуги. Обычное для мощной дуги с вольфрамовым катодом напряжение 8—10 в устанавливается при токах, превышающих 10 а. При меньших токах дуговое напряжение быстро увеличивается и особенно в диапазоне 3—5 а, в котором существование низковольтных разрядов между плавящимися электродами вообще невозможно (см. рис. 3). По-видимому, условия существования маломощной дуги на неплавящемся электроде из-за отсутствия блуждания пятна более благоприятны, но и они обусловливают сравнительно высокие приэлектродные падения напряжения. Кривая 2 получена при токе основной дуги 0,5 а и изменении суммарного тока катодной области в указанных на рис. 2 пределах. Незначительное расхождение кривых 1 и 2 показывает, что основной причиной, определяющей ход статической характеристики дуги и ее падающую форму, является увеличение тока в катодной области. Аналогичный вывод вытекает и из сравнения с кривой 1 линии 3, полученной при токе основной дуги 5 a и суммарном токе катодной области 8,5—13 а.

 

динамические характеристики дуг

Рисунок 3. Динамические характеристики дуг, записанные с помощью нелинейного токового шунта с высокой чувствительностью к малым токам: а - УОНИ-13, б - голый электрод; в- ОММ-5, г - ;

Приведенные данные еще раз подтверждают первостепенную роль катодных процессов в общем механизме дугового разряда и малую зависимость явлений в анодной области дуги от условий ее существования. Описанный метод, кроме исследовательских целей, может быть успешно применен для управления основной дугой, в частности ее статической характеристикой, путем изменения тока вспомогательной дуги.

Для питания пульсирующих дуг разработаны специальные источники с игнитронными, тиратронными или полупроводниковыми элементами, осуществляющими изменение тока по заданной программе. Блок-схема одного из таких источников с управляющим полупроводниковым триодом состоит из источника питания дуги триода 2 и блоков управления 3—5 (рис. 4). Дуга включена в коллекторную цепь триода. Ток в ней определяется током базы iб, выдаваемым усилителем 3. Последний, в свою очередь, управляется ждущим мультивибратором 4, открывающимся и закрывающимся под действием сигналов блокинг-генератора. Меняя частоту и форму сигналов генератора, можно управлять длительностью импульсов сварочного тока и общим временем цикла. В момент паузы триод 2 не запирается полностью, а пропускает небольшой ток, необходимый для горения дежурной дуги. Ввиду отсутствия в цепи сварочного тока индуктивностей, описанный источник обеспечивает почти мгновенное его нарастание и уменьшение.

Схема полупроводникового источника АП-2 питания дуги

Рисунок 4. Схема полупроводникового источника питания дуги АП-2.

Характерной особенностью пульсирующей дуги являются броски напряжения при скачкообразных повышениях и снижениях тока, достигающие 4—5 в (рис. 5). Они имеют крутой передний и экспоненциальный задний фронты. Броски затухают в течение (1 ÷ 1,5) * 10-3 сек, что на 2—3 порядка превышает время протекания переходных процессов в мощной дуге с плавящимися электродами. По-видимому, на величину напряжения малоамперной дуги с неплавящимся электродом влияет степень разогрева активного пятна на катоде, которая ввиду большой теплоемкости вольфрама сравнительно медленно меняется со временем. В мощной же дуге с плавящимся электродом зоны, примыкающие к активному пятну, из-за его блуждания уже нагреты достаточно интенсивно и при увеличении тока их дополнительный разогрев протекает, видимо, более быстро.

Рисунок 5. Осциллограмма тока Iсв и напряжения на дуге Uд, питаемой от источника АП-2.

Copyright. При любом цитировании материалов Cайта, включая сообщения из форумов, прямая активная ссылка на портал weldzone.info обязательна.

.