Сварка дугой косвенного действия

Категория:
Сварка металлов


Сварка дугой косвенного действия

Простейшим видом плазменной сварки можно считать сварку дугой косвенного действия. Дуга зажигается между двумя или несколькими электродами, например между тремя при питании дуги трехфазным током. Нагреваемый дугой объект в сварочную цепь не включен, поэтому он может быть изготовлен из материала, не проводящего электрический ток (стекло, керамика и т. п.). Электроды — обычно неплавкие из угля или графита; при вдувании защитных газов или помещении дуги в закрытую камеру, заполненную защитным газом, возможно применение вольфрамовых электродов. Наличие неплавких электродов обеспечивает высокую устойчивость дуги: при случайном обрыве катодное пятно довольно долго сохраняет высокую температуру и способность к термоэлектронной эмиссии, и дуга легко зажигается вновь при появлении достаточного напряжения.

При использовании постоянного тока наблюдается неравномерный разогрев электродов, анод нагревается значительно быстрее и при равных сечениях сгорает в 1,5—2 раза быстрее катода. Поэтому для питания дуги косвенного действия чаще применяется переменный ток, при этом устойчивость дуги достаточна, скорость сгорания разнополюсных электродов одинакова. Под действием магнитного поля сварочного контура линии тока изгибаются, а отброшенные электрически заряженные частицы при соударениях передают энергию нейтральным частицам и создают поток горячего газа — факел пламени. Температура начальной части факела у столба дуги весьма высока, а с удалением от столба температура падает и в конце факела не превышает 800—1000 °С. Длина факела может оставлять 100—200 мм. Пользуясь различными участками факела можно получать пламя различной температуры. Простейший двухэлектродный держатель для ручной сварки дугой косвенного действия переменного тока показан на рис. 2. Представляет интерес дуга косвенного действия, с вдуванием водорода в дугу. Способ носит название «атомноводородная сварка». Дуга переменного тока зажигается между двумя вольфрамовыми электродами; вдоль каждого из электродов в зону дуги подается струя водорода; основной металл не включен в сварочную цепь и не является электродом дуги. Концы вольфрамовых электродов слегка оплавляются, но плавление при нормальных режимах сварки не получает развития и вольфрам расходуется медленно. Столб дуги резко изогнут как под действием магнитного поля, создаваемого электродами г, током, так и под механическим воздействием водородной струи. Столб окружает ослепительно яркий ореол в форме плоского диска.

Рис. 1. Дуга косвенного действия: 1 — столб дуги; 2 — факел пламени

Рис. 2. Держатель для сварки дугой косвенного действия

В столбе и пламени атомноводородной дуги происходит диссоциация молекулярного двухатомного водорода в одноатомный по уравнению Н2 = 2Н. Эта реакция является эндотермической и связана с поглощением значительного количества тепла. Для осуществления диссоциации одного моля водорода нужно затратить 100 000 кал.

Рис. 3. Схема атомноводородной сварки

Образование молекулярного водорода особенно интенсивно происходит на поверхности металлов, оказывающих каталитическое действие на эту реакцию. Таким образом, если ввести в пламя атомного водорода металлическую пластинку, то ее поверхность быстро расплавится и образуется сварочная ванна. Процесс образования молекулярного водорода из атомного можно назвать горением, и можно говорить о пламени атомного водорода. По измерениям и теоретическим расчетам температура атомново-дородного пламени составляет около 3700 °С, что значительно выше температуры любого другого газового пламени; например, максимальная температура ацетилено-кислородного пламени составляет 3200 °С.

Нагревание водорода происходит главным образом за счет столба дуги, длину которого стараются увеличить, поэтому напряжение дуги при атомноводородной сварке обычно составляет 70—150 в, в среднем 100 в. Ввиду значительного напряжения атомноводородной дуги для питания ее применяют специальные сварочные трансформаторы с повышенным напряжением холостого хода (обычно около 300 в) и со специальными устройствами для защиты сварщика от поражения током. Атомноводородная горелка показана на рис. 4.

Рис. 4. Атомноводородная горелка

Вольфрамовые электроды применяют диаметром 1,5—4 мм, сварочные токи 10—70 а. Защитным газом обычно служат технически чистый водород или смеси, богатые водородом, например продукт диссоциации аммиака (2NH3 = Na + ЗИ2), азотно-водородная смесь, состоящая из 75% водорода и 25% азота. В присутствии водорода не происходит заметного азотирования металла. Расход водорода при сварке 1—3 м3/ч.

Водород хорошо защищает металл от окисления, но в то же время при высокой температуре дуги он довольно легко соединяется с углеродом стали, образуя газообразные углеводороды, в результате чего содержание углерода в наплавленном металле может значительно снизиться, несмотря на хорошую защиту 0т окисления. Главная область применения атомноводородной сварки — специальные легированные конструкционные стали, а также алюминий иего сплавы. При сварке алюминия необходимо применять флюс, так как водород не восстанавливает окись алюминия. Применение атомноводородной сварки технически и экономически целесообразно лишь на материале малых толщин, примерно 1—5 мм. В настоящее время атомноводородная сварка применяется незначительно, одна из основных причин — неудобная технологически форма сварочного пламени.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум