Заваръчната дъга е Описание и характеристики

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

За успешното провеждане на процеса на заваряване е необходима заваръчна дъга. Това е електрически разряд, който се характеризира с много висока мощност и е доста дълъг. Това се случва между елементи като електроди, които са в определена газообразна среда. За да възникне дъга, трябва да се приложи напрежение към електродите.

Общо описание на дъгата

Основните отличителни свойства на заваръчната дъга са много висока температура, както и плътност на тока. Благодарение на тези две качества, в комбинация, дъгата е в състояние да топи безпроблемно метали с точка на топене 3000 градуса по Целзий. Можем да кажем, че тази дъга е проводник, който се състои от летливи вещества, а основната цел е превръщането на електрическата енергия в топлинна енергия. Самият електрически заряд е моментът, в който електрическият ток преминава през газообразната среда.

Разряди за изхвърляне

Заваръчната дъга е разряд и тъй като има няколко вида, има и няколко видаарки:

1. Първата разновидност се нарича светещ разряд. Този външен вид се появява само в среда с ниско налягане и се използва само в неща като плазмени екрани или флуоресцентни лампи.
2. Вторият тип е искровият разряд. Появата на този тип се случва в момента, когато налягането е приблизително равно на атмосферното. Тя се различава по това, че има доста прекъсната форма. Ярък пример за такъв разряд е мълнията.
3. Заваръчната дъга е дъгова разряд. Именно този тип най-често се използва по време на заваряване. Възниква в присъствието на атмосферно налягане и формата му е непрекъсната.
4. Последният тип се нарича корона. Най-често се случва, ако повърхността на електрода е грапава и неравна.

Природа на дъгата

Заслужава си да се каже, че електрическата заваръчна дъга не е толкова сложна, колкото изглежда на пръв поглед, доста е лесно да се разбере нейната природа. Той използва електрически ток, който протича през елемент като катод. След това навлиза в околната среда с йонизиран газ. В този момент се появява разряд, който се характеризира с ярка светлина и много висока температура. По принцип заваръчната дъга може да има температура в диапазона от 7 000 до 10 000 градуса по Целзий. След преминаване през този етап, токът ще премине към материала, който се заварява. Можем да кажем, че източникът на заваръчната дъга е електрически ток, който е претърпял промени.

Поради такива високи температури дъгата ще излъчва инфрачервени лъчии ултравиолетовите лъчи, които са вредни за човешкото здраве. Опасно е за човешките очи и може да остави леко изгаряне. Поради причините по-горе, всички заварчици трябва да имат добри лични предпазни средства.

Дъгова структура

Структурата (структурата) на заваръчната дъга включва три основни компонента, или секции - анодната и катодната секция, както и дъговата колона. Трябва да се отбележи, че по време на изгарянето на заваръчната дъга ще се образуват активни петна или зони в областите на анода и катода, които се характеризират с максимална стойност на температурата. През тези две зони ще премине целият електрически ток, който генерира захранването. В същото време най-големият спад на напрежението на заваръчната дъга също ще бъде регистриран в тези две зони. Дъговата колона е разположена между тези две зони и такъв параметър като спад на напрежението в този случай ще бъде минимален.

От гореизложеното можем да заключим, че първо, източникът на захранване на заваръчната дъга може да произвежда доста високо напрежение и висок ток. Второ, дължината на дъгата ще се състои от съвкупността от тези области, които бяха изброени по-горе. Най-често дължината на такава дъга е няколко милиметра, при условие че областите на анода и катода са съответно 10-4 и 10-5 см. Най-благоприятната дължина е дъга от 4-6 мм. Именно с такива показатели ще бъде възможно да се постигне стабилно горене и високи температури.

Видове дъга

Разликата между заваръчната дъга се крие в схемата на подхода, както и в средата, в която може да възникне. В момента има два най-често срещани типа дъга:

• Дъга на пряко действие. В този случай заваръчната машина трябва да е успоредна на обекта, който ще се заварява. Ще възникне електрическа дъга, когато ъгълът между металния детайл и електрода е 90 градуса.
• Втората основна разновидност е индиректен тип заварителна дъга. Това се случва само ако се използват два електрода и те са разположени под ъгъл от 40-60 градуса спрямо повърхността на металната част. Между тези два елемента ще се образува дъга и ще завари метала.

Класификация

Заслужава да се отбележи, че има класификация на дъгата в зависимост от атмосферата, в която ще се появи. Към днешна дата са известни три типа:

• Първият тип е отворена дъга. При заваряване от този тип дъгата ще гори на открито и около нея ще се образува малък газов слой, който ще включва пари от метал, електроди и техните покрития.
• Затворен тип. Изгарянето на такава заваръчна дъга се характеризира с факта, че се извършва под слой от флюс.
• Последната разновидност е дъгата с подаване на газ. В този случай към него се подава вещество като хелий, аргон или въглероден диоксид. Могат да се използват и някои други видове газове.

Основната разлика на последния тип е, чеподаваните газове ще предотвратят явлението на окисляване на метала по време на заваряване.

Наблюдава се и лека разлика по отношение на продължителността на такава дъга. Според характеристиките си заваръчната дъга може да бъде неподвижна или импулсна. Стационарно се използва за непрекъснато заваряване на метали, тоест е непрекъснато. Типът импулсна дъга е еднократно въздействие върху метала, изрязано докосване.

Работните елементи, тоест електродите, могат да бъдат въглеродни или волфрамови. Тези електроди се наричат още неконсумативни. Могат да се използват и метални елементи, но те ще се стопят по същия начин като детайла. Най-често срещаният тип електрод е стоманата, когато става въпрос за видове топене. Въпреки това, използването на нетопими видове става все по-популярно днес.

Моментът на възникване на дъгата

Заваръчната дъга възниква в момента, когато се появи бърза верига. Това се случва, когато електродът влезе в контакт с метален детайл. Поради факта, че температурата е просто огромна, металът започва да се топи и между електрода и детайла се появява тънка ивица от разтопен метал. Когато електродът и металът се разминават, последният се изпарява почти мигновено, тъй като плътността на тока е много висока. След това газът се йонизира, поради което се появява заваръчната дъга.

Условия на дъгата

При стандартни условия, тоест при средна температура от 25 градуса и налягане от 1атмосфера, газът не е в състояние да провежда електричество. Основното изискване за възникване на дъга е йонизацията на газообразната среда между електродите. С други думи, газът трябва да съдържа някои заредени частици, електрони или йони.

Второто важно условие, което трябва да се спазва е постоянното поддържане на температурата на катода. Необходимата температура ще зависи от характеристики като естеството на катода и неговия диаметър и размер. Температурата на околната среда също ще играе важна роля. Заваръчната дъга трябва да бъде стабилна и в същото време да има огромна сила на тока, което ще даде висок температурен индекс (7 хиляди градуса по Целзий или повече). Ако всички условия са изпълнени, тогава всеки материал може да бъде обработен с получената дъга. За да се осигури наличието на постоянна и висока температура, е необходимо захранването да функционира възможно най-стабилно. Именно поради тази причина източникът на захранване е най-важната част при избора на заваръчна машина.

Дъгови характеристики

Има няколко неща, които отличават заваръчната дъга от другите електрически разряди.

Първата е огромната плътност на тока, която може да достигне няколко хиляди ампера на квадратен сантиметър. Това дава огромна температура по време на работа. Разпределението на електрическото поле между електродите в тяхното пространство е доста неравномерно. В близост до тези елементи се наблюдава силен спад на напрежението, а към центъра, напротив, силно намалява. Невъзможно е да не се каже за зависимостта на температурата от дължината на колоната. Колкото по-дълга е дължината, толкова по-лошо е отоплението,и обратно. Използвайки заваръчни дъги, можете да получите много различна характеристика на токовото напрежение (CVC).

Заваръчен инвертор. Дъгата и нейните характеристики

Заслужава си да започнете веднага с основната разлика между инверторен източник на захранване и конвенционален, трансформаторен. Потреблението на електрическа енергия е намалено почти наполовина. Характеристиката на тока, която възниква при използване на инвертора позволява по-бързо запалване на дъгата, а също така осигурява стабилно горене през целия процес.

Сам по себе си заваръчният инвертор е доста сложно устройство, което извършва операции за промяна на тока, за да осигури най-стабилната работа на дъгата. Например, устройството е свързано към мрежата и получава променлив ток като вход, който може да преобразува в постоянен ток. След това постоянният ток влиза в блока на инвертора, където отново се преобразува в променлив ток, но с много по-висока честота, отколкото беше в мрежата. Този ток се прехвърля към трансформатора, където напрежението му е значително намалено, което увеличава силата му. След това изправеният и настроен променлив ток се прехвърля към токоизправителя, където се преобразува в постоянен ток и се подава за работа.