Раздел: Документация
0 1 2 3 4 5 ... 55 РАЗДЕЛ I ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СВАРКА ПЛАВЛЕНИЕМ И ДУГОВАЯ РЕЗКА ГЛАВА 1 КЛАССИФИКАЦИЯ И СУЩНОСТЬ ДУГОВОЙ СВАРКИ Дуговой сваркой называется сварка плавлением, при которой нагрев свариваемых кромок осуществляется теплотой электрической дуги. Дуговая сварка классифицируется по следующим основным признакам: по виду электрода (плавящимся или неплавящимся электродом), по виду дуги (свободной или сжатой дугой), по характеру воздействия дуги на основной металл (дугой прямого или косвенного действия, трехфазной дугой). Плавящиеся электроды подразделяются на штучные, проволочные и ленточные. Они применяются как сплошного сечения, так и порошковые. Неплавящиеся электроды применяются: вольфрамовые, угольные и графитовые. Дуговую сварку производят постоянным током прямой и обратной полярности, переменным током как промышленной, так и повышенной частот и пульсирующим током. При этом сварка может быть выполнена как одно-, двух- и многодуговая (с раздельным питанием каждой дуги), так и одно-, двух- и многоэлектродная (с общим подводом сварочного тока). В промышленности и строительстве получили наибольшее применение следующие основные разновидности дуговой сварки. Ручная дуговая сварка производится двумя способами: неплавящимся и плавящимся электродом. По первому способу (рис. 3, а) свариваемые кромки изделия 5 приводят в соприкосновение, между неплавящимся (угольным или графитовым) элект- родом 3 и изделием возбуждают электрическую дугу 4. Кромки изделия и вводимый в зону дуги присадочный материал 2 нагреваются до плавления и образуют ванну расплавленного металла, который после затвердевания превращается в сварной шов /. Этот способ используется иногда при сварке цветных металлов и их сплавов, а также при наплавке твердых сплавов. Второй способ сварки (рис. 3, б), выполняемой плавящимся электродом, является основным при ручной дуговой сварке. Электрическая дуга 2 возбуждается между металлическим (плавящимся) электродом / и свариваемыми кромками изделия 4. Теплота дуги расплавляет электрод и кромки изделия. Получается общая ванна расплавленного металла, которая, охлаждаясь, образует сварной шов 3. Автоматическая сварка под флюсом (рис. 4) — это дуговая сварка, в которой механизированы основные движения (на рис. показаны стрелками), выполняемые сварщиком при ручной сварке —: подача электрода / в зону дуги 2 и перемещение его вдоль свариваемых кромок изделия 7. При полуавтоматической сварке механизирована подача электрода в зону дуги, а перемещение электрода вдоль свариваемых кромок производится сварщиком вручную. Жидкий- металл сварочной ванны 5 защищают от воздействия кислорода и азота воздуха расплавленным шлаком 4, образованным от плавления флюса 3, подаваемого в зону дуги. После затвердевания металла сварочной ванны образуется  Рис. 4 сварной шов 6. Хорошее качество швов и высокая производительность обеспечили автоматической и полуавтоматической сварке под флюсом широкое применение. Дуговая сварка в защитном газе выполняется неплавящимся (вольфрамовым) (рис. 5, а) или плавящимся (рис. 5, б) электродом 3. В первом случае сварной шов формируется за счет металла расплавляемых кромок изделия. При необходимости в зону дуги подается присадочный металл 4. Во втором случае подаваемая в зону дуги электродная проволока 3 расплавляется и участвует в образовании в) 3  Рис. 5 сварного шва /. Расплавленный металл защищают от окисления и азотирования струей защитного газа 2, оттесняющей атмосферный воздух из зоны дуги. ГЛАВА 2 ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СВАРОЧНАЯ ДУГА § 1. Основные понятия Электрическая сварочная дуга представляет собой устойчивый длительный электрический разряд в газовой среде между твердыми или жидкими электродами при высокой плотности тока, сопровождающийся выде- лением большого количества теплоты. Электрический разряд в газе есть электрический ток, проходящий через газовую среду благодаря наличию в ней свободных электронов, а также отрицательных и положительных ионов, способных перемещаться между электродами под действием приложен- ного электрического поля (разности потенциалов между электродами). Электрон — это частица весьма малой массы, несущая элементарный (наименьший, неделимый) электрический заряд отрицательного знака. Масса электрона равна 9,1 • Ю~28г; элементарный электрический заряд равен 1,6 • Ю-19 Кл. Ионом называется атом или молекула вещества, имеющая один или несколько элементарных зарядов. Положительные ионы имеют избыточный положительный заряд; они образуются при потере нейтральным атомом или молекулой одного или нескольких электронов из своей наружной (валентной) оболочки (электроны, вращающиеся в валентной оболочке атома, связаны слабее, чем электроны внутренних оболочек, и поэтому легко отрываются от атома при столкновениях или под действием облучения). Отрицательные ионы имеют избыточный отрицательный заряд; они образуются, если атом или молекула присоединяет к своей валентной оболочке лишние электроны. Процесс, при котором из нейтральных атомов и молекул образуются положительные и отрицательные ионы, называется ионизацией. Ионизация, вызванная в некотором объеме газовой среды, называется объемной ионизацией. Объемная ионизация, полученная благодаря нагреванию газа до очень высоких температур, называется термической ионизацией. При высоких температурах значительная часть молекул газа обладает достаточной энергией для того, чтобы при столкновениях могло произойти разбиение нейтральных молекул на ионы; кроме того, с повышением температуры увеличивается общее число столкновений между молекулами газа. При очень высоких температурах на процесс ионизации начинает влиять также и излучение газа и раскаленных электронов. При обычных температурах ионизацию можно вызвать, если уже имеющимся в газе электронам и ионам сообщить с помощью электрического поля большие скорости. Обладая большой энергией, эти частицы могут разбивать нейтральные атомы и молекулы на ионы. Кроме того, ионизацию можно вызвать световыми, ультрафиолетовыми, рентгеновскими лучами, а также излучением радиоактивных веществ. В обычных условиях воздух, как и все газы, обладает весьма слабой электропроводностью. Это объясняет1 ся малой концентрацией свободных электронов и ионов. Поэтому, для того чтобы вызвать в воздухе или в газе мощный электрический ток, т. е. электрическую дугу, необходимо ионизировать воздушный промежуток (или другую газообразную среду) между электродами. Ионизацию можно произвести, если приложить к электродам достаточно высокое напряжение; тогда имеющиеся в газе (в малом количестве) свободные электроны и ионы будут разгоняться электрическим полем и, получив большие энергии, смогут разбить нейтральные атомы и молекулы на ионы. При сварке из соображений техники безопасности нельзя пользоваться высокими напряжениями. Поэтому используют явления термоэлектронной и автоэлектронной эмиссий. При этом имеющиеся в металле в большом количестве свободные электроны, обладая достаточной кинетической энергией, переходят в газовую среду межэлектродного пространства и способствуют ее ионизации. При термоэлектронной эмиссии благодаря высокой температуре свободные электроны «испаряются» с поверхности металла. Чем выше температура, тем большее число свободных электронов приобретает энергию, достаточную для преодоления потенциального барьера в поверхностном слое и выхода из металла. При автоэлектронной (холодной) эмиссии создается внешнее электрическое поле, которое изменяет потенциональный барьер у поверхности металла и облегчает выход тех электронов, которые имеют достаточную энергию для преодоления этого барьера. Ионизация газовой среды характеризуется степенью ионизации, т. е. отношением числа заряженных частиц в данном объеме к первоначальному числу частиц (до начала ионизации). 0 1 2 3 4 5 ... 55
|
