Вже більше за півстоліття зварювання є одним з найважливіших ремесел для людини. Завдяки зварювальному апарату будуються космічні кораблі, функціонують заводи, і для багатьох умільців зварювання перетворилося на хобі. Але навіть найтехнологічніший зварювальний апарат не принесе бажаного результату без стабільної зварювальної електричної дуги і її якісних характеристик.
Електрична зварювальна дуга дозволяє надійно зварити навіть найскладніші конструкції з металу. Щоб отримати якісні зварні шви треба врахувати усі її характеристики, знати особливості і будову дуги. Додатково важливо враховувати температуру і напругу дуги при ручному дуговому зварюванні. З цієї статті ви дізнаєтеся, що таке зварювальна дуга і суть процесів, що протікають в ній, навчитеся застосовувати отримані знання з практики.
Зварювальна дуга: визначення
Отже, що таке зварювальна дуга і які її характеристики? Електроди, що знаходяться під напругою в суміші газів і пари, формують потужний розряд. Що називається електричним розрядом? Розряд-це результат проходження електричного струму через газ. Ну а результат усього процесу в цілому називають зварювальною дугою. Зварювальна дуга і її властивості відрізняються великою температурою і щільністю струму, тому дуга здатна розплавити практично будь-який метал. Говорячи більше простими словами, зварювальна дуга є відмінним провідником, що перетворює отримувану електричну енергію в теплову. За рахунок цієї теплової енергії і плавиться метал.
Суть і будова дуги
Суть зварювальної дуги украй проста. Давайте розділимо процес на декілька пунктів:
- Спочатку електричний струм проходить через катодну і анодну область і проникає в газове середовище. Формується електричний розряд з сильним світінням.
- Утворюється дуга. Температура зварювальної дуги може доходити до10 тисяч градусів за Цельсієм, а цього вистачає, щоб розплавити практично будь-який матеріал.
- Потім струм з дуги переходить на зварюваний метал. От і все її характеристики.
Світіння і температура розряду настільки сильні, що можуть нанести опіки і позбавити зварювальника зору. Тому майстри використовують зварювальні маски, захисні рукавички і костюм. Ні в якому разі не займайтеся зварюванням без належного захисту .
Будова зварювальної дуги представлена на картинці нижче.
У області катода і анода під час горіння дуги утворюються плями, де температура досягає своєї межі. Саме через анодні і катодні області проходить електричний струм, при цьому в цих областях напруга значно падає, а на стовпі напруги зварювальної дуги зберігається, оскільки стовп розташовується між анодом і катодом. Багато новачків запитують, як виміряти довжину дуги. Досить подивитися на катодну і анодну область, а також на зварювальний стовп. Їх сукупність і називається довгої зварювальної дуги. Середня довжина складає5 міліметрів. В цьому випадку температура отримуваної теплової енергії оптимальна і дозволяє виконати більшість зварювальних робіт. Тепер, коли ми дізналися, що зварювальна дуга є, звернемося до різновидів.
Види зварювальної дуги
Зварювальна дуга і її характеристики можуть відрізнятися по прямій і непрямій дії зварювального струму, а також по атмосфері, в якій вони формуються. Давайте розберемо цю тему детальніше.
Пряма дія зварювальної дуги характеризується особливим напрямом струму. Електрод розташовується майже паралельно зварюваній поверхні і при цьому дуга формується під кутом в90 градусів. Електрична зварювальна дуга і її характеристики можуть бути і побічної дії. Вона може формуватися лише з використанням двох електродів, розташованим під кутом над поверхнею зварюваної деталі. Тут так само виникає зварювальна дуга і метал плавиться. Як ми писали вище, зварювальні дуги також діляться по атмосфері, в якій формуються. Ось їх коротка класифікація:
- Відкрите середовище. У відкритому середовищі (атмосфері) дуга формується за рахунок кисню з повітря. Навколо неї утворюється газ, що містить пари зварюваного металу, вибраного електроду і його покриття. Це найпоширеніше середовище при дуговому зва
рюванні . - Закрите середовище. У закритому середовищі дуга горить під товстим шаром захисного флюсу при цьому так само формується газ, але що містить не лише пари металу і електроду, а ще і пари флюсу .
- Газове середовище. Дугу підпалюють і подають один з видів стислого газу (це може бути гелій або водень ). Дополнительная подання стислого газу також захищає зварювані деталі від окислення, гази формують нейтральне середовище. Тут, як і в інших випадках, формується газ, який містить пари металу, електроду і стислий газ, який зварювальник додатково подає під час горіння дуги.
Ще зварювальні дуги можуть бути стаціонарними і імпульсними. Стаціонарні використовують для довгої копіткої роботи без необхідності частого переміщення дуги. А імпульсну використовують для швидкої одноразової роботи.
Також зварювальна дуга і її характеристики можуть побічно класифікуватися по виду використовуваного в роботі електроду (наприклад, вугільного або вольфрамового, плавкого і неплавкого). Досвідчені зварювальники найчастіше використовують неплавкий електрод, щоб краще контролювати якість отримуваного зварного з’єднання. Як бачите, процес зварювання простою зварювальною дугою може мати безліч особливостей, і їх треба враховувати у своїй роботі.
За яких умов горить дуга
У звичайному цеху або у вашому гаражі середня температура складає20 градусів за Цельсієм, а тиск не перевищує однієї атмосфери. У таких умовах газ практично не здатний проводити електричний струм і тим самим формувати дугу. Для вирішення цієї проблеми треба додати іони в гази, що утворюються. Ось що називають іонізацією професійні майстри.
Також в катодній області потрібне постійно підтримувати постійну температуру. Це необходимо, щоб дуга виникла і підтримувала горіння. Але оскільки саме в області катода і анода температура може знижуватися швидше, у багатьох новачків виникає маса проблем. Крім того, температура області катода може сильно варіюватися залежно від температури в приміщенні, де проходить зварювальний процес. Проблем можна уникнути, якщо стежити за справністю джерела живлення і стабільністю подання електрики (особливо важливий момент для домашніх зварювальників з нестабільною напругою в побутовій електромережі). Усе це робить великий вплив на властивості зварювальної дуги і суть процесів, що протікають в ній.
Особливості дуги
Зварювальна дуга і її характеристики мають ряд особливостей, які треба враховувати у своїй роботі :
- Як ми неодноразово говорили, у дуги дуже висока температура. Вона досягається за рахунок великої щільності електричного струму (щільність може досягати тисячі ампер на квадратний сантиметр). З цієї причини важливо правильно настроїти апарат і бути обережним при зварюванні тонких металів .
- Електричне поле нерівномірно розподіляється між електродами, якщо їх використовується дві штуки. При цьому в зварювальному стовпі напруга практично не міняється, а ось в катодній області ця напруга помітно знижується, що може привести до погіршення якості шва .
- У зварювальному стовпі, у свою чергу, спостерігається найвищий показник температури, чого не можна сказати про інші частини дуги. Врахуйте, що якщо вам необхідно збільшити довжину дуги, то ви швидше за все втратите частину цієї температури. Цей показник особливо важливий при зварюванні металів з високою температурою плавлення.
Ще за допомогою вибору щільності струму можна регулювати падіння напруги зварювальної дуги. Чим вище щільність струму, тим вище вірогідність, що напруга зварювальної дуги впаде. Але бувають випадки, коли від наростаючої сили струму напруга зварювальної дуги збільшується. Щоб контролювати цей процес знадобиться деякий досвід. Не бійтеся експериментувати, якщо вам дозволяє робота. Це були основні властивості зварювальної дуги, на які слід звернути увагу.
Висновок
Тепер ви знаєте усе про зварювальну дугу і її властивостях, а також знаєте її характеристики. Досвідчені зварювальники можуть в коментарях поділитися своїм розумінням, що з себе представляє зварювальна дуга і суть процесів, що протікають в ній. Це буде особливо корисно для початкуючих зварювальників.
Коротко резюмуючи, зварювальна дуга складається із зварювального стовпа, анодних і катодних областей. Саме у цих областях проходить струм. В результаті формується електричний розряд. Утворюється дуга і перетворює отриманий струм в тепло, температура може досягати10 тисяч градусів за Цельсієм!
Саму дугу можна запалити за допомогою двох методів: чирканья і постукування. Новачки віддають перевагу методу постукування, але ми рекомендуємо освоїти і метод чирканья, оскільки це поліпшить ваші професійні навички і запобіжить від залипання електродів. Бажаємо удачі!