Вход в систему Поиск по сайтуОтправить сообщение по электронной почте

Дугове зварювання та різання металів

 
   


Властивості зварювальної дуги

Характер розподілу магнітних силових ліній навколо зварювальної дугі
рис.1. Характер розподілу магнітних силових ліній навколо зварювальної дуги.

Електрична дуга - це потужне джерело тепла і світла. Теплова потужність дуги визначається рівнянням

q 0 = 0,24 · I св · U д

де I св - струм зварювання, А;

U д - напруга дуги, ст.

Електрична дуга використовується в процесі зварювання для розплавлення металів, що є неодмінною умовою отримання міжмолекулярної і межатомной зв'язку в зварному з'єднанні.

Стовп зварювальної дуги можна розглядати як гнучкий провідник електричного струму, навколо якого утворюється магнітне поле. Напрям цього поля можна визначити за правилом «свердлика» (рис.1).

Електрична дуга при дії власного магнітного поля буде відхилятися в ту або іншу сторону в залежності від місця підключення до виробу токоподвода. Такий вплив поля називається магнітним дуттям (рис.2).

При розташуванні струмопроводу, як показано на рис.1, електрична дуга оточена симетричним магнітним полем, вплив його на стовп зварювальної дуги також буде симетричним і відхилення дуги не відбувається.

При підключенні токоподвода, як показано на рис.2, електрична дуга піддається дії несиметричного магнітного поля, так як з боку підведення струму воно володіє найбільшою магнітною індукцією. У цьому випадку стовп дуги відхиляється у бік, протилежний від місця підведення струму, тобто в бік найменшої напруженості магнітного поля.

Вліяніе положення струмопроводу на відхилення електричної дуги-струм до виробу підведений ліворуч від дугі Вліяніе положення струмопроводу на відхилення електричної дуги-струм до виробу підведений праворуч від дугі
Рис.2. Вплив положення струмопроводу на відхилення електричної дуги
а - струм до виробу підведений ліворуч від дуги; б - струм до виробу підведений праворуч від дуги.

Відхилення електричної дуги, крім того, може відбуватися як результат взаємодії магнітного поля дуги зі стороннім магнітним полем. Магнітні силові лінії дуги являють собою окружності, замикаються навколо центру стовпа дуги. Якщо на зварювальну дугу впливати стороннім магнітним полем, напрямок якого перпендикулярно проходженню зварювального струму, то в результаті взаємодії магнітного поля стовпа дуги зі стороннім магнітним полем на електричну дугу буде діяти електромагнітна сила F. Напрямок цієї сили можна визначити за правилом лівої руки (рис.3).

Отклоненіе електричної дуги в залежності від напрямку струму або розташування подковообразного магніта
Відхилення електричної дуги в залежності від напрямку струму або розташування підковоподібного магніту
рис.3. Відхилення дуги в залежності від напрямку струму або розташування підковоподібного магніту.

На електричну дугу також впливає поздовжнє магнітне поле соленоїда, яке має напрямок, паралельне осі стовпа дуги і електричного поля.

Стовп зварювальної дуги містить невелику кількість негативних іонів, тому розглянемо вплив поздовжнього магнітного поля лише на електрони і позитивні іони, переважно заповнюють стовп зварювальної дуги.

Концентрації заряджених частинок по перетину стовпа електричної дуги буде неоднакова. У центральній частині дуги утворюється найбільша кількість іонів та електронів і найменше на периферійних ділянках через те, що температура центральній частині дуги вище температури периферійних ділянок. Тому основна частина електронів і позитивних іонів рухається внаслідок дифузії від центру стовпа дуги до периферії по радіусу. Швидкість їхнього руху, незважаючи на розходження в масах, буде однакова з-за зв'язки між ними, що здійснюється електричним полем. Ці частинки рухаються перпендикулярно магнітному полю соленоїда і, отже, виявляються під дією і магнітного та електричного полів.

Сила, що діє на електричний заряд в магнітному полі, завжди перпендикулярна до швидкості, а отже, до траєкторії руху частки, і чинить максимальний дію, якщо рух частинки відбувається перпендикулярно магнітним силовим лініям. Величина цієї сили залежить від величини заряду е, середньої швидкості руху зарядів і, магнітної індукції У і кута а між напрямком магнітної індукції та напрямком швидкості руху частинки: F < / em> = e · v · B · sin (a).

Сила F буде найбільшою при значенні sin (а) = 1, тобто при куті а = 90 o, тоді F = e · v · B. Найменше значення сила F буде мати при sin (a) = 0. Вона буде дорівнює нулю . Це буває при русі частинок паралельно магнітному полю, тобто коли кут між швидкістю рухів частинки і напрямком магнітного нуля соленоїда дорівнює 0 o. У цьому випадку частинки рухаються тільки під дією електричного поля.

Сила, що діє на частинки в магнітному полі, має напрямок, перпендикулярний до площини, що проходить через напрямок магнітного поля і швидкості заряду (рис. 4).

Схема дії сили на заряджені частинки під дією магнітного поля
рис.4. Схема дії сили на заряджені частинки під дією магнітного поля

Напрямок дії сили буде залежати від напрямку магнітного поля соленоїда, але не від роду струму і його полярності. Звідси випливає, що частки стовпа зварювальної дуги під дією поздовжнього магнітного поля будуть обертатися навколо осі дуги. Обертання іонів і електронів відбувається (у відповідності з різними знаками зарядів) у різні сторони, при цьому вони захоплюють нейтральні частинки, що знаходяться в стовпі дуги.

У міру віддалення від осі стовпа електричної дуги температура і ступінь іонізації падають, щільність іонів зменшується, але збільшується щільність нейтрального газу. У результаті цього зменшується швидкість дифузії і число іонів, соударяющихся з нейтральними молекулами в одиницю часу. Внаслідок зменшення величини і кількості зіткнень швидкість обертання газу в міру віддалення від осі стовпа зменшується. Обертальний рух газу в стовпі електричної дуги, створюване поздовжнім магнітним полем, ще більшою мірою зменшує швидкість дифузії і стягує до осі стовпа іонізований гарячий газ.

З цього випливає, що подовжнє магнітне поле приводить в обертання навколо своєї осі стовп дуги і стягує його. Концентрації газу по осі стовпа дуги певною мірою сприяє і доцентрова сила, що виникає при обертанні частинок.

Напрямок обертання можна визначити, знаючи напрям поздовжнього магнітного поля. При цьому, якщо дивитися у напрямку магнітних силових ліній, стовп буде обертатися проти годинникової стрілки і навпаки.

Дія електричного поля на заряджені частинки стовпа дуги дає осьову силу.

Схема дії сил на іон у зварювальній дузі при наявності поздовжнього магнітного поля. Схема дії сил на іон у зварювальній дузі при наявності поздовжнього магнітного поля.
рис.5. Схема дії сил на іон у зварювальній дузі при наявності поздовжнього магнітного поля.

У результаті взаємодії всіх цих факторів заряджені частинки стовпа дуги будуть рухатися по спіралі (мал. 5).

Електродугова зварювання часто застосовується при зварюванні феросплавів, наявність яких поблизу дуги викликає її відхилення. Це пояснюється тим, що магнітні силові лінії прагнуть замкнутись по лінії найменшого опору, тобто через феромагнітну масу. Між зварювальної дугою і феромагнітної масою з'явиться електромагнітна сила тяжіння, яка і відхиляє дугу в бік феромагнітної маси.

У разі зварювання на змінному струмі магнітне дуття буде значно менше або зовсім непомітно. Це відбувається з тієї причини, що змінюється по величині і напрямку магнітний потік електричної дуги, пронизливий ферромассу, наводить у ній вихрові струми, що створюють власне магнітне поле, спрямоване проти магнітного поля зварювального струму.

Результуюча Магніторушійна сила від складання цих сил менше магнітного потоку при постійному струмі.

Другие материалы:

Внимание! © X51.project 2007-2017гг.
Дозволяється копіювання та інше використання матеріалів сайту при умові встановлення гіперпосилання, не забороненої до індексації пошуковими системами, на матеріал або головну сторінку сайту Дугове зварювання та різання металів.
 
Вверх | Дугове зварювання та різання металів | Администрирование | Контакты | Поиск | Карта раздела