Требования к источникам питания для дуговой сварки

Важными параметрами процесса сварки являются вольт-амперная характеристика сварочной дуги и внешняя характеристика источника питания. От их согласования во многом зависят устойчивость горения дуги и стабильность протекания процесса сварки.

вольт-амперные характеристики дуги, представляющие собой зависимость между напряжением U_Д и током I_Дпри различной длине дуги l(l₂>l₁). Вольт-амперная характеристика дуги нелинейна, поскольку в общем случае электрический ток в газах не подчиняется закону Ома (дуга является электрическим разрядом в газе, и ее сопротивление не равняется постоянной величине).

При малых токах (примерно до 100А) с его увеличением интенсивно возрастают степень ионизации и число заряженных частиц. Сопротивление столба дуги уменьшается, и для поддержания тока необходимо меньшее напряжение.

При возрастании тока увеличение степени ионизации происходит медленнее, рост количества носителей заряда уменьшается, и напряжение дуги становится мало зависящим от тока.

При больших плотностях тока степень ионизации высокая, дуга не расширяется, так как ограничена диаметром электрода, и ее сопротивление становится постоянным. На этом участке она подчиняется закону Ома - ток и напряжение прямо пропорциональны.

Для каждого способа сварки наиболее характерен свой участок характеристики дуги. Например, при ручной сварке покрытыми электродами и неплавящимся электродом в среде аргона сила тока относительно невелика, а диаметр электрода значителен. Эти условия соответствуют подающему участку характеристики дуги. При сварке под флюсом сила тока больше, чем при ручной сварке, поэтому характеристика переходит на пологий и частично на возрастающий участок. Сварка в углегислом газе характеризуется применением проволок малого диаметра, что пропорционально квадрату диаметра увеличивает плотность тока. Характеристика дуги становится возрастающей.

Рассмотрим особенности выбора внешней характеристики источника питания для различных способов сварки.

Основными элементами любой сварочной установки являются: источник сварочного напряжения или источник питания (далее - ИП); исполнительный механизм; соединительные элементы (шланги, кабели); вспомогательные элементы (баллоны, приспособления, оснастка и т.д.). В зависимости от выбранного вида сварки различают следующие виды сварочного оборудования:

Для ручной дуговой сварки штучными плавящимися электродами с покрытием (метод ММА):   

- трансформаторы (предназначены для сварки на переменном токе);  

- выпрямители (предназначены для сварки на постоянном токе);  

- инверторы (для сварки на постоянном токе - постоянный ток получают по инверторной схеме).

Электродная проволока,обмазка,электроды.

Электроды, использующиеся при сварке, должны обеспечивать высокие механические свойства сварного соединения и высокую производительность при соединении деталей методом сварки. Все сварочные электроды представляют собой металлические стержни, как с обмазкой и без таковой. В то же время, сварочная проволока - это по сути плавящийся электрод.

Сварочную проволоку производят в основном диаметром 0.8, 1.2, 2.0 миллиметра, а электродную от 1.0 мм до 12.0 и длиной до 450 мм. Марки электродов можно подразделить по содержанию кремния, углерода и фосфора. Химический состав проволоки жестко регламентируется и имеет конечное число марок для сварки для сваркиразличных видов металлов.

Для использования дуговой ручной сварки, электроды покрывают обмазкой, препятствующей поглощению кислорода и азота из окружающего воздух ванной расплавленного металла т.к., в случае увеличения содержания кислорода и азота в структуре шва, резко снижаются пластические свойства металла.

Содержание таких газов, как кислород и азот, в металле шва, уменьшают следующими методами: электроды насыщают раскислителями; применяют "покрытые" сварочные электроды, при плавлении которых выделяются шлаки, осуществляющие защиту металла, как в самой сварочной ванне, так и в момент перехода капли с электрода в саму ванну. Электроды могут иметь как толстое, так и тонкое покрытие: тонкое покрытие является ионизирующим и способствует устойчивому горению дуги. Самым распространенным покрытием, является меловое, с добавлением жидкого стекла. Сварочные электроды этого типа дают удовлетворительное качество сварного шва, в связи с отсутствием защиты расплавленного металла. Если рассматривать электроды с толстым покрытием, то они позволяют получить сварной шов с высокими характеристиками предела прочности и пластичности изделия. В состав покрытия входят раскислители, легирующие, газообразующие и шлакообразующие вещества. В качестве альтернативы толстому покрытию используется сварочная проволока и углекислота, как защитный газ. Электроды с толстым слоем обмазки, включающим в состав марганцевую руду, полевой шпат, каолин, титановую руду и другие вещества, улучшающие условия формирования сварного шва, применяются при заявлении потребности высоких требований к характеристикам сварного соединения.

Легирующие элементы входящие в состав покрытия электрода, частично выгорая, переходят в наплавленный металл шва и позволяют получить такие механические свойства шва, которые близки к свойствам свариваемого металла. В случае сварки нержавеющих и жаропрочных сталей, используют электроды, стержни которых по своему химическому составу одинаковы со свариваемым металлом. С целью ликвидации выгорания легирующих элементовв процессе сварки, электроды имеют в составе обмазки соответствующие компоненты, состоящие из ферросплавов.

Способы сварки давлением.

Сварка давлением — сварка, при которой в области контакта двух металлических поверхностей происходит деформация, в результате чего образуется сварное соединение. Осуществляется за счёт взаимодействия (объединения электронных оболочек) атомов металлов двух свариваемых поверхностей. При этом качество самой сварки может зависеть от многих факторов:

уровень приложенных усилий,

качество подготовленных поверхностей,

способность металла подвергаться деформации.

Различают следующие виды сварки давлением: контактная, трением, холодная, взрывом, диффузионная, ультразвуковая (за счёт механических колебаний), термокомпрессионная (когда металл предварительно нагревается до высоких температур[1]) и др. Сваркой давлением возможно соединение металлических сплавов между собой, металлов с полупроводниками и керамиками, пластмассами и т. д.