 |
1.5. Значение сварки, перспективы её развития
|
|
|
|
1. 5. Значение сварки, перспективы её развития
Сварка является экономически выгодным, высокопроизводительным технологическим процессом, что обеспечивает её эффективное использование во всех областях машиностроения, строительства, науки и техники. Например, при замене клёпаных конструкций на сварные соединения экономия металла составляет 15…20%, а при замене литых деталей сварными – около 50%. Сварка является необходимым технологическим процессом обработки металлов. В настоящее время сваркой соединяют разнородные и однородные материалы: металлы и неметаллы – от нескольких микрон до нескольких метров – в тяжёлом машиностроении. Трудно назвать отрасль промышленности, которая обходилась бы без применения сварки. Сваркой соединяют детали космических кораблей, лопастных турбин, корпуса подводных лодок и самолётов, корпуса приборов и микросхем. Детали, соединённые сваркой, имеют прочность, равную прочности основного металла.
В экономике промышленно развитых стран основной объём сварочных работ (более 50% по массе сваренного металла, и по протяжённости сварных швов) приходится на дуговую сварку неплавящимся и плавящимся электродом – автоматическую механизированную и ручную с защитой зоны сварки флюсом, газом, покрытыми электродами и порошковыми проволоками. Остальную часть работы взяла на себя контактная сварка.
Конечно, универсального способа не будет создано никогда, но в сумме все способы сварки охватывают большинство отраслей производства, связанных с металлами, пластмассами и рядом других материалов. Способы соединений начнут серьёзно влиять не только на эксплуатационные характеристики изделий, будь то атомные реакторы или интегральные схемы, но и на существование целых отраслей техники, на возможность дальнейшего освоения космоса и океанских глубин.
|
|
|
Лекция № 2 (2 часа)
2. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА, ЕЁ СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКА. ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДКГИ НА ХАРАКТЕР ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОДНОГО МЕТАЛЛА
2. 1. Электрическая дуга, её строение, свойства и характеристика
Сварочной дугойназывают устойчивый длительный разряд электрического тока в газовой среде между находящимися под напряжением твёрдыми или жидкими проводниками (электродами) либо между электродом и изделием. Сварочная дуга существует при токах от десятых долей ампера до сотен ампер. Дуга характеризуется высокой плотностью тока в электропроводном газовом канале, выделением большого количества тепловой энергии и сильным световым эффектом.
Для возбуждения электрической дуги необходимо ионизировать воздушный промежуток между электродами для обеспечения прохождения электрического тока. Ионизировать можно непродолжительным коротким замыканием электрической цепи: источник питания – сварочный электрод (катод) – заготовка (анод). При достаточно высокой силе тока короткого замыкания в промежутке между электродом и основным металлом выделяется большое количество тепла, которое расплавляет вершины микронеровностей, из расплавленного металла образуются «мостики». При быстром отводе электрода от заготовки «мостики» растягиваются и сужаются, плотность тока становится достаточной для испарения части металла, промежуток между электродом и изделием ионизируется, возникает дуговой разряд, образуется электрическая дуга.
При нагреве торца электрода и заготовки электроны получают приращение кинетической энергии, позволяющее им преодолеть границу раздела твёрдого тела и газа (термоэлектронная эмиссия). При очень высокой скорости движения электронов к аноду (до 2 км/с) их столкновения с нейтральными атомами приводят к лавинообразной ионизации последних, при этом поток заряженных частиц ориентируется электрическим полем, что обеспечивает стабильное горение дуги.
|
|
|
Наиболее нагретый участок поверхности торца электрода, называемый активным катодным пятном, проводит весь ток дуги.
При повышении силы тока до 50 А площадь катодного пятна увеличивается, возрастают плотность тока и ионизация дугового промежутка. Уменьшается электрическое сопротивление в этой области, требуется меньшая разность потенциалов для поддержания необходимого тока. При силе тока более 50 А катодное пятно занимает всю площадь торца электрода, скорость увеличения электропроводности дугового промежутка примерно равна скорости возрастания тока и падение напряжения в столбе дуги сохраняется практически постоянным.
Каждая из выделенных областей отличается своими физическими явлениями, протекающими в ней. Участки, непосредственно примыкающие к электродам, называют анодной и катодной областями. Положительный электрод – анод, а отрицательный электрод – катод. Их длина очень мала – от нескольких длин свободного пробега нейтральных атомов в катодной области – 1·10-5 см и до длины свободного пробега электрона в анодной области – 1·10-3 см. Между этими областями располагается наиболее протяжённая высокотемпературная область разряда (0, 05…0, 5 см) – столб дуги.
 |
Рис. 2. 1. Участки электрической дуги:
1 – анодное пятно; 2 – дуга; 3 – катодное пятно; 4 – катод; 5 – анод; Iсв – сила сварочного тока; Lд – длина дуги; Lа –протяжённость анодной области; Lс – длина столба дуги; Lк – протяжённость катодной области; Uд – падение напряжения на дуге; Uа, Uк, Uс – падения напряжения в анодной, анодной областях и столбе дуги
|
|
|
