Šiuolaikinėje pramonėje suvirinimas turi didelę reikšmę, jis turi labai platų pritaikymo spektrą visose pramonės šakose. Norint atlikti suvirinimo procesą, reikalingas suvirinimo lankas.

Kas yra suvirinimo lankas, jo apibrėžimas

Suvirinimo lanku laikomas labai didelis elektros išlydis pagal galią ir trukmę, esantis tarp elektrodų, į kuriuos tiekiama įtampa dujų mišinyje. Jo savybės išsiskiria aukšta temperatūra ir srovės tankiu, dėl kurių jis gali išlydyti metalus, kurių lydymosi temperatūra viršija 3000 laipsnių. Apskritai galime sakyti, kad elektros lankas yra dujų laidininkas, kuris elektros energiją paverčia šilumine energija. Elektros krūvis yra elektros srovės perėjimas per dujų terpę.

Yra keletas elektros iškrovų tipų:

• Švytėjimo iškrova. Atsiranda esant žemam slėgiui, naudojamas fluorescencinėse lempose ir plazminiuose ekranuose;
• Kibirkštinis iškrovimas. Atsiranda, kai slėgis lygus atmosferiniam, išsiskiria kintančia forma. Žaibas atitinka kibirkštinį išlydį, taip pat naudojamas vidaus degimo varikliams uždegti;
• Lanko iškrova. Naudojamas suvirinimui ir apšvietimui. Skiriasi ištisine forma, atsiranda esant atmosferos slėgiui;
• Karūna. Tai atsitinka, kai elektrodo korpusas yra grubus ir nehomogeniškas, antrojo elektrodo gali nebūti, tai yra, atsiranda srovė. Jis naudojamas dujoms valyti nuo dulkių;

Gamta ir struktūra

Suvirinimo lanko prigimtis nėra tokia sudėtinga, kaip gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio. Elektros srovė, eidama per katodą, tada prasiskverbia į jonizuotas dujas, įvyksta išlydis su ryškiu švytėjimu ir labai aukšta temperatūra, todėl elektros lanko temperatūra gali siekti 7000 - 10000 laipsnių. Po to srovė teka į suvirintą apdorotą medžiagą. Kadangi temperatūra tokia aukšta, lankas skleidžia ultravioletinę ir infraraudonąją spinduliuotę, kuri kenkia žmogaus organizmui, gali pakenkti akims ar lengvai nudeginti odą, todėl suvirinimo metu būtina tinkama apsauga.

Suvirinimo lanko struktūra susideda iš trijų pagrindinių sričių: anodo, katodo ir lanko kolonėlės. Lanko degimo metu ant katodo ir anodo susidaro aktyvios dėmės – zonos, kuriose temperatūra pasiekia didžiausias reikšmes, būtent per šias sritis praeina visa elektros srovė, anodo ir katodo sritys vaizduoja didesnius įtampos kritimus. Ir pats stulpas yra tarp šių sričių, įtampos kritimas stulpe yra labai nežymus. Taigi, suvirinimo lanko ilgis yra minėtų sričių suma, dažniausiai ilgis lygus keliems milimetrams, kai anodo ir katodo sritys atitinkamai lygios 10-4 ir 10-5 cm. Palankiausias ilgis yra maždaug lygus 4-6 mm, su tokiu ilgiu pastovi ir palanki temperatūra.

Veislės

Suvirinimo lanko tipai skiriasi pagal suvirinimo srovės tiekimo schemą ir aplinką, kurioje jie atsiranda, dažniausiai naudojami šie variantai:

• Tiesioginis veiksmas. Taikant šį metodą, suvirinimas yra lygiagrečiai suvirintai metalinei konstrukcijai, o lankas atsiranda devyniasdešimties laipsnių kampu elektrodo ir metalo atžvilgiu;
• Netiesioginis suvirinimo lankas. Jis atsiranda, kai naudojami du elektrodai, esantys 40-60 laipsnių kampu suvirinamo ruošinio paviršiumi, tarp elektrodų atsiranda lankas ir suvirina metalą;

Taip pat yra klasifikacija, atsižvelgiant į atmosferą, kurioje jie atsiranda:

• Atviras tipas. Šio tipo lankas dega ore ir aplink jį susidaro dujų fazė, kurioje yra virinamos medžiagos garai, elektrodai ir jų dangos;
• Uždaras tipas. Toks lankas dega po srauto sluoksniu, metalo, elektrodo ir srauto garai patenka į aplink lanką susidariusią dujų fazę;
• Lankas su dujų tiekimu. Į degantį lanką tiekiamos suslėgtos dujos - helis, argonas, anglies dioksidas, vandenilis ir kiti įvairūs dujų mišiniai, tiekiami taip, kad suvirintas metalas nesioksiduotų, jų padavimas prisideda prie redukuojančios arba neutralios aplinkos. Dujų fazė aplink lanką apima - tiekiamos dujos, metalo ir elektrodų garai;

Jie taip pat išsiskiria veikimo trukme – stacionariai (naudojant ilgalaikiam) ir impulsiniam (vienkartiniam naudojimui), pagal naudojamo elektrodo medžiagą – anglies, volframo – nenaudojamuosius elektrodus ir metalo – lydymosi. Dažniausiai naudojamas elektrodas yra plienas. Šiandien dažniausiai naudojamas suvirinimas nenaudojamu elektrodu. Taigi, suvirinimo lankų tipai yra įvairūs.

Degimo sąlygos

Standartinėmis sąlygomis, ty esant 25 laipsnių temperatūrai ir 1 atmosferos slėgiui, dujos negali praleisti elektros srovės. Kad susidarytų lankas, būtina, kad dujos tarp elektrodų būtų jonizuotos, tai yra, jose būtų įvairių įkrautų dalelių – elektronų arba jonų (katijonų arba anijonų). Jonizuotų dujų susidarymo procesas bus vadinamas jonizacija, o darbas, kurį reikia atlikti norint atskirti elektroną nuo atominės dalelės, kad susidarytų elektronas ir jonas - jonizacijos darbas, kuris matuojamas elektronų voltais ir vadinamas jonizacijos potencialas. Kokią energiją reikia sunaudoti norint atskirti elektroną nuo atomo, priklauso nuo dujų fazės pobūdžio, vertės gali būti nuo 3,5 iki 25 eV. Mažiausią jonizacijos potencialą turi šarminių ir šarminių žemių grupių metalai – kalis, kalcis ir atitinkamai jų cheminiai junginiai. Elektrodai yra padengti tokiais junginiais, kad jie prisidėtų prie stabilaus suvirinimo lanko egzistavimo ir degimo.

Taip pat lanko atsiradimui ir degimui reikalinga pastovi katodo temperatūra, kuri priklauso nuo katodo pobūdžio, jo skersmens, dydžio ir aplinkos temperatūros. Todėl elektros lanko temperatūra turi būti pastovi ir nesvyruoti, dėl didžiulių srovės stiprio verčių temperatūra gali siekti 7 tūkstančius laipsnių, todėl suvirinant galima sujungti absoliučiai visas medžiagas. Darbinio maitinimo šaltinio pagalba užtikrinama pastovi temperatūra, todėl jos pasirinkimas projektuojant suvirinimo aparatą yra labai svarbus, turi įtakos lanko savybėms.

Atsiradimas

Jis atsiranda greitosios grandinės metu, tai yra, kai elektrodas liečia suvirinamos medžiagos paviršių, dėl kolosalios temperatūros medžiagos paviršius išsilydo ir tarp elektrodo ir suvirinamos medžiagos susidaro nedidelė išsilydžiusios medžiagos juostelė. paviršius. Iki elektrodo ir suvirinamos medžiagos skirtumo susidaro medžiagos kaklelis, kuris dėl didelių srovės tankio verčių akimirksniu nutrūksta ir išgaruoja. Dujos jonizuojamos ir susidaro elektros lankas. Jį galima sužadinti liečiant ar smogiant.

Ypatumai

Palyginti su kitais elektros krūviais, jis turi šias savybes:

• Didelis srovės tankis, kuris siekia kelis tūkstančius amperų kvadratiniam centimetrui, dėl kurio pasiekiama labai aukšta temperatūra;
• Netolygus elektrinio lauko pasiskirstymas erdvėje tarp elektrodų. Prie elektrodų įtampos kritimas labai didelis, o kolonoje atvirkščiai;
• Didžiulė temperatūra, kuri dėl didelio srovės tankio pasiekia didžiausias stulpelio vertes. Didėjant kolonėlės ilgiui, temperatūra mažėja, o susiaurėjus, atvirkščiai, didėja;
• Suvirinimo lankų pagalba galima gauti įvairiausių srovės įtampos charakteristikų – įtampos kritimo priklausomybę nuo srovės tankio esant pastoviam ilgiui, tai yra pastovaus degimo būsenoje. Šiuo metu yra trys srovės įtampos charakteristikos.

Pirmasis krenta, kai įtampa krenta didėjant stiprumui ir atitinkamai srovės tankiui. Antrasis yra sunkus, kai srovės stiprumo pokytis neturi įtakos įtampos vertės reikšmei, o trečiasis yra didėjantis, kai didėjant srovės stiprumui, įtampa taip pat didėja.

Taigi suvirinimo lankas gali būti vadinamas geriausiu ir patikimiausiu metalinių konstrukcijų tvirtinimo būdu. Suvirinimo procesas šiandien turi didelę įtaką pramonei, nes tik aukšta suvirinimo lanko temperatūra gali surišti daugumą metalų. Norint gauti kokybiškas ir patikimas siūles, būtina teisingai ir teisingai atsižvelgti į visas lanko charakteristikas, stebėti visas vertes, todėl procedūra bus atlikta greitai ir efektyviausiai. Taip pat būtina atsižvelgti į lanko savybes: srovės tankį, temperatūrą ir įtampą.

Elektrinio lankinio suvirinimo principas pagrįstas elektros iškrovos, kuri atsiranda tarp suvirinimo elektrodo ir metalinio ruošinio, temperatūros naudojimu.

Lankinė iškrova susidaro dėl oro tarpo elektrinio gedimo. Pasireiškus šiam reiškiniui, vyksta dujų molekulių jonizacija, padidėja jų temperatūra ir elektrinis laidumas, pereinama į plazmos būseną.

Suvirinimo lanko degimą lydi didelis šviesos ir ypač šiluminės energijos kiekis, dėl kurio staigiai pakyla temperatūra, atsiranda vietinis ruošinio metalo lydymasis. Tai yra suvirinimas.

Darbo metu, norint inicijuoti lankinį išlydį, atliekamas trumpalaikis ruošinio kontaktas su elektrodu, tai yra, sukuriamas trumpasis jungimas su vėlesniu metalinio kontakto plyšimu ir reikalingas oro tarpas. Tokiu būdu parenkamas optimalus suvirinimo lanko ilgis.

Esant labai trumpam išlydžiui, elektrodas gali prilipti prie ruošinio, lydytis per intensyviai, o tai gali nusmigti. Ilgas lankas pasižymi nestabiliu degimu ir nepakankamai aukšta temperatūra suvirinimo zonoje.

Eksploatuojant pramoninius suvirinimo įrenginius su gana masyviomis dalimis, dažnai galima pastebėti suvirinimo lanko formos nestabilumą ir matomą kreivumą. Šis reiškinys vadinamas magnetiniu pūtimu.

Jo esmė slypi tame, kad lanko suvirinimo srovė sukuria tam tikrą magnetinį lauką, kuris sąveikauja su masyviu ruošiniu tekančios srovės sukuriamu magnetiniu lauku.

Tai yra, lanko įlinkį sukelia magnetinės jėgos. Šis procesas vadinamas pūtimu, nes lankas nukrypsta, tarsi veikiamas vėjo.

Radikalių būdų kovoti su šiuo reiškiniu nėra. Norint sumažinti magnetinio sprogimo poveikį, naudojamas suvirinimas sutrumpintu lanku, o elektrodas taip pat yra išdėstytas tam tikru kampu.

Degimo aplinka

Yra keletas skirtingų lankinio suvirinimo technologijų, turinčių skirtingas savybes ir parametrus. Elektrinis suvirinimo lankas yra šių tipų:

• atviras. Išmetimas dega tiesiai atmosferoje;
• uždaryta. Degimo metu susidaranti aukšta temperatūra sukelia gausų dujų išsiskyrimą iš degimo srauto. Srautas yra suvirinimo elektrodų dangoje;
• apsauginių dujų aplinkoje. Šiame variante į suvirinimo zoną tiekiamos dujos, dažniausiai tai helis, argonas arba anglies dioksidas.

Būtina apsaugoti suvirinimo zoną, kad būtų išvengta aktyvaus vartojimo metalo oksidacijos, veikiant atmosferos deguoniui.

Oksido sluoksnis neleidžia susidaryti ištisinei siūlei, metalas sandūroje įgauna poringumą, dėl to sumažėja jungties stiprumas ir sandarumas.

Tam tikru mastu pats lankas gali sukurti mikroklimatą degimo zonoje, nes susidaro padidėjusio slėgio sritis, kuri neleidžia tekėti atmosferos orui.

Srauto naudojimas leidžia aktyviau išspausti orą iš suvirinimo zonos. Naudojant apsauginę dujų terpę, tiekiamą esant slėgiui, ši problema beveik visiškai išsprendžiama.

Iškrovimo trukmė

Be apsaugos kriterijų, lankinis išlydis klasifikuojamas pagal jo trukmę. Yra procesų, kurių metu lankas deginamas impulsiniu režimu.

Tokiuose įrenginiuose suvirinimas atliekamas trumpais plyšiais. Blyksnio metu temperatūra turi laiko pakilti iki vertės, kurios pakanka vietiniam mažos zonos, kurioje susidaro taškinė jungtis, išlydymas.

Daugumoje taikomų suvirinimo technologijų naudojamas gana ilgas lanko degimo laikas. Suvirinimo proceso metu vyksta nuolatinis elektrodo judėjimas išilgai jungiamų kraštų.

Padidėjusios temperatūros sritis, sukurianti, juda po elektrodu. Po suvirinimo elektrodo judėjimo, taigi ir lankinio išlydžio, praleidžiamo ploto temperatūra sumažėja, suvirinimo baseinas kristalizuojasi ir susidaro tvirta siūlė.

Lanko iškrovos struktūra

Lanko išleidimo sritis paprastai yra padalinta į tris dalis. Sritys, esančios tiesiai prie polių (anodo ir katodo), vadinamos atitinkamai anodu ir katodu.

Centrinė lankinio išlydžio dalis, esanti tarp anodo ir katodo sričių, vadinama lanko kolona. Temperatūra lanko zonoje gali siekti kelis tūkstančius laipsnių (iki 7000 °C).

Nors šiluma iki galo neperduoda metalui, jos pakanka išsilydyti. Taigi, palyginimui plieno lydymosi temperatūra yra 1300–1500 ° C.

Norint užtikrinti stabilų lanko išlydžio degimą, būtinos šios sąlygos: 10 amperų srovės buvimas (tai yra mažiausia vertė, didžiausia gali siekti 1000 amperų), išlaikant lanko įtampą nuo 15 iki 40 voltų.

Šios įtampos kritimas atsiranda lankinio išlydžio metu. Įtampos pasiskirstymas lanko zonose yra netolygus. Didžioji naudojamos įtampos kritimas vyksta anodinėje ir katodinėje zonose.

Eksperimentiškai nustatyta, kad didžiausias įtampos kritimas stebimas katodo zonoje. Toje pačioje lanko dalyje stebimas didžiausias temperatūros gradientas.

Todėl, renkantis suvirinimo proceso poliškumą, katodas prijungiamas prie elektrodo tada, kai norima pasiekti maksimalų jo lydymą didinant jo temperatūrą. Priešingai, norint giliau prasiskverbti į ruošinį, prie jo pritvirtinamas katodas. Lanko stulpelyje krenta mažiausia įtampos dalis.

Suvirinant nenaudojamu elektrodu, katodo įtampos kritimas yra mažesnis už anodo įtampą, tai yra, padidintos temperatūros zona perkeliama į anodą.

Todėl, naudojant šią technologiją, ruošinys yra prijungtas prie anodo, kuris užtikrina gerą jo įkaitimą ir nesunaudojamo elektrodo apsaugą nuo per didelės temperatūros.

Temperatūros zonos

Reikėtų pažymėti, kad atliekant bet kokį suvirinimo būdą, tiek sunaudojamąjį, tiek nenaudojamąjį elektrodą, lanko stulpelio (jo centro) temperatūra yra aukščiausia - apie 5000-7000 ° C, o kartais ir aukštesnė.

Žemiausios temperatūros zonos yra viename iš aktyvių sričių, katodinėje arba anodinėje. Šiose zonose gali išsiskirti 60-70% lanko šilumos.

Be intensyvaus ruošinio ir suvirinimo elektrodo temperatūros padidėjimo, išlydis skleidžia infraraudonąsias ir ultravioletines bangas, kurios gali turėti žalingą poveikį suvirintojo kūnui. Dėl to būtina naudoti apsaugos priemones.

Kalbant apie kintamos srovės suvirinimą, poliškumo sąvoka ten neegzistuoja, nes anodo ir katodo padėtis keičiasi pramoniniu 50 virpesių per sekundę dažniu.

Lankas šiame procese yra mažiau stabilus nei nuolatinė srovė, jo temperatūra šokinėja. Kintamosios srovės suvirinimo procesų pranašumai apima tik paprastesnę ir pigesnę įrangą ir net beveik visišką tokio reiškinio kaip magnetinis sprogimas, kuris buvo minėtas aukščiau, nebuvimą.

Voltų-amperų charakteristikos

Grafike parodytos maitinimo šaltinio įtampos priklausomybės nuo suvirinimo srovės vertės kreivės, vadinamos suvirinimo proceso srovės-įtampos charakteristikomis.

Raudonos kreivės rodo įtampos pokytį tarp elektrodo ir ruošinio suvirinimo lanko pradžios ir stabilaus jo degimo fazėse. Kreivių pradžios taškai atitinka maitinimo šaltinio atviros grandinės įtampą.

Tuo metu, kai suvirintojas sužadina lankinį išlydį, įtampa smarkiai krenta iki tol, kol stabilizuojasi lanko parametrai, nustatoma suvirinimo srovės vertė, priklausomai nuo naudojamo elektrodo skersmens, maitinimo šaltinio galios ir nustatyto lanko. ilgio.

Prasidėjus šiam laikotarpiui, lanko įtampa ir temperatūra stabilizuojasi, o visas procesas tampa stabilus.

Sveiki visi mano tinklaraščio lankytojai. Šiandienos straipsnio tema – elektros lankas ir elektros lanko apsauga. Tema neatsitiktinė, rašau iš Sklifosovskio ligoninės. Ar galite atspėti kodėl?

Kas yra elektros lankas

Tai elektros iškrovos dujose tipas (fizinis reiškinys). Jis taip pat vadinamas - lankiniu išlydžiu arba voltiniu lanku. Susideda iš jonizuotų, elektriškai beveik neutralių dujų (plazmos).

Jis gali atsirasti tarp dviejų elektrodų, kai įtampa tarp jų didėja arba kai vienas artėja vienas prie kito.

Trumpai apie savybių: elektros lanko temperatūra, nuo 2500 iki 7000 °C. Tačiau ne maža temperatūra. Metalų sąveika su plazma sukelia kaitinimą, oksidaciją, lydymąsi, garavimą ir kitų rūšių koroziją. Jį lydi šviesos spinduliuotė, sprogstamosios ir smūginės bangos, itin aukšta temperatūra, degimas, ozono ir anglies dioksido išsiskyrimas.

Internete yra daug informacijos apie tai, kas yra elektros lankas, kokios jo savybės, jei domina plačiau, pasidomėkite. Pavyzdžiui, ru.wikipedia.org.

Dabar apie mano avariją. Sunku patikėti, bet prieš 2 dienas aš tiesiogiai susidūriau su šiuo reiškiniu, ir nesėkmingai. Buvo taip: lapkričio 21 d., darbe, man liepė padaryti jungčių dėžutėje esančių lempų laidus, o tada prijungti prie tinklo. Su laidais problemų nebuvo, bet kai patekau į skydą, iškilo tam tikrų sunkumų. Gaila, kad androidas pamiršo savo namus, nenufotografavo elektros skydo, kitaip būtų aiškiau. Galbūt aš padarysiu daugiau, kai eisiu į darbą. Taigi, skydas buvo labai senas - 3 fazės, nulinė magistralė (aka įžeminimas), 6 automatai ir paketinis jungiklis (atrodo, viskas paprasta), būsena iš pradžių nekėlė pasitikėjimo. Aš ilgai kovojau su nuline padanga, nes visi varžtai buvo surūdiję, po to lengvai įdėjau fazę ant mašinos. Viskas gerai, armatūras patikrinau, veikia.

Po to grįžau prie skydo tvarkingai nutiesti laidus, uždaryti. Noriu pastebėti, kad elektros skydelis buvo ~ 2 metrų aukštyje, siaurame praėjime ir prie jo patekti panaudojau kopėčias (kopėčias). Tiesdamas laidus ant kitų mašinų kontaktų aptikau kibirkščių, dėl kurių mirksėjo lempos. Atitinkamai ištempiau visus kontaktus ir toliau tikrinau likusius laidus (kad tai padarytu vieną kartą ir daugiau prie šito negrįžčiau). Radusi, kad vienas kontaktas ant maišelio turi aukštą temperatūrą, nusprendžiau ir jį ištempti. Jis paėmė atsuktuvą, atsirėmė į varžtą, pasuko, trenk! Įvyko sprogimas, blyksnis, atsitrenkiau atgal, atsitrenkiau į sieną, nukritau ant grindų, nieko nesimatė (apakino), skydas nenustojo sprogti ir ūžti. Nežinau, kodėl apsauga neveikė. Pajutęs ant savęs krentančias kibirkštis, supratau, kad turiu išlipti. Išlipau liesdamas, šliaužiodamas. Išlipęs iš šio siauro praėjimo, jis pradėjo skambinti savo partneriui. Jau tuo metu pajutau, kad su dešine ranka kažkas negerai (laikiau su ja atsuktuvą), jaučiau baisų skausmą.

Kartu su mano partneriu nusprendėme, kad reikia bėgti į pirmosios pagalbos postą. Kas nutiko toliau, manau, neverta pasakoti, jie tiesiog susisiekė ir pateko į ligoninę. Niekada nepamiršiu šio siaubingo ilgo trumpojo jungimo garso – niežtinčio zvimbimo.

Dabar guliu ligoninėje, turiu kelio nubrozdinimą, gydytojai mano, kad mane nutrenkė elektra, tai išeitis, todėl stebi širdį. Tikiu, kad nepatyriau elektros srovės, o rankos apdegimas atsirado dėl trumpojo jungimo metu atsiradusio elektros lanko.

Kas ten atsitiko, kodėl įvyko trumpasis jungimas, iki šiol nežinau, manau, pasukus varžtą pajudėjo pats kontaktas ir įvyko fazinis trumpasis jungimas arba už paketo buvo plikas laidas jungiklį ir kai priartėjo varžtas elektros lankas... Vėliau sužinosiu, ar jie tai išsiaiškins.

Po velnių, aš nuėjau į persirengimą, jie paspaudė man ranką, kad dabar rašau su viena))

Be tvarsčių nenufotografavau, labai nemalonus vaizdas. Nenoriu gąsdinti pradedančiųjų elektrikų...

Kokios yra lanko apsaugos priemonės, kurios galėtų mane apsaugoti? Paanalizavęs internetą pamačiau, kad populiariausia priemonė elektros instaliacijoje apsaugoti žmones nuo elektros lanko yra karščiui atsparus kostiumas. Šiaurės Amerikoje itin populiarūs specialūs Siemens automatai, apsaugantys ir nuo elektros lankų, ir nuo viršsrovių. Rusijoje šiuo metu tokios mašinos naudojamos tik aukštos įtampos pastotėse. Mano atveju man užtektų dielektrinės pirštinės, bet pagalvokite patys, kaip jose sujungti lempas? Tai labai nepatogu. Taip pat rekomenduoju naudoti apsauginius akinius, kad apsaugotumėte akis.

Elektros instaliacijose kova su elektros lanku vykdoma naudojant vakuuminius ir alyvos jungiklius, taip pat naudojant elektromagnetines rites kartu su lanko gesinimo kameromis.

Tai viskas? Ne! Patikimiausias būdas apsisaugoti nuo elektros lanko, mano nuomone, yra streso mažinimo darbas ... Nežinau kaip jūs, bet aš daugiau nedirbsiu esant įtampai ...

Tai mano straipsnis. elektros lankas ir elektros lanko apsauga baigiasi. Ar ką pridurti? Palikite komentarą.

Elektros lankas ir jo savybės

Mechaninėje inžinerijoje labiausiai paplitęs elektros lankinis suvirinimas. Leiskite mums išsamiau apsvarstyti elektros lankinio suvirinimo ypatybes.

Elektros lankas yra nuolatinis elektros srovės iškrovimas tarp dviejų elektrodų, vykstantis dujų aplinkoje. Elektros lankas, naudojamas metalams suvirinti, vadinamas suvirinimo lanku. Dažniausiai toks lankas dega tarp elektrodo ir ruošinio, t.y. yra tiesioginis lankas.

Nuolatinės srovės lankas, degantis tarp metalinio elektrodo (katodo) ir suvirinamo metalo (anodo), turi keletą aiškiai išsiskiriančių sričių (2.3 pav.). Elektrai laidus dujų kanalas, jungiantis elektrodus, yra nupjauto kūgio arba cilindro formos. Skirtingais atstumais nuo elektrodų jo savybės nėra vienodos. Ploni dujų sluoksniai, esantys šalia elektrodų, turi palyginti žemą temperatūrą. Priklausomai nuo elektrodo, prie kurio jie yra greta, poliškumo, šie sluoksniai vadinami katodiniais 2 ir anodas 4 lanko plotai.

Katodo srities ilgis l k yra nustatomas pagal neutralių atomų vidutinį laisvąjį kelią ir yra

̃ apie 10 -5 cm.Anodo srities ilgis l a yra nulemtas laisvo elektrono kelio ir yra maždaug 10 -3 cm Tarp artimųjų elektrodų sričių yra labiausiai išsiplėtusi, aukštos temperatūros iškrovos sritis - lanko kolona l c 3.

Ant katodo ir anodo paviršiaus susidaro dėmės, atitinkamai vadinamos katodu 1 ir anodas 5 taškas, kuris yra lanko kolonėlės, per kurią teka visa suvirinimo srovė, pagrindai. Elektrodų dėmės išsiskiria švytėjimo ryškumu esant santykinai žemai temperatūrai (2600 ... 3200 K). Temperatūra lanko stulpelyje pasiekiama 6000 ... 8000 K.

Bendras lanko ilgis l d lygus visų trijų jo sričių ilgių sumai (l d ​​= l a + l k) o realiomis sąlygomis yra 2 ... 6 mm.

Bendra suvirinimo lanko įtampa, atitinkamai, yra įtampos kritimų atskirose lanko srityse suma ir yra nuo 20 iki 40 V. Suvirinimo lanko įtampos priklausomybė nuo jo ilgio apibūdinama lygtimi , kur a -įtampos kritimų katodinėje ir anodo srityje suma, V; l d- lanko stulpelio ilgis, mm; b - specifinis įtampos kritimas lanke, t.y. susiję su 1 mm lanko stulpelio ilgiu, V / mm.

Viena iš pagrindinių elektros lanko išlydžio charakteristikų yra statinė voltų-amperų charakteristika – lanko įtampos pastovaus ilgio priklausomybė nuo jame esančios srovės (2.4 pav.).

Didėjant lanko ilgiui, įtampa didėja ir lankui būdingos statinės srovės-įtampos kreivė pakyla aukščiau, apytiksliai išlaikant savo formą (kreivės a, b, c). Ant jo išskiriamos trys sritys: krentantis I, standus (beveik horizontalus) II ir didėjantis III. Priklausomai nuo lanko degimo sąlygų, ją atitinka viena iš charakteristikos skyrių. Atliekant rankinį lankinį suvirinimą dengtais elektrodais, suvirinant apsauginėse dujose nesunaudojamu elektrodu ir suvirinant povandeniniu lanku esant santykinai mažam srovės tankiui, lanko charakteristika iš pradžių kris, o didėjant srovei visiškai pavirs į standžią. Tokiu atveju, padidėjus suvirinimo srovei, proporcingai didėja lanko kolonėlės skerspjūvis ir anodo bei katodo dėmių skerspjūvio plotas. Srovės tankis ir lanko įtampa išlieka pastovūs.

Suvirinant povandeniniu lanku ir dujomis ekranuojant plona elektrodo viela esant dideliam srovės tankiui, lanko charakteristika didėja. Tai paaiškinama tuo, kad katodo ir anodo dėmių skersmenys tampa lygūs elektrodo skersmeniui ir nebegali didėti. Lanko tarpelyje įvyksta visiška dujų molekulių jonizacija ir tolesnis suvirinimo srovės padidėjimas gali įvykti tik dėl elektronų ir jonų judėjimo greičio padidėjimo, t.y. dėl elektrinio lauko stiprumo padidėjimo. Todėl, norint dar labiau padidinti suvirinimo srovę, reikia padidinti lanko įtampą.

Lankas yra galingas, koncentruotas šilumos šaltinis. Beveik visa lanko sunaudota elektros energija paverčiama šiluma. Bendra lanko šiluminė galia Q = I sv U d(J / s) priklauso nuo suvirinimo srovės stiprumo aš šv(A) ir lanko įtampa U d(V).

Reikėtų pažymėti, kad ne visa lanko šiluma išleidžiama metalo šildymui ir lydymui. Dalis jo nenaudingai išleidžiama aplinkos orui šildyti arba apsauginėms dujoms, radiacijai ir pan. Šiuo atžvilgiu efektyvi šiluminė lanko galia q eff(J / s) (ta suvirinimo lanko šilumos dalis, kuri patenka tiesiai į gaminį) nustatoma tokiu santykiu: čia η – gaminio kaitinimo suvirinimo lanku proceso efektyvumo koeficientas (COP), nustatytas empiriškai.

η koeficientas priklauso nuo suvirinimo būdo, elektrodo medžiagos, dangos ar srauto sudėties ir daugelio kitų veiksnių. Pavyzdžiui, suvirinant atviru lanku anglies ar volframo elektrodu, jis vidutiniškai yra 0,6; suvirinant dengtais (kokybiškais) elektrodais - apie 0,75; povandeniniam lankiniam suvirinimui - 0,8 ir daugiau.

KAM Kategorija:

Metalinių konstrukcijų montavimas

Elektros lankas ir jo savybės

Elektros lankas – tai ilgalaikė elektros iškrova, atsirandanti dujų tarpelyje tarp dviejų laidininkų – elektrodo ir metalo, suvirinamo esant didelei srovei. Oro tarpo jonizacija, nuolat atsirandanti veikiant greitam teigiamų ir neigiamų jonų ir elektronų srautui lanku, sukuria būtinas sąlygas ilgalaikiam stabiliam suvirinimo lanko degimui.

Ryžiai. 1. Elektros lankas tarp metalinio elektrodo ir suvirinto metalo: a - lanko diagrama, b - lanko įtampų grafikas 4 mm ilgio; 1 - elektrodas, 2 - liepsnos halo, 3 - lanko kolonėlė, 4 - suvirintas metalas, 5 - anodo taškas, 6 - išlydyta vonia, 7 - krateris, 8 - katodo taškas; h – įsiskverbimo į lanką gylis, A – lanko užsidegimo momentas, B – stabilaus degimo momentas

Lanka susideda iš stulpelio, kurio pagrindas yra įduboje (krateryje), susidariusioje išlydytos vonios paviršiuje. Lanką supa liepsnos aureolė, kurią sukuria iš lanko kolonėlės sklindantys garai ir dujos. Stulpelis yra kūgio formos ir yra pagrindinė lanko dalis, nes joje sutelktas pagrindinis energijos kiekis, atitinkantis didžiausią elektros srovės, einančios per lanką, tankį. Viršutinė kolonėlės dalis, esanti ant elektrodo 1 (katodo), yra mažo skersmens ir sudaro katodo tašką 8. Per katodo tašką išspinduliuojamas didžiausias elektrodų skaičius. Lanko kolonėlės kūgio pagrindas yra ant suvirinto metalo (anodo) ir sudaro anodo vietą. Anodo taško skersmuo esant vidutinėms suvirinimo srovės vertėms yra maždaug 1,5 ... 2 kartus didesnis už katodo taško skersmenį.

Suvirinimui naudojama nuolatinė ir kintamoji srovė. Naudojant nuolatinę srovę, srovės šaltinio minusas yra prijungtas prie elektrodo (tiesioginis poliškumas) arba prie ruošinio "" (atvirkštinis poliškumas). Atvirkštinis poliškumas naudojamas tais atvejais, kai reikia sumažinti šilumos išsiskyrimą ant suvirinamo gaminio: suvirinant ploną arba mažai tirpstantį metalą, jautrų legiruoto, nerūdijančio ir daug anglies turinčio plieno perkaitimui, taip pat naudojant kai kurias rūšis. elektrodų.

Išskiriantis daug šilumos ir turintis aukštą temp. tačiau elektros lankas sukuria labai koncentruotą metalo kaitinimą. Todėl suvirinimo metu metalas išlieka palyginti mažai įkaitęs jau kelių centimetrų atstumu nuo suvirinimo lanko.

Lanko veikimas išlydo metalą iki tam tikro gylio h, vadinamo įsiskverbimo arba įsiskverbimo gyliu.

Lanko sužadinimas atsiranda, kai elektrodas priartėja prie suvirinto metalo ir trumpai jungia suvirinimo grandinę. Dėl didelio pasipriešinimo elektrodo sąlyčio su metalu taške elektrodo galas greitai įkaista ir pradeda skleisti elektronų srautą. Kai elektrodo galas greitai pašalinamas nuo metalo 2 ... 4 mm atstumu, atsiranda elektros lankas.

Įtampa lanke, ty įtampa tarp elektrodo ir netauriojo metalo, daugiausia priklauso nuo jo ilgio. Esant ta pačiai srovei, įtampa trumpame lanke yra mažesnė nei ilgajame. Taip yra dėl to, kad esant ilgam lankui, jo dujų tarpo atsparumas yra didesnis. Padidėjus varžai elektros grandinėje esant pastoviam srovės stiprumui, reikia padidinti grandinės įtampą. Kuo didesnė varža, tuo didesnė turi būti įtampa, kad grandinėje būtų užtikrintas tos pačios srovės pratekėjimas.

Lankas tarp metalinio elektrodo ir metalo dega esant 18...28 V įtampai. Lankui sužadinti reikalinga aukštesnė įtampa, nei reikalinga normaliam jo degimui palaikyti. Taip yra dėl to, kad pradiniu momentu oro tarpas dar nėra pakankamai įkaitęs ir reikia duoti elektronams didelį greitį, kad būtų atsietos oro molekulės ir atomai. Tai galima pasiekti tik esant didesnei įtampai tuo metu, kai numušamas lankas.

Srovės I kitimo lanke grafikas jam užsidegant ir stabiliai degant (1 pav., b) vadinamas statine lanko charakteristika ir atitinka pastovų lanko degimą. Taškas A apibūdina lanko užsidegimo momentą. Lanko įtampa V greitai krenta išilgai AB kreivės iki normalios vertės, atitinkančios stabilų lanko degimą taške B. Tolesnis srovės padidėjimas (į dešinę nuo taško B) padidina elektrodo kaitinimą ir jo lydymosi greitį, tačiau neturi įtakos lanko degimo stabilumui.

Lankas vadinamas stabiliu, degančiu tolygiai, be savavališkų pertraukų, kurias reikia pakartotinai užsidegti. Jeigu lankas dega netolygiai, dažnai nutrūksta ir užgęsta, tai toks lankas vadinamas nestabiliu. Lanko stabilumas priklauso nuo daugelio priežasčių, iš kurių pagrindinės yra srovės tipas, elektrodo dangos sudėtis, elektrodo tipas, lanko poliškumas ir ilgis.

Esant kintamajai srovei, lankas dega ne taip tolygiai nei esant nuolatinei srovei. Taip yra dėl to, kad tuo momentu, kai srovė n tampa lygi nuliui, lanko tarpo jonizacija sumažėja ir lankas gali būti užgesintas. Norint padidinti kintamosios srovės lanko stabilumą, būtina padengti metalinį elektrodą. Elementų poros, įtrauktos į dangą, padidina lanko tarpo jonizaciją ir taip prisideda prie stabilaus lanko degimo esant kintamajai srovei.

Lanko ilgis nustatomas pagal atstumą tarp elektrodo galo ir suvirinto gaminio išlydyto metalo paviršiaus. Paprastai plieniniam elektrodui įprastas lanko ilgis neturi viršyti 3 ... 4 mm. Toks lankas vadinamas trumpuoju. Trumpas lankas dega tolygiai ir užtikrina normalų suvirinimo proceso eigą. Lankas, ilgesnis nei 6 mm, vadinamas ilgu. Su juo elektrodo metalo lydymosi procesas yra netolygus. Tokiu atveju metalo lašeliai, tekantys žemyn iš elektrodo galo, gali būti labiau oksiduojami deguonimi ir praturtinti ore esančiu azotu. Suvirinimo metalas yra akytas, siūlės paviršius nelygus, lankas nestabilus. Esant ilgam lankui, mažėja suvirinimo našumas, padidėja metalo taškymasis ir vietų, kuriose nėra prasiskverbimo arba nevisiškai susilieja nusodintas metalas su netauriuoju metalu, skaičius.

Elektrodo metalo perkėlimas į ruošinį, kai naudojamas lankinis suvirinimas, yra sudėtingas procesas. Užsidegus lankui (padėtis /), ant elektrodo galo paviršiaus susidaro išlydyto metalo sluoksnis, kuris, veikiamas gravitacijos ir paviršiaus įtempimo, surenkamas į lašą (padėtis //). Lašai gali pasiekti didelius dydžius ir persidengti lanko kolonėlę (III padėtis), suvirinimo grandinėje trumpam sukeldami trumpąjį jungimą, po kurio susidaręs skysto metalo tiltelis nutrūksta, vėl atsiranda lankas ir kartojasi lašelių susidarymo procesas. .

Lašelių, praeinančių per lanką per laiko vienetą, dydis ir skaičius priklauso nuo srovės poliškumo ir stiprumo, elektrodo metalo cheminės sudėties ir fizinės būsenos, dangos sudėties ir daugelio kitų sąlygų. Suvirinant plikaisiais elektrodais dažniausiai susidaro dideli lašai, siekiantys 3 ... 4 mm, maži lašai (iki 0,1 mm) suvirinant dengtais elektrodais ir dideliu srovės stipriu. Smulkių lašelių procesas užtikrina lanko degimo stabilumą ir palankias sąlygas išlydyto elektrodo metalui pernešti lanku.

Ryžiai. 2. Metalo perkėlimo iš elektrodo į suvirintą metalą schema

Ryžiai. 3. Elektros lanko nukreipimas magnetiniais laukais (a-g)

Gravitacijos jėga gali palengvinti arba slopinti lašelių transportavimą lanku. Virinant virš galvos ir iš dalies vertikaliai suvirinant, kritimo gravitacijos jėga atsveria jos perdavimą gaminiui. Tačiau dėl paviršiaus įtempimo jėgos suvirinant virš galvos ir vertikalioje padėtyje skystas metalo telkinys neleidžia ištekėti.

Pratekėjus elektros srovei per suvirinimo grandinės elementus, įskaitant suvirinamą ruošinį, susidaro magnetinis laukas, kurio stiprumas priklauso nuo suvirinimo srovės stiprumo. Lanko dujų kolonėlė yra lankstus elektros srovės laidininkas, todėl jį veikia susidarantis magnetinis laukas, susidarantis suvirinimo grandinėje. Įprastomis sąlygomis atvirai atmosferoje degančio lanko dujų kolonėlė yra simetriškai elektrodo ašiai. Veikiamas elektromagnetinių jėgų, lankas nukrypsta nuo elektrodo ašies skersine arba išilgine kryptimi, kuri savo išorinėmis savybėmis yra panaši į atviros liepsnos poslinkį su stipriomis oro srovėmis. Šis reiškinys vadinamas magnetiniu pūtimu.

Suvirinimo vielos tvirtinimas arti lanko smarkiai sumažina jo įlinkį, nes srovės būdingas apskritas magnetinis laukas vienodai veikia lanko stulpelį. Srovės tiekimas gaminiui atstumu nuo lanko sukels jo nukrypimą dėl apvalaus magnetinio lauko jėgos linijų sutirštėjimo iš srovės laido pusės.