Ионизация – взаимодействие свободных электронов с нейтральными атомами газовой среды.

Виды ионизации

1.Начальная ионизация

2.Объёмная ионизация

3.Фотоионизация.

 

Дуга, горящая между электродом и объектом сварки, является дугой прямого действия. Такую дугу принято называть свободной дугой в отличие от сжатой, поперечное сечение которой принудительно уменьшено за счёт сопла горелки, потока газа, электромагнитного поля. Возбуждение дуги происходит следующим образом. При коротком замыкании электрода и детали в местах касания их поверхности разогреваются. При размыкании электродов с нагретой поверхности катода происходит испускание электронов – электронная эмиссия. Выход электронов в первую очередь связывают с термическим эффектом (термоэлектронная эмиссия) и наличием у катода электрического поля высокой напряжённости (автоэлектронная эмиссия). Наличие электронной эмиссии с поверхности катода является непременным условием существования дугового разряда.

По длине дугового промежутка дуга разделяется на три области: катодную, анодную и находящийся между ними столб дуги. Катодная область включает в себя нагретую поверхность катода, называемую катодным пятном, и часть дугового промежутка, примыкающую к ней. Протяжённость катодной области мала. Составляет L_к ≈ 10^{-5 см. Температура катодного пятна для стальных электродов достигает 2400 – 2700 °C. На нем выделяется до 38% общей теплоты дуги. Падение напряжения в катодной области U}_к составляет порядка 12 – 17 В. Анодная область состоит из анодного пятна на поверхности анода и части дугового промежутка, примыкающего к нему. Протяжённость этой области также мала. Составляет L_а ≈ 10^{-4 см. Имеет примерно такую же температуру, как и катодное пятно, но в результате бомбардировки электронами на ней выделяется больше теплоты, чем на катоде. Падение напряжения в ней U}_а составляет порядка 2 – 11 В. Столб дуги занимает наибольшую протяжённость дугового промежутка, расположенного между катодной и анодной областями.

Статическая характеристика дуги является графическая зависимость между током и напряжением при постоянной длине дугового промежутка.

 

U                                                                                       

 _-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                       

                                                                                                                                                          

                                                                                                                                                                 I

С – точка сварки, неустойчивый процесс сварки;

А – устойчивый процесс сварки.

 

 

В зависимости от способа подключения сварку разделяют на сварку с «прямой полярностью» и сварку с «обратной полярностью»

Если «+» электрод, а «-«изделие, то это – обратная полярность

Если «+» изделие, а «-«электрод, то это – прямая полярность. Чаще всего сварка производится  «обратной полярностью».

 

Классификация видов сварки.

Всё многообразие видов сварки можно разделить на классы, подклассы, методы, способы механизации.

 

 

класс	плавлением	давлением
подкласс	термическая	механическая	термомеханическая
методы	дуговая	холодная	газопрессовая
	газовая	взрывом	дугопрессовая
	литейная	трением	контактная
	термитная	ультразвуком	термитно-прессовая
	сопротивлением		индукционная
	электронно-лучевая		кузнечная
	лазерная		Литейная с последующим обжигом кромок

 

Способы (степень механизации процесса)

 

Ручная

Механизированная

Автоматизированная

Автоматическая

 

Сварка плавлением

 

лазерная
электронно-лучевая
сопротивлением	электрошлаковая
термитная
дуговая	в защитном газе	в инертном газе		плавящимся электродом
				не плавящимся электродом
		в активном газе		с Н2
				с СО2	с принудительным формирования шва
					с защитным газом СО2
				С газовой смесью
	закрытой дугой	под флюсом
		лежачим электродом
		вращающейся дугой
	открытой дугой	угольным электродом
		плавящимся электродом
литейная
газовая

 

 

Сварка давлением.

ультразвуковая
индукционная	токами высокой частоты
	токами средней частоты
	вращающимся трансформатором
холодная
кузнечная
литейная с последующим обжатием кромок
контактная	стыковая	стыковая оплавлением
		стыковая сопротивлением
	точечная и шовная	шовная
		рельефная
		точечная
газопрессовая
термитно-прессовая
дугопрессовая	ударная конденсаторная
	вращающейся дугой
	приварка болтов
трением
взрывом

                                                                          

 

 

В качестве защиты сварочной ванны могут быть использованы следующие газ или их смеси. Из активных газов: углекислый газ (СО₂), азот (N₂), водород (Н₂), водяной пар (Н₂О), из инертных газов: аргон, гелий.

Основы металлургических процессов при сварке.

По своей природе сварка металлургический процесс, характеризующий теми физико-химическими процессами, которые протекают в сварочной зоне. Они определяются взаимодействием расплавленного металла со сварочными флюсами, шлаками и газами, а также охлаждением и кристаллизацией металла шва и превращениями основного металла в зоне термического влияния. Однако в отличие от общей металлургии условия протекания металлургических процессов при сварке отличаются рядом особенностей, влияющих как на ход их развития, так и на получаемые результаты. Такими особенностями являются:

1.Малый объём сварочной ванны и в то же время достаточно большие относительные количества реагирующих фаз в ней.

2.Высокие температуры в различных областях сварочной зоны и большой перегрев расплава в ванне.

3.Движение жидкого металла, интенсивное перемешивание расплавленных продуктов и их непрерывное обновление, и обмен в сварочной ванне.

4.Высокие скорости охлаждения и кристаллизации наплавленного металла.

Протекание процессов происходит с большой скоростью и создаются условия, препятствующие полному очищению металла шва от различных неметаллических включений, оксидов и газов, которые из-за быстрого затвердевания расплава не успевают выходить на поверхность сварочной ванны и удаляться в шлак.

Имеющие место металлургические процессы связаны с протеканием определённых химических реакций, в результате которых может происходить окисление или раскисление металла шва, легирование его определёнными элементами, растворение и выделение в шве газов и др. Все это ведёт как к улучшению, так и к ухудшению свойств металла шва. Это определяется не только составом присадочного и основного металла, но и в значительной степени зависит от характера и интенсивности реакций, протекающих в процессе сварки.

В результате получаем в структуре шва:

1.Геометрическую неоднородность.

2.Структурную неоднородность.

3.Химическую неоднородность.