E-SHOP-BG.eu

Заваръчна дъга – описание и основни  характеристики

Какво е това заваръчна дъга, за какво служи, как се образува, какви са нейните основни параметри. Електрическата заваръчна дъга е топлинен източник, служещ за заваряване на метали. Електрическата заваръчна дъга е основният инструмент за заваряване.  Заваръчната дъга се създава относително лесно и се управлява стабилно. В електрическата заваръчна дъга протичат различни физични и металургични  процеси.

Електрическата заваръчна дъга е частен случай на газов разряд, характеризираща се с протичането на силен ток, при ниско напрежение в газова среда с  налягане около 1 bar при температура около 30 000 K. Заваръчната дъга излъчва светлина в ултравиолетовия, видимия и инфрачервения спектър.

Среда, в която се създава заваръчнат дъга

Всички вещества в природата се състоят от молекули, а молекулите от атоми. Атомите от своя страна представляват сложни частици, които се състоят от ядро, заредено с положителен електрически заряд. Около ядрото са групирани други малки частици, заредени с отрицателен електрически заряд, наречени електрони. При нормално състояние на веществото електрическите заряди на електроните и ядрото се уравновесяват и веществото не пропуска електрически ток. Но ако под действието на външни причини като нагряване или действие иа електрическо поле, от атома или молекулата на въздуха се отделят един или няколко електрона. Това равновесие се нарушава и всички негови частици се разделят на две групи: едни са заредени положително, а друти – отрицателно. Този процес се нарича йонизация, а частиците, заредени с положителен или отрицателен заряд – йони. За йони в газовете могат да служат както самите молекули на съответния газ, така и твърди или течни тела, които се допират до газа, в който става йонизацията. Това на кратко е средатав, в която се създава електрическата заваръчна дъга.

Съставни части на електрическата заваръчна дъга

В резултат на йонизацията въздухът става електропроводим, понеже под действието на електрическото напрежение положителните йони се отправят като поток към катода, а отрицателните – към анода, пренасяйки със себе си електрически заряди.

Ако металният електрод е съединен с катода, а заваряваният метал с анода. Ако постепенно приближаваме краищата на прекъсната верига (вслучая върха на електрода и заварявания метал), която се намира под напрежение, при определено разстояние между тях ще се образува електрическа дъга. Електрическата дъга се състои от стълб, обикновено с конусна форма. Основата на стълба се намира във вдлъбнатината, наречена кратер, които се образува върху повърхността на разтопената вана. Горната част на стълба има малък диаметър и е разположена на катода, образувайки т. нар. катодно петно. Долната част на стълба е раз­положена на анода и образува анодното петно. Диаметърът на анодното петно превишава 1,5 до 2 пъти диаметъра на катодното петно. Стълбът е обиколен от светлия кръг на пламъка, наречен ореол на дъгата.

Заваръчна дъга при ръчно електродъгово заваряване

При ръчното електродъгово заваряване за запалване на дъгата краят на електрода се докосва до метала в мястото, откъдето започва заваряването. По този начин електрическа заваръчна дъга се съединява накъсо. Съгласно закона на Джаул – Ленц в мястото на докосване се отделя известно количество топлина, която предизвиква частично стопяване и кипене на тънкия метален слой от върха на електрода. В резултат на това въздушната междина се насища с метални пари. При следващо бързо изтегляне на върха на електрода на височина 2–3 mm поради значителната йонизация на междината от металните пари се образува заваръчна дъга. Сферата на пламъка около дъгата представлява нагорещена газова смес от продуктите на реакцията между парите на електрода и кислорода на въздуха.

За да се поддържа горенето на дъгата, дължината и от 2-3 mm трябва да бъде постоянна. Това се постига чрез постепенно спускане върха на електрода според разтопяването му.

Основни характеристики на заваръчната дъга

Горенето на заваръчната дъга се съпровожда от ослепителна светлина и отделяне на значително количество топлина. Най-много топлина-около 43% се отделя на анода, 36%-на катода, а останалата топлина (21%)–в стълба на дъгата.

Температурата в отделните части на дъгата е различна. При коксови електроди например температурата на катода е около 3200°С, на анода около 3900°С, а при метални електроди-съответно 2400°С и 2600°С. В средата на стълба температурата е най-висока и достига 6000-7000°С. От цялото количество топлина само 60-70% се използуват за разтопяване на метала. Останалата част се разсейва в околното пространство.

Между метален електрод и заварявания метал дъгата гори при напрежение 18–20 волта, а между коксов или графитен електрод и заварявания метал-при напрежение 40-60 волта. За възбуждане на дъгата е необходимо 1,5 пъти по-високо напрежение от това, което е достатъчно за поддържане на дъгата при горенето й