Технологические требования для ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

Поскольку проходящий ток нагревает стержень и, соответственно, обмазку, плотность тока ограничивается в данном случае максимальной температурой нагрева обмазки (400°С). поскольку связующее обмазки – жидкое стекло или канцелярский клей при нагреве теряет воду и становится хрупким. В условиях неравномерного нагрева стержня и обмотки из-за разных коэффициентов линейного расширения обмазка трескается и осыпается. Поэтому при ручной сварке покрытыми электродами можно использовать падающую и часть жесткого участка ВАХ дуги.

Из общего условия устойчивости следует, что характеристика ИП на падающем участке ВАХ дуги должна быть крутопадающей, а на жестком любая падающая. Поэтому для обеспечения устойчивости регулирования применяется ИП с крутопадающей или вертикально падающей ВСХ на рабочем участке. Т.е. характеристика ИП должна быть крутопадающей, чем у дуги.

Для ручной сварки характерны большие колебания длины дуги.

;

;

К_у ∆J=-E_ст ∆l

∆J=-(E_ст /К_у )∆l

C точки зрения поддержания постоянства выделения существующей в столбе дуги целесообразно, чтобы ток не менялся при изменении длины дуги, т.е. требуется ВСХ ИП близкая к вертикально падающей на рабочем участке. Это справедливо при небольших колебаниях дуги, поскольку в длинных дугах меняется физика разряда, падает скорость плазменных потоков и, соответственно, газодинамическая устойчивость, меняется температура по длине столба дуги. Поэтому в длинных дугах обрыв происходит не из-за нарастания устойчивости системы: источник питания - дуга, а из-за магнитогидродинамической неустойчивости.

Тем не менее для подавляющего большинства дуговых разрядов используемых при сварке и наплавке, где длина дуги составляет не более 10мм, вертикально падающая характеристика ИП наиболее рациональна при колебаниях дуги.

Поэтому для обеспечения, так называемой, эластичности дуги, т.е. возможности растягивать ее на большую длину, наилучшим вариантом является вертикальнопадающая характеристика. Процесс начинается коротким замыканием, поэтому требования к ИП смотри выше. Из условий обеспечения максимального тока короткого замыкания вытекает требование характеристики типа пологопадающей, в зоне низких напряжений на межэлектронном промежутке.

Такие характеристики можно получить при быстродействующем регуляторе ИП. Практически, в настоящее время это реализуется в тиристорных и транзисторных ИП.

В самых простых тансформаторах и выпрямителях для ручной дуговой сварке не имеющих таких систем управления приемлемым компромиссом является крутопадающая ВСХ ИП: устойчивость, эластичность дуги, ток короткого замыкания больше рабочего тока.

Механизированная сварка под флюсом.

Из общего условия устойчивости следует, что на возрастающем участке ВАХ дуги можно использовать любую падающую и жесткую ВСХ ИП, а на жестком участке любую падающую ВСХ ИП.

Для механизированных способов сварки технологическим требованиям является поддержания стабильного формирования шва. Необходима стабилизация не только нагрева, но и длины дуги. Для свободно горящих дуг в связи с их расширяющейся в сторону плоского электрода формы колебания длины дуги меняют и ширину шва и глубину проплавления. Стабилизацию длины дуги при постоянной скорости подачи проволоки можно обеспечить используя саморегулирование длины дуги за счет смешанной обратной связи по электрическим тепловым параметрам.

Для максимальной эффективности саморегулируемой длины дуги К_у →0. Естественно должен быть запас устойчивости системы, поэтому практически на жестком участке ВАХ дуги применяют пологопадающие ВСХ ИП, а на пологопадающем жесткие ВСХ ИП. С точки зрения максимальной производительности процесса целесообразна работа на возрастающем участке ВАХ дуги.

Указанные характеристики обеспечивают общую устойчивость системы: ИП-дуга. Рабочий дисапазон: жесткий и возрастающий участки ВАХ дуги.

При пологопадающих ВСХ ИП ток короткого замыкания в 3-6 раз больше, чем номинальный ток ИП. Поэтому необходимо обеспечить защиту ИП от длительного короткого замыкания. Защита при перегрузках менее 6- это тепловые автоматы защиты, более 6 – магнитные автоматы защиты.

Для механизированных процессов необходимо дистанционное регулирование (выкл./вкл., регулирование тока и напряжения). Дистанционное регулирование требует электронного управления ИП, поэтому это или электромагнитное управление, или тиристорное, или транзистроное. Процесс сварки под флюсом технически осуществим на проволоках диаметром не менее чем 2мм, ток дуги обычно не менее 200А. Зона закрыта от внешних воздействий колпаком из расплавленного флюса, поэтому устойчивость дуги и процесса в целом очень высокая, в большинстве случаев он осуществляется на переменном токе. Постоянный ток используется при сварке высоколигированных сталей, титановых сплавов из-за солевых флбсов содержащих фтор и хлор, и, соответственно, снижающих дуговую ионизацию процесса.