Особенности дуги переменного тока

При питании дуги перемен­ным током полярность электрода и изделия, а также физические ус­ловия существования дуги периодически меняются 100 раз в секунду. Так как дуга является нелинейным элементом цепи, сопротивление которого зависит от величины тока, то кривые тока, и особенно на­пряжения, будут искажены и отличны от обычных синусоид (рис. 38).

При переходе тока через нуль в начале и конце каждого пОлупе- риода дуга гаснет и температура дугового промежутка снижается. Вследствие этого происходит деионизация дугового промежутка и уменьшение его электропроводности. Повторное зажигание дуги в начале каждого полупериода может произойти только при повышен­ном напряжении.

Обрыв дуги переменного тока происходит при меньшей длине, чем при постоянном токе. Таким образом, дуга переменного тока менее стабильна, для работы она требует повышенного напряжения, а так­же сварщика высокой квалификации. Для легкого зажигания дуги переменного тока и более стабиль­ного горения в сварочную цепь включают параллельно источнику пи­тания осциллятор, который дает высокое напряжение и большую час­тоту тока. Наличие в дуге паров некоторых стабилизирующих эле­ментов (мел, поташ, калиевая селитра и др.) с низким потенциалом ионизации улучшает условия зажигания дуги переменного тока и повышает устойчивость ее горения.Основные преимущества дуги переменного тока следующие: от­носительная простота и меньшая стоимость оборудования, отсутствие магнитного дутья и наличие катодного распыления оксидной пленки при аргонодуговой сварке алюминия.

Среда, в которой горит дуга, существенно влияет на ее характе­ристики. Для поддержания одной и той же длины дуги между воль­фрамовым электродом и деталью при прочих равных условиях в слу­чае замены аргона, например гелием, необходимо значительно повы­сить напряжение дуги. При сварке плавящимся электродом для под­держания одной и той же скорости подачи электродной проволоки и длины дуги при прочих равных условиях в случае замены аргона углекислым газом также необходимо значительно увеличить напря­жение дуги.

.Воздействие защитных газов на дугу зависит от теплообмена меж­ду столбом дуги и газом, а интенсивность этого теплообмена — от фи­зических свойств газа. Чем больше величина теплоемкости, теплопро­водности и степень диссоциации газа, тем большее количество тепла он забирает от столба дуги. С увеличением тепловых потерь возрас­тает напряжение в столбе дуги. Следовательно, напряжение дуги в гелии, парах железа, углекислом газе, аргоне выше, чем в воздухе.

С увеличением напряжения на дуге растет сварочный ток и стати­ческая характеристика дуги, горящей в среде защитных газов, ста­новится возрастающей (см. рис. 2). Эту характеристику дуги, т. е. ее устойчивое горение, могут удовлетворить источники питания с жесткой или возрастающей внешней характеристикой. При использо­вании источников тока с жесткими внешними характеристиками об­легчается возбуждение дуги, что важно при сварке на малых токах, и создаются наиболее благоприятные условия для устойчивого про­цесса сварки при изменениях длины вылета электрода.

При электрической сварке в защитных газах возможно примене­ние больших величин и плотностей тока. С увеличением тока изме­няется характер переноса металла — крупнокапельный переходит в струйный. Величина этого критического тока зависит от диаметра электродной проволоки. Например, при сварке в аргоне проволокой Св-1Х19Н9Т диаметром 1 мм этот ток равен 190 А, а диаметром 1 мм — 280 А.

Для получения мелкокапельного переноса металла при сварке в углекислом газе необходима плотность тока 150—220 А/мм2. Пере­ход от крупнокапельного переноса металла к мелкокапельному и струйному объясняется действием плазменной струи, которая при­обретает достаточную силу при достижении критического тока. При мелкокапельном и особенно струйном переносе металла дуга горит весьма устойчиво и качество сварки значительно повышается.

Таким образом, при использовании различных газов для сварки.