4-2 ЗАЖИГАНИЕ ДУГИ 4-2-1 Метод высокой частоты - HF поджиг Как правило, в случае Аргонодуговой сварки при зажигании дуги применяют метод совместного употребления высокой частоты. Когда приближают электрод к основному металлу и нажимают выключатель горелки, прилагается напряжение высокой частоты, под наведением которого подается ток между электродом и основным металлом, и зажигается дуга. В случае сварки на постоянном токе после зажигания дуги напряжение высокой частоты прекращается, но в случае сварки на переменном токе приложение напряжения высокой частоты продолжается и в процессе горения дуги, чтобы предотвратить обрыв полуволны дуги. В случае постоянного тока с отрицательной полярностью электрода, в процессе сварки электрод держится в накаленном состоянии, так что термоэлектронная эмиссия осуществляется легко и дуга поддерживается устойчиво. Однако в момент зажигания дуги электрод еще не накалился, так что термоэлектроны не вылетают. Однако даже при низкой температуре окиси испускают термоэлектроны легко, так что при зажигании дуги на конце электрода в местах, имеющих окиси, формируются катодные пятна и горит дуга. При этом, поскольку электрод относится к отрицательной полярности, подвергается столкновению катионов, и окиси разрушаются. По мере исчезновения окисей катодные пятна, находящие новые окиси, перемещаются по поверхности электрода. Поскольку окиси разрушаются один за другим, в конечном итоге дуга перемещается вверх по поверхности электрода. Если это состояние продолжится долго, как показано на рис. 4.14. дуга будет сильно удлинена и будет подниматься напряжение дуги выше предела, в котором сварочный источник может поддерживать дугу, и в конечном итоге дуга прекратится. Если на ходу температура электрода поднимется и электрод будет в накаленном состоянии, дуга будет возращена на конец электрода и горение дуги будет стабилизировано. Чем ниже сварочный ток и чем чаще повторяется зажигание дуги, тем чаще появляется явление неустойчивости дуги при ее зажигании. Кроме того, эта тенденция особенно сильна, когда электроды сделаны из чистого вольфрама, так что желательно использовать вольфрамовые электроды, включающие в себя окись тория (ThO2). окись церия (Се2О3). окись лантана (Lа2О3). окись иттрия (Y2O3) или прочие окиси. В случае сварки на переменном токе, поскольку полярность меняется по каждому полупериоду, влезание катодных пятен будет сдержано и, в общем, ситуация по зажиганию дуги лучше, чем в случае постоянного тока с отрицательной полярностью электрода. Однако даже в случае сварки на переменном токе, если электрод остывает, не исключена ситуация тою. что, на полуволне положительной полярности электрода горит дуга, на полуволне отрицательной полярности электрода не горит дуга. Когда конец электрода держится в накаленном состоянии, дуга горит устойчиво. Поэтому желательно заранее зажечь дугу на другом листс.накалить электрод, прекратить горение дуги немедленно переместить электрод в начальную точку сварки и зажечь дугу., Дуга зажигается стабильно и можно предотвратить прожог, несплавление и т.п. на начальной точке сварки. Кроме того, на рис. 4.15 представлен другой вариант для разрешения проблемы; на основном металле на расстоянии 10 - 20 мм от края зажигают дугу, после начала горения дуги немедленно возвращают горелку в начальную точку сварки и начинают основную сварку. 4-2-2 Контактный метод зажигания дуги Когда сила высокой частоты уменьшается по ходу длинного кабеля горелки и высокочастотный разряд, необходимый для зажигания дуги, не происходит, или высокая частота создает радиопомехи находящемуся вблизи роботу, сварочному автомату или прочим аппаратам с электронным управлением, не допускается зажигание дуги методом совместного употребления высокой частоты. В таком случае применяется контактный метод зажигания дуги (или царапающий метод зажигания дуги), в котором зажигают дугу за счет легкого прикосновения электрода к основному металлу. В связи с тем. что электрод и основной металл касаются друг друга, существует возможность приплавления основного металла к электроду, интенсивного износа электрода, который происходит при зажигании дуги, и прочие недостатки. Однако некоторые последние источники питания с тиристорным управлением и пр. могут замедлять износ электрода, происходящий при зажигании дуги, в значительной степени за счет установки тока, отличающегося от сварочного (дежурного) тока и протекающего при зажигании дуги. Следовательно, этот метод зажигания дуги применяется к последним сварочным автоматам, производящим работы на постоянном токе с отрицательной полярностью электрода, пользуясь следующими достоинствами; ü Можно предотвратить явление неустойчивости, которое склонно происходить в методе совместного употребления высокой частоты при зажигании дуги. ü Поскольку не генерируется высокая частота, можно исключить возможность возникновения радиопомех. На рис. 4.16 представлен пример касательного метода зажигания дуги, который применяется в сварочных автоматах. После включения выключателя горелки до зажигания дуги к промежутку между электродом и основным металлом прилагается напряжение холостого тока порядка 80 - 90 В. Сварочный автомат, обнаружив это напряжение, опускает горелку. При касании электродом основного металла это напряжение понижается резко к уровню порядка несколько вольт. После обнаружения понижения напряжения в течение несколько миллисекунд (несколько тысячных секунд) начнется отвод горелки вверх, при достижении напряжения дуги, соответствующего заданной длине дуги, остановится подъем горелки и начнется сварка. В случае автоматической сварки механизм вертикального перемещения горелки управляется электрическим приводом, так что получается устойчивое зажигание дуги. Однако в случае ручной сварки при применении контактного метода зажигании, чтобы замедлить износ электрода при зажигании дуги, следует обращать внимание на следующие пункты; Прежде всего, если устанавливают стартовый ток на слишком большое значение, при горении дуги происходит расплавление, износ и пр. конца электрода, как показано на рис. 4.17. Желательно устанавливать стартовый ток как можно меньше, однако, если ток слишком мал. то получается неустойчивая дуга, так что обычно употребляет значение тока порядка 20 -30 А. Кроме того, если приводить электрод в прикосновение к основному металлу после включения выключателя горелки. отвод горелки осуществляется с опозданием, что будет ускорять износ электрода. Так что следует сначала привести электрод в прикосновение к основному металлу, а затем включать выключатель горелки. Едва конец электрода приобрел накаленное состояние, как нужно отвести горелку. Если отводить горелку после завершения накала, будет ускорен износ электрода. Если перед контактом электрода и основного металла, сопло горелки приводят в соприкосновение с основным металлом, как показано на рис. 4.18, и пользуясь полученной точкой прикосновения в качестве опоры, осуществляют контакт электрода и основного металла и потом отводят электрод от металла, то в этом случае операция зажигания дуги будет облегчаться. 4-3 МАТЕРИАЛ И ФОРМА ЭЛЕКТРОДОВ 4-3-1 Виды электродов Вольфрамовые электроды для Аргонодуговой сварки подразделяются на вольфрамовые электроды и вольфрамовые электроды с окисью. Их вид, химический состав, размеры и допуски, качество и т.д. регламентирует стандарт JIS Z3233 (вольфрамовые электроды для Аргонодуговой сварки). Кроме того, как приведено в табл. 4.3. установлены опознавательные цвета, так что можно различать вид электрода по цвету его конца. Чистые вольфрамовые электроды в основном используются для сварки на переменном токе, а вольфрамовые электроды с окисью - и для сварки на постоянном токе и для сварки на переменном токе. Если не включается окись, зажигание дуги на постоянном токе с отрицательной полярностью электрода осуществляется с трудом, так что в случае сварки на постоянном токе почти не используются чистые вольфрамовые электроды. В случае сварки на переменном токе в полуволне положительной полярности электрода конец электрода подвергается разогреву, и поэтому в полуволне отрицательной полярности электрода дуга горит стабильно. Кроме того, чистые вольфрамовые электроды, которые справляются с меньшей генерацией постоянной составляющей, чем вольфрамовые электроды с окисью, чаще применяются для сварки переменного тока. В случае постоянного тока с отрицательной полярностью немаловажное значение имеет способность к зажиганию дуги, так что, в общем, используют вольфрамовые электроды с окисью. Как приведено в табл. 4.3. в настоящее время стандарт JIS регламентирует 7 видов электродов, среди которых последние 4 вида добавлены в последние годы. Кроме этого, также продаются и вольфрамовые электроды с окисью иттрия (W+1 - 2% Y2O3), которые еще не регламентированы. 4-3-2 Сварочный ток и диаметр -электрода Когда сварочный ток слаб, использование электрода с большим диаметром приведет к блужданию и неустойчивости дуги, а использование электрода с слишком малым диаметром приведет к интенсивному износу электрода, так что следует выбрать диаметр электрода применительно к сварочному току. Кроме того, при одинаковом сварочном токе, если полярность отличается друг от друга, подходящий диаметр электрода также отличается. В табл. 4.4 приведен диапазон подходящего тока по диаметрам электрода и по полярностям, соответственно. Верхний предел подходящего тока уменьшается в последовательности постоянного тока с отрицательной полярностью электрода, переменного тока и постоянного тока с положительной полярностью электрода. Если примем постоянный ток с отрицательной полярностью электрода за критерий,; в случае переменного тока верхний предел падает порядка до 70 - 80%, в случае постоянного тока с положительной полярностью электрода падает резко порядка до 10%. В случае чистых вольфрамовых электродов по сравнению с вольфрамовыми электродами с окисью тория подходящий диапазон переходит па 30% вниз. Кроме того, допустимый ток вольфрамовых электродов варьируется не только по диаметру и полярности, но и по длине вылета электрода из цанги. Если примем ток. на котором электрод поддается расплавлению, за максимально допустимый ток. то получается отношение длины вылета электрода с максимально допустимым током, как представлено на рис. 4.19. По мере увеличения длины вылета электрода надает максимально допустимый ток. Это объясняется тем. что выделение резистивного тепла электрода увеличивается, сопровождая подъем температуры. Следовательно, если с точки зрения технологичности неизбежно удлинение вылета электрода, желательно выбрать электрод с немного большим диаметром. 4-3-3 Форма конца электродов Концентрированность дуги, проплавление, внешний вид сварного шва и т.д. в значительной степени зависят от формы конца вольфрамового электрода. На рис. 4.20 представлена разница формы дуги по углам конца электрода при сварочном токе 50 А. В случае угла конца электрода 45° дуга сосредоточена и получается хорошая форма дуги, а в случае угла конца 90° по наружной окружности дуги появляется другая слабая дуга и тем самым сосредоточенность дуги ухудшается. Чем слабее сварочный ток. тем значительнее эта тенденция. Кроме того, как показано на рис. 4.21. если к концу электрода приплавился основной металл или присадочный металл, конец электрода изменил форму или износ электрода резко ускорен, также ухудшится сосредоточенность дуги, произойдет уменьшение глубины проплавления или ухудшение внешнего вида сварного шва. Подходящая форма конца электрода зависит от применяемого сварочного тока, полярности и т.д., но, в общем, принимается форма, как показано на рис. 4.22. В случае постоянного тока с отрицательной полярностью электрода, при слабом сварочном токе заостряется конец электрода, как показана в п. (а), и увеличивается угол конца электрода по мере возрастания сварочного тока. При силе тока 250 А и более заострение конца вызовут расплавление конца электрода, так что следует с самого начала слегка притупить конец, как показано в п. (б). По мере возрастания тока блуждание дуги уменьшается и износ ускоряется, так что при большом токе 500 Л и более желательно придать концу сферическую форму, как показано в п. (в). В случае переменного тока или постоянного тока с положительной полярностью электрода, в связи с большим износом электрода применяют форму (в). Примснять форму (а) или (б) можно, однако конец электрода быстро округляется, так что эффективно с самого начала придать концу форму, покачанную (в). В случае сварки на переменном токе сосредоточенность дуги не так хороша и к тому же износ электрода большой, так что не нужно обращать внимание на форму конца так, как в случае постоянного тока с отрицательной полярностью электрода. Форму конца электрода можно обрабатывать на обычной настольной шлифовальной машине, но желательно использовать специализированную шлифовальную машину для электрода, как представлено на рис. 4.23.
У меня куча есабов работает уже много лет в жестких условиях. Нареканий нет.
