СПОСОБ ПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ

Русский электротехник, профессор Петербургской медико-хирургической академии В.В.Петров развил учение Ломоносова об электрической дуге и в 1802 году продемонстрировал члeнам медицинской коллегии свое замечательное открытие - электрическую дугу, которая возникает при соединении двух угольков, соединенных проводами с источником тока высокого напряжения. Продолжая экспериментировать в своей лаборатории, ученый заменяет один из углей металлической проволокой и в результате получает пламя, от которого плавится металл. Таким образом ученый пришел к выводу, что электрическую дугу можно использовать для плавления металла.
Для пpaктического осуществления электрической сварки металлов понадобились многие годы совместных усилий физиков и техников. В 1882 году россиянин Н.Н.Бенардос предложил способ электрической дуговой сварки угольным электродом. Идея электросварки посетила Бенардоса во время посещения кузни, когда ученый наблюдал за кузнечной сваркой - разогревом кромок стальных и свинцовых деталей и проковыванием их в месте соединения. Бенардос предложил разогревать кромки при помощи электрической дуги. Для соединения свинцовых пластин аккумуляторов изобретатель использовал тепло электрической дуги, открытой В.В.Петровым. Дуга возникала между углем и аккумуляторной пластиной, которая была электропроводка и служила одновременно вторым электродом. К пластине, прижатой к раме, подсоединялся один полюс батареи, второй полюс должен быть соединен с угольным стержнем, закрепленным в специальной рукоятке. Ученый касался углем места соединения. От дуги начали плавиться кромки соединенных деталей, образуя так называемую ванну расплавленного металла. Вводя в пламя дуги конец свинцового прутка, Бенардос расплавил его. В образовавшейся сварочной ванночке происходило слияние соединяемых частей металлов. После затвердения образовался однородный наплавленный металл - сварной шов.
В 1888 году другой русский ученый - Н.Г.Славянов - изобрел способ дуговой электрической сварки, который был назван электрической отливкой металлов. Способ обеспечил непрерывное плавление и повысил эффективность сварки. Кроме того, Славянов впервые осуществил и описал сварку дугой, погруженной во флюс.
В 1940 году академик Е.О.Патон, основываясь на работах Славянова, разработал со своими учениками способ скоростной автоматической сварки под флюсом. Этот способ положен в основу механизации сварочного производства в нашей стране.В настоящее время широко применяется электродуговая, электрошлаковая и плазменно-дуговая сварка [1,2].
Из всех видов сварки менее исследованным является плазменно-дуговая сварка. По этой причине были проведены исследования дугового разряда обратной полярности, горящий между соплом плазменной горелки и изделием, возбуждаемый и стабилизируемый с помощью факела плазмы, в ходе экспериментов были получены сваренные образцы из цветных металлов и алюминия толщиной в десятые доли миллиметра. Однако в этом случае блуждание катодного пятна приводит к образованию широкого шва и значительной зоны термического влияния по сравнению, например, с микроплазменной сваркой дугой прямой полярности.
В разработанном способе сварки дуга обратной полярности используется только в один полупериод для разрушения (очистки) окисных пленок на кромках свариваемых деталей. Плавление металла осуществляется в другой полупериод высококонцентрированным источником тепла - дугой прямой полярности, горящей между электродом плазматрона и изделием. При этом получается узкий шов с малой зоной термического влияния.
Рисунок 1. Схема принципа плазменной сварки на переменном токе:
- - электрод;
- - плазменная дуга;
- - свариваемое изделие;
- - источник питания.
Сущность способа иллюстрируется схемой, изображенной на рис.1. Между электродами плазматрона в потоке плазмообразующего газа непрерывно горит дежурная дуга постоянного тока, создающая в промежутке электрод - изделие факел плазмы. При подаче на сопло горелки положительного относительно изделия полупериода напряжения между електродом и изделием формируется дуга обратной полярности с нестационарным катодным пятном. В течение этого полупериода происходит разрушение окисной пленки на кромках свариваемого изделия. Величина тока обратной полярности выбирается только из соображений качественной очистки и поэтому мала. Затем на медный электрод горелки поступает отрицательный относительно изделия полупериод напряжения. При этом формируется плазменная дуга с большой плотностью энергии, достаточной для плавления, и, таким образом, осуществляется сварка металлов, имеющих на поверхности тугоплавкие окисные пленки [3].
В созданном способе плазменной сварки на переменном токе на электроды попеременно подаются полупериоды напряжения синусоидальной формы промышленной частоты (50 Гц). Как следует из описанного способа сварки, через изделие проходит асимметричный переменный ток, а по медному электроду - только ток прямой полярности. Поэтому оплавления электрода, как при аргонодуговой сварке на переменном токе, не происходит. Это обеспечивает высокую прострaнcтвенную устойчивость и стабильность горения дуги даже на токах = 1 А.
Возможность раздельной регулировки тока прямой и обратной полярности является важным технологическим преимуществом данного способа сварки, поскольку это позволяет независимо управлять степенью очистки поверхности и скоростью плавления металла.
Режим дежурной дуги и величины токов в различные полупериоды являются важными технологическими параметрами, оптимальный выбор которых обеспечивает стабильность процесса сварки цветных металлов и хорошее качество сварного соединения.
Следует отметить, что нестационарное катодное пятно в процессе своего блуждания не только очищает открытые поверхности изделия, но и проникает в зазор между свариваемыми кромками, обеспечивая получение высококачественного сварного соединения без окисных включений. Это свойство пятна проникать в щели, трещины, поры, paковины и т. п. было использовано нами при разработке способа заварки дефектов в различных металлах, в том числе и алюминии. Сущность этого способа заключается в следующем. В начале процесса дефектный участок изделия (в том числе внутренние полости дефектов) очищается от окисной пленки и других загрязнений дугой обратной полярности, горящей между электродом и изделием. Ток дуги мал, и заплавления дефектов не происходит. По окончании очистки наступает вторая стадия процесса - заплавление дефекта по способу сварки на переменном токе.
Рисунок 1. Динамичеекая вольт-амперная хаpaктеристика дуги
Стабильность процесса горения дуги прямой и обратной полярности на переменном токе иллюстрируется динамической вольт-амперной хаpaктеристикой (рис.1). По оси абсцисс записывается ток дуги, по оси ординат - падение напряжения. В обоих случаях как при , так и при хаpaктеристика для дуги прямой полярности падающая . Хаpaктеристика подобна статическим вольт-амперным хаpaктеристикам плазменной дуги на постоянном токе.
Как показала пpaктика, разработанный способ плазменной сварки металлов на переменном токе является устойчивым процессом даже на малых токах и позволяет осуществлять качественную сварку алюминия и его сплавов малых и весьма малых толщин.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Лесков Г.И. Электрическая сварочная дуга. М., Машиностроение, 1970. 335 с.
- Ширшов И.Г., Котиков В.Н. Плазменная резка. Изд. Машиностроение Ленингралское отд-ие. 1987.
- Теория термической электродуговой плазмы. Под ред. Жукова М.Ф. Новосибирск. 1987.
Статья в формате PDF
115 KB...
01 11 2026 23:52:44
Исследовано водно- и спирто-щелочное расщепление 1,4-бис (диметилэтил-, диэтилметил и диметилфенацил)-2,3-дибромбут-2-ениленаммоний дигалоген-идов. Показано, что в отличие от их триметильного аналога, во всех случаях расщепление протекает в довольно жестких условиях (высокие температуры, избыток щелочи), с образованием сложной смеси продуктов.
...
31 10 2026 0:44:23
Статья в формате PDF
102 KB...
30 10 2026 16:42:12
29 10 2026 14:59:41
Статья в формате PDF
198 KB...
28 10 2026 6:54:23
Статья в формате PDF
254 KB...
27 10 2026 10:27:49
Статья в формате PDF
132 KB...
26 10 2026 9:10:56
Статья в формате PDF
109 KB...
25 10 2026 5:35:32
Статья в формате PDF
226 KB...
24 10 2026 22:29:24
Статья в формате PDF
313 KB...
23 10 2026 3:56:33
Статья в формате PDF
126 KB...
22 10 2026 3:36:37
Статья в формате PDF
107 KB...
21 10 2026 18:46:12
Статья в формате PDF
113 KB...
19 10 2026 18:55:35
Статья в формате PDF
143 KB...
18 10 2026 11:44:31
Статья в формате PDF
107 KB...
17 10 2026 13:17:36
Рассмотрена концепция зависимости лесов как ядра биосферы Земли от активности Солнца по числу Вольфа. Принята точка на Земле в виде участка лесистой территории национального парка по лесным пожарам за 2002 год. По датам каждого лесного пожара были учтены: время от зимнего солнцестояния с 21 марта, склонение оси Земли к Солнцу, число Вольфа активности Солнца на день возникновения лесного пожара. Среди влияющих факторов первое место заняло время от зимнего солнцестояния. Второе место – склонение Солнца, а на третье – число Вольфа. Среди зависимых факторов первым стало склонение Солнца, вторым – время от 21.03, а третьим активность Солнца. В итоге параметры Земли первичны. Наиболее опасен интервал числа Вольфа 90 ≤ V ≤ 180 и сильный размах колебания во многом зависит от поведения людей.
...
16 10 2026 9:18:57
15 10 2026 17:10:34
13 10 2026 23:35:10
Статья в формате PDF 119 KB...
12 10 2026 14:13:56
Статья в формате PDF
121 KB...
11 10 2026 3:18:29
Статья в формате PDF
196 KB...
10 10 2026 22:18:34
Статья в формате PDF
299 KB...
09 10 2026 9:25:19
Статья в формате PDF
161 KB...
08 10 2026 7:10:27
Статья в формате PDF
114 KB...
07 10 2026 8:46:51
Статья в формате PDF
138 KB...
05 10 2026 16:18:20
Статья в формате PDF 110 KB...
04 10 2026 13:23:39
Статья в формате PDF
128 KB...
03 10 2026 3:25:57
02 10 2026 9:43:53
Статья в формате PDF
113 KB...
01 10 2026 3:51:17
Статья в формате PDF 415 KB...
30 09 2026 4:48:36
Статья в формате PDF
109 KB...
29 09 2026 16:49:45
Механизмы «хаотической» составляющей в динамике сердечного ритма недостаточно еще ясны и была предпринята попытка выявить их на основе совместного анализа линейных и нелинейных показателей. Показано, что коэффициент корреляции между этими показателями не превышает 0,5. Высказано предположение, что нерегулярные изменения сердечного ритма являются проявлением избирательного усиления одних и подавления других периодических процессов в динамике кардиоритма, как результат различных регуляторных влияний.
...
27 09 2026 14:25:35
Показано, что общепринятая формула для определения работы справедлива только для частных случаев. Правильное определение работы. Общепринятая формула работы тоже применима только к одному частному случаю.
...
25 09 2026 3:46:47
Статья в формате PDF
114 KB...
24 09 2026 21:26:14
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::