skanuj0024

56__2. Spawanie metodą MIG/MAG

J

2.2. Spawalniczy łuk elektryczny

2.2.1. Charakterystyka statyczna i dynamiczna luku spawalniczego

Zjawiska fizyczne w luku spawalniczym omówiono w tomie I niniejszego Poradnika w p. 2.4. Utrzymanie'stabilnego jarzenia sio luku ze stałym odstępem między elektrodami, a tym samym stałej długości luku. jest możliwe tylko pod warunkiem utrzymania między elektrodami odpowiedniego napięcia, którego wartość jest związana między innymi z natężeniem prądu i opornością luku. Zależność tego napięcia luku od natężenia prądu, czyli Iz w. statyczną charakterystykę luku elekfiycznego, przedstawiono na rys. 2.3. Skrócenie lub wydłużenie luku nic zmienia kształtu jego charakterystyki. lecz powoduje jej przesunięcie w dół lub w górę względem osi poziomej.

Rysunek 2.3. Statyczna charakterystyka luku spawalniczego: I - opadająca, II - plaska. III - wznosząca się; h i l₂ - długość luku

Rysunek 2.4. Dynamiczna charakterystyka luku - przebieg jednoczesnych zmian natężenia prądu spawania / oraz napięcia luku U podczas spawania lukiem zwarciowym

Początek krzywej charakterystyki statycznej luku przypada na pewną minimalną wartość natężenia prądu, ponieważ nie można utrzymać jarzenia się luku z natężeniami prądu mniejszymi niż wartość zapewniająca niezbędną minimalną jonizację gazu, konieczną dla wystąpienia przewodnictwa elektrycznego w gazie. W statycznej charakterystyce luku można wyróżnić trzy odcinki, różniące się nachyleniem względem osi;

- w zakresie małych natężeń prądu, poniżej 100 A, odcinek opadający, tzn. wraz ze wzrostem natężenia maleje napięcie luku,

w zakresie średnich natężeń prądu odcinek plaski, na którym napięcie jarzenia luku jesi prawie niezmienne pomimo znacznych zmian natężenia,

- w zakresie dużych natężeń prądu odcinek wznoszący się, na którym ze wzrostem natężenia prądu napięcie luku również wzrasta.

Prawa część charakterystyki, obejmująca część odcinka płaskiego i odcinek wznoszący się, jest związana z metodami spawania w osłonach gazowych elektrodą topliwą, a także ze spawaniem lukiem krytym z wysoką gęstością prądu Lewa część charakterystyki, obejmująca odcinek opadający i część odcinka płaskiego, odpowiada ręcznemu spawaniu elektrodą otuloną, metodą TIG oraz lukiem krytym z typową gęstością prądu spawania.

Wielkość napięcia niezbędna do utrzymania stabilnego jarzenia się luku, przy określonym natężeniu prądu, jest wprost proporcjonalna do długości luku. W przypadku elektrody lopliwej, w wyniku jej stapiania się, następuje ciągła zmiana długości luku - wraz z narastaniem kropli na końcu elektrody luk ulega skróceniu, a po jej oderwaniu się luk raptownie wydłuża się. Gdy elektroda, topiąc się, tworzy duże krople, może dojść do chwilowego zwarcia elektiod przez nadmiernie rozrośniętą kroplę. Powoduje to chwilowe zgaśnięcie luku. Po oderwaniu się kropli luk zajarza się ponownie, do czego jednak konieczne jest odpowiednio wyższe napięcie niż wystarczające do stabilnego jarzenia się luku. Tym zmianom długości luku odpowiadają zmiany natężenia prądu. Przebieg zmian napięcia U i natężenia 1 w czasie spawania elektrodą topliwą obrazuje tzw. dynamiczna charakterystyka Inku, wyznaczana zazwyczaj za pomocą badań oscylograficznych (rys. 2.4).

2.2.2. Charakterystyka statyczna i dynamiczna źródła prądu, samorcgulacja łuku spawalniczego

Do zajarzania i podtrzymania jarzenia się luku elektrycznego niezbędne jest zasilanie go z odpowiedniego źródła energii, dostosowanego do zmian obciążenia wywoływanych przez luk, a zatem ze źródła prądu spawania mającego odpowiednią charakterystykę zewnętrzną. Charakterystyka zewnętrzna źródła prądu jest to zależność napięcia na wyjściu tego źródła od natężenia prądu w obwodzie spawania. Zależnie od prędkości zachodzenia tych zmian rozróżnia się charakterystyki: statyczną (dotyczy zmian średniej wartości napięcia) i dynamiczną (charakteryzuje prędkość chwilowych zmian napięcia luku i natężenia prądu), przy czym przy spawaniu elektrodą topliwą w osłonie gazowej istotne znaczenie mają obydwa rodzaje charakterystyk źródła prądu.

Płaska lub wznosząca się charakterystyka statyczna stwarza korzystne warunki do snmoregulacji długości luku (zjawisko samoregulacji stanu energetycznego przestrzeni międzyclcktrodowej w warunkach oddziaływa ma zaburzeń), szczególnie ważnej w przypadku zmechanizowanego podawania drutu elektrodowego.