Studiul bazelor fizice ale procedeului de sudare cu arc electric și al surselor de curent pentru arc la sudare, stabilirea regimului de sudare

Scopul lucrării: studiul bazelor fizice ale procedeului de sudare cu arc electric şi al surselor de curent pentru arc la sudare, stabilirea regimului de sudare.

Materiale şi utilaje necesare: post de sudare, prevăzut cu sursă de curent, electrozi , portelectrod, plăi de oţel pentru probe, materiale pentru protecţia muncii (şorţ de piele, mănuşi de piele, jambiere de piele, mască de sudură).

Noţiuni generale.

Sudarea este un procedeu tehnologic de prelucrare a materialelor care constă în obţinerea îmbinării nedemontabile între două sau mai multe piese.Pentru ca îmbinarea sa aibă loc , este necesar sa apară forţe de legătură între atomii corpurilor asamblate, adică să se realizeze distanţa de ordinul razelor atomice între ei.

Starea energetica, necesară apropierii indicate, se poate realiza prin încălzirea părţilor de îmbinat ( sudarea prin topire), sau prin aplicarea unei presiuni între suprafeţele de îmbinat (sudare prin presiune), sau combinat prin aplicarea celor două metode.

Realizarea unei sudări prin topire se produce prin următoarele faze:

- ¬¬topirea marginilor pieselor în locul sudării şi metalului de adaos (electrod);

- formarea băii metalice comune din metal topit a pieselor de îmbinare şi a metalului de adaos:

- solidificarea băii metalice cu formarea sudurii dintre piesele îmbinate.

În calitatea sursei de căldură la mai multe tipuri de sudare prin topire se utilizează energia electrică. Iar cele mai importante surse electrice de căldură utilizate la sudare sunt: 1 – descărcările electrice în medii gazoase şi 2 – efectul Joule, dezvoltat în conductorii de curent electric de tip solid sau lichid.

Pentru un mare număr de modalităţi de sudare prin topire, drept sursă de căldură, serveşte fenomenul, numit arcul electric.

Arcul electric este o descărcare electrică într-un mediu gazos (aer ), însoţită de producerea unei mari cantităţi de căldură şi de radiaţii luminoase. Arcul electric se formează între doi electrozi (rolul unui electrod poate să-l execute piesa sudată). Fenomenul de trecere a metalului prin arcul electric în sensul electrod-piesă poartă denumirea de transfer de metal prin arc.

Practic aprinderea arcului se face prin realizarea unui contact între electrodul de sudare şi piesa de sudat. Curentul de scurtcircuit încălzeste puternic, prin efectul Joule, zona contactului, provocînd o topire locală. În continuare electrodul se dizlipeşte de piesă, apoi catodul ăncepe sa emită electronii, care fiind acceleraţi de cîmpul electric, se îndreaptă spre anod ionizînd din ce în ce mai mult aerul între electrod şi piesă. În figura 7.1 este prezentată construcţia arcului electric de sudare în acţiunea stabilă, care se formează din trei zone:

1) zona catodică – Lca=10-6 mm, Tca=2400 oC;

2) coloana arcului - Lco1=3-6 mm, Tco1=(6-7) •10 3oC;

3) zona anodică – Lan=104 -106mm, Tan=2600 oC;

Stabilitatea arderii arcului este în funcţie directă cu creşterea tensiunii şi intensităţii curentului.Stabilitatea arcului se asigură prin protecţia arcului de mediul inconjurător.

Transformatorul de sudare (fig 7.3). În cazul transformatorului caracteristica externă coborîtoare se obţine prin aranjarea bobinei primare si a celei secundare pe diferite miezuri sau la o distanţă în cazul aranjării pe un miez comun. Prin astfel de aranjare se măreşte dispersia magnetică ţinind cont de dipărtarea dintre bobine. Reglarea curentului de sudare se produce prin schimbarea distanţei dintre bobina mobilă secundară (2) şi cea primară fixă (1) cu ajutorul mecanismului elicoidal (3). Mărirea distanţei provoacă scaderea curentului secundar şi invers.