Анализ и совершенствование технологии ручной дуговой сварки неповоротных кольцевых стыков магистраль...
Реферат - Экономика
Другие рефераты по предмету Экономика
деление электромагнитного давления по сечению проводника (сварочной дуги) имеет параболическую форму с максимумом в центре. Для проводника переменного сечения, в частности, для сужения столба дуги около стержневого электрода, разность давлений вызовет осевую силу ?F, действующую от меньшего сечения к большему. Например, если площади сечений отличаются в 4 раза (2 раза по диаметру), то при токе 200А создается сила, способная удерживать стальную каплю диаметром около 4мм (см. [1], стр.81). Следует учесть, что действие пинч-эффекта должно уравновешиваться изнутри термическим давлением плазмы (идеального газа).
1.3.1.7.2 Магнитное дутье. Влияние ферромагнитных масс
Сварочная цепь электрод дуга изделие вместе с подводящими проводниками образует сварочный контур, магнитное поле которого может отклонять дугу в ту или иную сторону. Боковой распор магнитных линий, сконцентрированных внутри угла, образованного электродом и токопроводящей частью пластины, будет выжимать дугу наружу (рис. 12). Меняя место подвода тока, можно регулировать отклонение дуги. Отклонение дуги можно регулировать также изменением угла наклона электрода к поверхности изделия (рис. 13).
В установившемся положении отклоняющая сила собственного магнитного поля (пропорциональная квадрату тока) уравновешиваться противодействующими силами, вызванными жесткостью столба дуги.
Для объяснения магнитного распора в контуре лучше всего воспользоваться понятием магнитного давления, которое тем больше, чем больше напряженность. Движение эластичного проводника дуги будет происходить всегда только в сторону уменьшения плотности магнитных силовых линий.
Наличие значительных ферромагнитных масс вблизи дуги может вызвать ее отклонения, относимые также к магнитному дутью. Можно считать, что в ферромагнитной массе, благодаря ее высокой магнитной проницаемости стремятся сконцентрироваться магнитные силовые линии контура. Вследствие этого магнитное давление со стороны ферромагнитной массы снижается, и дуга отклоняется (рис. 14). Поэтому дуга может часто отклоняться в сторону заваренного шва или от кромки в сторону основной массы изделия. При рассмотрении магнитного дутья следует учитывать, что металл в ванне и вблизи нее нагрет выше точки Кюри и практически немагнитен.
Все сказанное выше о магнитном дутье относится в основном к дуге постоянного тока. При сварке дугой переменного тока в металле изделия создается система - замкнутых вихревых токов. Вихревые токи создают собственную переменную магнитодвижущую силу, сдвинутую почти на 180 по фазе по отношению к сварочному току. Результирующий магнитный поток контура оказывается значительно меньшим, чем при постоянном токе.
При сварке под флюсом магнитное дутье обычно мало. Однако при сварке продольных швов труб из-за значительной ферромагнитной массы и замкнутого контура трубы возникает поперечное магнитное поле, сдувающее дугу вдоль трубы. Изменяя токоподвод или наклон электрода, можно ликвидировать отрицательное влияние дутья.
1.3.1.7.3 Влияние на дугу внешнего магнитного поля
На сварочную дугу может воздействовать внешнее магнитное поле, которое по отношению к оси столба дуги может быть:
1)продольным;
2)поперечным.
Все промежуточные случаи могут быть сведены к этим двум.
При наложении продольного поля направления магнитного и электрического полей совпадают, поэтому на дрейфовое движение заряженных частиц магнитное поле влиять не будет. Однако электроны и ионы обладают еще тепловой скоростью хаотического движения и скоростью амбиполярной диффузии. В обычных сварочных дугах при атмосферном давлении наибольшее влияние продольное магнитное поле оказывает на диффузионную составляющую скорости ионов и электронов. Скорость диффузии их направлена по радиусу от центра дуги к периферии, где температура и концентрация меньше. В связи с тем, что скорости диффузии в квазинейтральном столбе дуги равны (vevi), а масса me<<mi, импульсы, передаваемые нейтральным частицам от ионов, будут в тысячи раз больше, чем от электронов. Поэтому плазма столба дуги придет во вращательное движение, соответствующее движению в магнитном поле ионов. Столб дуги будет вращаться против часовой стрелки, если смотреть по направлению поля. Угловая скорость вращения максимальна в тех участках столба, где скорости диффузии наибольшие. Действие электрического поля приводит к появлению осевой составляющей вектора скорости, из-за чего заряженные частицы начинают двигаться по спирали. Продольное поле получают с помощью соленоида и используют для придания дуге большей жесткости и устойчивости. Оно несколько повышает температуру в центре столба дуги в связи с действием магнитного давления.
При наложении поперечного поля целесообразно рассматривать дугу как проводник с током. Поперечное магнитное поле, накладываясь на собственное поле дуги в контуре, может вызвать ее отклонение в ту или другую сторону. В той части сварочного контура, где силовые линии собственного и поперечного поля совпадают, создается избыточное магнитное давление и дуга отклоняется в сторону более слабого поля.
Воздействуя поперечным магнитным полем на дуги и ванну расплавленного металла, при сварке под флюсом можно, например, изменить формирование шва, в частности увеличить или уменьшить глубину проплавления.
Если использовать управление поперечным переменным магнитным полем, то дуга постоянно?/p>