Пантелеенко Ф.И. и др. - Восстановление деталей машин (1038481), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Температура сгорания газа МАФ в кислороде 2930'С, что позволяет применять его в процессах, где использовался ацетилен. В пропановый баллон емкостью 50 л входит 21 кг газа МАФ, в то время как 5 кг ацетилена помещаются в баллоне массой 82 кг. Сравнительная характеристика продуктов горения представлена в табл. 3.30.
Склонность к обратному удару газа МАФ незначительная. Его можно перемещать как в пропановых баллонах, так и в автоцистернах. Область применения газа МАФ вЂ” сварка стальных листов малой толщины, сварка цветных металлов, контурная резка изделий. По сравнению с ацетиленом газ МАФ оказывает намного меньшее влияние на окружающую среду. Он к тому же вдвое дешевле ацетилена. Германия, Канада, США полностью отказались от использования ацетилена и применяют для сварочных работ газ МАФ. ЗЗО.
Характеристика газообразиьи продуктов гореиия Газокислородное пламя используют для сварки стальных деталей из тонколистового проката толщиной < 2,5 мм, деталей из серого чугуна и Мвминиевых сплавов, а также для пайки серого и ковкого чугунов. ЗЗ.З. Элеюприческим дуга Открыта в 1802 г. проф. В.В. Петровым. Электрическая дуга (рис. 3.13) представляет собой установившийся ©~060дный электрический разряд в ионизированной смеси газов и паров ° ®ааств, входящих в состав электрода, электродного покрытия и флюса.
'.Ьектропроводность межэлектродного промежутка обусловлена движеми©м заряженных частиц — электронов и ионов, Заряженные частицы в щтовом промежутке возникают за счет эмиссии (испускания) электронов ю поверхности электродов и ионизации газа. Непременным условием Мектрического дугового разряда является генерация заряженных частиц ° количестве, достаточном для существования дуги. Сварочная дуга состоит из трех зон: катодной области, столба и анодной области. Длина катодной области очень мала и сопоставима с длиной свободного пробега иона: 1„„= 10 ...10 ' см.
Катод эмитирует электроны как за счет нагрева его поверхности (термоэлектронная эмиссия), так и в результате создания у его поверхности электрического поля высокой напряженности (автоэлектронная эмиссия). Кроме того, электроны и ионы образуются в самой катодной зоне благодаря термической ионизации нейтрального газа. У поверхности катода создается объемный положительный заряд. Катодное падение напряжения У„„= 5...25 В на небольшой длине катодной зоны обусловливает значение градиента потенциала в этой зоне 1О' В/см.
Заряженные частицы в столбе дуги появляются из анодной и катодной областей, а также возникают в нем за счет термической ионизации нейтральных частиц. Сварочным током считают ток проводимости, обусловленный упорядоченным движением свободных электронов и ионов. Глава 3. РЕМОНТНЪ|Е ЗАГОТОВКИ Прн этом электронная составляющая тока в сотни раз больше иояной. Длина столба дуги 1 составляет 0,1...4 см, падение напряжения У достигает 40 В, напряженность поля в нем 10...40 В!см.
Протяженность аяодной области сопоставима с длиной свободного пробега электрона: 1 = 10 ...10 см„поэтому при анодяом падении -3 -4 У = 2...10 В градиент напряжения составляет 10' В/см, т.е. ниже, чем в катодной области. У поверхности анода наблюдается объемный отрицательный заряд. Поскольку протяженность призлектродных зон мала по сравнению с длиной столба, то длину дуги считают равной длине столба: 1,=1„,+1 +1„=~„. (3.1) Различие физических процессов, протекающих в призлектродяых областях и в столбе дуги, объясняет резкие язменения потенциалов при переходе из зоны в зону.
Температура плазмы в столбе дуги достигает 6000...7000 'С, поэтому процесс сварки начинается сразу, как только возбуждается дуга. Этим обусловлены высокая скорость плавления электрода и основного металла и, как следствие, высокая производительность сварки. Рис. 3.13. Модель сварочиой дуги и распределеиие потеициал» по ее длине: 1, — текущее значение длины дуги ИСТОЧНИКИ ТЕПЛА В ПРОЦЕССАХ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ 235 Баланс выделяющейся теплоты распределяется следующим образом: Ю анод приходится около 43%, на катод 36% и на сварочную дугу 21 %. Кв электроде-аноде выделяется энергии на 20% больше, чем на злектроа®-катоде. Поэтому если при сварке необходимо увеличить количество раеплавляемого металла и глубину проплавления, то сварку ведут на прямой полярности, подключая детали к аноду.
Статическая вольт-амперная характеристика дуги в координатах У вЂ” 1 (рас. 3.14) имеет криволинейную зависимость, следовательно, активное ©Едротивление дуги меняется с изменением тока. На характеристике выЗаллявт три участка: падающий 1, жесткий П и возрастающий Ш. СопроТюление дуги на ее падающем участке отрицательное (< О), на жестком равно нулю и на возрастающем — положительное (> О).
Сопротивление дуги при фиксированных ее значениях У„и 1„в точ- Ю А численно равно тангенсу угла и, между касательной к кривой графи- Ю в этой точке и осью 1,. В маломощных дугах (участок 7) с ростом тока увеличивается плоадь сечения столба дуги, что приводит к снижению плотности тока, а следовательно, и к уменьшению общего напряжения дуги. Такая падающая характеристика наблюдается при сварке неплавящимся электродом и ручной сварке покрытым электродом. При дальнейшем росте токв пропорционально увеличивается и плоВадь столба.
Плотность тока при этом остается примерно постоянной„ поэтому и напряжение дуги не меняется с возрастанием тока. ХарактериФТккв на участке П жесткая, она наблюдается при сварке покрытым электродом и механизированной сварке под флюсом. Граница между участками ! и П при различных способах и условиях сварки соответствует значению - 100 А. Рис. 3.14.
Статическая вольт-ампериая характеристика дуги Глава 3. РЕМОНТНЫЕ ЗАГОТОВКИ ИСТОЧНИКИ ТЕПЛА В ПРОЦЕССАХ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ 239 Рис, 3.16. Схема плазменного генератора: 1 — электрод-катод; 2 — сопло; 3 — проволочный или прутковый материал; 4 — восстанавливаемая деталь; 5- реостат д(г) = да, ехр(-Йг ), (3.2) гле д„„„— наибольший удельный тепловой поток Плазменную струю относят к мощным тепловым источникам, которые обеспечивают интенсивность ввода тепла, намного превосходящую скорость теплоотвода. Плотность энергии в плазменной струе в 10...50 раз выше, чем в электрической дуге. Высокая ионизация плазмы обусловливает температуру струи, равную 12...20 тыс.
К. Плазма обладает отличной электропроводностью, высокой скоростью течения, в определенных условиях превышающей скорость звука. Плазменный источник тепла применяют для сварки, наплавки, резки, пайки и термообработки как металлических, так и неметаллических (стекла, керамики и др.) материалов. Схема плазменного генератора, служащего для наплавки материалов, приведена на рис. 3.16.
Между вольфрамовым катодом и.деталью возникает дуга, через которую продувают плазмообразующий газ (например, азот или аргон). Напряжение может быть приложено и к медному охлаждаемому водой аноду. Струя сжимается стенками анода и струями движущегося газа, что вызывает образование плазмы. Тепло плазменной струи затрачивается на нагрев восстанавливаемой поверхности и наносимого материала, Гибкость плазменного нагрева обусловлена использованием большой мощности луги при небольшом количестве подаваемого материала или без него, например в случае плазменного упрочнения — закалки.
Распределение удельного теплового потока д(г) пи радиусу иа~реваемой поверхности определяется по формуле а центре пятна нагрева, Дж/см с; Й вЂ” коэффициент сосредоточенности факельного потока тепла, см'; г — расстояние от оси источника, см. ~> 3.3.5. Индукционный нагрев Индукционный нагрев имеет место при прохождении вихревых токов фоков Фуко) высокой частоты через электропроводный материал заго$9Вки. Нагрев и охлаждение материала при индукционном нагреве и водя®©м охлаждении струями спрейера достигают скорости сотен и тысяч Виьвинов в секунду. Зазор между инлуктором и обрабатываемой поВерхностью равен 0,3...3,0 мм. Глубина проникновения вихревых токов Ь в материал заготовки опт®вселяется с помощью формул ~к Ъ К соз~р (3.3) ЬК =503 Р Х МФ ЬК вЂ” глубина проникновения тока в материал, нагретый выше темпериуры магнитных превращений (точки Кюри), так называемая "горячая" йВубина проникновения, м; К и ~р — коэффициенты; р — плотность материала, кгIм',~- частота тока, Гц.
3.3.6. Искровой разряд Искровой разряд (в отличие от дугового) представляет собой неусТвновившийся электрический разряд из-за недостатка мощности источника энергии лля поддержания стационарного дугового или ~леющего фюздяда. Он имеет вид прерывистых ярких зигзагообразных разветвляющихюа митей — каналов ионизированного газа, которые пронизывают разрядиый промежуток и исчезают, сменяясь новыми нитями. Искровой разряд сопровождается выделением большого количества ~вала и ярким свечением газа. Явления; характеризующие такой разряд, емзываются электронными и ионными лавинами, возникающими в искровых каналах, где давление увеличивается до сотен атмосфер, а температура повышается до 10' К.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
