ARCUL ELECTRIC

Din punct de vedere fizic arcul electric este o descrcare autonom, de lung durat ntre doi electrozi sub tensiune, cu intensiti mari de curent, ntr-un amestec de gaze i vapori, cu efecte luminoase i calorice intense.

Pentru ca descrcarea n arc s aib loc este necesar ca spaiul arcului s fie ionizat, adic s conin particule ncrcate cu sarcini electrice, care sub influena cmpului electric s poat fi transportate. Procesul de smulgere a electronilor i ionilor din atomii i moleculele gazelor ce se afl spaiul arcului se numete ionizare, iar gazul zicem c este ionizat.

La suprafaa dintre metal i spaiu o parte din electroni pot prsi metalul i se situeaz la o distan fa de suprafaa metalului fr a prsi metalul. Fora ce se exercit asupra electronilor are expresia: F = q E.

Cmpul electric poart denumirea de barier de potenial. Pentru ca unii electroni s poat depi bariera de potenial trebuie s se consume un lucru mecanic de ieire Aie,

Aie= Fi - q E unde q E = Uie tensiune de ieire.

Aie= q Uie [eV]

Tensiunea de ieire difer de la un metal la altul:

CS1,36 eVAl3,95 eV

K2,02 EvMo4,33 eV

Na2,12 eVFe4,79 eV

Ba2,29 eVC4,81 eV

Ca3,34 eVCu4,82 eV

Mg3,74 eVW5,36 eV

Energia cinetic sau cantitatea de energie necesar pentru depirea barierei de potenial poate fi obinut n urmtoarele feluri:

Emisie termoelectronic.

Emisie autoelectric.

Emisie fotoelectric

n cazul arcului stabil, tensiunea aplicat ntre electrozi determin apariia n zona coloanei unui cmp electric axial Ec. sub aciunea sa, electronii i ionii sunt accelerai, deplasndu-se n sensuri opuse.

ntruct electronii au viteze mult mai mari dect ionii, putem considera c ntregul curent al arcului electric este determinat de micarea electronilor. n urma ciocnirilor cu ionii i atomii neutri, electronii cedeaz o parte din energia lor, producndu-se o uniformizare a energiilor i temperaturii particulelor. Se stabilete astfel un echilibru termodinamic, ceea ce nseamn c fiecare punct din spaiul coloanei poate fi caracterizat de o anumit temperatur.

Presupunem c iniial gazul se afl n stare molecular. n urma nclzirii la o anumit temperatur cuprins ntre 4 000 0C i 8 000 0C se va produce fenomenul de disociere a moleculelor. Acest proces este nsoit de absorbia unei nsemnate cantiti de cldur, ceea ce contribuie la creterea energiei absorbite n arc. Cnd temperatura atinge 10 000 0C apar fenomene de ionizare (divizarea atomilor n electroni i ioni). La depirea temperaturii de 20 000 0C se produc procesele de ionizare repetat atomilor, care contribuie i ele la cretere energiei absorbite n arcul electric. Odat cu rcirea are loc procesul invers ionizrii, denumit recombinare. Electronii i ionii se unesc pentru a forma atomi sau molecule. Prin recombinare se degaj ntreaga energie absorbit pe parcursul disocierii i ionizrii. n acest mod, prin intermediul coloanei aerului se transmite continuu energie sub firm de cldur n direcie radial, spre periferia coloanei. Putem deci considera arcul electric drept o surs termic definit printr-o temperatur maxim, un anumit gradient radial al temperaturii, avnd capacitatea de a realiza o anumit densitate de energie. Graie acestor proprieti, de care depinde n ultim instan calitatea oricrei surse termice, arcul electric este folosit la numeroase procedee de sudare.

Tehnologiile noi de prelucrare a metalelor apeleaz la surse termice concentrate, cum ar fi laserul, fasciculul de electroni i plasm. Acesta din urm se produce cu ajutorul generatoarelor de plasm n care arcul electric nu mai arde liber, ci este puternic contractat. Procesul de constrngere se realizeaz prin rcire intens a straturilor periferice ale coloanei arcului. prin aceasta, coloana arcului se contract, crescnd temperatura maxim i gradientul radial al temperaturii. Proprietile termice deosebite ale arcului de plasm au deschis direcii noi de dezvoltare pentru o serie de tehnologii ca: tierea, sudarea i ncrcarea acelor metale i aliaje metalice la care prelucrarea cu flacr oxigaz sau cu arcul electric nu era posibil. Perfecionrile recente aduse generatoarelor cu plasm au permis folosirea acesteia n metalurgie, chimie, tehnica aero-spaial, .a.

Locul arcului electric n cadrul descrcrilor n gaze poate fi urmrit pe fig. 1, n care s-a reprezentat diagrama U=f(i).

Fig. 1

Zona iniial a-b este caracterizat de o intensitate a curentului cvasiconstant dei tensiunea aplicat coloanei de gaz crete sensibil. Curbele 1,2,3 sunt aezate n ordinea creterii intensitii ionizatorului.

Zona iniial b-c este caracterizat de o cretere sensibil a intensitii curentului la tensiune constant i poart denumirea de zona descrcrilor ntunecate. Surplusul de purttori de sarcin, apare ca urmare a ionizrii prin oc, fenomen ce se desfoar n avalan.

Zona iniial d-e se definete ca o descrcare autonom luminiscent la o presiune redus a gazelor sau a vaporilor metalici de ordinul a ctorva mbar.

Zona iniial g-h constituie domeniul arcului electric. Dac tensiunea aplicat depete tensiunea punctului f din fig. 1 se trece la descrcarea autonom n arcul electric.

n cazul arcului electric, tensiunea dintre electrozi este repartizat astfel: cderea de tensiune catodic UC, diferena de potenial n coloana arcului Ul, i cderea de tensiune anodic Ua, (fig. 2).

Dac la metale curentul electric este dat de micarea electronilor, n cazul arcului electric curentule este determinat att de electroni ct i de ioni. ntre ei exist un schimb reciproc de energie datorat ciocnirilor. Electronii accelerai de cmpul electric existent pot ptrunde n materialul anodului, dar ionii nu pot s prseasc anodul. Din acest motiv n apropierea anodului se produce o aglomerare de electroni (o zon de sarcin spaial negativ), cea ce se evideniaz prin cderea de tensiune anodic Ua (fig.2).

Fig. 2

Pentru a putea prsi metalul catodului, electronii trebuie s nving bariera de potenial existent n acea zon. Aglomerarea de sarcini pozitive din apropierea catodului se evideniaz prin cderea de tensiune catodic Uc. Valoarea acesteia atinge 5-10 V, dei se ntinde pe o distan de cca 100 m. Densitatea de curent variaz ntre limitele de 10 1000 A/mm2 la catod, respectiv 1-100 A/mm2 la anod. Tensiunea total a arcului este funcie de curentul acestuia. Curba care red aceast funcie se numete caracteristica static a arcului electric (fig. 3).

Fig. 3

COLOANA ARCULUI ELECTRIC

ntruct cmpul electric EC, este aproape uniform (fig. 4), rezult c i densitile de sarcini pozitive i negative trebuie s fie egale. Curentul electric prin coloan fiind determinat de viteza de deplasare a sarcinilor, participrile curenilor de electroni i ioni vor fi proporionale cu vitezele acestora. ntruct viteza electronilor este cu mult mai mare dect cea a ionilor, se poate considera c n coloana arcului ntregul curent este determinat de micarea electronilor. Acest lucru se poate demonstra calculnd viteza purttorilor de sarcin cu ajutorul relaiei lui Langevin.

Mobilitatea k a electronilor accelerai ntr-un cmp electric este dat de:

k = 0,69

(1)

n care e0 i m sunt sarcina, respectiv masa electronului, parcursul liber mijlociu al su i u viteza medie, dat de relaia:

= (2)

Introducnd pe (1) i (2) n relaia lui Langevin, rezult c viteza ionilor pozitivi Vp este cu mult mai mic dect viteza electronilor Vn i anume:

Vp = 4,25 10-3 Vn

(3)

Acest lucru nseamn c n coloana arcului conductivitatea electric este la fel ca n cazul metalelor.

Fig. 4

Pentru a menine constant curentul prin coloana arcului este necesar ca densitatea de electroni i seciunea zonei conductibile s fie pstrate constante. Pentru a putea menine temperatura ridicat a unui arc electric, trebuie introdus permanent o cantitate de energie suficient pentru a compensa pierderile de cldur transmise mediului prin conductibilitate termic. Aceast energie este furnizat de curentul electric ce trec prin coloan.

La baza transmiterii de cldur prin conductibilitate ntru-un gaz cu temperatur nalt stau multe procese. Spre exemplu, n cazul plasmei cu azot, care a fost cercetat mai temeinic, conductibilitatea termic poate fi determinat cu ajutorul urmtoarelor mrimi:

KC coeficientul de transmitere n sens clasic a cldurii (prin micare microscopic a atomilor i ionilor);

Ke idem, datorit electronilor;

Kd coeficientul de transmitere a cldurii prin difuzie ambipolar;

KiI - coeficientul de transmitere a cldurii datorit difuziei ntre electroni i ioni;

KiII - coeficientul de transmitere a cldurii prin difuzia atomilor dublu ionizai i a electronilor liberi;

Conductivitatea electric bun a unui gaz aflat la o temperatur ridicat se datoreaz existenei particulelor electrizate i ndeseobi a electronilor care contribuie esenial la circulaia curentului. Este valabil relaia:

= e ne be (4)

unde:

ne numrul electronilor din unitatea de volum;

be mobilitatea acestora;

n figura 5 se prezint conductivitatea electric a argonului, azotului, heliului i a plasmei de hidrogen (p = 1 atm.). Dac temperatura depete 20 000 K, conductivitatea electric a plasmei de azot i argon rmne practic constant.

Fig. 5

DISTRIBUIA TEMPERATURII N COLOANA ARCULUI

Distribuia radial a temperaturii n coloana arcului electric depinde de proprietile plasmei, (conductibilitate termic i electric), de puterea cu care a eliminat arcul i de pierderile de putere prin conducie, convecie i radiaie.

Ecuaia bilanului termic pentru un arc cilindric, cunoscut dup numele autorilor ca ecuaia Elebans-Heller e formulat pe considerentul c transmiterea cldurii se face prin mantaua unui cilindru de lungime unitar i raz medie r. Cldura se dezvolt n seciunea inelar de raz r i grosime dr. aplicnd legea conductivitii, cldura dezvoltat n seciunea inelar produce o schimbare a gradientului de temparatur conform relaei:

(5)

n care:

a = conductibilitatea termic a plasmei;

Jr = densitatea medie de curent a seciunii inelare;

Deoarece n lungul coloanei arcului Ec = constant, iar curentul electric este determinat numai de micarea electronilor, este valabil relaia:

=

(6)

r conductivitatea seciunii inelare din coloana arcului.

Simplificnd i introducnd pe (6) n (5), obinem:

(7)

n figurile 6 i 7 sunt reprezentate variaiile conductivitii respectiv ale conductibilitii termice la o plasm de azot.

Fig. 6

Fig.7

Pentru ca ecuaia (7) s fie satisfcut, trebuie ca pentru creterea conductibilitii odat cu temperatura gradientul radial de temperatur s scad. Variaia gradientului de temperatur arat c temperatura crete spre axa descrcrii. Valoarea maxim a temperaturii depinde i de Ec i conform relaiei (6) acesta depinde de curent i conductivitatea electric. nseamn c o dat cu creterea densitii crete i temperatura. Deoarece, de la o anumit temperatur, conductivitatea rmne practic constant, temperatura maxim va fi o funcie de Jr prin micorarea seciunii coloanei, crete i temperatura n axa descrcrii.

Rojanschi i Kapov explic creterea temperaturii prin contractarea coloanei arcului, folosind parametrii care caracterizeaz arcul electric. Considernd c ntreag cantitate de cldur ar fi cedat mediului prin radiaie, ecuaia bilanului poate fi exprimat sub forma:

EI = 2r c T(8)

n care:

2r suprafaa lateral de radiaie a elementului de arc;

T temperatura absolut a coloanei;

ntr-un caz general se poate exprima energia absolut de arc sub forma:

EI = rm f(T),

Pentru E = constant i I = constant, temperatura T este cu att mai mare cu ct raza coloanei r este mai redus. n baza acestor consideraii, dac printr-un mijloc oarecare se reduce raza r a cilindrului coloanei arcului, se obine o cretere considerabil a temperaturii coloanei.

Pentru a putea face o comparaie ntre un arc liber i un arc contractat se prezint n figura 8 repartiia temperaturii coloanei n aceste cazuri.

O alt explicaie pentru creterea temperaturii n axa descrcrii ca urmare a strangulrii coloanei se bazeaz pe teoria Maeeker. Aceasta presupune c n cazul echilibrului termic, energia arcului electric este transportat ndeseobi de electroni. Electronii accelerai de cmpul EC i modific energia cinetic n urma ciocnirilor cu particulele grele. n cazul ciocnirilor elastice ei pierd o mic parte din energia lor cinetic. n cazul unei ciocniri neelastice electronii cedeaz aproape ntreaga lor energie pentru ionizarea gazului.

Fig. 8 a

Fig. 8 b

Probabilitatea ciocnirii electronilor este determinat de parcursul liber mijlociu , care variaz invers proporional cu presiunea. Repartiia vitezelor electronilor ntr-un gaz ionizat este supus unor relaii statice de tip Maxwell, ntocmai ca n cazul unui gaz ideal. Totalitatea electronilor liberi poate fi privit deci ca un gaz, avnd o presiune parial proprie. Temperatura acestui gaz electronic caracterizeaz energia medie a electronilor.

La presiuni joase, electronii au un parcurs liber mijlociu mare. Neexistnd ciocniri, energia gazului de electroni este mare, deci i temperatura electorilor este ridicat. n acelai timp ns, temperatura gazului abia depete temperatura mediului ambiant. Este cazul plasmei reci, specific tuburilor fluorescente. La presiunea atmosferic sau la presiuni ridicate, odat cu scderea lui se intensific ciocnirile neelastice. Electronii vor ceda o parte din energia lor gazului rece. n urma acestui fapt, temperatura electronilor Te va scdea pe seama ridicrii temperaturii gazului Tg .

La presiunea atmosferic se atinge un echilibru la care este adus la temperaturi nalte, iar Te depete foarte puin temperatura gazului.

Deoarece distribuia temperaturii gazului i distribuia electronilor sunt strns corelate n funcie de variaia densitii de electroni, pe raza cilindrului va exista i o variaie corespunztoare a temperaturii. n axa descrcrii, pierderile prin radiaie fiind mai reduse dect la exteriorul coloanei, temperatura Tm va fi ridicat, deci i conductivitatea electric va fi mai mare. Acest fapt atrage dup mrirea densitii de electroni n ax i deci o cretere i mai mare a temperaturii.

Creterea aceasta de temperatur n axa arcului contractat se datoreaz reducerii razei coloanei ca urmare a rcirii. Odat cu rcirea suplimentar dat de pereii reci ai ajutajului, energia arcului va fi cedat spre exterior nu numai prin radiaie ci i prin convecie. Pentru o energie constant (E.I) introdus n arc, prin reducerea razei coloanei, aceeai cantitate de purttori de sarcin este coninut ntr-un volum mai mic. Creterea numrului de ciocniri conduce la o cretere a densitii de energie a gazului de electroni, aadar o cretere a temperaturii gazului n axa descrcrii.

La generarea plasmei se folosete aceast proprietate a arcului de a-i ridica temperatura datorit contractrii coloanei, de exemplu prin trecerea forat printr-un ajutaj intens rcit. Se obine astfel o surs termic cu proprieti deosebite, utilizat la tierea, sudarea sau acoperirea diferitelor metale sau aliaje.

La anod i catod exist cele mai mari temperaturi posibile. Acestea sunt temperaturile de fierbere a metalelor respective (al Fe cca 3000 0C). De temperatura de fierbere este legat formarea vaporilor metalici, care influeneaz arcul electric, dar care poate atinge cu vapori i praf, i domeniul de respiraie al sudorului. n funcie de compoziia lor, acetia sunt diferit de nocivi.

Arcul electric ca i conductor de curent fr rezisten poate fi deviat uor pin cmpuri magnetice exterioare (efect de suflare). Arcul electric nsui este nconjurat de un cmp magnetic concentric, care exercit o for strangulat (fora Lorentz). Aceast for este cu att mai mare, cu ct densitatea curentului este mai nalt. La partea catodic a locului de depunere a arcului electric exist adesea odat cu densitatea de curent i presiunea (de ex. la arcul electric WIG), atunci apare n arcul electric o curgere axial de gaz la pies, care mrete considerabil transmiterea cldurii.

De temperatura nalt n arcul electric i la pictur n cazul trecerii metalice sunt legate funcie de atmosfera arcului electric diverse reacii chimice. Ele duc la desfacerea legturilor (de ex. 2 CO2 2 CO + O2), la transformri (de ex. 2 MN+SiO2 2 MnO + Si), i ce duc la pierderi prin ardere i la aderena elementelor de aliere, la absorbia gazelor (H2, N2) n baia de sudare i apoi formrii de pori la solidificare. Reaciile chimice pot avea loc ntre toate gazele, metalele i zgurile existente n domeniul de influen al arcului electric. Deseori sunt necesare la materiile prime de adaos, elemente speciale pentru dezoxidare (de ex. Si + O2 CO2 (gaz)).

ARCUL ELECTRIC DE CURENT CONTINUU

n coloana unui arc electric de curent continuu intensitatea cmpului electric are valori locale extrem de variabile. Fr a intra n analiza proceselor fizice care determin variabilitatea intensitii cmpului electric se pot constata urmtoarele aspecte, schiate n fig. 2:

a) Exist o intensitate mare a cmpului electric n fa catodului, care determin, pe o distan relativ mic o diferen de potenial Ue.

Intensitatea mare a cmpului electric determin extragerea de electroni din anod i accelerarea lor; ca urmare se produce o ionizare intens nsoit de radiaii luminoase (fotoni). Aceast zon a piciorului de arc electric se numete pat catodic.

b) i n faa anodului se produce o asemenea diferen de potenial Ua, dar sensibil mai mic dect aceea din faa catodului.

c) Coloana arcului se comport cvasineutral i are o intensitate relativ mic a cmpului electric. Valoarea acestuia depinde de intensitatea curentului i de condiiile de rcire a arcului electric.

Un arc electric de curent continuu este definit prin parametrii electrici: tensiunea de ardere, intensitatea curentului, diferenele de potenial Uc, Ua, Ue i lungimea arcului. Caracteristica arcului electric poate fi definit prin relaiile:

F(Ua;Ia; Ia) = 0

Ua= f1(Ia) Ia= constant

Ua= f2(Ia) Ia= constant

Dependena dintre valorile stabilizate ale tensiunii i curentului la o lungime constant a arcului electric reprezint caracteristica static a acestuia.

Obinuit caracteristica static se reprezint sub forma unor familii de curbe determinate experimental avnd ca parametru lungimea arcului (fig. 10).

Fig. 10

STABILITATEA ARCULUI ELECTRIC DE CURENT CONTINUU

Pentru a asigura stabilitatea arcului electric, la alimentarea lui dintr-o surs de curent continuu, fig. 11 a, este necesar s se introduc n circuit o rezisten limitatoare, astfel nct caracteristica extern a sursei, curba I definit de U = R i, s intersecteze, caracteristica 2 a arcului electric. Din cele dou puncte de intersecie P1 i P2, numai punctul P2 asigur stabilitatea arcului electric (fig. 11-b).

n adevr, n regim static, ecuaia de funcionare:

U=R i+u

satisface ambele puncte P1 i P2. n regim dinamic, la variaii de curent de funcionare este:

U=R i+L

sau

Fig. 11

Din fig. 11 rezult c punctul P1 este instabil, iar punctul P2 este punct stabil de funcionare. Pentru valori ale curentului n jurul curentului i1(P1) din fig. 11 b, rezult:

ii1; , curentul i are tendina de cretere, tinde ctre i2;

Pentru valori ale curentului i in jurul punctului i2(P2) rezult:

ii2; , curentul i are tendina de scdere la valoarea i2;

n consecin, n regim dinamic, se constat n jurul punctului P1 valori ale curentului care diverg fa de i1, iar n jurul punctului P2 valori ale curentului care converg ctre i2.

n unele aplicaii industriale, ca de exemplu sudarea electric, caracteristica extern a sursei este puternic cztoare pentru a realiza o intersecie net cu caracteristica arcului electric.

ARCUL ELECTRIC DE CURENT ALTERNATIV

Arderea arcului electric de curent alternativ este un proces dinamic, valorile curentului i tensiunii variind de la un moment la altul.

Fenomenele fizice (electrice i termice), din arcul de curent alternativ prezint unele particulariti care au o influen important asupra stabilitii arderii i funcionrii surelor de sudare. n curent alternativ polaritatea sursei se schimb n timp funcie de frecvena curentului el trecnd prin zero periodic i anume de dou ori ntr-o perioad.

Cum arcul electric este considerat o rezisten neliniar ntr-un circuit alimentat cu o tensiune nesinusoidal att curentul ct mai ales tensiunea arcului nu mai sunt sinusoidale.

Fig. 12

Deoarece arcul electric se stinge la sfritul fiecrei alternane i se reaprinde la alternana urmtoare se produce o deionizare a gazelor i o scdere a conductibilitii acestora. n momentul schimbrii polaritii, intensitatea curentului i schimb valoarea i sensul fapt ce contribuie la schimbarea sensului de micare a particulelor ncrcate electric ceea ce duce la amestecarea i recombinarea lor. n acelai timp, se produce o scdere a temperaturii petelor active de pe electrozi dar mai ales la pies. Ca urmare a scderii intense a conductibilitii electrice, n spaiul arcului electric, dup stingerea lui, pentru reaprindere la nceputul fiecrei alternane, este necesar o tensiune a sursei mai mare dect tensiunea arcului:

Us=Uap>Ua

Dac sursa nu asigur tensiunea de aprindere arcul electric nu se reaprinde ceea ce conduce la rcirea i deionizarea mai pronunat a spaiului coloanei arcului i n final se va cere un vrf de tensiune i mai mare. Acelai lucru se ntmpl i dac arcul electric i mrete lungime.

La variaii rapide i foarte rapide ale curentului din arcul electric ionizarea spaiului nu poate urmri aceste variaii. La sudarea n curent alternativ se consider aa-numit caracteristic static a arcului, caracteristica ridicat pentru valori efective ale curentului i tensiunii. Aceasta are form identic cu cea din curent continuu cu specificaia c la cureni egali i la aceeai lungime a arcului Ua c.a > Ua c.c. Analiznd oscilogramele ridicate experimental se constat c att curentul ct i tensiunea arcului variaz dup curbe nesinusoidale.

Se spune c arcul electric este stabil cnd valorile medii ale parametrilor ce l determin rmn neschimbate pe toat durata de timp eferent funcionrii arcului. Stabilitatea arcului n curent alternativ este o problem foarte complex i se poate aborda din mai multe puncte de vedere: sudarea manual cu electrozi clasici, sudarea sub flux, sudarea n mediu de gaz protector, sudarea automat.

Fig. 13

n figura de mai sus sunt prezentate caracteristica de funcionare a arcului n cazul sudrii cu electrod. n mod asemntor arcului n curent continuu caracteristica de sudare a sursei intersecteaz caracteristica arcului n punctul A1 i A2, punctul A1 fiind un punct de funcionare instabil, punctul A2 fiind punct de funcionare stabil. Fenomenul de revenire la valoarea curentului din A2 se desfoar cu att mai repede cu ct caracteristica extrem a sursei are o pant mai cobortoare adic tg s >> tg a

PROCESE DE REGLARE LA SUDAREA CU ARCUL ELECTRIC

n cazul procedeelor de sudare cu arc electric cu electrod topit, arcul electric trebuie inut pa lungime constant. Pentru aceasta electrodul trebuie mpins n baia cu viteza cu care arcul electric topete electrodul. La sudarea cu arc electric cu electrod nvelit aceasta se realizeaz de operatorul sudor. La electrodul de srm mpins mecanic, procesul de reglare are loc pe cale electric. Acesta se face n dou moduri:

1. Reglarea extern reglarea U

Lungimea arcului electric se regleaz peste tensiunea arcului electric. Dac arcul electric devine mai lung, tensiunea va crete i motorul de avans srm primete o vitez mai mare. Dac arcul electric devine mai scurt, tensiunea scade, turaia scade. Ipoteza este un arc electric cu o intensitate a curentului de sudare aproximativ constant, ceea ce nseamn o surs de curent de sudare cu caracteristic cztoare. Acest proces de reglare este relativ inert (motorul trebuie accelerat sau ncetinit). Reglarea exterioar se instaleaz de aceea numai la viteze de avans srm mici sub cca. 4 m/mm. n acest domeniu lucreaz sudarea normal sub strat de flux.

2. Reglarea intern: - reglarea I

Arcul electric este inut aici peste o modificare a curentului de sudare la o lungime constant. Ipoteza este un motor de avans srm la care poate fi reglat o vitez de avans srm constant. La sudarea MIG viteza de sudare depinde de condiiile de lucru, diametrul srmei i intensitatea medie a curentului de sudare ntre 2.12 m/min. Pentru procesul de reglare este necesar o surs de curent cu caracteristic rigid.

Dac arcul electric MIG corect reglat devine ca urmare a unei avarii, mai lung, (ex. sudarea peste un prag), atunci tensiunea crete. Sursa de curent poate da ns n cazul acestei tensiuni mai nalte o intensitate a curentului considerabil redus i se va topi mai puin srm pe unitatea de timp. Deoarece ns avansul srmei este reglat constant la intensitatea medie nalt a curentului de sudare, srma est mpins mai rapid ntr-un timp mai scurt dect ar corespunde aceasta unei viteze de topire printr-o intensitate redus a curentului de sudare. Arcul electric devine din nou mai scurt. Important pentru acest proces de reglare este faptul c sursa de curent la o modificare redus a tensiunii provoac o modificare mare a curentului.

Surse de curent adecvate reacioneaz la o modificare a tensiunii de 5 V cu 100 A. Modificarea intensitii de curent (n nclinarea caracteristicii tensiunii curent 5 V/100 A). n cazul scurtcircuitului pictur, aceste surse de curent provoac stropi foarte mari de curent sub form de explozie. De aceea surselor de curent li se intercaleaz inductiviti de adaos (bobine de oc), care ntrzie creterea curentului. Prin aceasta procedeul de aprindere aste sensibil nrutit.

SINTEZ

PROCESE DE REGLARE LA SUDAREA CU ARCUL ELECTRIC

1. Reglarea U sau Va=f(Ua)

Unde: Va = viteza de avans a srmei;

la = lungimea arcului;

Ua = tensiunea arcului;

Vt = viteza de topire;

Procesul de reglare se realizeaz dup urmtoarea schem:

Fig. 14

xa= KEM Ua-U0(1)

KEM=

(2)

dac R1= 0 (BC) KEM=0dac R2= 0 (BA) KEM=1

dac KEM= 0 xa = - U0dac KEM= 1 xa = Ua - U0

Ua = Ec la (3)

Unde:

xa = semnalul abatere reprezint mrimea de intrare n regulatorul automat RA;

KEM = coeficientul de transfer al elementului de msur (KEM < 1) ce reduce tensiunea arcului Ua, de KEM ori.

U0 = tensiunea de prescriere pentru valoarea tensiunii arcului Ua.

n = turaia motorului.

Momentul iniial t0Momentul apariiei perturbaiei t1Efectul reglrii automate la timpul t2Efectul final la timpul t3

lala=la+lala=la+la- la= la

UaUa=Ua+UaUa=Ua+Ua- Ua= Ua

xaxa=xa+xa

USUs=Us+Us

nn= n +n

VaVa=Va+Va

Fig. 2 B

TAU = constanta de timp a procesului Va = f(Ua)

Vt ISEC = intensitatea cmpului electric n coloana arcului;

KS = coeficientul de stabilitate static (KS = tgS tga)

tga = panta caracteristicii arcului

KAU = factorul de amplificare al regulatorului automat RA

Ki = coeficientul de topire

2. Reglarea l sau Va = constant.

Procesul de reglare pentru Va = constant se realizeaz dup schema de mai jos:

Fig. 15

xa = U0-UDB; UDB=KEM KE;

xa=U0-KEM KE;

unde:

U0= tensiunea de prescriere a turaiei n a motorului M;

xa= semnalul de abatere

R1, R2, R3 = rezistenele punii tahometrice utilizat drept traductor de turaie;

UDB = tensiunea circuitului de reacie;

KEM = coeficientul de transfer al elementului de msur (KEM