§ 10. Способы зажигания дуги

Дуга может возникнуть в результате пробоя газа (воздуха) или предварительного соприкосновения электродов с последующим разведением их на расстояние нескольких миллиметров. Пробой воздуха возможен только при больших напряжениях, например 1000 В при зазоре между электродами в 1 мм. Этот способ возбуждения дуги обычно не применяется ввиду опасности высокого напряжения. При питании дуги переменным током высокого напряжения и высокой частоты (более 3000 В и 150 - 250 кГц) можно осуществить пробой воздуха при зазоре между электродом и изделием до 10 мм. Этот способ зажигания дуги менее опасен для сварщика и им нередко пользуются, включая в сварочную цепь прибор, называемый осциллятором. Для второго способа возбуждения дуги требуется разность потенциалов между электродом и изделием всего 40 - 60 В и, следовательно, источник высокого напряжения не нужен.

Соприкосновение электрода с изделием создает замкнутую сварочную цепь. В момент отрыва электрода от изделия электроны, находящиеся на нагретом от короткого замыкания катодном пятне, теряют прочную связь с атомами и электростатическим притяжением перемещаются на анод, образуя дугу с электронным током. Эта дуга с течением времени (микросекунды) стабилизируется. Электроны, вышедшие с катодного пятна, ионизируют газовый промежуток, в дуге появляется ионный ток. Скорость зажигания дуги зависит от свойств источника питания сварочным током, от силы тока в момент соприкосновения электродов, от состава газов и времени соприкосновения электродов.

Чем ниже потенциал ионизации вещества, заполняющего промежуток между электродами, тем быстрее и в большем количестве возникнут ионы и быстрее завершится переход от электронной дуги к электронно-ионной.

На скорость возбуждения дуги также влияет величина сварочного тока. Чем больше ток при одном и том же диаметре электрода, тем больше становится сечение катодного пятна, большим будет электронный ток в начале зажигания, быстрее произойдет ионизация и переход к устойчивому дуговому разряду. Время перехода еще более сокращается при уменьшении диаметра электрода.

Полярность тока также влияет на скорость зажигания дуги. При постоянном токе и обратной полярности (минус источника тока подключается к изделию) скорость возбуждения дуги больше, чем при переменном.

От момента возникновения дуги до стационарного ее состояния может пройти несколько десятых долей секунды.

Поддержание непрерывного горения дуги будет осуществляться, если приток энергии в дугу превышает потери в ней.

Повторные возбуждения дуги после ее периодических угасаний в результате коротких замыканий каплями электродного металла, образующихся на конце плавящегося электрода и переносимых на изделие, происходят самопроизвольно, если температура торца электрода остается достаточно высокой.

Напряжение между электродом и изделием при этом должно быстро восстанавливаться (до 25 В в течение менее 0,05 с).