2.7.4. Вращающаяся дуга

Эффект перемещения дуги в поперечном внешнем магнитном поле используется для ее вращения с образованием конической или цилиндрической поверхностей.

Вращающаяся «конусная» дуга применяется для сварки коль­цевых швов малого диаметра, например соединения трубы с труб­ной доской (рис. 2.42), по оси которой располагается неплавящийся электрод. С помощью соленоида создается магнитное поле, па­раллельное оси электрода. При горении дуги «электрод - кромка» столб ее оказывается направленным поперек поля Н¯, что и вызывает вращение дуги. Частота вращения п прямо пропорциональна напряженно­сти поля Н и току дуги I и достигает обычно несколько тысяч оборотов в минуту. Сварка изделия происходит за несколько секунд, что соответствует 100-1000 оборотам дуги. Использова­ние вращающейся дуги весьма упроща­ет сварочную аппаратуру.

Применяют также не стержневой, а фигурный неплавящийся электрод, форма которого соответствует конфи­гурации свариваемой кромки. Сдвиг электрода относительно кромок изделия должен обеспечить взаимодействие столба дуги с поперечным внешним магнитным полем. Фигурным медным электродом удается свари­вать детали произвольной формы, что весьма перспективно при массовом производстве таких изделий, как конденсаторы, герме­тизированные изделия автоматики и т. д.

Способ сварки кольцевых швов труб вращающейся «бегущей» дугой заключается в том, что на концы труб надеваются два соле­ноида - катушки, включенные встречно (рис. 2.43). Благодаря этому в зазоре между трубами создается радиальное магнитное поле В (В = μ_aH). Если между торцами труб зажечь дугу, то на нее будет дей­ствовать тангенциальная сила. Движение дуги вначале ограничива­ется той скоростью, с которой может перемещаться по поверхности холодной трубы катодное пятно. По мере разогрева торцов скорость движения дуги v_CB возрастает, достигая весьма больших значений. После выключения дуги осуществля­ется осадка труб.

Воздействие магнитогидродинамических явлений на ванну рас­плавленного металла можно исполь­зовать не только для регулирования глубины проплавления, но и для управления положением сварочной ванны в зазоре стыка (см. рис. 2.41). Для этого необходимо создать в ме­талле вертикальные объемные силы, что вполне осуществимо. Попереч­ное внешнее магнитное поле можно использовать также для управления формированием шва в разных пространственных положениях. При многодуговой сварке в одну сварочную ванну и при трехфазной сварке магнитогидродинамические эффекты даже в отсутствие внешнего магнитного поля по­зволяют существенно расширить технологические возможности процесса. Магнитное воздействие на сварочную ванну эффективно также при электрошлаковом и других методах сварки.