2.10.3. Металлические дуги в защитных газах и вакууме

Ме-дуга в защитных газах используется в основном для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей (в СО₂, в смесях СО₂ + Аr, СО₂ + О₂), а также алюминиевых сплавов и коррозион­но-стойких сталей (в Аr и в смеси Аr + Не) главным образом на постоянном токе обратной полярности при жесткой или полого-падающей внешней характеристике источников питания. Наи­большее применение ввиду своей экономичности получила меха­низированная сварка тонкой проволокой в среде углекислого газа. Оснащение установок для механизированной сварки импульсными приставками, используемыми для управляемого переноса металла, существенно расширяет область их применения.

Ме-дуга в вакууме (вакуумная дуга) горит обычно в парах ме­талла электрода и применяется главным образом для сварки на постоянном токе обратной полярности. Давление среды - от 1 Па и ниже. Безусловно, дуга в вакууме отличается по своим свойст­вам от дуги при атмосферном давлении. Плазму столба дуги уже нельзя рассматривать как термически равновесную, так как элек­тронная температура больше температуры газа Т_е > T_д. Термиче­ская ионизация в столбе дуги снижается, и ее роль в определенной степени компенсируется неупругими столкновениями.

В вакуумной дуге увеличивается катодное падение потенциала до 18...20 В и уменьшается градиент напряжения в столбе дуги по сравнению с атмосферными дугами с 2...4 до 0,2...0,4 В/мм, т. е. примерно в 10 раз (в воздухе Е = 1,5...2,0 В/мм; в среде СО2 Е = 3...4 В/мм). Столб вакуумных дуг обычно длиннее, что позво­ляет применять более узкую разделку кромок стыка. Анодное па­дение потенциала меняется мало.

Баланс энергии в вакуумной дуге (рис. 2.53) показывает, что часть энергии на анод переносится непосредственно с катода. Вследствие интенсивного выделения теплоты на аноде коэффици­ент наплавки растет до 35.. .40 г/(А • ч). Это почти в 2 раза больше, чем при сварке под флюсом. Стоимость сварки в вакууме оказыва­ется в ряде случаев ниже, чем в контролируемой атмосфере инерт­ного газа, а качество шва - достаточно высоким.