Презентація до уроку. Тема "Зварювальна дуга: будова і характеристика"

Тема: Зварювальна дуга: будова і характеристика. Предмет: Обладнання та технології зварювальних робіт (147 год.)Викладач: Решетова В. В.2025/2026

🎯 Мета уроку. Сформувати розуміння будови зварювальної дуги, її основних зон та процесів, що в ній відбуваються. Ознайомити учнів з фізичними характеристиками зварювальної дуги, такими як температура, довжина, напруга, стабільність горіння. Пояснити фактори, що впливають на формування та стійкість дуги (вид електроду, полярність, сила струму, відстань між електродом і металом). Розвинути вміння застосовувати знання про дугу при налаштуванні режимів ручного дугового зварювання. Сприяти формуванню навичок безпечної роботи, враховуючи ризики, пов’язані з високими температурами, УФ-випромінюванням і бризками металу.

ЕЛЕКТРИЧНА ДУГА — це тривалий електричний розряд, що горить між електродом і виробом в іонізованій (зарядженій) суміші газів і парів металів

Схема горіння дуги. Коротке замикання електрода на заготовку викликає розігрів торця електрода. Електрони, вириваючись із розпеченого торця електрода, розщеплюють атоми газів та парів металу на іони та електрони. В іонізованому потоці виникає дуговий розряд. Відео

Контактне збудження дуги. Дугу збуджують двома контактними способами - дотиком або чирканнням електрода о метал. В обох випадках процес утворення (збудження) зварювальної дуги починається з короткого замикання

Безконтактне збудження дуги. У сучасному зварювальному обладнанні для іонізації газу (без дотику електрода до виробу) використовують: Високовольтний розряд спеціального генератора — високочастотних коливань (осцилятора). Осцилятор — це прилад, який створює високочастотний струм для безконтактного збудження дуги.

Виникнення зварної дуги. Коротке замикання: При короткому замиканні електрода (катода) на виріб (анод) виділяється велика кількість тепла.2. Вивільнення електронів: Тепло прискорює рух вільних електронів по замкненому зварювальному колу.3. Емісія: Після відриву (відводу) електрода від виробу під впливом електричного поля вільні електрони починають вилітати в міжелектродний простір. Виникає електронна емісія — самовільний вихід електронів з катода у газове середовище. Це призводить до збудження електричної дуги.4. Стійке горіння: Електрони, які вилетіли з кінця електрода, поповнюються з джерела живлення зварювальним струмом, і дуга горить постійно.

Процеси іонізації у дуговому проміжку. У дуговому проміжку розрізняють три основні види іонізації: Ударна. Електрони, які вийшли з електрода (катода), на шляху до анода зіштовхуються з атомами. Вони «вибивають» з атомів їхні орбітальні електрони, утворюючи позитивні іони. Фотоіонізація. Утворення заряджених частинок під впливом світлових (ультрафіолетових) променів, які поглинаються атомами й молекулами. Теплова. Проявляється при підвищенні температури нагрівання газів і парів дуги. Це призводить до збільшення числа ударів іонів та електронів, а значить, і до утворення нових заряджених частинок.!!! Важливо: Безперервна іонізація створює необхідні умови для стійкого горіння дуги.

Будова зварювальної дуги. ЗВАРЮВАЛЬНА ДУГА—це стійкий електричний розряд між електродом і металом, який використовується для розплавлення металу в місці зварювання. Це ділянка електричного кола, на якій відбувається спад напруги, і яка поділяється на три основні області:1. Катодна пляма: Негативно (-) заряджена область на катоді.2. Стовп дуги: Центральна частина дуги, заповнена іонізованими газами (плазмою).3. Анодна пляма: Позитивно (+)заряджена область на аноді.

Розподіл напруг на областях зварювальної дуги. ЗВАРЮВАЛЬНА ДУГА — це ділянка електричного кола, на якій відбувається спад напруги.1-катодна пляма: Uk=12-17 В –витрати на електронну емісію і розгін електрнів2- стовб дуги: Uс 2-12 В (збільшується при збільшені довжини дуги Lд)3-анодна пляма: Uа=2-11 В–витрати енергії на бомбардування анода електронами  Загальний спад напруги:

КАТОДНА ПЛЯМА: ДЖЕРЕЛО ЕЛЕКТРОНІВКлючовий елемент для підтримки горіння дуги1. ФУНКЦІЯДжерело електронів (відповідає за термоелектронну емісію).2. ТЕМПЕРАТУРАДіапазон: Tк = 2400 – 2600ªC.3. ТЕПЛОВИДІЛЕННЯВиділяється ~ 38% від загальної кількості тепла дуги.4. СПАД НАПРУГИ (Uк)Пов'язаний з витратами енергії на емісію та розгін електронів. Величина: Uк = 12-17 В.

АНОДНА ПЛЯМА: ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИЗона входу електронів та теплового впливу1. ФУНКЦІЯМісце входу електронів у зварювальну ванну/виріб.2. ТЕМПЕРАТУРАДіапазон: Та = 2400 – 2600ºС3. ТЕПЛОВИДІЛЕННЯГенерує ~ 42% від загальної кількості тепла дуги.4. СПАД НАПРУГИ (Uа)Пов'язаний з витратами енергії на бомбардування анода електронами. Величина: Uа = 2-11 В.5. ФОРМА ПОВЕРХНІПід впливом електронного бомбардування поверхня плями має увігнуту форму (кратер).

Стовп дуги. Функції і склад. Функція: Є основним провідником електричного струму. Склад: Нейтральний, містить однакову кількість позитивних іонів та вторинних електронів. Рекомбінація: Процес з'єднання позитивних іонів з електронами, що утворює нейтральні атоми.2. Теплові та Електричні Характеристики. Тепловиділення: 20% від усього тепла дуги. Температура: Досягає 6000–8000°C і залежить від сили зварювального струму. Спад напруги (Uc): Становить 2–12 В і зростає пропорційно до збільшення довжини дуги (Lд).