Устойчивость сварочной дуги и возможность направления ее в определенное место при сварке постоян­ным током зависят от направления действия результи­рующего магнитного поля вокруг дуги, которая часто вызывает отклонение от нормального положения. Такое явление называют магнитным дутьем.

Причина возникновения магнитного дутья заклю­чается в следующем: столб сварочной дуги представляет собой гибкий проводник, который под воздействием маг­нитного поля, как и обычный проводник с током, может выталкиваться с места, где магнитные силовые линии более сгущены, в направлении, где силовые линии менее сгущены.

Рассмотрим влияние на сварочную дугу постоянного тока различных магнитных полей и ферромагнитных масс.

Под собственным магнитным полем принято понимать круговое магнитное поле тока, возникающее при прохождении тока по элементам сварочной цепи, в том числе и по основному металлу. В этом случае, если токоиодвод подключен к свариваемому изделию вблизи дуги, магнитное поле оказывает равномерное симметричное воздействие па столб дуги, и дуга не отклоняется

(рис. 20, а). Если же то - коподвод подключен вдали от места горения дуги, то за счет усиления (сгущения) магнитного поля со сторо­ны токоподвода дуга откло­няется в противоположную сторону (рис. 20, б).

Сила, отклоняющая ду­гу, пропорциональна квад­рату тока, вследствие чего магнитное дутье становит­ся очень заметным при сварке на постоянном токе в 300 А и более. Соответствующим переносом места подключения то­коподвода к изделию можно уменьшить или устранить

Рис. 21. Влияние наклона электрода на электромаг­нитное отдувание дуги

отклонение дуги. Отклонение дуги от нормального поло­жения уменьшается при сварке с наклоном электрода в сторону магнитного отдувания дуги (рис. 21, а). Следо­вательно, небольшим наклоном электрода в сторону, про­тивоположную отдуванию, можно заметно уменьшить магнитное отдувание дуги. Этим широко пользуются на практике.

При сварке дугой косвенного действия регулирование величины магнитного отдувания достигается изменением угла а между электродами (рис. 21, б). Чем меньше угол, тем больше выдувается дуга.

Подковообразным магнитом можно создать по­перечное магнитное поле (рис. 22), которое будет взаимо­действовать с кольцевым магнитным полем, возникающим вокруг дуги при прохождении тока. В результате такого взаимодействия увеличивается напряженность поля с той стороны дуги, где направление силовых линий совпадает, а со стороны, где силовые линии встречаются, напря­женность поля уменьшает­ся. Появляется резуль­тирующая электромагнит­ная сила F, отклоняющая дугу в сторону.

На направление откло­нения дуги влияет поляр­ность подключения и на­правление постороннего магнитного поля. Если постороннее поле доста­точно сильное, оно может совсем оборвать дугу. Под действием магнитного по­ля небольшой напряжен­ности дуга будет откло­няться до тех пор, пока

не наступит равновесие действующих на нее сил. Рав­новесие наступает вследствие того, что с отклонением дуги от нормального положения происходит ее деформации и магнитные поля с обеих сторон дуги уравновешиваются.

Продольное магнитное поле направлено по оси свароч­ной дуги и совпадает с направлением электрического поля дуги. Оно может быть получено при размещении дуги в соленоиде (рис. 23, а). Такое магнитное поле не оказывает никакого действия на заряженные частицы, движущиеся в направлении электрического поля, но на заряженные частицы, перемещающиеся поперек этого поля, оно оказывает заметное влияние.

Ранее нами было отмечено, что температура централь­ной части столба дуги выше периферийной, следовательно, степень ионизации и концентрации заряженных частиц (ионов) в центральной части тоже будет выше. И, как следствие, начнется диффузия частиц с центральной

части к периферии, т. е. от области большей концентрации к области меньшей концентрации. При движении в ра­диальном направлении заряженные частицы пересекают магнитное ноле, которое, взаимодействуя с ним, создает силу, действующую на частицы в направлении, перпен­дикулярном к магнитному полю и к направлению их движения вследствие диффузии.

Направление действия сил будет зависеть от направ­ления магнитного поля соленоида, но не от рода и поляр­ности гока. В результате частицы столба дуги будут вра­щаться по окружности вокруг оси дуги (рис. 23, б).

Вращение ионов и электронов происходит (в соответ­ствии с различными знаками зарядов) в разные стороны. При столкновении с нейтральными частицами они увле­кают их за собой и приводят во вращение. Ввиду малой массы электроны не оказывают существенного воздей­ствия на нейтральные атомы и молекулы, и весь столб дуги вращается в направлении вращения ионов. Наряду с вращением частиц вокруг оси столба дуги, наблюдается концентрация частиц по оси столба дуги, чему в извест­ной мере способствует и центростремительная сила, воз­никающая при вращении частиц.

Направление вращения можно определить, зная на­правление продольного магнитного поля. При этом, если смотреть по направлению магнитных силовых линий, столб дуги будет вращаться против часовой стрелки. Но кроме продольного магнитного поля на заряженные частицы действует и продольное электрическое поле, под действием которого частица перемещается по вертикали.

Таким образом, совместное действие продольного маг­нитного и электрического полей заставляет заряженную частицу двигаться по спирали (рис. 23, в). Возникающая при этом центростремительная сила стягивает столб дуги к вертикальной оси. Сечение столба дуіи умень­шается, дуга становится более жесткой, а нагрев более концентрированным, технологические свойства дуги улуч­шаются и этим иногда пользуются на практике.

Действие ферромагнитных масс на отклонение дуги обусловлено тем, что магнитная проницаемость ферро­магнитных материалов в тысячи раз больше магнитной

проницаемости воздуха, а нам известно, что магнитные силовые линии стремятся пройти по среде с наименьшим магнитным сопротивлением. Поэтому, если возле дуги находится ферромагнитное тело, концентрическое маг­нитное поле вокруг дуги исказится вследствие того, что силовые линии, расположенные вблизи ферромагнитного тела, легко пронизывают его, создавая разрежение в этой части магнитного поля, а другая часть силовых линий, расположенных с противоположной стороны дуги, вместе с первой частью будет также подтянута к ферромагнит­ному телу, и на этой стороне дуги силовые линии магнит­ного поля сгустятся. Дуга как гибкий проводник ока­жется прижатой к ферромагнитному телу (рис. 24, а). Это свойство дуги проявляется при сварке соединений впритык и встык (рис. 24, б), когда дуга отклоняется к одной из кромок. Характерно, что влияние на дугу ферромагнитной массы может оказаться более интенсив­ным, чем влияние собственного магнитного поля дуги. Так, в случае, иллюстрируемом на рис. 24, в, можно

было бы ожидать отклонения дуги с края пластины, но в действительности вследствие влияния ферромагнитной массы пластины дуга будет отклоняться на пластину.

Для уменьшения магнитного отдувайия дуги наряду с наклоном электрода в сторону отдувания дуги и пере­мещением токоподвода можно рекомендовать и временное размещение ферромагнитного материала в начале и конце соединен ни для создания симметричного магнитного поля или замену постоянного тока переменным, при котором магнитное дутье значительно меньше.