При дуговой сварке постоянным током часто наблюдается значительное отклонение дуги от нормального положения.
Это явление нарушает нормальный ход процесса сварки и может вызвать непровары соединения и ухудшение формирования шва.
Отклонение дуги происходит вследствие искажения ее магнитного поля при взаимодействии с магнитным полем, образующимся вокруг свариваемого изделия, или воздействия массы самого изделия на магнитное поле дуги.
Вокруг электрода и сварочной дуги, как и вокруг любого проводника с электрическим током, возникает электромагнитное поле, силовые линии которого располагаются перпендикулярно направлению прохождения тока. Электромагнитные поля возникают также и вокруг свариваемого изделия. В некоторых случаях взаимодействие этих полей вызывает резкое отклонение дуги (рис. 9).
Такое явление в практике называют магнитным дутьем. Причина возникновения магнитного дутья заключается в следующем.
Столб сварочной дуги представляет собой гибкий проводник, который под воздействием электромагнитного поля, как и обычный проводник, может выталкиваться с места, где магнитные силовые линии более сгущены, в направлении к месту с менее сгущенным магнитным полем.
Если ток подключен к свариваемому изделию вблизи дуги или на небольшом расстоянии от нее, то дуга не отклоняется (рис. 9, а). Если же ток подключен к изделию вдали от места сварки, то за счет усиления магнитного поля со стороны токоподвода дуга отклоняется в противоположном направлении (рис. 9, б).
Рис. 9. Влияние магнитных полей и ферромагнитных масс на сварочную дугу: а — магнитное поле вокруг проводника с током, б — отклонение дуги под влиянием магнитного поля в свариваемом изделии, в — отклонение дуги при чрезмерном наклоне электрода, г — правильное расположение электрода, д — отклонение дуги в сторону массивной стальной детали, е — отклонение дуги при сварке на конце пластин, ж — отклонение дуги при сварке таврового соединения, з — отклонение дуги при сварке стыкового соединения с разделкой кромок
С увеличением сварочного тока отклонение дуги усиливается. Соответствующим переносом места подключения электропровода к изделию можно изменить направление отклонения дуги и улучшить ее расположение.
Отклонение дуги от нормального положения увеличивается также при сварке с наклоном электрода в сторону токопровода (рис. 9, в); небольшим наклоном электрода в сторону, противоположную месту токоподвода, можно значительно уменьшить магнитное отдувание дуги (рис. 9, г).
При сварке тавровых соединений (или стыковых соединений с У образной разделкой с зазором) приближение дуги к одному из свариваемых элементов сопровождается отклонением дуги в сторону этого элемента (рис. 9, д).
То же самое происходит при сварке соединения в конце свариваемых пластин (рис. 9, е). Характерно, что дуга иногда отклоняется, даже несмотря на противодействие магнитного дутья. Так, например, в случае, иллюстрируемом рис. 9, е, можно было бы ожидать отклонения дуги к краю пластины, но в действительности дуга отклоняется на пластину.
Такие отклонения обусловлены следующими явлениями. Магнитные силовые линии проходят через железо и сталь (ферромагнитные тела) значительно лучше, чем через воздух, так как магнитная проницаемость железа и обычной стали в тысячу раз больше магнитной проницаемости воздуха.
Поэтому, если возле дуги находится ферромагнитное тело, магнитное поле оказывается менее сгущенным со стороны этого тела и более сгущенным с противоположной стороны дуги.
В связи с этим сварочная дуга, горящая вблизи ферромагнитного тела (вертикальная полка таврового соединения, кромка стыкового соединения), отклоняется в его сторону.
Чем больше масса ферромагнитного тела и чем ближе к нему расположена сварочная дуга, тем сильнее искажено электромагнитное поле вокруг дуги и больше ее отклонение.
Чтобы предотвратить отклонение дуги и поддержать нормальный процесс сварки, необходимо к концам свариваемых элементов на стыке предварительно приваривать технологические выводные планки, а при сварке стыкового соединения с зазором под стык подставить временный брус из ферромагнитного материала.
Одним из методов борьбы с магнитным дутьем является также применение переменного тока (где это возможно) и сварки с магнитным управлением дуги («конусная» дуга, «бегущая» дуга).