Camgora.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

СИЛЫ В ДУГЕ

СИЛЫ В ДУГЕ

Характер переноса металла оказывает влияние на технологические и металлургические процессы, качество и внешний вид шва.

Как установлено исследованиями и скоростной киносъемкой перенос в электрической дуге осуществляется каплями разных размеров, причем независимо от положения, при котором выполняется сварка, капли всегда переходят с электрода на изделие.

Образование капель, их отрыв от электрода и пернос в дуге вызван рядом факторов: электромагнитными силами, силой тяжести, силой поверхностного натяжения жидкого металла, неравномерной напряженностью электрического поля, давлением образующихся газов внутри капли и реактивным действием потока газов, образующихся в «чехольчике» покрытия при сварке толстопокрытыми электродами.

На расплавленный металл в дуге действуют следующие силы:

2) сила поверхностного натяжения;

3) электродинамические силы в жидком проводнике;

4) реактивные силы;

5) электростатические силы;

6) сила давления плазменных потоков.

1. Сила тяжести прямо пропорциональна массе капли катода

,

— масса капли;

— ускорение.

Сила тяжести проявляется в стремлении капли перемещаться по вертикали сверху вниз. Эта сила способствует отрыву капли в нижнем положении и препятствует при сварке в потолочном положении.

2. Сила поверхностного натяжения. Обусловлена действием межмолекулярного притяжения, стремится придать расплавленной капле на торце электрода сферическую форму при ее перемещении в дуге и способствует слиянию капли с жидким металлом ванны. Удерживают капли на «потолке», вливают каплю в жидкую сварочную ванну.

Коэффициент поверхностного натяжения

,

— сила, действующая на границу поверхностной пленки жидкости;

— длина этой границы.

MeZnFeWстальШлак св.
0,771,222,681,10/2,500,3-0,4

О2 снижает и его добавляют в количестве до 5% в смесь инертных газов для снижения .

При сварке на обратной полярности анодное пятно стабильно на торце жидкой капли и с увеличением тока плотность тока остается постоянной, а катодное пятно растет. Поэтому перегрев капли и ее кипение наступают при меньших токах или на прямой полярности, когда катодное пятно беспорядочно перемещается.

3. Электродинамические силы пинч-эффекта.

Они способствуют появлению плазменных потоков от мест сужения столба дуги, в слаботочных дугах эти силы малы, поэтому преобладает крупнокапельный перенос металла. А в сильно точных дугах перенос струйный.

Струйный перенос сопровождается появлением конуса жидкого металла на конус электрода.

Средний размер капель монотонно уменьшается и при некотором значении тока выше критического, перенос металла практически переходит в струйный (на обратной полярности больше на прямой полярности).

4. Реактивные силы.

Возникают вследствие того, что покрытие в первую очередь раплавляется и частично испаряется внутри чехольчика, где образуется большое количество газов, значительно усиливающееся в объеме вследствие интенсивного нагревания. Это и приводит к появлению реактивной силы газов, отбрасывающих капли от электрода к изделию. Вызываются давлением паров, противодействуют начальному обрыву капли. Если реактивные силы имеют взрывной характер, то они препятствуют струйному переносу.

— давление реактивных паров.

.

Струйный перенос возможен при меньших токах

.

,

.

5. Электростатические силы.

Возникают из-за большого градиента потенциала (напряженности поля) в переходных областях дуги, особенно у катода.

,

.

Поэтому создается разность давлений и течение газа от катода к аноду.

.

Достигает несколько десятков Па.

При высокой напряженности может деформировать металл в сварочной ванне, вытягивая его в виде конуса от катода к аноду, при обратной полярности.

При сварке в молекулярных газах N2, СО2 очень трудно получить струйный перенос, так как катодное пятно сливается на поверхности из-за сильного охлаждения дуги, в результате образования стержня диссоциации.

6. Плазменные потоки.

Мощный катодный поток вызывает отраженный анодный поток, который концентрически охватывает катодную струю. Он вызывает сдвиг капли в сторону и даже подъем ее над торцем электрода, вызывая разбрызгивание металла (в СО2).

Установлено, что чем меньше размер капель, тем меньше время их нахождения на торце электрода, благодаря чему металл капли меньше нагревается, а скорость плавления электрода увеличивается, так как передача теплоты дуги твердому металлу происходит через меньший слой жидкого металла.

Мелкокапельный перенос металла улучшает стабильность горения дуги. Поэтому часто применяют специальные меры по уменьшению размеров капель путем вибрации электрода с амплитудой в десятые доли мм за счет специальных устройств, что наряду с измельчением капель ускоряет плавление электродной проволоки.

Повышение сварочного тока при том же диаметре сварочной проволоки приводит к мелкокапельному переходу металла. Так как при этом катодное или анодное пятна начинают располагаться на боковой поверхности электрода, благодаря чему конец электрода приобретает конусообразную форму, и капли начинают образовываться на вершине конуса – перенос металла через дугу приобретает мелкокапельный характер.

перенос металла

1 Metalltransport

2 Stoffwanderung

3 Werkstoifwanderung

4 Stoffwanderung

5 Werkstoffübertragung

6 großtropfig

7 großtropfiger Metallübergang

8 kleintropfiger Metallübergang

9 mitteltropfiger Metallübergang

10 Tauchübergang

11 Werkstoffübergang

feintropfig-sprühregenartiger Werkstoffübergang — мелкокапельный струйный перенос металла

großtropfig-kurzschlussförmiger Werkstoffübergang — крупнокапельный перенос металла ( в шов) при коротких замыканиях

12 Kontaktübergang

13 Metallübergang m, spritzerfreier

14 Tauchübergang

15 Werkstoffübergang m, grosstropfig-kurzschlußförmiger

16 перенос

17 перенос

18 строчно-кадровый перенос

19 Feinwanderung

20 Materialwanderung

См. также в других словарях:

миграция металла по поверхности печатной платы — … Справочник технического переводчика

миграция металла по поверхности печатной платы — 73 миграция металла по поверхности печатной платы: Электролитический перенос ионов металла по поверхности печатной платы или через объем диэлектрического материала от одного участка проводникового материала к другому под действием электрического… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Шаровой перенос — Globular transfer Шаровой перенос. В дуговой сварке плавящимся электродом тип переноса металла, при котором расплавленный присадочный металл проходит поперек дуги в виде крупных капель. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П … Словарь металлургических терминов

ЭЛЕКТРОМИГРАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ — методы исследования в р рах ионизир. в в и разделения их сложных смесей; основаны на явлении переноса заряженных частиц в электрич. поле, приложенном к изучаемому р ру (см. также Электрокинетические явления). Осн. параметр, характеризующий… … Химическая энциклопедия

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ — системы из электродов, находящихся в одном и том же электролите либо в контактирующих друг с другом разл. электролитах. Иногда Э. ц. наз. гальванич. цепями. Э. ц. могут быть замкнутыми или разомкнутыми; в частности, Э. ц. наз. правильно… … Химическая энциклопедия

разбрызгивание — Капельный перенос металла электрода за зону сварки при большой силе тока. [http://sl3d.ru/o slovare.html] Тематики машиностроение в целом … Справочник технического переводчика

Электрохимия* — Содержание: Введение. Историческая справка. Обозначения, принятые в Э. Основные законы и принципы. Перенос ионов. Электропроводность растворов. Электровозбудительная сила. Переход химической энергии в электрическую. Классификация гальванических… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Электрохимия — Содержание: Введение. Историческая справка. Обозначения, принятые в Э. Основные законы и принципы. Перенос ионов. Электропроводность растворов. Электровозбудительная сила. Переход химической энергии в электрическую. Классификация гальванических… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

ГЕТЕРОГЕННЫЙ КАТАЛИЗ — (контактный катализ), изменение скорости хим. р ции при воздействии катализаторов, образующих самостоят. фазу и отделенных от реагирующих в в границей раздела. наиб. распространен случай, когда твердый кат. (контакт) ускоряет р цию между… … Химическая энциклопедия

Фьючерс — (Futures) Фьючерс это срочный биржевой контракт на покупку рыночного актива Что такое фьючерс, фьючерсный контракт, рынок фьючерсов, торговля фьючерсами, стратегия фьючерс, виды ценных бумаг на фьючерсном рынке, хеджирование рисков с помощью… … Энциклопедия инвестора

РАЗМЕРНЫЕ ЭФФЕКТЫ — явления в тв. телах, наблюдающиеся в условиях, когда размеры исследуемого образца сравнимы с одной из характерных длин длиной свободного пробега l носителей заряда, длиной волны де Бройля l, диффузионной длиной и т. п. Различают классич. и квант … Физическая энциклопедия

Перенос металла через дугу

Металл плавящегося электрода переходит (в виде капель различного размера) в сварочную ванну. Схематично перенос металла электрода можно представить в следующем виде.

В начальный момент металл на конце электрода подплавляется и образуется слой расплавленного металла (рис. 12, а). Затем под действием сил поверхностного натяжения и силы тяжести этот слой металла принимает форму капли (рис. 12, б) с образованием у основания тонкой шейки, которая с течением времени уменьшается. Это приводит к значительному увеличению плотности тока в шейке капли. Удлинение шейки продолжается до момента касания капли поверхности сварочной ванны (рис. 12, в). В этот момент происходит короткое замыкание сварочной цепи. Резкое возрастание тока приводит к разрыву шейки и в следующее мгновение вновь возникает дуга (рис. 12, г), но уже между торцом электрода и каплей. Под давлением паров и газов зоны дуги капля с ускорением внедряется в жидкий металл сварочной ванны. При этом часть металла разбрызгивается. Затем процесс каплеобразования повторяется.

Установлено, что время горения дуги и короткого замыкания составляет примерно 0,02. 0,05 с. Частота и продолжительность короткого замыкания в значительной степени зависят от длины сварочной дуги. Чем меньше длина дуги, тем больше коротких замыканий и тем они продолжительнее.

Форма и размеры капель металла определяются силой тяжести и силами поверхностного натяжения. При сварке в нижнем положении сила тяжести способствует отрыву капли, а при потолочной сварке препятствует переносу металла электрода в шов. На размеры капель большое влияние оказывают состав и толщина электродного покрытия, а также сварочный ток. Электродное покрытие, как правило, снижает поверхностное натяжение металла почти на 25. 30%. Кроме того, газообразующие компоненты покрытия выделяют большое количество газов и создают в зоне дуги повышенное давление, которое способствует размельчению капель жидкого металла. При повышении сварочного тока размер капель уменьшается. Перенос электродного металла крупными каплями имеет место при сварке на малых токах электродами с тонким покрытием. При больших плотностях сварочного тока и при использовании электродов с толстым покрытием перенос металла осуществляется в виде потока мельчайших капель (струйный перенос металла).

На скорость переноса капель металла в дуге действует газовое дутье, представляющее собой поток газов, направленный вдоль дуги в сторону сварочной ванны. При сварке электродом с толстым покрытием стержень 1 электрода (рис. 13) плавится быстрее и торец его оказывается несколько прикрытым «чехольчиком» 3 покрытия 2. Интенсивное газообразование в небольшом объеме «чехольчика» приводит к явлению газового дутья, ускоряющего переход капель металла в сварочную ванну.

Основным фактором, влияющим на скорость переноса металла в дуге, является электромагнитное поле. Магнитное поле оказывает сжимающее действие и ускоряет образование и сужение шейки капли, а следовательно, и отрыв ее от торца электрода. Электрическое поле, напряженность которого направлена вдоль дуги в сторону сварочной ванны, также ускоряет процесс отрыва капель. При потолочной сварке перенос капель электродного металла в сварной шов обеспечивается в основном действием магнитного и электрического полей, а также явлением газового дутья в дуге.

Капли металла, проходящие черёз дугу, имеют шлаковую оболочку, которая образуется от плавления веществ, входящих в покрытие электрода. Эта оболочка защищает металл капли от окисления и азотирования, обеспечивая хорошее качество металла шва.

Доля электродного металла в составе металла шва различна и зависит от способа и режима сварки, а также от вида сварного шва. При ручной сварке доля электродного металла колеблется в широких пределах (30. 80%), а при автоматической сварке она составляет 30. 40%.

Производительность сварки в значительной степени зависит от скорости расплавления электродного металла, которая оценивается коэффициентом расплавления αр.

Коэффициент расплавления численно равен массе электродного металла в граммах, расплавленной в течение одного часа, отнесенной к одному амперу сварочного тока.

Коэффициент расплавления зависит от ряда факторов. При обратной полярности коэффициент расплавления больше, чем при прямой полярности, так как температура анода выше, чем катода. Состав покрытия электрода и его толщина также влияют на коэффициент расплавления. Это объясняется, во-первых, значением эффективного потенциала ионизации газов, а во-вторых, изменением теплового баланса дугового промежутка. Коэффициент расплавления при ручной дуговой сварке составляет 6,5. 14,5 г/(А·ч). Меньшие значения имеют электроды с тонким покрытием, а большие — электроды с толстым покрытием.

Для оценки скорости сварки пользуются коэффициентом наплавки αн. Этот коэффициент оценивает массу электродного металла, введенного в сварной шов.

Коэффициент наплавки меньше коэффициента расплавления на величину потерь электродного металла из-за угара и разбрызгивания. Эти потери при ручной сварке достигают 25. 30%, а при автоматической сварке под флюсом составляют только 2. 5% от количества расплавленного электродного металла. Знание этих коэффициентов позволяет произвести расчет потребного количества электродного металла для сварки шва установленного сечения и определить скорость сварки шва.

Количество металла (кг), необходимое для получения сварного шва, gн = L F ρ, где L — длина свариваемого шва, м; F — площадь поперечного сечения шва, м 2 ; ρ — плотность электродного металла, кг/м 3 .

Выражая это же количество металла (кг) через коэффициент наплавки, получим gн = 10 -3 αн I t, где αн — коэффициент наплавки, г/(А·ч); I — сварочный ток, A; t — время горения дуги, ч. Отсюда: время горения дуги (ч) t = 10 -3 gн / (αн I); скорость сварки (м/ч) υ = L / t.

Зная gн, можно определить необходимое количество электродного металла: gэ = gн (1 + ψ), где ψ — коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание.

Читать еще:  Что надо заливать в аккумулятор

Кроме того, потребное количество электродного металла (кг) можно определить, зная коэффициент расплавления αр : gэ = 10 -3 αр I t.

Задавшись диаметром и длиной электрода, по gэ вычисляют потребное количество электродов. Диаметр стержня электрода должен соответствовать значению сварочного тока, длина стандартизована.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Характер — перенос — металл

Качество сварных соединений, выполненных аргоно-дуговой сваркой плавящимся электродом, в значительной степени зависит от стабильности горения дуги и характера переноса электродного металла через дуговой промежуток. При аргоно-дуговой сварке плавящимся электродом могут иметь место два вида переноса электродного металла: крупнокапельный и струйный. Характер переноса металла в первую очередь зависит от величины сварочного тока. Сварка на малых токах характеризуется крупнокапельным переносом, значительным разбрызгиванием и окислением металла. При увеличении сварочного тока более критического перенос металла становится мелкокапельным, или, иначе, струйным. Электродный металл как бы стекает с электрода непрерывным потоком мелких капель. Разбрызгивание и окисление электродного металла при этом невелико. Форма провара своеобразная с резким увеличением глубины провара в средине шва. [31]

Характер переноса металла в дуге определяется действием ряда сил. К ним относятся сила тяжести, сила поверхностного натяжения, электродинамические силы, создаваемые сварочным током, давление газов, образующихся в расплавленном металле, и др. Доля участия этих сил в переносе металла различна в зависимости от способа сварки, выбранного режима и других факторов. Характер переноса металла существенно зависит от величины сварочного тока, геометрических размеров электродов. [32]

Высокое напряжение дуги ( что соответствует длинной дуге) увеличивает это время. Более высокие значения силы сварочного тока и его плотности ускоряют перенос электродного металла. Увеличение плотности тока, уменьшение напряжения на дуге обусловливают мелкокапельный характер переноса металла через дуговой промежуток. [33]

Размер капель при крупнокапельном переносе зависит не только от рода защитного газа, но и от материала, диаметра электрода, напряжения на дуге, силы тока и полярности. С увеличением силы тока уменьшается влияние силы тяжести в формировании капли и растет сжимающее действие электромагнитных сил, способствующих отделению капли от конца электрода. Благодаря этому по мере увеличения силы тока уменьшается размер капель электродного металла, изменяется характер переноса металла от крупнокапельного к мелкосерийному, а затем при определенном значении тока, называемом критическим, — к струйному. При струйном переносе жидкий металл на электроде вытянут в виде конуса, с конца которого отрываются мелкие капли. Оплавляющийся конец электрода также имеет конусообразную форму. Струйный перенос отличается высокой стабильностью размеров капель и мелким разбрызгиванием. Основной причиной разбрызгивания металла при сварке с короткими замыканиями является электрический взрыв перемычки между электродом и ванной. [34]

Разнообразие требований к чистоте и составу защитных газов обусловливается чувствительностью свариваемых металлов и сплавов к примесям в чистых инертных газах. С другой стороны, иногда является целесообразным употребление газовых смесей. В этих случаях за счет добавок активных газов к инертным удается повысить устойчивость дуги, улучшить формирование шва, увеличить глубину проплавления, уменьшить разбрызгивание, воздействовать па характер переноса металла в дуге, повысить плотность металла шва, а также увеличить производительность сварки. [35]

Разнообразие требований к чистоте и составу защитных газов обусловливается чувствительностью свариваемых металлов и сплавов к примесям в чистых инертных газах. С другой стороны, иногда является целесообразным употребление газовых смесей. В этих случаях за счет добавок активных газов к инертным удается повысить устойчивость дуги, улучшить формирование шва, увеличить глубину проплавления, уменьшить разбрызгивание, воздействовать на характер переноса металла в дуге, повысить плотность металла шва, а также увеличить производительность сварки. [36]

Интенсивное блуждание дуги и непрерывное изменение ее длины является технологическим недостатком. Установлено, что поперечные размеры активных пятен с увеличением тока возрастают. При сварке в аргоне интенсивность их роста значительно выше, чем в углекислом газе, и с ростом тока они могут покрывать весь торец электродной проволоки, что не наблюдается в углекислом газе. Поперечные размеры активных пятен существенно влияют на характер переноса металла . [37]

По мере увеличения тока до определенной плотности происходит внезапное изменение характера переноса. Размеры капель резко уменьшаются, а число их увеличивается, так что образуется непрерывная струя мелких капель, стекающих с электрода. Этот тип переноса, характерный для высоких плотностей тока, получил название струйного. При наложении внешнего магнитного поля на сварочную дугу характер переноса металла в дуге может измениться. [38]

Величина поверхностного натяжения жидкого металла зависит от его химического состава и температуры. Наличие небольших количеств поверхностно-активных веществ может привести к значительному снижению поверхностного натяжения. Наибольшей поверхностной активностью в жидкой стали обладают кислород и сера. Поэтому различные технологические факторы, оказывающие влияние на содержание этих примесей в металле ( степень раскисленное металла, состав шлака и др.), оказывают воздействие на характер переноса металла . Увеличение температуры капель приводит к снижению поверхностного натяжения сплавов на основе железа и может способствовать уменьшению размера переносимых капель. [39]

В течение другой части периода происходят разогрев и расплавление металла. Если составляющая постоянного тока велика, катодное распыление окисной пленки резко сокращается, так как выпрямленный ток по отношению к свариваемому изделию имеет прямую полярность и сварка не дает качественного шва. Процесс сварки на постоянном токе при прямой полярности ( минус на электроде) затруднен, так как отсутствует катодное распыление и стабильность процесса нарушается. Присадочный и основной металл не сплавляется из-за покрытия сварочной ванны окисной пленкой. От плотности тока помимо характера переноса металла зависит и удаление окислов алюминия. [40]

При небольшой плотности тока электродный металл переходит в виде отдельных капель. Дуга не стабильна, горит с треском. При увеличении плотности тока размер капель уменьшается, и электродный металл переходит через дуговой промежуток в виде непрерывной струи. Глубина проплавления увеличивается, и повышается стабильность дуги. Критический ток, при котором капельный характер переноса металла в дуге изменяется на струйный, равен 195 а для сварочной проволоки диаметрам 1 мм. [41]

При небольшой плотности тока электродный металл переходит в виде отдельных капель. Дуга не стабильна, горит с треском. При увеличении плотности тока размер капель уменьшается, и электродный металл переходит через дуговой промежуток в виде непрерывной струи. Глубина проплавления увеличивается и повышается стабильность дуги. Критический ток, при котором капельный характер переноса металла в дуге изменяется на струйный, приведен в табл. 11 главы XI. Диаметр сопла при сварке проволокой диаметром 1 6 — 3 мм принимается равным 12 — 20 мм. [42]

В процессе ручной дуговой сварки непрерывно чередуется загорание и потухание дуги, повышается и падает напряжение, что объясняется переходом расплавленного металла с конца электрода в сварочную ванну и образованием кратковременных замыканий дугового промежутка. Частота этих замыканий зависит от размеров капель расплавленного металла. Характер замыканий обусловливается свойствами электродов и их обмазки. Например, электроды УОНИ 13 / 45 дают крупные капли металла с чередованием до 5 капель в секунду, а электроды ЦМ-7 и ОММ-5 — мелкие капли с чередованием замыканий до 30 раз в секунду. На характер перемещения расплавленного металла диаметр электрода не оказывает большого влияния, тогда как сила сварочного тока и положение, в котором выполняют сварку, имеют существенное значение. Поэтому для сварки неповоротных стыков наиболее пригодны электроды, которые при сварке в нижнем положении дают редкие короткие замыкания дуги, а характер переноса металла с электрода в сварочную ванну при этом не меняется и в других пространственных положениях. Электроды, дающие частые короткие замыкания при сварке в нижнем положении, в потолочном положении в два раза уменьшают число замыканий и нарушают стабильность горения дуги. [43]

Для соединения деталей компактного сечения ( стержни арматуры, рельсы, валы) используется ванная сварка. Она выполняется в разъемных формах из меди и графита. В форме создают ванну жидкого расплавленного металла. Электрический ток, проходя через расплавленный шлак, выделяет тепло, которое плавит основной металл. Сварку ведут на повышенном токе, что обеспечивает образование необходимой ванны жидкого металла. В течение всего процесса сварки наплавляемый металл должен находиться в жидком состоянии, поэтому электроды нужно менять по возможности быстрее. Сварку производят одним или несколькими электродами. Когда соединение заваривается наполовину, для дальнейшего ведения процесса требуется меньше тепла, поэтому дугу направляют в центр ванны. До этого момента электроду сообщают возвратно-поступательное движение вдоль зазора свариваемого соединения. Для получения сварного соединения необходимого качества наплавляют усиление, выступающее над поверхностью свариваемых элементов. Такая сварка наиболее проста и доступна для внедрения высокопроизводительных способов ручной электродуговой сварки. В этом случае применяются обычные электроды, имеющие в покрытии железный порошок, присутствие которого в покрытии от 5 до 20 % при нормальном коэффициенте веса покрытия 30 — 40 % улучшает характер переноса металла , формирование шва и устойчивость горения дуги, уменьшает потери металла от угара и разбрызгивания. Железный порошок в количестве 50 — 60 % массы покрытия при одном и том же диаметре электродного стержня резко увеличивает производительность сварки. [44]

Деформации при сварке

Чтобы вы не варили, толстый уголок или тонкую профильную трубу, во время сварки на металл воздействуют большие температуры. Вследствие этого металл может повести, простыми словами деформировать.

Особенно деформации подвержены тонкостенные изделия из металла и некоторые виды сталей. Меры по предотвращению деформаций при сварке могут быть разными, как и их эффективность в целом.

Как избежать деформаций при сварке

Сварка — это всегда высокая температура, которая заставляет металл плавиться. Однако тепло, которое используется для расплавления сварочной ванны, уходит далеко за её пределы. И если металл тонкий или его надежно не закрепить, то возможно появление деформаций.

Одним из самых эффективных способов, который позволяет избежать деформации при сварке, это сварка в так называемых «кондукторах». Кондукторы для сварки, это специальные приспособления, которые дают возможность жестко зафиксировать свариваемое изделие.

При этом важно учитывать ожидаемую деформацию металла в зоне нагрева. Если металл повело в одну сторону, достаточно начать варить с другой, чтобы его выгнуло обратно. Такой способ подхода даёт возможность заранее предугадать появление деформации, и использовать метод предварительного (обратного) изгиба.

Как варить широкие листы металла, чтобы не повело

Наиболее предпочтительный способ, в данном случае, это предварительный изгиб листов металла, в противоположную сторону деформации. Точно таким же способом предотвращают деформации при сварке тавровых, а также двутавровых соединений.

Немного иным способом, является техника обратноступенчатой сварки. В данном случае сварное соединение осуществляется в два слоя, и каждый из них выполняется в разных направлениях. Например, первый шов накладывается слева направо, а второй сварочный шов, наоборот.

Простыми словами, каждый последующий слой наплавленного металла должен вызывать противоположное напряжение от предыдущего слоя. Кроме всего перечисленного, существуют и иные приемы отвести излишнее тепло из зоны сварки.

Например, отвод тепла струёй воды или при помощи медных подкладок. При этом важно понимать, что воду для охлаждения металла во время сварки можно использовать не во всех случаях. При сварке некоторых изделий, быстрое охлаждение металла может только усугубить положение, и привести к большим проблемам, чем деформация.

Самым распространенными являются холодные трещины, которые появляются из-за резкого охлаждения сварного шва. Поэтому к данной рекомендации нужно относиться осторожно.

Не менее действенным способом избежать деформаций, является предварительный прогрев заготовок перед сваркой. В таком случае получится избежать резкого перепада температур. В любом случае, следует знать, что если сварка ведётся при пониженной температуре, то прогрев металла перед свариванием является обязательной процедурой.

Ну а если деталь и повело, конечно же, не слишком толстую, до 3 мм толщиной, то ее выравнивание выполняют при помощи молотка. Что же касается изделий большей толщины, то их ровняют посредством гидравлического пресса.

Классификация сварочной дуги, свойства, горение.

Условия горения сварочной дуги

Одним из условий устойчивости горения дуги при сварке является включение в сварочную цепь последовательно с дугой индуктивного сопротивления, что позволяет вести сварочные работы металлическими электродами на переменном токе при напряжении сварочного трансформатора порядка 60 — 65 В и стандартной частоте тока. При питании дуги переменным током полярность электрода и изделия и условия существования дугового разряда периодически изменяются. Дуга переменного тока промышленной частоты 50 Гц гаснет при переходе тока через нуль и перемене полярности в начале и конце каждого полупериода и вновь возбуждается 100 раз в секунду, или дважды за каждый период. Устойчивость горения такой дуги зависит от того, насколько легко происходит повторное возбуждение дуги в каждом полупериоде. Это определяется ходом физических и электрических процессов в дуговом промежутке и на электродах в отрезки времени между каждым затуханием и новым зажиганием дуги. Снижение тока сопровождается соответствующим уменьшением температуры в столбе дуги и степени ионизации дугового промежутка. Одновременно падает и температура активных пятен на аноде и катоде. Падение температуры несколько отстает по фазе при переходе тока через нуль, что связано с тепловой инерционностью процесса. Особенно интенсивно падает температура активного пятна, расположенного на поверхности сварочной ванны, в связи с интенсивным отводом теплоты в массу детали. Величина пика зажигания существенно влияет на устойчивость горения дуги переменного тока. Деионизация и охлаждение дугового промежутка возрастают с увеличением длины дуги, что приводит к необходимости дополнительного повышения пика зажигания. Затухание и обрыв дуги переменного тока при прочих равных условиях всегда происходят при меньшей длине дуги, чем при сварке на постоянном токе. При наличии в дуговом промежутке паров легкоионизирующихся элементов напряжение повторного зажигания снижается и устойчивость горения дуги переменного тока повышается. С увеличением силы тока физические условия горения дуги улучшаются, что также приводит к снижению пика зажигания и повышению устойчивости дугового разряда. Таким образом, величина пика зажигания — важная характеристика дуги перемен-ного тока, оказывающая существенное влияние на ее устойчивость. Чем хуже условия для повторного возбуждения дуги, тем выше должно быть напряжение холостого хода источника питания дуги и выше пик зажигания. Однако увеличение амплитудных значений синусоиды напряжения ограничивается правилами техники безопасности, по которым максимальное эффективное значение напряжения источника переменного тока для питания сварочных постов допускается не выше 80 В.
Сварочные электроды в Москве

Читать еще:  Неисправности коленчатого вала двигателя

Условия Зажигания И Устойчивого Горения Дуги

Сварочная дуга должна иметь определенные технологические условия, обеспечивающие ее быстрое зажигание, устойчивое горение, малую чувствительность к изменениям ее длины в определенных пределах, быстрое повторное зажигание (возбуждение) после обрыва, необходимое проплавление основного металла. Условия зажигания и устойчивого горения дуги зависят от таких факторов, как состав обмазки при сварке штучными электродами, род тока (постоянный или переменный), прямая или обратная полярность при сварке на постоянном токе, диаметр электрода, температура окружающей среды. Для зажигания дуги требуется напряжение большее по величине, чем напряжение для горения дуги. Напряжение, подводимое от источника питания к электродам при разомкнутой сварочной цепи, является напряжением холостого хода. При сварке на постоянном токе напряжение холостого хода не превышает 90 В, а на переменном токе – 80 В. В момент горения дуги напряжение, подаваемое от источника питания, значительно снижается и достигает величины, необходимой для устойчивого горения дуги. В процессе горения дуги ток и напряжение находятся в определенной зависимости. Зависимость напряжения дуги от тока в сварочной цепи, при условии постоянной длины дуги, называют статической вольтамперной характеристикой дуги, которая графически представлена на рис. 14. В области 1 (до 100 А) с увеличением тока напряжение значительно уменьшается, так как при повышении силы тока увеличивается поперечное сечение столба дуги и его проводимость. Вольт-амперная характеристика будет падающей и дуга горит неустойчиво. В области 2 (100—1 000 А) при увеличении тока напряжение сохраняет постоянную величину, так как поперечное сечение столба дуги и площади анодного и катодного пятен увеличиваются пропорционально току. Вольт-амперная характеристика будет жесткой, дуга горит устойчиво, и обеспечивается нормальный процесс сварки. В области 3 (свыше 1 000 А) увеличение тока вызывает возрастание напряжения, так как увеличение плотности тока выше определенного значения не сопровождается увеличением катодного пятна из-за ограниченного поперечного сечения электрода, при этом вольт-амперная характеристика будет возрастающей. Дуга с возрастающей вольт-амперной характеристикой используется при сварке под флюсом и в защитных газах.

Рис. 15. Вольт-амперная характеристика дуги при ручной дуговой сварке низкоуглеродистой стали: кривые (а, б); при автоматической сварке под флюсом: кривые (в, г); кривая (д): вольт-амперная характеристика источника питания; точка 1 – точка устойчивого горения дуги Для примера на рис. 15 приведена вольт-амперная характеристика дуги при ручной дуговой сварке штучным электродом низкоуглеродистой стали и автоматической сварке под флюсом при высоких плотностях тока. Таким образом, первым условием зажигания и горения дуги является наличие электрического источника питания дуги достаточной мощности, позволяющего быстро нагревать катод до высокой температуры при возбуждении дуги. Более полная стабилизация горения дуги достигается также при достаточной степени ионизации столба дуги, поэтому вторым условием для зажигания и горения дуги является наличие ионизации столба дуги за счет введения в состав покрытия штучных электродов или в состав флюсов таких элементов, как калий, натрий, барий, литий, алюминий, кальций и др. Эти элементы обладают низким потенциалом ионизации и в момент зажигания дуги способствуют быстрому ее возникновению. Третьим условием устойчивости горения дуги при сварке на переменном токе является наличие в сварочной цепи дросселя (повышенной индуктивности). Это объясняется тем, что в сварочной цепи переменного тока, имеющей только омическое сопротивление, в процессе горения дуги образуются обрывы (100 обрывов дуги в секунду при промышленной частоте переменного тока 50 Гц). При включении дросселя в сварочную цепь переменного тока происходит сдвиг фаз между напряжением источника питания и током, горение дуги относительно стабилизируется. При сварке на постоянном токе зажигание и горение дуги протекают несколько лучше, чем при сварке на переменном токе. В сварочную цепь постоянного тока также включают дроссели для улучшения стабильности горения дуги. Однако полная стабилизация горения дуги достигается в точке пересечения вольт-амперных характеристик дуги и источника питания. Эта точка будет определять устойчивое горение дуги (см. рис. 15). Для улучшения возбуждения дуги применяют специальные высокочастотные устройства – осцилляторы, а для обеспечения надежного повторного возбуждения дуги применяют специальные генераторы импульсов высокого напряжения (стабилизаторы). Зажигание и устойчивое горение дуги при любом роде тока зависит от динамической характеристики источника питания дуги. Источник питания должен поддерживать горение дуги при наличии возмущений в виде изменения напряжения в сети и обеспечивать регулирование сварочного процесса в зависимости от состояния поверхности свариваемого изделия и скорости подачи сварочной проволоки. Технические особенности горения дуги на постоянном или переменном токе выражаются в том, что дуга, как гибкий газовый проводник, может отклоняться от нормального положения под воздействием магнитных полей, создаваемых вокруг дуги и в свариваемом изделии. Магнитные поля воздействуют на движущиеся заряженные частицы столба дуги и тем самым воздействуют на всю дугу. Такое явление принято называть магнитным дутьем.Магнитные поля оказывают отклоняющее воздействие на дугу при неравномерном и несимметричном расположении поля относительно дуги, особенно при сварке на постоянном токе. На рис. 16 показано влияние места подвода тока к свариваемой детали и наклона электрода на отклонение дуги.

Рис. 16. Влияние места подвода тока к свариваемой детали и наклона электрода на отклонение дуги Наличие вблизи сварочной дуги значительных ферромагнитных масс также нарушает симметричность магнитного поля дуги и вызывает отклонение дуги в сторону этих масс. Магнитное дутье ухудшает стабилизацию горения дуги и затрудняет процесс сварки. Для снижения влияния магнитного дутья на сварочную дугу необходимо применять специальные меры. К таким мерам относятся: сварка короткой дугой; подвод сварочного тока к точке, максимально близкой к дуге; наклон электрода в сторону действия магнитного дутья; размещение у места сварки дополнительных ферромагнитных масс. Если невозможно избавиться от влияния магнитного дутья указанными способами, то следует заменить источник питания и производить сварку на переменном токе, при котором влияние магнитного дутья значительно меньше. Контрольные вопросы: 1. Перечислите факторы, влияющие на зажигание и устойчивое горение дуги. В каком соотношении находятся напряжение холостого хода источника питания и напряжение дуги? 2. Что выражает статическая вольт-амперная характеристика дуги? 3. Почему вольт-амперная характеристика дуги может быть падающей? 4. В чем различие падающей и жесткой вольт-амперной характеристик? 5. Какое первое важнейшее условие зажигания и горения дуги? 6. Объясните роль ионизации при зажигании и горении дуги. 7. Для чего в сварочную цепь включают дроссель (индуктивность)? 8. Для чего применяют осцилляторы? 9. Что такое магнитное дутье и как оно проявляется? 10. Каковы меры борьбы с магнитным дутьем?

Перенос Металла Через Дугу

При горении сварочной дуги происходит взаимодействие электрического и магнитного полей, в результате чего возникают электромагнитные силы, которые сжимают столб дуги (пинч-эффект). Эти силы направлены от наружной поверхности дуги к ее оси. Под действием сжимающих электромагнитных сил и высокой температуры на конце электрода происходит плавление металла, образование и отрыв капли, которая переносится на изделие. В зависимости от размера и скорости образования капель различают капельный и струйный перенос. Размер капель зависит от плотности сварочного тока и напряжения дуги. При увеличении плотности сварочного тока происходит уменьшение размера капель жидкого металла, а число их увеличивается. При повышении напряжения дуги размер капель жидкого металла увеличивается, а число их уменьшается. Для уменьшения разбрызгивания металла при дуговой сварке плавящимся электродом сварку проводят с повышенной плотностью сварочного тока при относительно малых значениях напряжения дуги или применяют импульсный режим сварки. При ручной сварке в виде капель переносится в сварочную ванну примерно 95 % электродного металла, остальное – это брызги и пары, значительная часть которых осаждается в разных местах на изделии. Капельный перенос происходит при сварке штучными покрытыми электродами. В этом случае большинство капель заключено в оболочку из шлака, образовавшегося из расплавляемого покрытия. Аналогичные процессы переноса металла электрода в шов наблюдаются при сварке под флюсом и сварке порошковой проволокой. Струйный процесс переноса металла характерен для сварки плавящимся электродом в защитных газах. При струйном переносе образуются мелкие капли, которые следуют друг за другом в виде непрерывной цепочки (струи). Струйный процесс переноса электродного металла возникает при сварке проволокой малого диаметра с большой плотностью тока. Например, при сварке полуавтоматом (механизированной) в аргоне проволокой (электродом) диаметром 1,6 мм струйный перенос металла осуществляется при критическом токе 300 А. При сварке на токах ниже критического наблюдается уже капельный перенос металла. Обычно струйный перенос электродного металла приводит к меньшему выгоранию легирующих элементов в сварочной проволоке и к повышенной чистоте металла капель и сварного шва. Скорость расплавления сварочной проволоки при этом увеличивается. Поэтому струйный перенос имеет преимущества перед капельным. При импульсно-дуговой сварке перенос металла через дугу имеет свои особенности. Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом имеет существенное преимущество по сравнению со сваркой неплавящимся и плавящимся электродами в защитных газах и другими видами сварки, так как с помощью специальной, системы создаются условия управляемого и направленного переноса металла с незначительными потерями металла на угар и разбрызгивание. Существуют две разновидности управляемого переноса металла. Первая состоит в том, что при каждом импульсе сварочного тока от электрода отделяется и переносится в сварочную ванну одна капля расплавленного металла (при сварке в среде аргона). Вторая разновидность состоит в том, что во время прохождения импульса сварочного тока большей длительности, чем в первом случае, происходит интенсивное плавление электрода со струйным переносом металла. Этот процесс переноса металла характерен для сварки активированным электродом на постоянном токе прямой полярности в активных и инертных газах, а также при сварке в аргоне постоянным током обратной полярности. Контрольные вопросы: 1. Объясните сущность переноса металла через дугу в процессе сварки? 2. Какие виды переноса металла через дугу вы знаете? 3. Как влияют плотность тока и напряжение дуги на перенос капель жидкого металла в процессе сварки? 4. При каких видах сварки происходят процессы капельного переноса металла через дугу? 5. В чем особенности переноса металла через дугу при импульсно-дуговой сварке?

Перенос металла через дугу

Многие характеристики процесса сварки плавящимся электродом в защитных газах зависят от типа каплепереноса металла электрода. Типы переноса металла, а также силы, действующие на металл электрода в дуге, описаны в работах [18, 19]. Каждый тип переноса металла характеризуется как преимуществами, так и недостатками.

Возможны несколько вариантов получения капель заданной массы. Одним из перспективных направлений для решения задач управления каплепереносом является введение в процесс импульсных воздействий [16]. В настоящее время получили развитие три системы управления каплепереносом:

Первое направление – электрические системы – изучено наиболее полно и воплощено в различных импульсных источниках питания сварочной дуги [9]. Разнообразие способов реализации первого направления позволяет получить практически любые алгоритмы изменения энергетических характеристик сварочной дуги. Кроме того, реализация обратных связей в подобных устройствах позволяет создавать адаптивные системы управления.

К недостаткам подобных устройств можно отнести сложность схемотехнических решений и, как следствие, более высокую их стоимость. Сложность, а иногда невозможность работы в сложных условиях высоких электромагнитных возмущений.

Вторую группу – механические системы – согласно классификации, предложенной Шигаевым Т.Г. [22], представляют устройства, оказывающие воздействие на систему подачи присадочного материала (рис. 1).

Рисунок 1. Устройства, воздействующие на систему подачи присадочного материала

Устройства, воздействующие на систему подачи присадочного материала, представлены механизмами с изменяемым местом токоподвода (рис.1, а), механизмами с некруглыми (рис.1, б) и специальными спрофилированными роликами (рис.1, в), механизмами с изменяемой скоростью вращения двигателя подачи электродной проволоки (рис. 1, г). Данные механизмы повышают стабильность процесса сварки, а также улучшают формирование сварного шва. Общими недостатками механизмов представленной группы являются узкий частотный диапазон, сложность, а иногда невозможность коррекции режимов в ходе сварки. Но, с другой стороны, подобные устройства наименее критичны по отношению к используемому источнику питания и роду тока, т.е. данные способы можно реализовать в комплектации с серийными источниками питания.

Читать еще:  Как самому сделать тосол в домашних условиях

В настоящее время материалы, касающиеся данного вопроса и изложенные в работе [22], получили дальнейшее развитие. Поэтому представляется необходимым дополнить, приведенную выше информацию.

Существующие механизмы импульсной подачи электродной проволоки можно разделить по ряду признаков, определяющих их характерные особенности.

Одним из важных признаков механизмов подачи как постоянной, так и импульсной является способ подачи проволоки. Согласно этому признаку, можно провести разделение на механизмы:

Другим классификационным признаком может являться вид применяемого привода подачи электродной проволоки. В соответствии с данным признаком можно выделить два основных направления в развитии механизмов импульсной подачи сварочной проволоки:

В качестве примера можно рассмотреть три типичные схемы реализации подающих механизмов на основе электромагнитов (рис. 2) [2, 4].

а)

б)

в)

Рисунок 2. Подающие механизмы на основе электромагнитов

Один из обобщённых вариантов электромагнитных подающих устройств представлен на рис. 2, а. Возвратный элемент в этих конструкциях исполнен в виде либо пружины [6], либо в виде упругих мембран [5, 20]. Недостатком механизмов такого исполнения является нерациональное использование мощности электромагнита, которая используется не только для подачи сварочной проволоки, но и для сжатия возвратного элемента.

Механизм, в котором вместо возвратной пружины используется второй электромагнит [5, 21], представлен на рис. 2, б. К его недостаткам можно отнести низкую скорость нарастания подачи проволоки и нестабильность шага импульса, потому что, как и у предыдущего, для преодоления первоначальной инерции механизм требует увеличения мощности электромагнита, а возвратный электромагнит используется не в полную силу.

Наиболее удачным решением можно назвать механизм, который при возврате захвата, не требующего больших усилий, одновременно сжимает пружину (рис. 2, в) [3], т. е. накапливает энергию по мере втягивания якоря электромагнита, а затем эта энергия отдается в начальный момент движения проволоки, что приводит к её быстрому разгону и позволяет максимально использовать всю энергию, подведённую к подающему механизму.

Подающие механизмы с приводом от электродвигателя, помимо представленных в работе [22], можно дополнительно разделить на:

1. Безредукторные механизмы с приводом от электродвигателя [7];

2. Механизмы с эсцентриковым роликом или профилированным кулачком;

3. Механизмы с программируемым напряжением питания электродвигателя подачи [8];

4. Механизмы с подвижным захватом на основе квазиволнового преобразователя (КВП) [10, 15];

4. Подающие механизмы с шаговым электродвигателем;

5. .Безредукторные механизмы с вентильным электроприводом [14].

Анализ информационных источников показал, что ведущими разработчиками в этом направлении развития импульсных подающих механизмов являются Института электросварки им. Е.О. Патона (Украина) и фирма «Fronius».

С позиции украинских специалистов, наиболее совершенными и универсальными, отличающимися значительными возможностями регулирования параметров импульсов, являются механизмы с КВП, в которых подающий ролик устанавливается непосредственно на валу электродвигателя, программируемое импульсное вращение вала которого обеспечивает микропроцессорная система управления [16]. Одним из последних их решений является система импульсной подачи электродной проволоки с использованием специального вентильного электропривода, оснащенного компьютеризированным регулятором характеристик вращения вала [11, 17].

Фирма «Fronius» разработала способ управления переносом металла с торговой маркой CMT (Cold Metal Transfer). Во время короткого замыкания проволока оттягивается назад, протекание тока прекращается, капля переходит в ванну без брызг [1, 12]. Фактически данный способ является одним из представителей третьей системы управления каплепереносом – комбинированной.

Механизмы импульсной подачи на основе электродвигателей с возможностью безредукторной импульсной подачи представляют собой перспективные разработки, однако необходимо учитывать, что их стоимость превосходит стоимость обычных систем в 1,2-1,5 раза [13].

Таким образом, управление каплепереносом с помощью различного вида импульсных воздействий является актуальным, что подтверждается современным развитием сварочного оборудования и технологии с целью получения сварного шва с заданными свойствами.

Работа выполнена в рамках гранта РФФИ 14_08_31036

Рецензенты:

Крампит А.Г., д.т.н., профессор, Юргинский технологический институт (филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»., г. Юрга;

Сапожков С.Б., д.т.н., профессор, Юргинский технологический институт (филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Юрга.

Перенос расплавленного металла сварочной дугой

Дата добавления: 2013-12-24 ; просмотров: 1479 ; Нарушение авторских прав

Способы зажигания сварочной дуги

26

В процессе сварки плавящимся электродом на его конце под действием высокой температуры происходит расплавление металла, образование капли, отрыв этой капли и перенос ее на изделие. В зависимости от размера капель и скорости их образования различают капельныйи струйныйперенос электродного металла на изделие.

Размер капель и скорость их образования зависят:

· от вида дуговой сварки;

· от диаметра электродов и других факторов

При ручной дуговой сварке в виде капель переносится примерно 95% электродного металла, остальные 5% составляют брызги металла и пары, значительная часть которых осаждается на изделие.

Капельный переноспроисходит при сварке штучными покрытыми электродами. В этом случае большинство капель заключено в оболочку из шлака, образовавшегося из расплавляемого покрытия. Аналогичные процессы переноса металла электрода в шов наблюдаются при сварке под флюсом и сварке порошковой проволокой.

При струйном переносеэлектродного металла образуются мелкие капли, которые непрерывно

следуют одна за другой, составляя цепочку (струю). Струйный перенос металла возникает при большой плотности тока (при сварке проволокой малого диаметра). Так, при полуавтоматической сварке в аргоне проволокой диаметром 1,6мм струйный перенос металла начинается при токе величиной около 300А. При сварке на токах, ниже этого значения, наблюдается капельный перенос металла.

При сварке штучными электродами струйный перенос электродного металла невозможен из-за невысокой плотности тока на электроде (порядка 10-20 А/мм²).

27

Перенос металла через дугу

  • Главная
  • Новости
    • Сварочное оборудование
    • Промышленность
    • Виды и способы сварки
    • Вопрос-ответ
    • Новости от партнеров
  • Газосварщик
  • Контакты
  • Рекламодателям
  • Карта сайта

Main Menu

  • Сварочные работы
  • Сварочные инверторы
  • Способы дуговой сварки
  • Сварочные машины и приспособления
  • Сварочные провода и электроды
  • Флюсы для сварки сталей
  • Техника ручной сварки
  • Производительные методы сварки
  • Внутренние напряжения и деформации
  • Сварка под слоем флюса
  • Сварка сталей
  • Сварка чугуна
  • Сварка цветных металлов
  • Контроль сварочных работ
  • Техника безопасности
  • Контактная сварка
  • Стыковая сварка
  • Точечная сварка
  • Рельефная и шовная сварка
  • Контроль качества сварки
  • Сварка пластмасс
  • Газовая сварка
  • Другие виды сварки
  • Сварка в защитных газах
  • Классификация способов сварки
  • Резка металлов
  • Автоматическая сварка
  • Сварка трубопроводов

Способы дуговой сварки — Потери

Потери теплоты при ручной дуговой сварке составляют примерно 25%, из которых 20% уходят в окружающую дугу среду посредством излучения и конвекции паров и газов, а остальные 5% — на угар и разбрызгивание свариваемого металла. При автоматической сварке под флюсом потери составляют только 17%, из которых 16% расходуются на плавление флюса, а на угар и разбрызгивание затрачивается около 1% выделяемой дугой теплоты. Теплота, выделяемая электрической дугой, концентрируется на относительно небольшом пространстве и осуществляет сосредоточенный местный нагрев металла в зоне дуги. Остальная масса металла свариваемой детали подвергается незначительному нагреву. Теплотой сварочной дуги металл электрода и свариваемых кромок детали расплавляется и составляет общую ванну расплавленного металла, которая, остывая, образует сварной шов. Плавление и перенос металла при дуговой сварке Электродный металл, расплавленный сварочной дугой, переходит (в виде капель различного размера) в ванну жидкого металла, которая образуется на поверхности свариваемого изделия у основания дуги (основание дуги называют также кратером). Схематично перенос металла электрода можно представить в следующем виде. В начальный момент металл на конце электрода подплавляется и образуется слой расплавленного металла (рис. 12, а). Затем под действием сил поверхностного натяжения и силы тяжести этой слой металла принимает форму капли (рис. 12, б) с образованием у основания тонкой шейки. Причем поперечное сечение шейки капли (у торца электрода) с течением времени уменьшается. Это приводит к значительному увеличению I плотности тока у шейки капли. Удлинение шейки продолжается до тех пор, пока капля коснется поверхности ванны жидкого металла (рис. 12, б) в кратере. В этот момент происходит короткое замыкание сварочной цепи. Резкое возрастание величины тока приводит к разрыву шейки и в следующее мгновение вновь возникает дуга (рис. 12, г), но уже между торцом электрода и каплей. Под давлением паров и газов зоны дуги капля с ускорением вводится в сварочную ванну металла. При этом часть металла в виде брызг выбрасывается из зоны сварки. Затем процесс каплеобразования повторяется. Установлено, что время горения дуги и короткого замыкания составляет примерно от 0,02 . до 0,05 с. Частота и продолжительность короткого замыкания в значительной степени зависят от длины сварочной дуги. Чем меньше длина Дуги, тем больше коротких замыканий и тем они продолжительнее. Форма и размеры капель металла определяются силой тяжести и силами поверхностного натяжения. При сварке в нижнем положении сила тяжести способствует отрыву капли, а при потолочной сварке препятствует переносу металла в шов. На процесс каплеобразования большое влияние оказывают состав и толщина электродного покрытия, а также величина сварочного тока. Электродное покрытие, как правило, снижает поверхностное натяжение металла почти на 30%. Кроме того, газообразующие компоненты покрытия выделяют большое количество газов и создают в зоне дуги повышенное давление, которое способствует размельчению капель жидкого металла.

При повышении величины сварочного тока размер капель уменьшается. Перенос электродного металла крупными каплями имеет место при сварке на малых токах электродами с тонким покрытием. При больших плотностях сварочного тока и при использовании электродов с толстым покрытием перенос металла осуществляется в виде потока мельчайших капель (струйный перенос металла). На процесс переноса капель металла в дуге действует также так называемое газовое дутье. Газовое дутье представляет собой поток газов, направленный вдоль дуги в сторону сварочной ванны. При сварке электродом с толстым покрытием стержень электрода 1 плавится быстрее и торец его оказывается несколько прикрытым «чехольчиком» 3 покрытия 2 (рис. 13). Интенсивное газообразование в небольшом объеме чехольчика приводит к явлению газового дутья, ускоряющего переход капель металла в сварочную ванну. Важным фактором, влияющим на перенос металла в дуге, являются электромагнитные силы. Плотность тока, проходящего через жидкую каплю, велика, поэтому сжимающее действие магнитного поля оказывается заметным. Магнитное поле ускоряет образование и сужение шейки капли, а следовательно, и отрыв ее от торца электрода. Электрическое поле, напряженность которого направлена вдоль дуги в сторону сварочной ванны, действует на жидкую каплю, ускоряя процесс отрыва капель от торца электрода и переход ее в сварочную ванну металла. Перенос капель электродного металла на свариваемый шов при потолочной сварке обеспечивается в основном действием магнитного и электрического полей, а также явлением газового дутья в дуге. Капли металла, проходящие через дугу, имеют шлаковую оболочку, которая образуется от плавления соответствующих веществ, содержащихся в толстых покрытиях электрода. Эта оболочка защищает металл капли от окисления и азотирования, обеспечивая хорошее качество металла шва. Доля электродного металла в составе металла шва различна и зависит от способа и режима сварки, а также от вида сварного шва. При ручной сварке доля электродного металла колеблется в широких пределах (от 30 до 80%), а при автоматической сварке она составляет 30 . 40%. Производительность сварки в значительной степени зависит от скорости расплавления электродного металла, которая оценивается коэффициентом расплавления и обозначается ар. Коэффициентом расплавления называется количество электродного металла в граммах, расплавленное в течение одного часа, приходящееся на один ампер сварочного тока. Коэффициент расплавления зависит от ряда факторов, влияющих на процесс плавки электродного металла. При обратной полярности коэффициент расплавления больше, чем при прямой полярности, так как на аноде выделяется больше теплоты и температура анода выше, чем у катода. Состав покрытия и его толщина сильно влияют на коэффициент расплавления. Это объясняется, во-первых, значением эффективного потенциала ионизации газов, а во-вторых, изменением баланса тепла дугового промежутка. Коэффициент расплавления при ручной дуговой сварке составляет от 6,5 до 14,5 г/А ч. Меньшие значения имеют электроды с тонким (меловым) покрытием, а большие значения — электроды с толстым покрытием. Для оценки скорости сварки шва пользуются коэффициентом наплавки. Этот коэффициент оценивает количество электродного металла, введенного в сварной шов. Коэффициент наплавки меньше коэффициента расплавления ар на величину потерь электродного металла из-за угара и разбрызгивания. Эти потери при ручной дуговой сварке достигают 25 . 30%, а при автоматической сварке под флюсом составляют только 2 . 5% от количества расплавленного электродного металла. Знание этих коэффициентов позволяет произвести расчет потребного количества электродного металла для сварки шва установленного сечения и определить скорость сварки шва. Количество металла (кг), необходимого для получения сварного шва, где L — длина сварного шва, м; F — сечение шва, м2 — плотность электродного металла, кг/м3. Выразив это же количество металла (кг) через коэффициент наплавки, получим Задавшись диаметром и длиной электрода, по полученной величине вычисляют потребное количество электродов. Диаметр электрода должен соответствовать величине сварочного тока, а длина стержня установлена стандартом.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector