Виды переноса электродного металла
В зависимости от условий сварки - сварочного тока I и его плотности у, формы кривой тока и т. д. - можно выделить пять основных видов переноса электродного металла в дуге с плавящимся электродом (табл. 2.4).
Таблица 2.4. Основные виды переноса металла при дуговой сварке
Крупнокапельный (с замыканиями дугового промежутка)
Мелкокапельный: с замыканиями дугового промежутка без замыканий дугового промежутка Струйный
Ручная дуговая сварка штучными электродами с покрытием при j
Механизированная сварка в СО2
Сварка под флюсом при j > 10 А/мм
Сварка в инертных газах тонкой проволокой при j > 103 А/мм2 При всех видах сварки плавящимися электродами - как дополнение к другим видам переноса
Характер переноса металла оказывает значительное влияние на устойчивость сварочного процесса, разбрызгивание металла, формирование шва и интенсивность металлургических процессов в дуге и сварочной ванне. В большинстве случаев, особенно при механизированной сварке, предпочтение отдают струйному переносу, обеспечивающему лучшее качество шва. Перенос металла наблюдают обычно при помощи скоростной киносъемки или съемки в рентгеновских лучах и синхронной индикации на экране осциллографа.
Изменение размеров капель и вида переноса металла зависит от соотношения сил, действующих на жидкую каплю на торце электрода. Основные из них: силы тяжести; силы поверхностного натяжения; электромагнитные силы в жидком проводнике; силы реактивного давления паров; электростатические силы; силы давления плазменных струй и др.
Силы тяжести способствуют переносу металла при сварке в нижнем положении и препятствуют при сварке в потолочном положении. Они оказывают наибольшее влияние на перенос электродного металла при сварке на малых токах, когда электродинамические силы еще сравнительно невелики.
Силы поверхностного (межфазного) натяжения придают каплям жидкости сфероидальную форму, удерживают капли на «потолке», втягивают капли металла в жидкую сварочную ванну. Силы поверхностного натяжения создают внутри капли жидкости радиусом R избыточное давление
Здесь а - коэффициент поверхностного натяжения, который равен отношению силы AF, действующей на границу поверхностной пленки жидкости, к длине этой границы Д/, т. е.
Значения коэффициента поверхностного натяжения а для различных материалов приведены ниже:
а, Н/м 0,65 0,77 0,9 1,15 1,22 1,51 2,25 2,68 1,10[4]/2,5(Г 0,3-0,4 растет. Поэтому перегрев капли и ее кипение наступают при меньших токах, чем при сварке на постоянном токе прямой полярности, когда катодное пятно беспорядочно перемещается. С уве-
личением плотности тока, например при j > 20 А/мм, может наблюдаться так называемый электрокапиллярный эффект, сопровождающийся понижением а и способствующий струйному переносу металла.
Электромагнитные силы пинч-эффекта сильно влияют на перенос металла, особенно при больших токах, когда они способствуют появлению плазменных струй от мест сужения столба дуги. Поэтому, например в слаботочных дугах, где эти силы малы, преобладает крупнокапельный перенос металла, а в сильноточных - струйный. Появлению струйного переноса металла способствует также перегрев капель, который достаточно велик при сварке (особенно при сварке на постоянном токе обратной полярности).
Струйный перенос металла особенно характерен для газоэлектрической сварки. Он сопровождается образованием конуса жидкого металла на конце электрода. При этом средний размер капель
Рис. 2.44. Схемы перехода крупнокапельного переноса металла в струйный: а - малая плотность тока; б - средние значения плотности тока; в - плотность тока выше критической (с/э, dc - диаметры электрода и столба дуги)
монотонно уменьшается с увеличением тока примерно по гиперболической кривой. При некотором значении силы тока, называемом критическим, которое при сварке на обратной полярности ниже, чем при сварке на прямой полярности, капельный перенос металла переходит практически в струйный (рис. 2.44). Охват дугой конца электрода (анода) способствует струйному переносу металла.
Реактивные силы давления паров обычно противодействуют начальному обрыву капли. Если реактивные силы имеют взрывной характер, то они могут сильно затруднить переход к струйному переносу. При сварке на постоянном токе обратной полярности давление паров меньше, чем при сварке на постоянном токе прямой полярности (так как Ua < UK), и струйный перенос металла возникает при меньших токах. В. И. Дятлов определил реактивную силу истечения паров, действующую на каплю металла при сварке
в среде СС>2 проволокой Св08. Оказалось, что так же, как и сила давления паров на сварочную ванну, она прямо пропорциональна квадрату сварочного тока
где коэффициент пропорциональности k ~ (1. 5)* 10 Н/А и
Электростатические силы возникают вследствие большого градиента потенциала (напряженности электрического поля Е) в
переходных областях дуги, особенно у катода, где Ек может дости - 4 6
гать 10 . 10 В/мм. В столбе дуги Ест с £к, поэтому в нем создается разность давлений и течение газа от катода (или анода) в столб дуги становится подобным «электрическому ветру» с заряженного острия. Разность давлений может быть оценена по формуле, аналогичной формуле (2.95) для магнитного давления:
где єо ~ 8,85 -10 А • с/(В • м) - электрическая постоянная.
Давление Ар достигает значений 10. 100 Па. Например, электрическое поле высокой напряженности может деформировать металл сварочной ванны, вытягивая его в виде конуса от катода к аноду при сварке на токе обратной полярности.
При сварке в среде молекулярных газов (азота, углекислого газа) практически получить струйный перенос металла очень трудно. Это можно объяснить «стягиванием» пятна на поверхности капли (рис. 2.44, а) и увеличением степени сжатия сварочной дуги вследствие охлаждения ее при образовании «стержня» диссоциации, который в этих газах появляется при сравнительно низких температурах.
Силы давления плазменных струй также могут сильно влиять на перенос металла в дуге. В некоторых случаях, например в Ме - дугах, мощная катодная струя к изделию вызывает отраженную анодную струю, которая, как отмечалось выше, может охватывать катодную струю. Такая анодная струя затрудняет перенос металла, вызывая сдвиг капли металла в сторону или даже подъем ее над уровнем торца катода. Это особенно заметно, если катодная струя не охватывает электрод (как на рис. 2.44, а), а стягивается в катодном пятне на его конце, как, например, при сварке в СО2.
Типы переноса электродного металла и их применение
При сварке плавящимся электродом открытой дугой перенос электродного металла представляет сложный процесс. Много факторов оказывает влияние на перенос: состав и свойства защитного газа, состав и свойства электродного металла, род тока и полярность, параметры режима сварки, вольт-амперная характеристика источника тока и его динамические свойства и др.
Можно выделить следующие виды переноса электродного металла:
- без коротких замыканий дуги и с короткими замыканиями;
- крупно-, средне-, мелкокапельный и струйный;
- без разбрызгивания и с разбрызгиванием.
Наиболее благоприятные условия для переноса электродного металла наблюдаются при сварке в инертных одноатомных газах аргоне и гелии. В аргоне имеет место два вида переноса: крупнокапельный без коротких замыканий с небольшим разбрызгиванием на докритическом токе и струйный на токе больше критического. Вид переноса влияет на форму проплавления Сварка со струйным переносом рекомендуется на металле средней толщины.
В гелии наблюдается капельный перенос с короткими замыканиями (к. з.) дупи (малые ток и напряжение) и без к. з. на повышенном токе и напряжении при незначительном мелкокапельном разбрызгивании. Форма валика в гелии имеет меньшую выпуклость, чем в аргоне, так как аргон повышает поверхностное натяжение в сталях.
Применение смеси Аг+Не позволяет использовать преимущества обоих газов.
При сварке в С02 имеют место перенос мелкокапельный с к. з. и небольшим разбрызгиванием, крупнокапельный с к. з. и без к. з. с большим разбрызгиванием. На больших токах, когда дуга погружается в основной металл, перенос становится мелкокапельным, разбрызгивание уменьшается (рис. 1.08.6), однако валик имеет чрезмерную выпуклость. Известно, что 02 понижает поверхностное натяжение металла. Поэтому его содержание в смеси с Аг обеспечивает мелкокапельный перенос с минимальным разбрызгиванием и высокой стабильностью процесса Смеси Аг + 02, Аг + С02і Аг + С02 + 02 находят широкое применение при сварке низко - и высоколегированных сталей, так как обеспечивают снижение критического тока и повышение стабильности, уменьшение разбрызгивания и улучшение формирования шва, предупреждают пористость. С этой же целью применяют смесь С02 + О. Однако в этом случае требуется проволока с более высоким содержанием рас- кислителей. Следует также отметить снижение приваривания брызг при окислительной защите и увеличение глубины проплавления (рис. 1.08.8).
Конструкция стыковых, тавровых, угловых и на - хлесточных соединений при сварке в защитных газах регламентируется стандартом ГОСТ 14771-76.
аргона такие соединения можно сваривать со струйным переносом. При многопроходной сварке лучше применять варианты сварки с капельным переносом электродного металла, обеспечивающим эллиптическую форму провара.
б. Специальные способы сварки.
Импульсная дуговая сварка выполняется в аргоне или гении. С помощью импульсов обеспечивается управляемый перенос электродного металла в различных пространственных положениях сварки.
Сварка в С02 проволокой большого диаметра (3, 4 мм) на токах до 1000 А позволяет увеличить скорость сварки до 100 м/час при небольшом разбрызгивании.
Сварка в С02 на форсированных режимах (плотность тока 350-450 А/мм2) увеличивает глубину провара, процесс осуществляется без разбрызгивания, однако валики чрезмерно выпуклые.
Сварка в вертикальном положении с принудительным формированием шва может выполняться сплошной проволокой в С02, порошковой или активированной проволоками. Металл толщиной 20-60 мм сваривается за один проход.
Сварка в смеси активных газов с увеличенным вылетом позволяет снизить разбрызгивание, уменьшить приваривание брызг и повысить производительность.
Сварка в узкую щелевую разделку возможна на металле толщиной до 300 мм. При этом можно исключить дорогостоящую термическую обработку после сварки.
Сварка порошковой проволокой под водой выполняется «мокрым» способом. Механизм подачи проволоки погружается к месту сварки, а источник тока находится на палубе судна.
Здоровье и безопасность
Основные вредные производственные факторы, которые могут воздействовать на сварщика при сварке в защитных газах:
1) выделение токсичных аэрозолей, в особенности при сварке порошковой проволокой:
2) скопление газов, имеющих плотность больше плотности воздуха;
3) взрыв баллонов, в которых начальное давление составляет Р=15 МПа;
4) излучение дуги;
5) поражение электрическим током;
6) взрыв во время ремонта сваркой емкостей и трубопроводов, в которых находились горючие материалы;
Типы переноса металла при сварке MIG/MAG
Процесс сварки MIG/MAG, будучи процессом, при котором используется плавящийся электрод, характеризуется переносом электродного металла через дугу в сварочную ванну. Перенос металла осуществляется посредством капель расплавленного электродного металла формирующихся на торце электродной проволоки. Их размер и частота перехода в сварочную ванну зависят от материала и диаметра электродной проволоки, типа защитного газа, полярности и значения тока сварки, напряжения дуги, давления окружающей среды, и других факторов
Характер переноса электродного металла определяет, в частности, стабильность процесса сварки, уровень разбрызгивания, геометрические параметры, внешний вид и качество сварного шва.
При плавлении электрода капля подвергается воздействию нескольких сил. которые могут как способствовать, так и препятствовать отделению капли от электрода. Капля отделится от электрода когда суммарное воздействие сил, способствующих отделению, превысит суммарный эффект сил удерживающих её на торце электрода. Основными силами, действующими на каплю являются: сила тяжести, электромагнитная сила, сила поверхностного натяжения расплавленного металла, аэродинамическая сила и сила реакции струи паров с поверхности капли, эти силы показаны схематически, а ниже представлен их анализ.
Сила тяжести (Fg)
Эта сила вызывается эффектом гравитации и зависит от массы тела; в случае с каплей электродного металла, она зависит от её размеров и плотности жидкого металла. В зависимости от положения сварки сила тяжести способствует или препятствует отделению капли. В случае сварки в нижнем положении эта сила способствует переходу капли в сварочную ванну, в то время как при сварке в потолочном положении её осевая составляющая препятствует этому (Рис. 1.8.2). Хотя сила тяжести может быть разложена на две составляющие, осевую где: DK - диаметр капли, р - плотность жидкого металла капли. Электромагнитная сила (F3 M) Вокруг электрического проводника с током образуется магнитное поле, которое в свою очередь, взаимодействуя с этим током, порождает радиальные силы, направленные к центру проводника (силы Лоренца). Чем больше электрический ток, тем більшими эти силы. Однако применительно к твёрдым проводникам эффектом воздействия этих сил можно пренебречь. В случае же жидкого проводника (каким как раз и является капля жидкого металла) этот эффект может быть очень существенным, так как каждая единица его объёма подвергается воздействию электромагнитной силы (f3M), пытающейся переместить материал проводника к его центру: где: jj- магнитная проницаемость; J - плотность тока; В - интенсивность магнитного Если принять, что в капле цилиндрической формы плотность тока неизменна по всему поперечному сечению, то интенсивность магнитного поля в каждой определённой точке капли может быть определена с помощью следующей формулы: где: г- расстояние от оси жидкого цилиндрического проводника до искомой точки. Формула (1.8.3) показывает, что интенсивность магнитного поля выше на поверхности капли и равна нулю по её оси. Подставив параметр В из формулы (1.8.3) в формулу (1.8.2), получаем: Значение электромагнитной силы можно также выразить через градиент давления в направлении к оси цилиндра: Вычислив интеграл этого выражения от г до R (внешний радиуса цилиндра) получаем выражение для вычисления давления в любой точке внутри жидкого проводника цилиндрической формы (PlW): Из уравнения следует, что давление достигает максимума по оси проводника и равно нулю на его поверхности. Повышенное давление внутри капли цилиндрической формы вызывает сжатие жидкого металла и его вытеснение вдоль оси капли (капля стремится удлиниться). Если поперечное сечение жидкого проводника является переменным вдоль его оси, то линии тока внутри капли становятся либо расходящимися, либо сходящимися в зависимости от изменения поперечного сечения проводника. Применительно к капле расплавленного электродного металла эти варианты распределения линий тока внутри неё будут зависеть от размеров активного пятна снизу капли. Линии тока сходятся, если площадь активного пятна меньше поперечного сечения электрода и расходятся в противоположном случае. При этом воз никают осевая и радиальная (f3Mr) компоненты электромагнитной силы Радиальная компонента будет продолжать оказывать давление на жидкий металл в направлении от поверхности капли к её оси (но уже с меньшей интенсивностью по сравнению с тем, что имело место в случае цилиндрического жидкого проводника) и выжимать жидкий металл в осевом направлении (тем самым, косвенно, способствуя отделению капли). В то время как осевая составляющая будет стремиться переместить расплавленный металл из района с меньшим поперечным сечением, где давление выше, в район проводника с большим поперечным сечением, где, наоборот, давление меньше. Таким образом, каким будет направление результирующей осевой составляющей (Рзмг) - способствующей или препятствующей отделению капли - будет зависеть от распределения токовых линий (см. Рис. 1.8.4), и может быть определено вычислением следующей формулы (знак «-» будет означать, что сила будет направлена к электроду, т. е. будет препятствовать отделению капли): где: Ra n и /?э - соответственно, радиус активного пятна и радиус электрода. Радиус Ra n (и, следовательно, размер активного пятна на капле) зависит от материала электрода, состава защитного газа, полярности тока сварки и значения тока сварки. Анодное активное пятно больше, чем катодное (см. Раздел 1.4). Защитный газ с более низким потенциалом ионизации также способствует увеличению площади активного пятна. Она также увеличивается с повышением тока сварки. Всё это указывает на то. что лучшие условия, при которых осевая компонента электромагнитной силы F3.u. z будет направлена в сторону сварочной ванны, т. е. будет способствовать отделению капли, возникают при сварке MIG на обратной полярности высокими токами при использовании защитной газовой смеси на базе аргона. Влияние тока сварки заслуживает более детального анализа. По мере установки всё более высокого значения тока сварки, радиус активного пятна Ran повышается, пока, в определённый момент, не превысит радиус электрода R3. В этот момент осевая компонента электромагнитной силы F3M. z, которая действовала против отделения капли, меняет своё направление и начинает теперь уже способствовать этому. Вследствие этого, происходит существенное и резкое снижение времени формирования капли до её отрыва, что приводит к резкому возрастанию частоты перехода капель. В этих условиях капли не успевают вырасти до больших размеров Значение тока сварки, при котором происходит это явление, называется критическим током (1хр). Обычно, значение критического тока определяется экспериментальным путём посредством выполнения серии сварок каждый раз на все более высоком токе. Однако необходимо напомнить ещё раз, что каким бы ни был ток сварки, радиальная составляющая электромагнитной силы (F5wr) будет всегда способствовать отделению капли, облегчая образование шейки и способствуя ее сжатию вплоть до ее разрыва (Рис. 1 8.5). Кроме того, как было показано выше, эта сила способствует перемещению жидкого металла капли вдоль её оси в направлении дуги, созданием повышенного давления внутри капли. Из-за сжимающего эффекта, оказываемого этой компонентой электромагнитной силы, механизм воздействия этой силы на жидкий проводник получил название пинч-эффекта (английское слово “pinch" означает сжатие). Рис. 1.8.5 Схема действия сил FjMznF3MfB начале образования шейки - в случае расходящихся (а) и сходящихся (б) линий тока, а также перед самым разрывом шейки и отделения капли (в) В последний момент перед разрывом перемычки жидкого металла между каплей и торцом электрода, когда шейка уже очень тонка, возникают оба типа распределения токовых линий в переходе электрод - шейка - капля и обе осевые компоненты электромагнитной силы, которые действуют в противоположных направлени ях и ускоряют разрыв шейки жидкого металла (см. Рис. 1.8.5, в). Это явление имеет место всегда независимо от того, превышает или нет ток сварки значение критического тока. Сила поверхностного натяжения (FnH) Эта сила стремится удержать каплю жидкого металла в форме с минимально возможной свободной поверхностью, которая находится в контакте с окружающей газовой средой. Она определяется величиной поверхностного (межфазного) натяжения на границе металл - газ и геометрическими параметрами капли: где: а - коэффициент поверхностного натяжения, RK - радиус кривизны поверхности капли. До образования шейки местом приложения силы F„H можно принять плоскость, проходящую через границу между твёрдым и жидким металлом [Потапьевский. синяя брошюра]. После образования шейки жидкого металла таким местом можно считать плоскость, проходящую через минимальное сечение шейки. Силу поверхностного натяжения можно разложить на две составляющие: осевую, удерживающую каплю на торце электрода, и радиальную, стремящуюся сжать каплю Сила F„„ зависит от всех факторов, которые воздействуют на поверхностное натяжение, таких как форма и размеры капли (она уменьшается по мере роста капли), химический состав жидкого металла капли, температура и градиент температур на поверхности капли, а также состав защитного газа. Сила поверхностного натяжения уменьшается при образовании окислов на поверхности капли, как, например, при сварке в среде защитного газа с добавками активных газов (Ог и СОг). Вследствие этого, её значение подвержено существенным изменениям в течение формирования и отделения капли. Чем выше сила поверхностного натяжения, тем капля большего объёма может быть удержана на торце электрода. Благодаря тому, что свободная поверхность сварочной ванны мала (по сравнению с её объёмом), при возникновении контакта капли с поверхностью ванны сила поверхностного натяжения стремится втянуть каплю внутрь сварочной ванны. Дру гими словами, сила поверхностного натяжения препятствует отделению капли от торца электрода пока не установится её контакт с поверхностью ванны и становится силой способствующей переходу капли после установления такого контакта. Аэродинамическая сила (Fe d) Аэродинамическая сила порождается потоком плазы и газа внутри дуги, который обтекает каплю. При этом, согласно законам аэродинамики, снизу капли образуется зона пониженного давления (завихрения, как показано на Рис. 1.8.6), которая приводит к тому, что капля вытягивается Причем, чем крупнее капля и выше скорость плазменного потока, более существенной становится эта сила, которая всегда способствует отделению капли. Этим объясняется ТОТ факт, что на низких рис. 1.8.6 Иллюстрация механизма возникновения аэродинамической силы в результате режимах сварки, когда капли дости - обтекания капли потоком газа гают больших размеров, эта сила возрастает и её роль в переносе капель становится более значительной. Таким образом, аэродинамическая сила зависит от размера капли, плотности и скорости потока плазмы и газа и соответствующего коэффициента аэродинамического сопротивления системы. Сила реакции струи паров с поверхности капли (Fr) Сила реакции возникает в результате реактивного воздействия на каплю струи паров металла исходящего из активного пятна (участка поверхности капли с наивысшей температурой). Эта сила возрастает по мере повышения тока сварки и с увеличением содержания в электродной проволоке элементов с более высокой упругостью пара. Эффект воздействия силы реакции на каплю также возрастает по мере сжатия активного пятна и столба дуги (при сохранении одного и того же значения тока сварки). Суммарный плазменный поток (ионизированные газы + металлические пары + газы, увлеченные внутрь потока) Поперечные размеры столба дуги зависят от тока сварки, теплопроводности газа, заполняющего дуговой промежуток, и давления. Чем выше теплоотвод от столба дуги (как, например, в случае использования гелия в качестве защитного газа), давление и ниже ток сварки, тем меньше поперечные размеры столба дуги. При использовании молекулярных защитных газов (как, например, N2 или С02) сужение токопроводного канала дуги вызывается снижением температуры в периферийных областях дуги из-за диссоциации молекул газа. Диссоциация молекул газа (например, С02 -» СО + 'Л02), и, как следствие, образование двойного объёма газов, приводит к повышению давления в межэлектродном промежутке и к ещё большему сужению столба дуги. Приложение силы реакции к меньшему участку поверхности в нижней части капли может приводить к её отклонению от соосного с электродом положения. Этому также способствует и избыточное давление в зоне активного пятна, вызываемое диссоциацией многоатомных газов (в случае сварки в среде, N2 или С02), которое непосредственно воздействует на каплю. После того, как капля уже оказалась отклонённой, она может поддерживаться в таком положении теми же силами реакции и избыточного давления от диссоциацией многоатомных газов, а также потоками плазмы и газа отражёнными от поверхности основного металла, согласно схеме показанной на Рис. 1.8.7, случай типичный для сварки в среде С02. Сила реакции препятствует отделению капли от торца электрода, а будучи значительной. она может вызывать перенос металла с характерным отталкиванием капель в сторону от дуги, сопровождаемым большим разбрызгиванием металла. Действие этой силы в 4 . 5 раз ниже на обратной полярности (когда электрод является анодом), чем на прямой (когда электрод является катодом). Наиболее приемлемое объяснение этому основывается на том, что благодаря большей площади анодного активного пятна и меньшей плотности тока в нём по сравнению с катодным активным пятном (см. Раздел 1.4), интенсивность испарения с него меньше, и меньшей является результирующая силы реакции соосная с электродом. В результате этого, при прочих равных условиях, при сварке на обратной полярности капли электродного металла имеют меньшие размеры, по сравнению со сваркой на прямой полярности. При дуговой сварке плавящимся электродом различают три типа переноса электродного металла: крупнокапельный, мелкокапельный (или струйный) и перенос. Типы переноса электродного металла. При дуговой сварке плавящимся электродом различают три типа переноса электродного металла: крупнокапельный, мелкокапельный (или струйный) и перенос с замыканием. В зависимости от типа переноса электродного металла изменяются производительность сварки, характер формирования шва и качество сварных соединений. Поэтому сварщик должен знать условия сварки, при которых достигается нужный тип переноса электродного металла. При сварке покрытыми электродами перенос электродного металла осуществляется в основном первым типом — крупными каплями различного размера. В некоторых случаях внутри крупной капли находятся газы, выделяющиеся при плавлении покрытия и металла электрода. Под действием давления газов крупная капля разрывается, образуются (к моменту ее дальнейшего движения в шов) мелкие капли, брызги и частицы в парообразном состоянии. К моменту попадания в шов капли при сварке покрытыми электродами имеют неодинаковые размеры. Образование одинаковых капель с одинаковой частотой их переноса при сварке покрытыми электродами практически невозможно в силу возникающих при сварке разного рода возмущающих воздействий на перенос электродного металла. Большую стабильность переноса электродного металла возможно получить лишь при струйном переносе, при переносе мелкими каплями. Уменьшение тока при сохранении того же напряжения дуги (той же длины дуги) при сварке покрытыми электродами приводит к увеличению объема капли, а частота их образования падает. Это ведет к снижению количества переносимого металла в единицу времени. При дальнейшем уменьшении тока и сохранении того же напряжения на дуге образуется мало капель, но они будут настолько велики, что оторвутся от электрода еще до короткого замыкания ими дуги, как это видно из рис. 1,а. Рис. 1. Схема переноса электродного металла: а — крупнокапельный; б — мелкокапельный или струйный; в — с короткими замыканиями или перемычками. Это ведет к еще меньшей производительности наплавки. Таким образом, для получения оптимальной технологии сварки (максимальная производительность переноса электродного металла и лучшее формирование металла шва) необходимо с уменьшением тока уменьшать и напряжение на дуге (длину дуги) и наоборот. Оптимальная технология разрабатывается с учетом Uд = 25В при I ≤ 100А, а с учетом Uд = 40В при I ≥ 500А. В интервале 100 - 500А напряжение изменяется линейно между 25 и 40В. При полуавтоматической дуговой сварке в аргоне или богатой аргоном защитной атмосфере смешанного состава или при наличии специальной по химическому составу сварочной проволоки при определенных условиях (например, при сварке в аргоне сварочной проволокой диаметром 1,6мм, токе 300А и относительно длинной дугой) перенос бывает мелкокапельным (струйным). Мелкие капли (рис. 1,б) переносятся одна за другой, создавая видимость сплошной струи. Струйный перенос обладает некоторыми преимуществами — меньшее выгорание легирующих примесей в проволоке, большая производительность и стабильность переноса электродного металла, лучшее формирование шва и др. При шланговой сварке сварочная проволока меньших диаметров предпочтительнее сварочной проволоки больших диаметров. Малый диаметр сварочной проволоки позволяет обеспечить большую частоту переноса капель электродного металла. При этом возрастает скорость движения капель и уменьшается выгорание легирующих элементов. Однако для проволоки малых диаметров необходимо иметь оборудование с подачей проволоки порядка 1000м/ч. При полуавтоматической сварке плавящимся электродом в СО перенос электродного металла идет с замыканиями каплями дуги и в редких случаях со свободным полетом капель, подобно сварке покрытыми электродами. Перенос капель с короткими замыканиями позволяет сваривать в любом положении, в том числе детали, допускающие лишь ограниченный нагрев, например тонкие листы. Количество наплавляемого электродного металла при переносе с коротким замыканием (рис. 1,в) меньше, чем при струйном, но оно все же существенно больше, чем при использовании покрытых электродов. Глубина проплавления металла при переносе с коротким замыканием меньше, чем при струйном переносе. На характер переноса электродного металла влияет не только напряжение и ток, но также и реактивное сопротивление источника питания дуги, например при шланговой сварке в СО возможны переносы с замыканиями (с перемычками) и капельный со свободным полетом капель; перенос с замыканиями рекомендуется со сварочной проволокой малых диаметров, а при пользовании сварочной проволоки больших диаметров образуется капельный перенос. При сварке процесс переноса капель электродного металла в сварочную ванну имеет следующие виды: Размеры капель в зависимости от условий сварки могут быть от 6-7 мм до тысячных долей миллиметра. На каплю в период формирования и переноса действуют следующие силы: Размер капли определяется соотношением сил, удерживающих ее на торце электрода, и сил, стремящихся ее оторвать. С увеличением силы тока дуги ускоряется отрыв и измельчение капель, так как растут электродинамические силы и сила давления газовых потоков, увеличивается испарение металла. На малых токах, наоборот, наблюдается крупнокапельный перенос. Перенос электродного металла в сварочной дуге. Виды переноса. Силы, действующие на каплю металла 1) Виды переноса электродного металла. 2) Силы, действующие на каплю электродного металла. 3) Влияние режимов сварки на перенос электродного металла. крупнокапельный с короткими замыканиями дугового промежутка; капельный без коротких замыканий; в виде паров металла. сила тяжести, способствующая отрыву капель при сварке в нижнем положении и препятствующая при потолочной сварке; электродинамические силы, сжимающие электрод и каплю (пинч-эффект) и способствующие отрыву капли; сила давления газового потока; сила реакции газов, отталкивающая каплю снизу, от сварочной ванны, препятствующая отрыву ее от электрода. Компоненты сварочных шлаков снижают поверхностное натяжение жидкого металла капель и уменьшают размеры капель. Применение при сварке под флюсом больших токов дает наименьший размер капель, а перенос становится струйным. Читайте также:
№77 Типы переноса электродного металла
Просмотр содержимого документа
«№77 Типы переноса электродного металла» 
Перенос электродного металла в сварочной дуге. виды переноса. силы, действующие на каплю металла
Просмотр содержимого документа
«Перенос электродного металла в сварочной дуге. виды переноса. силы, действующие на каплю металла»
4.1 План лекции