ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Плавление и перенос электродного материала из "Сварочное дело Сварка и резка металлов Изд2 " Основная характеристика плавления электрода — линейная скорость его расплавления в единицу времени, которая зависит от состава электрода, покрытия, режима сварки, плотности и полярности тока. [c.37] В общем случае скорость плавления электрода возрастает с увеличением силы тока примерно по линейной зависимости, определяется условиями выделения и передачи теплоты в анодной и катодной областях и зависит от полярности тока. [c.37] При плавлении на торце электрода образуется капля жидкого металла. Большая удельная поверхность и высокие температуры капель способствуют интенсивному взаимодействию металла с окружающей средой. Поэтому характер переноса электродного металла значительно влияет на кинетику физико-химических процессов. [c.37] Характер переноса электродного металла зависит от соотношения сил, действующих на каплю металла на торце электрода. К основным из них относят силу тяжести, силу поверхностного натяжения, электромагнитную силу, силу реактивного давления паров, аэродинамическую силу и др. Значения отдельных сил и направление их равнодействующих зависят от режима сварки, полярности тока, состава электродного металла, газовой среды, состояния поверхности и диаметра электрода. [c.37] Сила тяжести оказывает существенное влияние лишь при сварке на малых токах (стремление капли под действием собственного веса переместиться вниз). При сварке в нижнем положении сила тяжести играет положительную роль при переносе капли в сварочную ванну при сварке в вертикальном и особенно в потолочном положениях она затрудняет процесс переноса электродного металла. [c.37] Электромагнитная сила обусловлена взаимодействием проводника с током и магнитного поля, создаваемого этим током. Эта сила стремится деформировать проводник в радиальном направлении и разрущить перемычку между каплей и электродом. Ее значение пропорционально квадрату силы тока. [c.38] Сила реактивного давления паров — одна из важных сил, оказывающих влияние на характер переноса металла. Испарение металла с поверхности капли и химическое взаимодействие жидкого металла со шлаком или газовой фазой, сопровождаемое образованием и вьщелением газа, приводят к возникновению реактивных сил. Металл испаряется главным образом в области активных пятен, перемещение которых вызывает изменение положения места приложения реактивных сил и значительную подвижность капель. Величина реактивных сил зависит от размеров активных пятен, плотности тока в них и теплофизических свойств материала электрода. Поскольку плотность тока в катодном пятне значительно выше, чем в анодном, влияние реактивного давления в большей мере проявляется на прямой полярности. Сжатие дуги приводит к увеличению плотности тока в пятнах, что вызывает повышение реактивного давления паров. В металлах с высоким давлением паров (магний, цинк) отталкивание капель реактивными силами наблюдается при сварке на обеих полярностях, а в металлах с низким давлением паров — главным образом при сварке на прямой полярности. [c.38] Аэродинамическая сила проявляется в тех случаях, когда возникают мощные плазменные (газовые) потоки. Она определяется аэродинамическим торможением капли в газовом потоке и маг-нито-кинетическими силами, обусловленными несбалансированностью гидростатического давления внутри капли и на поверхности раздела жидкость — газ. Сила аэродинамического торможения пропорциональна плотности газа, его скорости и эффективной площади сечения капли, спроектированной на направление газового потока. [c.38] В зависимости от соотношения сил, действующих на каплю, характер переноса электродного металла может существенно изменяться. При сварке покрытыми электродами наблюдается в основном крупнокапельный и мелкокапельный перенос (рис. 3.1, а). Тип переноса зависит от состава и толщины покрытия, режима сварки, рода тока и полярности. [c.38] Для электродов с основным покрытием характерен крупнокапельный перенос металла в широком диапазоне режимов сварки, что обусловлено высоким поверхностным натяжением металла на границе со шлаком, поскольку и шлак, и металл хорошо раскислены. [c.38] При малом напряжении (короткая дуга) перенос металла может осуществляться путем коротких замыканий, поскольку свободный рост капель затруднен. В момент коротких замыканий металл перетекает с торца электрода в ванну. С удлинением дуги масса переносимых капель увеличивается, так как создаются условия для свободного роста капли на торце электрода. [c.39] Для сварки электродами с кислым и рутиловым покрытиями характерен мелкокапельный перенос. Малый размер капель обусловлен сравнительно низким межфазным натяжением на границе металла со шлаком, поскольку и шлак, и металл содержат значительное количество кислорода. Размер капель при этом существенно зависит от силы тока. При низких плотностях тока металл переносится сравнительно крупными каплями. С увеличением плотности тока масса переносимых капель резко снижается, уменьшается также время взаимодействия капли с окружающей средой (шлаком, газовой фазой). Этому способствует более высокая температура капель и сравнительно низкое межфазное натяжение на границе металла со шлаком. [c.39] Изменение напряжения дуги в практически значимых пределах не отражается на переносе металла у электродов с рутиловым и кислым покрытием. [c.39] При увеличении толщины покрытия у электродов с кислым и рутиловым покрытием наблюдается повышение содержания кислорода в каплях и уменьщение их размеров. Уменьшению размеров капель способствуют также аэродинамические силы. [c.39] У электродов с основным покрытием содержание кислорода в каплях с увеличением толщины покрытия снижается, что способствует увеличению размеров капель. Таким образом, от толщины покрытий на электродах и их состава зависит в основном содержание кислорода в каплях, которое и оказывает решающее влияние на силы поверхностного натяжения, удерживающие каплю на торце электрода. [c.39] Струйный процесс переноса металла характерен для сварки плавящимся электродом в инертных газах. При струйном переносе (рис. 3.1, б) образуются мелкие капли, которые следуют одна за другой в виде непрерывной цепочки (струи). Струйный перенос электродного металла возникает при сварке с большой плотностью тока проволокой малого диаметра. Например, при сварке полуавтоматом (механизированной) в аргоне проволокой 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 повышению чистоты металла капель и сварного шва. Скорость расплавления сварочной проволоки увеличивается. Поэтому струйный перенос имеет преимущества перед капельным. [c.40] 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. [c.40] Существуют две разновидности управляемого переноса металла первая — когда при каждом импульсе сварочного тока от электрода отделяется и переносится в сварочную ванну одна капля расплавленного металла (при сварке в среде аргона) вторая — если во время прохождения импульса сварочного тока большей длительности, чем в первом случае, происходит интенсивное плавление электрода со струйным переносом металла. [c.40] Производительность процесса дуговой сварки оценивают по количеству проплавленного в единицу времени основного металла Gnp и количеству наплавленного металла G . Последнее определяют как увеличение массы конструкции после сварки по сравнению с массой до сварки. [c.40] При сварке неплавящимся электродом встык или с отбортовкой без присадочной проволоки важно обеспечить производительность проплавления, а при сварке плавящимся электродом — производительность проплавления и наплавки. [c.40] Вернуться к основной статье