Технологические особенности - Страница 15

Способы дуговой сварки - Технологические особенности

Подробности

Сварочная дуга является мощным концентрированным источником тепла, в которое преобразуется почти вся электрическая энергия дугового разряда. Полную тепловую мощность сварочной дуги принято определять из выражения q = /с/д./д, Дж/с, где к коэффициент, учитывающий влияние на мощность дуги искажений синусоидальных кривых напряжения и тока (при сварке на постоянном токе к Щ 1, а при сварке на переменном токе в зависимости от способа сварки и различных факторов принимают к = 0,7...0,97); /д - сила тока дуги, А; ./д - напряжение дуги, В. Количество теплоты, вводимой дугой в свариваемое изделие в единицу времени, называют эффективной тепловой мощностью дуги, q0. Она включает в себя теплоту, непосредственно выделяющуюся в активном пятне на изделии, теплоту, поступающую с каплями электродного металла, покрытия или флюса, и теплоту, вводимую в изделие из столба дуги. Эффективная тепловая мощность дуги меньше ее полной тепловой мощности, часть которой расходуется непроизводительно. Отношение qjq называют эффективным коэффициентом полезного действия (КПД) дуги и обозначают г\э. Числовое значение зависит от способа дуговой сварки, марки электрода и ряда других факторов. Например, при сварке покрытыми электродами Т1э = 0,7...0,85, при сварке под флюсом х\э = 0,85...0,93. Для практики сварочных работ большое значение имеет знание процессов, возникающих в дуговом промежутке при сварке плавящимся электродом в связи с переносом расплавленного металла электрода в сварочную ванну. В зависимости от типа переноса электродного металла изменяются производительность сварки, характер формирования шва и качество сварных соединений. В свою очередь тип переноса металла обусловлен диаметром электродной проволоки, силой тока сварки и напряжения дуги, полярностью тока и совокупностью сил, действующих на капли расплавленного металла электродной проволоки: силы тяжести, силы поверхностного натяжения, электродинамической силы и др. Различают три основных типа переноса электродного металла (рис. 48): крупнокапельный с короткими замыканиями, крупнокапельный (или с каплями средней величины) без коротких замыканий и мелкокапельный, который при большом количестве капель, переходящих в ванну как бы непрерывной струей, называют струйным переносом. Крупная капля образуется на электроде постепенно и долго удерживается на нем. Если капля больше длины дугового промежутка, то переход ее в ванну сопровождается коротким замыканием дугового промежутка и погасанием дуги (рис. 48, а). Если капля меньше длины разрядного промежутка, то переход ее в ванну происходит без короткого замыкания (рис. 48, б). Основными силами, обусловливающими крупнокапельный перенос, являются сила тяжести и сила поверхностного натяжения. Сила тяжести в зависимости от пространственного положения шва способствует отрыву капли от электрода (в нижнем положении), препятствует отрыву (в потолочном) или стремится отклонить каплю от оси электрода (в вертикальном положении). Сила поверхностного натяжения обычно препятствует переносу капель с электрода в ванну. На малых токах отрыв капли от электрода и направление ее перемещения определяются в основном силой тяжести, а на больших токах - электродинамической силой. Эта сила возникает в любом проводнике, по которому проходит и электрический ток; она обусловлена взаимодействием тока с собственным магнитным полем. Если сечение проводника постоянно, то электродинамическая сила направлена по радиусу к оси провод замыканий и стремится его сжать. Если сечение неодинаковое по его длине, то возникает усилие, направленное вдоль оси проводника от меньшего сечения к большему. Это усилие создает газовые потоки, направленные вдоль столба дуги от электрода: возникает сила давления дуги на сварочную ванну. Это усилие способствует также отрыву капли от электрода, так как в месте соединения капли и электрода под действием силы тяжести и поверхностного натяжения образуется шейка жидкого металла, сечение которой меньше диаметра капли. С повышением напряжения дуги, диаметра электрода и переходом на прямую полярность диаметр капель увеличивается, с увеличением силы тока - уменьшается. При сварке покрытыми электродами перенос электродного металла осуществляется в основном крупными каплями различного размера. Внутри крупных капель могут находиться газы, выделяющиеся при плавлении покрытия и металла электрода. Под действием давления газов крупная капля разрывается, образуются более мелкие капли, брызги и частицы пара. К моменту попадания в ванну капли имеют неодинаковые размеры. При крупнокапельном переносе с короткими замыканиями и без них частота образования капель и их размер не остаются постоянными, что ведет к значительным колебаниям силы тока и напряжения дуги, осложняя получение высококачественного шва. Большую стабильность переноса электродного металла возможно получить лишь при струйном переносе (рис. 48, в). С увеличением силы тока размер капель уменьшается, а число их, образующееся в единицу времени, возрастает. Начиная с некоторой силы тока, которую называют критической, крупнокапельный перенос становится мелкокапельным. Мелкие капли образуют почти сплошную струю жидкого металла, которая переходит в сварочную ванну без коротких замыканий. При струйном переносе сила тяжести мелких капель невелика, что позволяет эффективно использовать этот процесс при сварке во всех пространственных положениях. Струйный перенос характеризуется гораздо меньшими колебаниями силы тока и напряжения, а также значительно меньшим разбрызгиванием, чем крупнокапельный. Однако при чрезмерно высоком значении силы тока стабильный струйный перенос переходит во вращательно-струйный, для которого характерно повышенное разбрызгивание, непостоянство длины дуги, напряжения и силы тока. Таким образом, стабильный струйный перенос существует лишь в некотором диапазоне значений силы тока, о чем и следует помнить при выборе параметров режима. Еще одной технологически важной особенностью сварочной дуги, влияющей на ее пространственное положение, является чувствительность столба дуги к неравномерности напряженности магнитного поля в зоне сварки. Отклонение столба дуги под действием магнитного поля, наблюдаемое в основном при сварке постоянным током, называется магнитным дутьем (рис. 49). Возникновение этого эффекта объясняется тем, что в местах изменения направления тока в сварочном контуре создаются различные по величине напряженности магнитного поля. Столб дуги, являясь эластичным электрическим проводником, отклоняется в сторону с меньшей напряженностью магнитного поля (рис. 49, а), поэтому при производстве сварочных работ следует обращать внимание на место подключения сварочного кабеля к изделию и на возможные последствия этого подключения. При сварке переменным током в связи с тем, что полярность меняется с частотой тока, магнитное дутье проявляется значительно слабее и практически не сказывается на результатах сварки (рис. 49, б). Эффект магнитного дутья имеет место и в том случае, если сварка производится вблизи значительных ферромагнитных масс (железо, сталь). Дуга в этом случае отклоняется в сторону этих масс (рис. 49, в). Магнитное дутье ведет к непроварам и ухудшает внешний вид шва. Уменьшить или устранить влияние магнитного дутья на качество сварного шва можно изменением места токоподвода к изделию и угла наклона электрода, временным размещением в зоне сварки дополнительного ферромагнитного материала, создающего симметричное магнитное поле, а также заменой постоянного тока переменным, если это допустимо по условиям свариваемости данного металла.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   
© ALLROUNDER