Способы дуговой сварки - Потери
Подробности- Подробности
- Опубликовано 25.05.2012 16:20
- Просмотров: 34557
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.
Комментарии
RSS лента комментариев этой записи