Cтраница 3
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]