Перенос электродного металла — реферат

1. Основные показатели переноса электродного металла

При плавлении на торце электрода образуется капля жидкого металла. Большая удельная поверхность и высокие температуры капель при дуговой сварке плавлением способствуют интенсивному взаимодействию металла с окружающей средой. Поэтому характер переноса электродного металла оказывает значительное влияние на кинетику процессов взаимодействия металла со шлаком и газами.
Основными показателями, характеризующими процесс переноса электродного металла через дуговой промежуток, являются тк — масса капли на торце электрода перед переходом, т0 — масса остающейся на электроде части капли, р — масса переходящей части капли, т — время между переходом отдельных капель.

.
Полнота протекания реакций взаимодействия металла капли с окружающей средой зависит от удельной поверхности капли (отношения площади поверхности капли к ее массе) и времени взаимодействия. При установившемся процессе сварки масса капли в момент перед очередным переходом равна; Средняя масса капли жидкого металла тср, существующей на торце электрода в течение времени т, определяется выражением [3; с. 76].
Данные о характере плавления и переноса электродного металла при сварке плавящимся электродом в атмосфере защитных газов получают с помощью скоростной киносъемки, а при сварке толстопокрытыми электродами и под флюсом — с помощью скоростной рентгеновской киносъемки.

2. Силы, действующие на каплю расплавленного металла

Капля расплавленного металла на электроде находится под действием нескольких сил. Сила тяжести FT направлена вниз, она зависит от диаметра капли dк. Сила реактивного давления Fр паров электродного металла отбрасывает каплю от ванны. Сила поверхностного натяжения Fп стремится уменьшить поверхность капли и поэтому препятствует ее отделению. Электродинамическая сила Fэ вызвана искривлением линий тока и пропорциональна квадрату силы тока, ее радиальная составляющая Fэк стремится пережать шейку капли, а осевая составляющая Fэо отбрасывает каплю к детали [5; с. 217].

Рис. 1. Перенос электродного металла: а — силы, действующие на каплю; б — зависимость частоты переноса и размеров капли от силы тока; в — осциллограмма тока при импульсно-дуговой сварке
Проанализируем зависимость характера переноса без коротких замыканий от силы тока при сварке плавящимся электродом. При малом токе электродинамическая сила Fэ невелика, и капля переносится под действием силы тяжести FТ при достижении достаточно большого размера dк. Такой крупнокапельный перенос, как правило, имеет нерегулярный характер, отрицательно влияет на устойчивость процесса сварки, приводит к плохому формированию шва. При увеличении тока возрастает влияние электродинамической силы на перенос, что приводит к более раннему отрыву капли и, следовательно, снижению размеров капли. Перенос называется мелкокапельным, если dк < dэ. При еще более значительном увеличении тока, активное пятно дуги охватывает не только торец, но и боковую поверхность электрода, которая также оплавляется. В результате конец электрода приобретает форму конуса, с вершины которого жидкий металл стекает мелкими частицами, образующими непрерывную струю. При мелкокапельном и струйном процессе «перенос становится направленным вдоль оси электрода в сторону детали, разбрызгивание уменьшается, а формирование шва улучшается, особенно в вертикальном и потолочном положении» [1; с. 118]. Ток, характеризующий переход к струйному переносу, назван критическим Iкр.
Разработано несколько технологических приемов для улучшения характера переноса. В тех случаях, когда нельзя увеличивать ток выше Iкр, можно обеспечить спокойный перенос крупных капель, переходя к обратной полярности дуги для уменьшения силы реактивного давления паров, используя электроды с основным или рутиловым покрытием. Другая группа приемов обеспечивает снижение Iкр, с тем чтобы перенос имел струйный характер. С этой целью на поверхность электрода наносят поверхностно-активные вещества или добавляют кислород в защитные газы для снижения сил поверхностного натяжения. Наконец, измельчению капель способствуют импульсные магнитные и механические воздействия, например, вибрация электрода. Ниже рассмотрены электротехнические приемы воздействия на перенос благодаря программному управлению силой сварочного тока с помощью источника.
Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом в аргоне выполняется при подаче мощных пиковых импульсов тока (рис. 1,в). В результате резкого возрастания электродинамической силы происходит сбрасывание капли с диаметром dк, существенно меньшим диаметра электрода dэ. Ток импульса Iи для надежного сбрасывания капли вместе с базовым током Iб должен превышать критический ток Iкр. Базовый ток Iб назначается в зависимости от толщины свариваемого металла и положения шва в пространстве. Частоту подачи импульсов fи = 1/Т и их длительность tи подбирают так, чтобы каждым импульсом сбрасывать одну каплю.

Комментарии: