Учебники по популярным профессиям
на asv0825.ru

Глава 3. Сварочная дуга и требования к источникам ее питания

       

Тепловые свойства дуги. Плавление и перенос металла

Наиболее важным свойством для сварки являются тепловые свойства дуги. Температура сварочной дуги очень высокая — около 5500 °С и зависит от диаметра электрода, плотности тока, материала электродов и состава газовой среды. На катоде она более низкая, чем на аноде, и максимального значения достигает в столбе дуги. При ручной сварке на постоянном токе разница температур на катоде и аноде используется для увеличения расплавления электрода или изделия. Тепловые возможности сварочной дуги измеряются ее тепловой мощностью. Полная тепловая мощность дуги Q, количество теплоты в Дж/с, выделяемое дугой в единицу времени, может быть выражена как эквивалент электрических характеристик произведением сварочного тока Ig на напряжение дуги UA

Однако эта мощность используется на нагрев и расплавление основного и электродного металла только частично: при сварке покрытыми электродами (0,6— 0,85) Q; при сварке в аргоне (0,5—0,6) Q и при сварке под флюсом (0,80—0,95) Q. Мощность дуги, используемая на нагрев и расплавление металла, называют эффективной тепловой мощностью Qэф.

где π) — коэффициент полезного действия дуги, который равен отношению эффективной тепловой мощности дуги к ее полной тепловой мощности:

Неиспользуемая на нагрев основного и присадочного металла часть полной тепловой мощности уходит в атмосферу, на световое излучение, уносится с каплями металла при разбрызгивании.

Для определения затраты тепла при сварке пользуются понятием погонной энергии сварки, которой называют количество теплоты, вводимой в металл в процессе сварки в единицу времени, отнесенное к единице длины шва. Погонную энергию сварки qn1 Дж/см, определяют по формуле

г

де v скорость перемещения дуги (скорость сварки), см,

Процесс плавления и переноса электродного металла на изделие под воздействием тепла дуги происходит непрерывно во время ее горения в виде капель и последовательно повторяется в порядке, указанном иа рис. 3.3. Как видно из рис. 3.3, а и 3.3, б, после образования капли расплавленного металла происходит ее сближение с изделием и затем кратковременное короткое замыкание и переход капли на изделие, после чего возобновляется горение дуги (рис. 3.3, в), и процесс переноса повторяется. В зависимости от полярности сварочного тока, состава электродного металла и покрытия величина капель меняется от 0,1 до 3—4 мм в диаметре. При сварке крупными каплями увеличиваются разбрызгивание и потери металла, мелкокапельный перенос обеспечивает стабильность процесса сварки, лучшее использование сварочного материала и лучшее качество. Обычно мелкокапельный перенос достигается при сварке открытыми электродами, а при механизированной сварке тонкой проволокой возможен струйный перенос.

Рис. 3.3. Каплеобразный перенос металла а — образование капли, б — короткое замыкание и перенос капли, в — возобновление дуги; г — образование новой капли

Перенос капель расплавленного металла на изделие даже в самых неудобных его положениях объясняется действием нескольких сил. Сила тяжести способствует переносу капель при сварке в нижнем* положении и препятствует при других положениях. Сила поверхностного натяжения уменьшает величину капель, придает им сферическую форму, способствует удержанию их на конце электрода и переходу в ванночку расплавленного металла, удерживает от растекания и придает капле определенную форму. Перенос капель осуществляется также действием Электродинамических сил, возникающих вдоль оси электрода, вследствие напряженности, электрического поля зоны электрода и основного металла. Кроме этого, значительные усилия для переноса капель создает газовое дутье в зоне столба дуги, образующееся при испарении металла и электродного покрытия под действием высокой температуры.

Сварочная дуга и расплавленный металл характеризуются следующими основными величинами (рис. 3.4): а — глубина кратера — углубления в металле, вызванного давлением дуги (указан стрелкой); h — глубина проплавления; b — длина дуги.

Рис. 3.4. а — глубина кратера; h — глубина проплавления, b — длина дуги

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru