Перенос электродного металла в сварную ванну.

Силы, действующее на капли металла в меж электродным промежутке.

Сварочная ванна образуется в результате двух процессов :процесса расплавления материала свариваемых изделий и переноса присадочного металла электродов.

Различают следующие основные виды переноса электродного металла в сварочную ванну: капельным, струйным и парами металла.

Капельный перенос существует в двух видах :

-перенос металла с короткими замыканиями дугового промежутка;

-перенос металла без коротких замыканий дугового промежутка.

Перенос металла с короткими замыканиями происходит при сварке короткой дугой, когда длина дуги меньше размеров капли и время существования капли больше времени горения дуги.

Способ сварки замыканиями применяется при сварке тонкостенных изделий, при сварке вертикальных и потолочных швов.

Для стабилизации процесса переноса металла используют тонкие электродные проволоки диаметром менее 2мм, что повышает частоту коротких замыканий, а следовательно и частоту перехода капель.

Сварку производят на обратной полярности (плюс на электроде), что снижает действие реактивных сил на каплю.

Применяют принудительную вибрацию электрода.

Амплитуда колебании такова, что короткие замыкания происходят в каждом цикле вибрации.

Данный вид переноса металла происходит при ручной дуговой сварке (ручной, механизированной) при плотности тока менее 10 А/мм ;

14. Силы, действующие на капли металла в дуговом промежутке.

Сварочная ванна образуется в результате двух процессов: процесса расплавления материала свариваемых изделий и переноса присадочного металла электродов.

Различают следующие основные виды переноса электродного металла в сварочную ванну: капельным, струйным и парами металла.

Капельный перенос существует в двух видах :

-перенос металла с короткими замыканиями дугового промежутка;

-перенос металла без коротких замыканий дугового промежутка.

Перенос металла с короткими замыканиями происходит при сварке короткой дугой, когда длина дуги меньше размеров капли, и время существования капли больше времени горения дуги.

Механизм переноса сварочной капли следующий (рис.1).

После загорания сварочной дуги происходит расплавление электрода и металла свариваемых изделий. На поверхности электрода образуется капля расплавленного металла, на поверхности изделия – слой расплавленного металла. По мере роста образовавшаяся на электроде капля падает в сварочную ванну, замыкая дуговой промежуток.

Рис. Механизм переноса капли расплавленного электрода с коротким замыканием межэлектродного промежутка.

Способ сварки с короткими замыканиями применяется при сварке тонкостенных изделий, при сварке вертикальных и потолочных швов.

Для стабилизации процесса переноса металла используют тонкие электродные проволоки диаметром менее 2 мм, что повышает частоту коротких замыканий, а, следовательно, и частоту перехода капель.

Сварку производят на обратной полярности (плюс на электроде), что снижает действие реактивных сил на каплю.

Применяют принудительную вибрацию электрода.

Амплитуда колебаний такова, что короткие замыкания происходят в каждом цикле вибрации.

Данный вид переноса металла происходит при ручной дуговой сварке (ручной, механизированной) при плотности тока менее 10 А/мм ;

15.Капельный перенос металла без коротких замыканий дугового пространства.

Этот вид переноса металла наблюдается при сварке такой длинной дугой , что электродная капля при переходе в сварочную ванну не замыкает дуговой промежуток.

При таком переносе металла с уменьшением размеров капли переход легирующих элементов из электродной проволоки в капельный металл увеличивается, что улучшает качество сварного шва.

С уменьшением размеров капли увеличивается стабильность процесса сварки, а следовательно и качество сварных соединений.

Измельчение капель добиваются при сварке на прямой полярности (минус на электроде), используя электроды с покрытиями, содержащими поверхностно активные вещества (редкоземельные, щелочные ).

Используют сварку на повышенных плотностях тока, когда силы пинч-эффекта отрывают небольшие по величине капли.

Для измельчения электродных капель применяют вибрацию электродов без замыкания. Возникающие силы инерции способствуют отрыву мелких капель. Используется импульсно -дуговая сварка. Особенностью этого способа сварки является то, что на дуговой разряд небольшой мощности накладываются импульсы сварочного тока большей (в три, четыре раза) величин. Именно во время этих импульсов происходит плавление электрода и перенос электродного металла за счет сил пинч-эффекта.

Данный вид переноса металла происходит при сварке под флюсом при плотностях тока свыше А/мм .

Струйный перенос металла.

При струйном переносе металла находящееся на электродах активное пятно охватывает не только торец но и боковую поверхность электрода, которая также оплавляется. В результате этого конец электрода превращается в конус, с времени которого стекают мельчайшие капли жидкого металла. Стабильность дугового разряда при этом особенно велика а потери на разбрызгивание малы.

Струйный перенос металла происходит при сварке в инертных газах тонкой проволоки при плотности тока свыше ;

Формирование сварочной ванны

Формирование сварочной ванны происходит под действием силы тяжести расплавленного металла Р_м, давления источника теплоты (например, давления дуги) Р_д и сил поверхностного натяжения Р_п, действующих на поверхности металла (рис. 1.11). Характер действия этих сил зависит от положения сварки.

Рис. Схема сил, действующих в сварочной ванне, и формирование шва в разных пространственных положениях:
а — нижнее положение; б — вертикальное; в — потолочное

При сварке в нижнем положении при сквозном проплавлении жидкая ванна удерживается на весу силами поверхностного натяжения Р_п, которые уравновешивают давление, оказываемое на ванну источником теплоты Р_д, и силу тяжести (вес) жидкого металла Р_м: Р_д + Р_м = Р_п.

Если сила тяжести расплавленного металла и сила давления источника теплоты превысят силы поверхностного натяжения, т. е. Р_д+Р_м > Р_п, то произойдет разрыв поверхностного слоя в проплаве и жидкий металл вытечет из ванны, образуя прожог.

В условиях движущейся сварочной ванны (во время сварки) возникают дополнительные гидродинамические силы, вызванные перемещением расплавленного металла в хвостовую часть ванны.

В случаях, когда силы поверхностного натяжения не могут уравновесить разрушающие силы, необходимо применять специальные меры — ограничивать объем сварочной ванны, применять сварку на подкладках, использовать удерживающие приспособления. Удержание ванны от стекания имеет особенно важное значение при сварке в вертикальном и потолочном положениях. При сварке в вертикальном положении процесс можно вести сверху вниз (на спуск) и снизу вверх (на подъем). В обоих случаях сила тяжести ванны направлена вниз по продольной оси шва. При сварке на спуск удержанию ванны от стекания способствуют давление дуги и силы поверхностного натяжения, при этом глубина провара уменьшается, а ширина шва увеличивается. При сварке на подъем ванна удерживается только силами поверхностного натяжения, при этом глубина провара увеличивается, а ширина шва уменьшается. При сварке в вертикальном положении для удержания ванны необходимо ограничивать тепловую мощность и размеры ванны.

Выполнение швов в потолочном положении осложняется не только опасностью стекания ванны. Возникает необходимость переноса присадочного металла в ванну в направлении, противоположном действию силы тяжести. При сварке в потолочном положении ванна удерживается силами поверхностного натяжения и давлением дуги. Для удержания ванны в потолочном положении также необходимо ограничивать ее объем.

Очень неблагоприятны условия формирования шва при выполнении горизонтальных швов на вертикальной плоскости. Расплавленный металл ванны натекает на нижнюю свариваемую кромку, что приводит к формированию несимметричного усиления шва, а также подрезов. При сварке горизонтальных швов предъявляются жесткие требования к сокращению размеров сварочной ванны.