Расплавления электрода

При прочих равных условиях количество расплавляемого электродного металла, приходящегося на единицу длины шва, остается постоянным, но распределяется на большую ширину шва и поэтому высота его усиления уменьшается. При наплавке или сварке тонколистового металла (толщина до 3 мм) для уменьшения глубины провара и предупреждения прожогов рекомендуется

При сварке на переменном токе по схеме на рис. 26, в возникает трехфазная дуга: одна дуга горит между электродами (независимая дуга) и две другие — между каждым электродом и изделием. Все дуги горят в одном плавильном пространстве. Регулируя ток в каждой дуге, можно изменять количество расплавляемого электродного металла или проплавление основного металла. В первом случае способ удобен при наплавочных работах и для сварки швов, требующих большого количества наплавленного металла. Недостаток способа — необходимость точного согласования скоростей подачи электродов. Сварку сдвоенным электродом, двумя и большим числом электродов выполняют на автолттах.

сварочного тока следует подавать с большей скоростью. Условно это можно представить как расплавление одинакового количества электродного металла при равном количестве теплоты, выделяемой в дуге (в действительности количество расплавляемого электродного металла несколько увеличивается с ростом плотности сварочного тока). При некотором уменьшении скорости подачи длина дуги и се напряжение увеличиваются. В результате уменьшаются доля теплоты, идущая на расплавление электрода, и количество расплавляемого электродного металла.

С увеличением силы сварочного тока (рис. 28, а) глубина проплавления возрастает почти линейно до некоторой величины. Это объясняется ростом давления дуги на поверхность сварочной ванны, которым оттесняется расплавленный металл из-под дуги (улучшаются условия теплопередачи от дуги к основному металлу), и увеличением погонной энергии. Ввиду того, что повышается количество расплавляемого электродного металла, увеличивается и высота усиления шва. Ширина шва возрастает незначительно, так как дуга заглубляется в основной металл (находится ниже плоскости основного металла).

С увеличением вылета электрода (см. рис. 28, г) возрастает интенсивность его подогрева, а значит, и скорость его плавления. В результате толщина прослойки расплавленного металла под дугой увеличивается и, как следствие этого, уменьшается глубина проплавлепия. Этот эффект иногда используют при сварке электродными проволоками диаметром 1—3 мм для увеличения количества расплавляемого электродного металла при сварке швов, образуемых в основном за счет добавочного металла (способ сварки с увеличенным вылетом электрода).

Техника сварки плавящимся электродом. В зависимости от свариваемого металла и его толщины в качестве защитных газов используют инертные, активные газы или их смеси. В силу физических особенностей стабильность дуги и ее технологические свойства выше при использовании постоянного тока обратной полярности. При использовании постоянного тока прямой полярности количество расплавляемого электродного металла увеличивается

Наибольший объем среди других видов сварки занимает ручная дуговая сварка плавящимся электродом. Сварку выполняют электродами, которые вручную подают в зону горения дуги и перемещают вдоль свариваемого изделия. Схема процесса сварки металлическим покрытым электродом показана на рис. 35. Дуга горитмеж-ду стержнем электрода / и основным металлом 7. Под действием тепла дуги электрод и основной металл плавятся, образуя металлическую сварочную ванну 4. Капли жидкого металла 8 с расплавляемого электродного

Техника наплавки должна обеспечивать максимальную производительность наплавки, т. е. максимальное количество расплавляемого электродного (присадочного) металла в единицу времени.

При прочих равных условиях количество расплавляемого электродного металла, приходящегося на единицу длины шва, остается постоянным, но распределяется на большую ширину шва и поэтому высота его выпуклости уменьшается. При наплавке или сварке тонколистового металла (толщина до 3 мм) для уменьшения глубины провара и предупреждения прожогов рекомендуется сварку выполнять на спуск (наклон до 15°) или углом вперед без поперечных колебаний электрода.

При сварке на переменном токе по схеме на рис. 3.27, в возникает трехфазная дуга: одна дуга горит между электродами (независимая дуга), а две другие - между каждым электродом и изделием. Все дуги горят в одном плавильном пространстве. Регулируя ток в каждой дуге, можно изменять количество расплавляемого электродного металла или проплав-ление основного металла. В первом случае способ удобен при наплавочных работах и для сварки швов, требующих большого количества наплавленного металла. Недостаток способа - необходимость точного согласования скоростей подачи электродов. Сварку сдвоенным электродом, двумя и большим числом электродов выполняют на автоматах.

Необходимое условие сварки -поддержание дуги. Для этого скорость подачи электрода должна соответствовать скорости его плавления теплотой дуги. С увеличением силы сварочного тока скорость подачи электрода должна увеличиваться (рис. 3.28). Электродные проволоки меньшего диаметра при равной силе сварочного тока следует подавать с большей скоростью. Условно это можно представить как расплавление одинакового количества электродного металла при равном количестве теплоты, выделяемой в дуге (в действительности количество расплавляемого электродного металла несколько увеличива-

Ввиду того что от токоподвода в электрододержателе сварочный ток протекает по металлическому стержню электрода, стержень разогревается. Этот разогрев тем больше, чем дольше протекание по стержню сварочного тока и чем больше величина последнего. Перед началом сварки металлический стержень имеет температуру окружающего воздуха, а к концу расплавления электрода температура повышается до 500—600° С (при содержании в покрытии органических веществ — не выше 250° С). Это приводит к тому, что скорость расплавления электрода (количество расплавленного электродного металла) в начале и конце различна. Изменяется и глубина проплавления основного металла ввиду изменения условий теплопередачи от дуги к основному металлу через прослойку жидкого металла в сварочной ванне. В результате изменяется соотношение долей электродного и основного металлов, участвующих в образовании металла шва, а значит, и состав и свойства металла шва, выполненного одним электродом. Это — один из недостатков ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

лении. Дугу зажигают замыканием рабочего конца электрода угольным стержнем или металлическим электродом и перемещают по мере расплавления электрода.

Можно выделить три основные формы расплавления электрода и переноса электродного металла в сварочную ванну. Процесс сварки с периодическими короткими замыканиями характерен для сварки электродными проволоками диаметром 0,5—1,6 мм при короткой дуге с напряжением 15—22 В. После очередного короткого замыкания (/ и // на рис. 47, а) силой поверхностного натяжения расплавленный металл на торце электрода стягивается в каплю. В результате длина и напряжение дуги становятся максимальными.

С увеличением силы тока увеличивается скорость расплавления электрода и растет глубина металлической ванны hu B. Ширина шва изменяется незначительно (рис. 60, б]. С увеличением скорости подачи электрода уцр (обычно составляет 100 — 500 м/ч) конец электрода погружается в шлаковую ванну более глубоко. Это уменьшает напряжение сварки С/св, глубину металлической ванны й„ ц и ширину шва Ьир (рис. 60, в и д). Коэффициент формы шва (формы металлической ванны) ip = Ьпр/^м. в уменьшается с ростом силы тока и повышается с увеличением диаметра электрода и напряжения сварки.

Перенос капель металла через основной шлак способствует их активному взаимодействию, удалению из металла серы, неметаллических включений и растворенных газов. Металлическая ванна непрерывно пополняется путем расплавления электрода, под воздействием кристаллизатора постепенно формируется в слиток 6. Последовательная и направленная кристаллизация способствует удалению из металла неметаллических включений и газа, получению плотного однородного слитка.

Величина потерь металла на угар и разбрызгивание, а также значения коэффициентов плавления и наплавки зависят от сварочного тока. Увеличение тока приводит к повышению температуры дуги, т. е. к интенсивности расплавления электрода и ускорению протекания химических реакций.

где Ор — коэффициент расплавления электрода, составляющий для ручной сварки 6.. .14, а для автоматической 12.. .24 г/(А-ч); ДЯ — теплосодержание расплавленного материала; для сварки стали ДЯ » 2,300 Дж/ч

Плавление электродов при дуговых способах сварки осуществляется путем нагрева металла дугой от температуры АТт-\-Ти в точке О до температуры капель Тк. Теплосодержание металла при этом возрастает от /IT до hK. Приравнивая количество теплоты, вводимое дугой, к количеству теплоты, вычисленному по теплосодержанию металла, получим уравнение процесса расплавления электрода:

Фиг. 154. Сварка наклонным электродом с увеличением угла по мере расплавления электрода.

ходит в данном случае, как и при дуговой сварке, в результате расплавления электрода и поверхностного слоя основного металла возникающей между ними электрической дугой (это послужило причиной появления еще одного названия — «вибродуговая наплавка»). Существует также мнение, что электровибрационная наплавка представляет разновидность электроискровой обработки (отсюда название «электроимпульсная наплавка»).

ковое уплотнение, через которое в печь проходит стальная, полированная водоохлаждаемая штанга — электро-додержатель. К концу штанги с помощью специального зажима крепится переплавляемая заготовка — электрод. Электрод может быть круглого или квадратного сечения. Отрицательный полюс от источника постоянного тока при помощи гибких кабелей подводится к электродо-держателю, а положительный полюс—к кристаллизатору при помощи медных шин. Перемещение электродо-держателя вместе с электродом осуществляется электромеханическим приводом с гибкой подвеской на системе тросов. Привод имеет автоматические регуляторы, которые управляют подачей электрода. При включении тока между концом электрода и дном кристаллизатора, на которое укладывается шайба-затравка, чтобы не повредить поддон, зажигается электрическая дуга. Под действием электрической дуги электрод расплавляется. Капли жидкого металла стекают в кристаллизатор и образуют в нем небольшую ванну. По мере расплавления электрода в кристаллизаторе образуется слиток. Металл затвердевает с высокой скоростью благодаря контакту с водоохлаждаемыми стенками кристаллизатора. Вследствие высокой теплопроводности меди и интенсивного ее охлаждения водой поверхностный слой кристаллизатора, контактирующий с жидким металлом, не успевает нагреться до температуры плавления. Благодаря быстрой и направленной кристаллизации слиток вакуумного дугового переплава имеет более благоприятное строение, чем обычный слиток. Поскольку плавку ведут в вакууме (~10~2 Па) и при относительно высокой температуре, то происходит удаление из металла газов, примесей цветных и неметаллических включений.