ГЛАВА I. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ
Назад: 2.3. Влияние магнитных
полей на дугу
2.4. Плавление электродного металла
Основными
характеристиками процесса плавления электрода являются скорость плавления
электродного металла и его относительные потери в процессе сварки из-за
разбрызгивания, испарения и окисления.
В.
П. Вологдин показал, что в диапазоне обычных режимов дуговой сварки скорость
плавления электрода можно принять пропорциональной силе тока и ввел
коэффициенты расплавления (aр), наплавки (aн) и потерь металла на разбрызгивание (y):
Gр
= aр× Iсв× t , Gн = aн× Iсв× t,
где
Gр и Gн - соответственно количество расплавленного и наплавленного электродного
металла, г; Iсв - ток дуги, А; t - время горения дуги, ч.
Коэффициент
расплавления зависит: от материала и состояния электрода; обмазки, покрывающей
ее поверхность, а также от рода, полярности тока и вылета электрода.
Большое
влияние на скорость плавления электрода и на aр оказывают также условия передачи теплоты от дуги к
электроду. В качестве примера укажем, что скорость плавления электрода при
дуговой сварке (при прочих равных условиях) зависит от положения активного
пятна дуги на торце электрода. Если пятно дуги расположено на жидкой капле
(обратная полярность), то условия теплопередачи менее благоприятны, чем при
расположении его на границе оплавления электрода (прямая полярность). На
прямой полярности по указанной выше причине скорость плавления электрода
больше, чем на обратной.
Что
касается плавления основного металла, то на обратной полярности глубина
проплавления больше по сравнению с прямой полярности из-за большей тепловой
мощности, выделяемой на катоде.
По
данным И. Д. Кулагина и А. В. Николаева можно оценить долю тепловой мощности
дуги, приходящуюся на электрод и изделие, табл.4.
Таблица 4.
|
Сварочный ток, А |
Доля тепловой мощности дуги |
|||
|
Прямая полярность |
Обратная полярность |
|||
|
Электрод (катод) |
Изделие (анод) |
Электрод (анод) |
Изделие (катод) |
|
|
150 300 – 1000 |
0,45 - 0,4 0,3 - 0,35 |
0,4 - 0,35 0,5 - 0,45 |
0,3 - 0,2 0,2 |
0,55 - 0,6 0,6 |
Часть
тепловой мощности (10…20%) теряется на излучение.
Аналогичная
картина была получена для дуги в углекислом газе. Для дуги в аргоне мощность распределяется
более равномерно между анодом и катодом.
Температура
предварительного подогрева вылета электрода протекающим током также влияет на
скорость плавления электрода. По данным В. П. Демянцевича, при заданной
плотности тока и величине вылета наибольшая температура предварительного
подогрева имеет место при сварке на постоянном токе обратной полярности, наименьшая
на прямой полярности. Это связано с меньшей скоростью плавления электрода на
обратной полярности по сравнению с прямой, т. е. время нахождения вылета под
током наибольшее при обратной полярности, а наименьшее - при прямой.
Разница
между aр и aн объясняется потерей электродного металла на
разбрызгивание.
Если
коэффициент расплавления определяют исходя в основном из энергетических соображений,
то коэффициент потерь зависит от других факторов. К ним относятся стабильность
процесса, особенности отрыва и переноса капель через дуговой промежуток,
технологические и металлургические условия сварки.
Коэффициент
потерь металла на разбрызгивание определяют по формуле:
y = í(Gр – Gн) / Gр ý×100%
Если
в покрытие электродов вводится железный порошок, тогда
y = í(Gст + Gпр – Gн) / (Gст + Gпр )ý×100%,
где
Gст - масса электродного стержня,
Gпр
- масса присадочного металла из покрытия.
В
зависимости от способа сварки величина y изменяется от I до 15 ¸ 8%.