Файл: Глебов А.З. Организация труда электросварщиков-полуавтоматчиков.pdf

Во время 'короткого замыкания между торцом элек­ трода и каплей металла, переходящей в сварочную ванну, образуется, перемычка жидкого металла. Под действием электромагнитных сил, вызванных взаимо­ действием собственного магнитного поля и проводника (перемычки) с током, а также силы поверхностного на­ тяжения диаметр перемычки уменьшается, и при дости­ жении определенной величины произойдет мгновенное испарение металла под действием накопленного в нем тепла от прохождения тока короткого замыкания [18]. Тепловой взрыв перемычки подобен взрыву над поверх­ ностью жидкости (сварочной ванны). Сопровождается он выбросом металла перемычки и возникновением взрывной волны. Но так как в это время к электродам приложено напряжение источника тока, то создается резкое перенапряжение (мгновенное увеличение напря­ жения) с последующим возбуждением дуги в парах ме­ талла. Возбуждение дуги носит взрывной характер и сопровождается газодинамическим ударом [2]. Две фазы взрыва, возникающие при тепловом разрушении пере­ мычки и возбуждении дуги, обладают значительной

от величины сила тока короткого замыкания, при кото­ ром происходит взрыв перемычки, и напряжения, при котором происходит возбуждение дуги.

После возбуждения дуги в период t2 в ней выделяет­ ся наибольшее количество энергии, накопленной в индуктивностях сварочной цепи за время короткого замы­ кания tl(3 (см. рис. 1). Тепловая энергия, выделяемая в анодном пятне, расходуется на плавление торца элек­ трода. Скорость плавления электрода в этом периоде, определяемая величиной силы тока дуги после корот­ кого замыкания, будет наибольшей за время горения дуги tR, Поэтому после возбуждения дуги ее длина рез­ ко возрастает, чему способствуют силы поверхностного натяжения, которые подтягивают жидкий металл на то­ рец, а также силы взрыва перемычки, оттесняющие жидкий металл сварочной ванны [1].

Этот период характеризуется наиболее интенсивным расплавлением «ак электродного, так и основного ме-

9

талла. Глубина проплавления основного металла связана с энергией, выделяемой в дуговом промежутке в период возбуждения дуги ti и интенсивного плавления электро­ да t2, так как при этом происходит оттеснение жидкого

электрода также снижается, так как она одновременно уменьшается с изменением силы тока [20]. В этот пе­ риод скорость плавления равна скорости подачи про­

электрода скорость его плавления в период ^ умень­ шается. Объем капли остается постоянным. Поскольку скорость подачи проволоки выше скорости плавления, дуговой промежуток постепенно уменьшается и замы­ кается каплей на сварочную ванну. Колебания уровня сварочной ванны при блуждеиии дуги по поверхности капли уменьшают дуговой промежуток и способствуют возникновению коротких замыканий.

Во время короткого замыкания дуга гаснет, капля под действием силы тяжести и сил поверхностного на­ тяжения переходит в сварочную ванну. Напряжение цепи при этом падает, сила тока увеличивается, воз­ растают электромагнитные силы, которые совместно с силами поверхностного натяжения способствуют пере­ ходу капли в ванну и утонению перемычки, создавая этим самым условия для ее взрыва. Затем происходит взрыв, и цикл повторяется сначала.

Металл капли за время ее нахождения в дуге под­ вергается перегреву, что нежелательно, так как это при­ водит к выгоранию легирующих элементов. Нежелатель­ ным является увеличение цикла U, в течение которого объем капли не увеличивается, а только происходит ее перегрев. Сократить время пребывания капли в дуге можно уменьшением ее длины (напряжения), что при­ ведет к сокращению длительности цикла /4. Поэтому сварку в углекислом газе с периодическими короткими замыканиями целесообразно производить при возможно короткой дуге, т. е. при минимальном напряжении.

J0

При сварке короткой дугой с периодическими корот­ кими замыканиями катодное пятно дуги мало углуб­ ляется относительно поверхности металла. Такие дуги принято называть поверхностными. Кратер, образован­ ный давлением потока газов дуги, неглубок, а под ка­ тодным пятном находится слой жидкого металла. Глу­ бина проплавления сравнительно невелика (рис. 2, а ) .

Процесс сварки с периодическими короткими замы­ каниями протекает устойчиво при определенных значе­ ниях силы тока и напряжения (области 1 на рис. 3); от­ клонения от этих режимов приводят к снижению устой-

Ф1Л

Рис. 3. Ориентировочные области режимов сварки с различными видами пе­ реноса электродного ме­ талла:

мелкокапельный б е з корот­ ких замыканий

11

чивости горения дуги н увеличению разбрызгивания электродного металла. При увеличении силы тока и на­ пряжения длина дуги и размеры капель электродного металла увеличиваются. Перенос металла происходит от­ дельными крупными каплями неправильной формы с за­ мыканиями н без замыканий дугового промежутка. Пе­ риодические замыкания дугового промежутка крупными каплями на сварочную ванну больших размеров сопро­ вождаются недопустимо сильным разбрызгиванием электродного металла. Глубина проплавления основного металла при этом невелика, так «как эффективность ис­

Неустойчивый процесс с повышенным разбрызгива­ нием металла при сварке длинной дугой наблюдается в определенном диапазоне режимов для проволоки любого диаметра. Смешанный перенос металла (об­ ласти 2 и 3 на рис. 3) присущ значительной части ре­ жимов полуавтоматической сварки, однако они из-за большого разбрызгивания металла не могут быть рекомендованы.

Уменьшение разбрызгивания металла при сварке со смешанным его переносом позволило бы расширить тех­ нологические возможности сварки в углекислом газе и повысить производительность процесса.

Дальнейшее увеличение силы тока приводит к улуч­ шению процесса переноса металла, причем с увеличе­ нием силы тока при оптимальном напряжении дуги число неравномерно возникающих коротких замыканий уменьшается, и при достижении определенной плот­ ности тока они полностью исчезают. Такому переносу металла соответствует область режимов 4. Напряжение дуги должно быть таким, чтобы процесс сварки шел длинной дугой без обрывов, а капли свободно пролетали через дуговой промежуток. Крупнокапельный перенос металла переходит в мелкокапельный, устойчивость дуги улучшается, разбрызгивание уменьшается. Пере­ ход на мелкокапельный перенос можно объяснить силь­ ным перегревом вылета электрода, повышением темпе­ ратуры капли металла и уменьшением сил поверхност­ ного натяжения.

С увеличением силы тока и напряжения дуги увели-

12