Файл: Безбах, Д. К. Сварка на открытых площадках в судостроении и судоремонте.pdf

Рис. 12. Номограмма для определения параметров нагрева и расплавления электродов.

Рис. 13. Номограмма для определения параметров нагрева и расплавления электродной проволоки.

ченин металлургических процессов, протекающих при переиосё металла в сварочной дуге, важно знать не только теплосодержание п температуру, но и размер капель, определяющий длительность пребывания нх на торце электрода п площадь их поверхности. В по­ следнее время появились новые сварочные материалы (проволока марок ПП-Ю8с, ПВС-1Л и др.), предназначеннные преимущественно для открытых площадок, для которых необходимые сведения по те­ плосодержанию и массе капель отсутствовали.

Ниже изложены результаты определения зависимости тепло­ содержания и гранулометрического состава капель электродного

капель с торца покрытых электродов и электродной проволоки, сварку производили на стальном быстровращающемся диске с гори­ зонтальной осью вращения. Гранулометрический состав и тепло­ содержание капель электродного металла при ручной п механизи­ рованной сварке приведены в табл. 7 и 8 (/св = 150 А, £/д = 25 В, кроме случаев, оговоренных особо). Влияние рода тока, количества железного порошка в покрытии и типа покрытия на теплосодержа­ ние SK и массу капель тк электродного материала (металла и шлака) при ручной сварке покрытыми электродами представлено на рис. 17.

Из теории металлургических процессов известно, что, для сни­ жения в сварном шве количества азота и кислорода, капли металла должны быть сравнительно крупными и иметь малое теплосодер­ жание. Этому условию удовлетворяет применение рутиловых по­ крытий с возможно большим количеством железного порошка, особенно при сварке на постоянном токе.

Влияние режимов и других характеристик процесса на тепло­ содержание 5 К и массу тк капель электродного металла при меха­ низированной сварке порошковой проволокой марки ПП-Ю8с по­ казано на рис. 18. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что, для укрупнения капель и снижения их теплосодержания, в порошковую проволоку необходимо вводить больше железного

25

^rj П р и м е ч а н и е . Величины С и т те же, что и в табл. 7.

порошка при оптимальном количестве флюорита и ограничить силу тока и напряжение дуги.

Как показывают данные табл. 8, при сварке порошковыми про­ волоками теплосодержание капель 5 К несколько ниже, а масса капель тк больше, чем при сварке проволоками однородного сечения, поэтому порошковая проволока для сварки на открытых площадках более предпочтительна. При сварке порошковой проволокой тепло-

с добавлением в шихту фтористого соединения CaF. С увеличением процента железного порошка в покрытии электродов и в сердеч­ нике порошковой проволоки происходит укрупнение капель и сни­ жение их теплосодержания. При сварке на открытых площадках, с целью уменьшения количества газов в расплавленном металле, необходимо снижать температуру капель и уменьшать их относи­ тельную поверхность, т. е. увеличивать массу капель mK. С этой

28

целью следует в оптимальных пределах уменьшать сварочный ток / св, напряжение дуги UR, вводить определенное количество фтористых соединений (CaF) и металлического порошка в сердечник порошко­ вой проволоки, а также увеличивать ее диаметр с1э и применять постоянный ток обратной полярности.

Средняя температура капель на торце электродных материалов. В капле на торце электродной проволоки идут металлургические реакции, растворяются газы. Температура капли Тк оказывает существенное влияние на их ход. С другой стороны, температура капли необходима для расчета коэффициента расплавления электрод­ ных материалов ар. При сварке покрытыми электродами, проволо­ кой однородного сечения и с порошковым сердечником темпера­ туру капель исследовали неоднократно [19,45,51]. Однако дан­ ных о влиянии на этот параметр движения воздуха не имелось. Поэтому автором были проведены исследования [3], в которых температура капель определялась методом калориметрирования при использовании водяного калориметра с сухим медным стаканом (см. рис. 15). Другие исследователи [19,45,51] применяли отбор капель либо в воду, и тогда сложно было учесть потери воды, израс­ ходованной на испарение и разбрызгивание, либо в массивные мед­ ные «бомбы», обладающие, однако, малой теплоемкостью и не поз­ воляющие собирать достаточного количества капель без существен­ ного нагрева калориметра. Водяной калориметр с сухим стаканом для сбора капель не имеет ни того, ни другого недостатка. Наличие в составе капель шлака с неизвестной теплоемкостью усложняет определение их температуры. Исключение же шлакообразующих компонентов из порошковой электродной проволоки и из обмазки электродов привело бы к нежелательному изменению температуры капель. Попытки определить теплосодержание шлака математиче­ скими методами не дали положительных результатов, так как коли­ чество шлака в каплях носит случайный характер, и практически невозможно получить разный процент шлака при одинаковой темпе­ ратуре капель (или наоборот), чтобы составить и решить систему уравнений. Возникла необходимость определить отношение тепло­ содержания шлака к теплосодержанию металла. С этой целью отоб­ ранную при сварке смесь металла и шлака нагревали до предполагае­ мой температуры капель и повторно калориметрировали. Полученное отношение теплосодержаний для диапазона температур, используе­ мых в опытах, оказалось практически постоянным, что дает воз­ можность исключить влияние на это отношение неточности в заме­ рах температуры металла и шлака.

Сварка производилась в спокойном воздухе и при ветре скоростью ув = 7-н8 м/с на одинаковом для всех электродных материалов режиме: / со = 150 A, Uд = 25 В, вылет проволоки 15—20 мм, ток постоянный, обратной полярности, кроме электродов ОММ-5, которыми варили на переменном токе. Сравнение данных, получен­ ных при сварке на ветру и при отсутствии ветра (табл. 9), показало, что ветер скоростью до 7—8 м/с незначительно влияет на теплосо­ держание капель электродного металла.

29