ЭЛЕКТРОГАЗАСВАРЩИК

Перенос электродного металла

Металл электрода в виде капель переходит в сварочную ванну. Схематично перенос металла электрода можно пред­ставить в следующем виде.

В начальный момент металл на конце электрода под - плавляется и образуется слой расплавленного металла. За­тем под действием сил поверхностного натяжения и силы тяжести этот слой металла принимает форму капли с обра­зованием у основания тонкой шейки. Поперечное сечение шейки капли с течением времени уменьшается, что приво­дит к значительному увеличению плотности тока у шейки капли. Удлинение шейки продолжается до момента каса­ния капли поверхности сварочной ванны. В этот момент происходит короткое замыкание сварочной цепи. Резкое воз­растание тока приводит к разрыву шейки и в следующее мгновение вновь возникает, но уже между торцом элект­рода и каплей. Под давлением паров и газов зоны дуги капля с ускорением внедряется в жидкий металл сварочной ван­ны. При этом часть металла в виде брызг выбрасывается из зоны сварки. Затем процесс каплеобразования повторя­ется.

Время горения дуги и короткого замыкания составляет примерно 0,02—0,05 секунды. Частота и продолжитель­ность короткого замыкания в значительной степени зави­сят от длины сварочной дуги. Чем меньше длина дуги, тем больше коротких замыканий if тем они продолжитель­нее. Форма и размеры капель металла зависят от сварочно­го тока, состава и толщины электродного покрытия, поло­жения шва. Перенос электродного металла крупными кап­лями происходит при сварке на малых токах электродами с тонким покрытием. При больших плотностях сварочного тока и при использовании электродов с толстым покрыти­ем перенос металла происходит в виде потока мельчайших капель. Электродное покрытие снижает поверхностное на­тяжение металла. Кроме того, газообразующие компонен­ты, выделяя большое количество газов, создают в зоне дуги повышенное давление, которое способствует размельчению капель жидкого металла.

На процесс переноса капель металла в дуге действует газовое дутье, представляющее собой поток газов, направ­ленный вдоль дуги в сторону сварочной ванны. При сварке электродом с толстым покрытием стержень электрода пла - 'вится быстрее, и торец его оказывается немного прикры­тым «чехольчиком» покрытия. Интенсивное газообразова­ние в небольшом объеме «чехольчика» приводит к явле­нию газового дутья, ускоряющего переход капель металла в сварочную ванну.

Влияние силы тяжести особенно сказывается при свар­ке нижних швов (способствует отрыву капель) и потолоч­ных швов (препятствует переносу металла в шов).

Важным фактором, влияющим на перенос металла в дуге, являются электромагнитные силы. Плотность тока, проходящего через жидкую каплю, велика, поэтому сжи­мающее действие магнитного поля оказывается заметным. Магнитное поле ускоряет образование и сужение шейки капли, а следовательно, и отрыв ее от торца электрода. Электрическое поле, напряженность которого направлена вдоль дуги в сторону сварочной ванны, действует на жид­кую каплю^ ускоряя процесс отрыва капель от торца элект­рода и переход ее в сварочную ванну металла. Перенос ка­пель электродного металла на свариваемый шов при пото­лочной сварке обеспечивается в основном действием маг­нитного и электрического полей, а также явлением газово­го дутья в дуге.

Капли металла, проходящие через дугу, имеют шлако­вую оболочку, которая образуется от плавления веществ, входящих в покрытие электрода. Эта оболочка защищает металл капли от окисления и азотирования, обеспечивая хорошее качество металла шва.

Доля электродного металла в составе металла шва раз­лична и зависит от способа и режима сварки, а также от вида сварного шва. При ручной сварке доля электродного металла колеблется в широких пределах (30—80%), при ав­томатической сварке она составляет 30—40%.

Производительность сварки в значительной степени зависит от скорости расплавления электродного металла, которая оценивается коэффициентом расплавления. Коэф­фициент расплавления численно равен массе электродного металла (г), расплавленного в течение одного часа, прихо­дящегося на один ампер сварочного тока.

Коэффициент расплавления зависит от ряда факторов, влияющих на процесс плавки электродного металла. При обратной полярности коэффициент расплавления больше, чем при прямой полярности, так как на аноде выделяется больше теплоты и температура анода выше, чем у катода. Состав покрытия и его толщина влияют на коэффициент расплавления. Это объясняется, во-первых, значением эф­фективного потенциала ионизации газов; во-вторых, изме­нением баланса теплоты дугового промежутка. Коэффи­циент расплавления при ручной дуговой сварке составляет 6,5—14,5 г/(А ч). Меньшие значения имеют электроды с тонким покрытием, а большие — электроды с толстым покрытием.

Для оценки скорости сварки шва пользуются коэффи­циентом наплавки. Этим коэффициентом оценивают ко­личество электродного металла, введенного в свариваемый шов.

Коэффициент наплавки меньше коэффициента расплав­ления на величину потерь электродного металла из-за уга­ра и разбрызгивания. Эти потери при ручной сварке дости­гают 25—30%; при автоматической сварке под флюсом по­тери составляют только 2—5% от количества расплавлен­ного электродного металла. Знание этих коэффициентов по­зволяет произвести расчет необходимого количества элек­тродного металла для сварки шва установленного сечения и определить скорость сварки шва.

Величина коэффициента наплавки указывается в пас­портных данных на каждой пачке электродов, что позволя­

ет оценивать производительность процесса сварки при вы - бопе той или иной марки электрода.