ТЕОРИЯ сварочных процессов

Сварочные дуги с плавящимся электродом

Распределение энергии в сварочных дугах, их энергетическая структура определяются рядом факторов, главнейшие из которых следующие:

1) состав плазмы, размеры и условия стабилизации столба дуги;

2) материал, размеры и форма электродов (особенно катода).

Кроме того, большое влияние на распределение энергии в сва­рочных дугах оказывает режим сварки: плотность тока, сила тока, полярность, наличие импульсов, их амплитуда и частота, динами­ческие характеристики источника питания и т. п. Все эти факторы взаимосвязаны.

Основными технологическими применениями Me-дуг явля­ются сварка и резка плавящимся электродом. Me-дуги используют при сварке электродами без покрытия и с покрытием, при сварке порошковыми электродами и проволоками, при сварке под флю­сом и в защитных газах (СО2, Аг, Не), а также при сварке в вакуу­ме. Защитные среды для металлических дуг в большинстве слу­чаев обеспечивают широкие возможности регулирования метал­лургических процессов при сварке.

Ручная сварка Me-дугой ведется обычно электродами диамет­ром 2...6 мм на постоянном и переменном токах 100...300 А при

2

плотностях тока по сечению электрода j < 20 А/мм в любом про­странственном положении. Широко применяются электроды с качественными обмазками (покрытиями), поэтому поверхность катода предлагается рассматривать как сложную систему, состоя­щую из расплавленного металла и шлаковых пленок. Перенос металла в дуге крупнокапельный, обычно с короткими замыка­ниями. КПД дуги составляет около 75 %. Анализ энергетической структуры таких дуг показывает, что мощность в столбе дуги со­ставляет примерно от 7 до 30 % общей мощности дуги (табл. 2.5).

Таблица 2.5. Энергетическая структура некоторых Ме-дуг

Материал

покрытия

t/д, В

их+иш, в

^Д. Ср» ММ

Е, В/мм

ис т, в

ист/иа,%

Т'разр, ММ

Мрамор

17,0

12,0

1,00

5,0

5,0

29,4

15,7

Без покры­тия

21,2

16,0

1,45

3,6

5,3

24,8

8,4

Плавико­вый шпат

34,2

31,8

2,36

1,0

2,4

7,0

5,3

Остальная мощность выделяется в приэлектродных областях. Значение UK + £/а определяли из опытов экстраполированием пря­мой по уравнению Айртона £/д = а + ЫА (рис. 2.47).

Важным фактором при ручной сварке является устойчивость дуги. На нее оказывают влияние внутренние условия в самой дуге

(состав и свойства плазмы) и внешние условия - статические и динамические свойства источника питания и характе­ристики электрической цепи, опреде­ляющие в большой мере переходные процессы в дуге. Наиболее известна оценка устойчивости дуги по ее раз-

Рис. 2.47. Прямая t/д = и + РЬІВН0Й ДЛИНЄ W Чем «О"™' Р»

+ «д и схема определения рывная длина дуги, тем выше ее UK + t/a устойчивость (см. табл. 2.5).

Многие авторы указывают, что введение в дугу элементов с низким потенциалом ионизации Uj (в первую очередь щелочных металлов) повышает ее устойчи­вость. Введение таких элементов облегчает возбуждение дуги, го­рение ее на переменном токе, а также стабилизирует положе­ние катодного пятна и изменяет характер дуги на постоянном то­ке. При достаточной концентра­ции этих элементов можно полу­чать диффузионную привязку

Е, В/мм

В

Рис. 2.48. Зависимость градиента напряжения (продольной напря­женности электрического поля) Е в столбе дуги от суммы катод­ного и анодного падений потен­циала UK + иг

дуги на катоде, что существенно влияет на характер плавления и переноса электродного материала.

Считается, что пары легкоионизируемых элементов попадают в столб дуги и повышают степень ионизации в нем. Объяснение действия элементов-ионизаторов можно связать с их воздействием на работу выхода электронов с катода, поскольку значение <р тесно связано с потенциалом ионизации. Пары элементов-ионизаторов попадают в катодную область, понижают работу выхода электро­нов с катода, что снижает катодное падение потенциала, повышает электропроводность катодной области и устойчивость дуги в це­лом. Анодное падение мало изменяется и, как уже отмечалось, со­ставляет в Ме-дугах 2,5 ± 0,5 В. При уменьшении UK + £/а увели­чивается градиент напряжения в дуге (рис. 2.48). Это, например, облегчает сварку на автоматах с регуляторами напряжения дуги. Введение элементов-ионизаторов приводит к уменьшению мощ­ности, выделяемой в приэлектродных областях, и к увеличению доли энергии, затрачиваемой в столбе дуги. Производительность расплавления при этом обычно снижается.

ТЕОРИЯ сварочных процессов

Граничные условия

Чтобы решить дифференциальное уравнение теплопроводно­сти, необходимо задать распределение температур в начальный момент времени (начальное условие) и условия взаимодействия тела с окружающей средой на его границах (граничные условия). Начальное условие определяется …

Основные допущения и упрощения, принятые в классической теории распространения теплоты при сварке

На современном уровне развития математики аналитическое решение уравнения теплопроводности в общем виде (5.21) еще не найдено, однако при введении некоторых допущений и упрощений можно получить пригодные для практического использования ча­стные …

Дифференциальное уравнение теплопроводности

Сложный процесс изменения температуры точек тела с коор­динатами jc, у, z во времени t описывается дифференциальным уравнением теплопроводности. Для вывода этого уравнения необ­ходимо рассмотреть баланс теплоты в некотором элементарном объеме …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.