Сварочные работы. Практический справочник

4) касание предшествует короткому замыканию, резкому увеличению тока, разрыву шейки капли и возбуждению дуги между электродом и каплей. В результате давления паров и газов она быстро погружается в расплавленный металл сварочной ванны, разбрызгивая некоторую часть материала, после чего весь процесс повторяется с начала (при ручной дуговой сварке каплями переносятся 95 % металла электрода, а 5 % разбрызгиваются). За 1 секунду с электрода на изделие переносится 20–50 капель приблизительно одинакового размера.

Плавление и перенос металла в сварочной дуге показаны на рис. 48.

Рис. 48. Капельный перенос электродного металла на изделие: а – образование слоя расплавленного металла на конце электрода; б – формирование капли; в – касание капли поверхности сварочной ванны; г – возбуждение новой дуги

Время, в течение которого происходят горение дуги и короткое замыкание, составляет приблизительно 0,02–0,05 секунды. Форма капель и их размер зависят от ряда факторов, к которым относятся:

сила тяжести и сила поверхностного натяжения. При наложении нижнего шва сила тяжести помогает отрыву капли и переносу электродного металла в сварной шов, а при выполнении потолочного шва, напротив, препятствует;

состав и толщина электродного покрытия, которое снижает поверхностное натяжение примерно на 20–30 %;

величина сварочного тока;

диаметр электрода;

длина дуги и т. д.

При расплавлении покрытия электрода выделяется значительное количество газов, благодаря которым давление в зоне дуги повышается, что приводит к размельчению капель расплавленного металла. С повышением сварочного тока капли уменьшаются в размере. Перенос металла электрода в сварочную ванну крупными каплями наблюдается при сварке на малых токах с применением тонкопокрытых электродов. При увеличении плотности сварочного тока и применении толстопокрытых электродов перенос электродного металла в сварочную ванну напоминает поток мельчайших капель, которые следуют друг за другом. Поэтому данный процесс называется струйным переносом металла (рис. 49).

При этом снижается выгорание легирующих веществ в сварочной проволоке, а чистота металла шва возрастает. Это основное преимущество струйного переноса электродного металла по сравнению с капельным. Но при использовании штучных электродов это невозможно, поскольку плотность тока на электроде не превышает 10–20 А/мм².

Рис. 49. Струйный процесс переноса электродного металла на изделие

Количество металла электрода, которое может быть расплавлено за конкретный промежуток времени, вычисляют по формуле:

Gр = Kр x I x t,

где Gр – количество расплавленного электродного металла;

Kр – коэффициент расплавления;

I – величина сварочного тока;

t – время горения сварочной дуги.

Между представленными величинами существует прямо пропорциональная зависимость: чем выше величина тока, чем дольше горит сварочная дуга, тем больше электродного металла будет расплавлено и перенесено. Коэффициент расплавления – это количество расплавленного электродного металла в граммах за 1 час, приходящееся на 1 А сварочного тока. Для стальных электродов этот показатель составляет 8–14 г/А·ч и определяется следующими факторами:

материал, из которого изготовлен электрод;

состав электродного покрытия;

род и полярность тока.

При сварке неизбежны потери жидкого металла, которые возникают в результате разбрызгивания, испарения и окисления кислородом расплавленного металла. Следовательно, в наплавленный металл сварного шва переносится лишь часть металла электрода.

Чтобы вычислить количество наплавленного металла, в формуле следует заменить коэффициент расплавления коэффициентом наплавки (Kн), который меньше первого на величину потерь металла электрода, которые составляют 1–3 г/А·ч.

Представленные коэффициенты необходимы для определения расхода электродов, а также для регламентации сварочных работ.

Техника дуговой сварки

Сварочные работы предполагают определенную подготовку деталей, которая включает в себя несколько операций:

правку, которую осуществляют на станках или вручную. Например для правки листового и полосового металла применяют различные листоправильные вальцы (материал может быть в холодном состоянии или в горячем, если он сильно деформирован), а ручную правку проводят на чугунных или стальных правильных плитах, на которые помещают изделие и правят ударами кувалды или с помощью пресса;