Разделы сайта

Читаемое

Обновления Mar-2024

Промышленность Ижоры -->  Сварка металлов и сплавов плавлением 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 [ 22 ] 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253

ваемой на поверхности электрода объемным зарядом. Эта сила приложена перпендикулярно поверхности активного пятна и направлена в сторону столба дуги. Действие электростатической силы частично компенсируется силой ионного давления. Однако, как показывают расчеты, нескомпенсированная электростатическая сила по величине не уступает другим силам, действующим на каплю.

Одной из важных сил, оказывающих влияние на характер переноса металла, является реактивное давление паров. Испарение металла с поверхности капли и химическое взаимодействие жидкого металла со шлаком или газовой фазой, вызывающее образование и выделение газа, приводят к возникновению реактивных сил. Испарение металла происходит главным образом в области активных пятен. Считают, что равнодействующая реактивных сил приложена к центру активного пятна. Перемещение пятен вызывает изменение положения места приложения реактивных сил и значительную подвижность капель.

Величина реактивных сил (дин/см) зависит от размеров активных пятен, плотности тока в них, от теплофизических свойств материала электрода и может быть приближенно рассчитана по уравнению (В. И. Дятлов)

гдеЛ-коэффициент пропорциональности, равный 3,02-10- А t/g - эффективное падение напряжения у электрода, \ g. - скрытая теплота испарения, Вт-с/г; tjj.j, - плотность в активном пятне, А/см; - удельный объем пара металла при температуре кипения, см/г.

Поскольку плотность тока в катодном пятне значительно выше, чем в анодном, влияние реактивного давления в большей мере проявляется на прямой полярности. Сжатие дуги приводит к увеличению плотности тока в пятнах, что вызывает повышение реактивного давления паров.

В металлах с высоким давлением паров (магний, цинк, кадмий) отталкивание капель реактивными силами наблюдается на обеих полярностях, а в металлах с низким давлением паров - главным образом на прямой полярности.

При сварке на прямой полярности реактивное давление ионов, нейтрализующихся на поверхности катода, может оказывать некоторое влияние на характер переноса металла.

Роль аэродинамической силы проявляется в тех случаях, когда возникают мощные плазменные (газовые) потоки. Величина аэродинамической силы определяется аэродинамическим торможением капли в газовом потоке и магнито-кинетическими силами, обусловленными несбалансированностью гидростатического давления внутри капли и на поверхности раздела жидкость-газ. Сила аэро-




100 zoo 500 m 500 600lcs,h

рис. 2-26. Влияние силы тока на время между переходами т капель с торца электрода в ванну; электроды УОНИ-13/45, обратная полярность, t/д = 26Н-28 В

динамического торможения пропорциональна плотности газа, его скорости и эффективной площади сечения капли, спроектированной на направление газового потока.

В зависимости от соотношения сил, действующих на каплю, характер переноса электродного металла может существенно изменяться. Рассмотрим особенности переноса электродного металла при различных способах дуговой сварки.

Сварка покрытыми электродами. При сварке покрытыми электродами наблюдается несколько типов переноса: крупнокапельный, мелкокапельный, туманообразный. Тип переноса зависит от состава и толщины покрытия, режима сварки, рода тока и полярности.

Для электродов с фтористо-кальциевым покрытием характерен крупнокапельный перенос металла в широком диапазоне режимов сварки. Такой характер переноса обусловлен, во-первых, высоким поверхностным натяжением металла на границе со шлаком, поскольку и шлак, и металл хорошо раскислены, и, во-вторых, действием электромагнитной силы. В атмосфере дуги при сварке электродами с фтористо-кальциевым покрытием содержится около 30 об. % COg. Диссоциация COg вызывает сжатие столба дуги и активных пятен. В связи с этим осевая составляющая электромагнитной силы препятствует отрыву капель. Увеличение силы тока приводит к уменьшению как времени между переходами отдельных капель т (рис. 2-26), так и усредненного времени взаимодействия металла и шлака т.

При малом напряжении (короткая дуга) перенос металла может осуществляться путем коротких замыканий, поскольку свободный рост капель затруднен. В момент коротких замыканий происходит перетекание металла с торца электрода в ванну. С удлинением дуги масса переносимых капель увеличивается, так как создаются условия для свободного роста капли на торце электрода. Дальнейшее удлинение дуги приводит к увеличению парциального давления кислорода за счет подсоса воздуха, что вызывает окисление металла и снижение его поверхностного натяжения. Эти обстоятельства приводят к уменьшению т, рях. Изменение состава фтористо-кальциевого покрытия не оказывает существенного влияния на характер переноса.

Для сварки электродами с рудно-кислым и рутиловым покрытиями характерен мелкокапельный перенос. Малый размер капель обусловлен сравнительно низким межфазным натяжением на



границе металла со шлаком, поскольку шлак и металл содержат значительное количество кислорода. Размер капель при плавлении электродов с рутиловым и рудно-кислым покрытиями существенно зависит от силы тока. При очень малых плотностях тока металл переносится сравнительно крупными каплями. При увеличении плотности тока масса переносимых капель резко уменьшается. Уменьшается также время (т) взаимодействия капли с окружающей средой (шлаком, газовой фазой). Этому способствуют более высокая температура капель и сравнительно низкое межфазное натяжение на границе металла со шлаком. При высоких плотностях тока наблюдается чрезвычайно мелкокапельный (так называемый туманообразный) перенос металла (рис. 2-27).

Изменение напряжения дуги в практически целесообразных диапазонах не оказывает существенного влияния на перенос металла у электродов с рутиловым и рудно-кислым покрытиями.

По характеру влияния коэффициента массы (толщины) покрытия электроды можно разбить на две группы. У рудио-кислых и рутиловых электродов с увеличением толщины покрытия наблюдается повышение содержания кислорода в каплях и уменьшение их размеров. Уменьшению размеров капель способствуют также аэродинамические силы. При увеличении толщины покрытия увеличиваются размеры втулочки из покрытия и поток газов приобретает более направленный характер. У фтористо-кальциевых электродов содержание кислорода в каплях с увеличением толщины покрытия снижается, что способствует увеличению размеров

капель. Таким образом, влияние толщины покрытия определяется в основном содержанием кислорода в каплях, которое оказывает большое влияние на силы поверхностного натяжения, удерживающие каплю на торце электрода.

Сварка под флюсом. При сварке под флюсом наблюдается капельный перенос металла. Перенос капель часто происходит в потоке шлака без непо-

Ю 0.5

то, г 0.5 О

о,

<

0-; - г

>

Ь 1 S 9 JO л П 13 iJjMh

1.6 1,2 0,8 О, и

Рис. 2-27. Влияние плотности, полярности и рода тока на показатели переноса и взаимодействия капель металла при сварке электродами с рутиловым покрытием (электроды АНО-4):

/ - обратная полярность;

2 - прямая полярность;

3 - переменный ток



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 [ 22 ] 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253

© 2003 - 2024 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка