Сварка порошковой проволокой - Фрумин И.И.
Скачать (прямая ссылка):
Размер капель металла существенно зависит от диаметра электрода [39, 91]. При уменьшении диаметра электрода уменьшается площадь контакта капли с электродом, следовательно, уменьшается сила поверхностного натяжения. Это способствует мелкокапельному переносу. Значение «критического» тока, при котором электромагнитная сила начинает способствовать отрыву капель, также снижается.
Большое влияние на характер переноса металла и размеры капель оказывает состав защитной атмосферы. При сварке в гелии капли электродного металла более крупные, чем в аргоне. Особенно это заметно на прямой полярности [101]. Добавка к аргону и гелию азота способствует укрупнению капли, повышению критического тока [39, 101]. Добавка кислорода, напротив, вызывает уменьшение «критического» тока и размера капель [85], что связано с различным влиянием этих газов на температуру капель, поверхностное натяжение и характеристики столба дуги.
При сварке в углекислом газе критический ток, по данным В. И. Дятлова [37], возникает при высоких плотностях и находится за пределами практически применяемых режимов сварки.
Плавление и перенос металла при сварке порошковой проволокой имеют специфические особенности. Основные закономерности этих процессов изложены ниже.
Особенности плавления порошковой проволоки. Характеристики дуги при сварке порошковой проволокой существенно зависят от состава сердечника. Последний, как указывалось выше, обладает низкой по сравнению с металлической оболочкой электропро-30
водностью. По этой причине активное пятно дуги занимает не все сечение проволоки, а находится на оболочке или капле расплавленного металла. Оно, так же как и столб дуги, хаотично, с изменяющейся скоростью перемещается вокруг сердечника. Сердечник плавится за счет излучения дуги и конвективного теплообмена с расплавленным' металлом и разогретыми газами. В связи
Рис. 27. Кинограмма процесса плавления порошковой проволоки с рутил-органическим сердечником.
с этим при сварке порошковой проволокой плавление оболочки несколько опережает плавление сердечника (см. рис. 1). На рис. 27 приведена кинограмма, иллюстрирующая процесс образования, роста и отрыва одной капли при сварке порошковой проволокой трубчатой конструкции с рутил-органическим сердечником. Отставание процесса плавления сердечника от плавления оболочки нежелательное явление и вызывает ухудшение показателей сварки и снижение эффективности защиты металла от воздуха. Замедленной'плавление сердечника затрудняет сварку короткой дугой, кроме того, частицы нерасплавившегося сердечника, попадая в сварочную ванну, засоряют металл шва шлаковыми включениями.
На соотношение скорости плавления оболочки и сердечника существенное влияние оказывают режим сварки (сила тока и напряжение дуги), конструкция проволоки и ее состав.
Влияние режима сварки на плавление порошковой проволоки иллюстрируется рис. 28. На малом токе и напряжении дуги выступающая часть сердечника имеет форму, близкую к цилиндрической, длиной не более 2—3 мм. При увеличениии тока ее длина увеличивается и может достигать 4—6 мм. С ростом напряжения отставание плавления сердечника также увеличивается, но под
31
воздействием тепла сдилиа дуги eio выступающая часть приооре-тает коническую форму-
Значительное влияние на характер плавления порошковой проволоки оказывает содержание металлических порошков в сердечнике. Чем больше содержится в сердечнике металлических порошков, тем меньше длина неоплавившейся части сердечника. На рис. 29 показаны концы двух порошковых) проволок, отличающихся одна от другой содержанием железного' порошка в сердечнике. Однако увеличение доли железного порошка и соответственное уменьшение количества неметаллических составляющих в сердечнике проволоки приводит к сниже-
плавленного металла. Поэтому при разработке композиции сердечника количество защитных неметаллических материалов в нем устанавливают из условия обеспечения надежной защиты металла от воздуха и благоприятного соотношения скоростей плавления оболочки и сердечника.
О влиянии состава газошлакообразующей части сердечника проволоки на характер плавления говорят наблюдения за процессом сварки порошковыми проволоками, содержащими в сердечнике карбонаты кальция и натрия (мрамор и кальцинированную со,ду) или их смесь (при одинаковом суммарном количестве карбонатов в проволоке). Выход углекислого газа при полной диссоциации мрамора, согласно данным термогравиметрического анализа, составляет 41,1%, а при разложении кальцинированной соды — 40,6%, т. е. общее количество выделившегося при плавлении проволоки углекислого газа примерно одинаково. Из сравнения кинокадров (рис. 30), иллюстрирующих плавление двух пр’оволок, содержащих в одном случае мрамор, а в другом — мрамор и соду, видно, что более благоприятным плавлением обладает проволока, содержащая смесь карбонатов. Объяснение этим явлениям можно найти, если обратиться к процессам, происходящим при нагревании
Рис. 28. Плавление порошковой проволоки при малом токе и низком напряжении дуги (а), большом токе (б) и высоком напряжении дуги (в).
