Как влияет длина дуги на частоту перехода капель жидкого металла с электрода в сварочную ванну
Обновлено: 02.05.2024
1. Сварка производится с использованием специального — порошковой проволоки.
2. Сварка производится с использованием специального порошка при сварке проволокой сплошного се-чения.
3. Сварка производится с использованием специальной металлической крошки.
ВОПРОС 2
В какой из частей слитка в большей степени наблюдается химическая неодородность по сечению?
1. В нижней части слитка.
2. В средней части слитка.
3. В верхней части слитка.
ВОПРОС 3
Какие стали относятся к аустенитным сталям?
1. 08Х18Н9, 03Х16Н9М2, 10Х17Н13М2Т.
2. 08Х13, 05Х12Н2М, 08Х14МФ.
3. 12МХ, 12ХМ, 20ХМА.
ВОПРОС 4
Какие стали относятся к углеродистым инструментальным сталям ?
1. С содержанием углерода 0,5 % вес.
2. С содержанием углерода 0,7 % вес.
3. С содержанием углерода 1,2 % вес.
ВОПРОС 5
До какой температуры должна быть нагрета сталь при высоком отпуске?
1. Выше температуры аустенитного превращения.
3. До 6000 — 6500 С
ВОПРОС 6
Содержание, какого газа в металле шва хромистых ферритных сталей определяет его склонность к пористости?
2. Водород, кислород.
3. Окись углерода.
ВОПРОС 7
Какая зона в сварочной дуге называется катодным пятном?
1. Высокотемпературный участок дуги на отрицательном электроде.
2. Высокотемпературный участок дуги на положительном электроде.
3. Ионизированный участок по оси столба дуги.
ВОПРОС 8
Какие источники электрической энергии используются для сварке на постоянном токе?
2. Тиристорные трансформаторы.
3. Выпрямители, преобразователи и агрегаты
ВОПРОС 9
Что такое режим холостого хода сварочного источника питания?
1. Первичная обмотка трансформатора подключена к сети, а вторичная замкнута на потребитель
2. Первичная обмотка трансформатора подключена к сети, а вторичная обмотка отключена от потреби-теля
3. Первичная обмотка трансформатора не подключена к сети, а вторичная обмотка присоедена к потре-бителю
ВОПРОС 10
В каких условиях должны храниться сварочные материалы?
1. Сварочные материалы хранят в специально оборудованном помещении без ограничения температу-ры и влажности воздуха.
2. Сварочные материалы хранят в специально оборудованном помещении при положительной темпе-ратуре воздуха.
3. Сварочные материалы хранят в специально оборудованном помещении при температуре не ниже 150 С и относительной влажности воздуха не более 50%.
ВОПРОС 11
Чем руководствуются при назначении режима прокалки электродов?
1. Производственным опыта.
2. Техническом паспортом на сварочные материалы.
3. Рекомендациями надзорных органов.
ВОПРОС 12
С какой целью выполняют разделку кромок свариваемых деталей ?
1. Для уменьшения разбрызгивания металла.
2. Для удобства наблюдения за процессом сварки.
3. Для обеспечения провара свариваемого металла на всю глубину.
ВОПРОС 13
Как влияет длина дуги на частоту перехода капель жидкого металла с электрода в сварочную ванну?
2. Увеличение длины дуги уменьшает частоту перехода капель с торца электрода.
3. Увеличение длины дуги увеличивает частоту перехода капель с торца электрода.
ВОПРОС 14
На каком токе рекомендуется выполнять ручную аргонодуговую сварку неплавящимся электродом соеди-нений трубопроводов и оборудования?
1. На постоянном токе обратной полярности.
2. На постоянном токе прямой полярности.
3. На переменном токе.
ВОПРОС 15
Нужно ли менять светофильтры в зависимости от величины сварочного тока?
1. Нужно в зависимости от величины тока.
2. По усмотрению сварщика.
3. Менять при величине тока свыше 200 А.
ВОПРОС 16
Почему при сварке в углекислом газе ограничивают напряжение дуги?
1. При увеличенном напряжении дуги возрастает вероятность прожога металла.
2. При увеличенном напряжении дуги увеличивается окисление и разбрызгивание металла.
3. С целью удобства манипулирования сварочной дугой.
ВОПРОС 17
В чем заключается особенность термического цикла электрошлаковой сварки по сравнению с другими видами сварки плавлением?
1. Высокая степень перегрева сварочной ванны.
2. Малая скорость нагрева и высокая скорость охлаждения сварочной ванны.
3. Высокая инерционность процесса нагрева и малая скорость охлаждения кристаллизующейся свароч-ной ванны.
ВОПРОС 18
В какой цвет окрашивают баллон для хранения кислорода?
ВОПРОС 19
Что понимают под термином “ правый способ сварки”?
1. Сварочная горелка следует за сварочным прутком.
2. Сварочный пруток следует за сварочной горелкой.
3. Направление сварки справа налево.
ВОПРОС 20
При контактной электрической сварке обязательно ли пластическое деформирование свариваемых деталей?
1. Обязательно одного.
2. Не обязательно.
ВОПРОС 21
Какие химические элементы понижают склонность к образованию горячих трещин в швах при сварке конструкций из углеродистых и легированных сталей?
1. Кислород, хром, марганец, ванадий.
3. Углерод, кремний.
ВОПРОС 22
Какая последовательность наиболее правильно отражает повышение сопротивляемости образованию холодных замедленных трещин в среднелегированных сталях в зависимости от метода сварки?
1. Сварка в углекислом газе, аргонодуговая сварка, автоматическая сварка под кислыми флюсами.
2. Ручная электродуговая сварка, сварка в углекислом газе, автоматическая сварка под кислыми флюса-ми.
3. Автоматическая сварка под кислыми флюсами, ручная электродуговая сварка, сварка в углекислом га-зе, аргонодуговая сварка.
ВОПРОС 23
Какой сварной шов обеспечивает наиболее высокое сопротивление усталостному разрушению?
ВОПРОС 24
Что является наиболее распространенной причиной хрупких разрушений сварных соединений при низких температурах?
1. Понижение пластических свойств сварных соединений.
2. Повышения прочностных свойств сварных соединений.
3. Концентрация пластических деформаций и деформационное старение металла сварных соединений в зонах изменения формы, расположения дефектов, трещин, текстурной неоднородности.
ВОПРОС 25
Какие факторы наиболее сильно влияют на свариваемость металла?
1. Химический состав, теплофизические и механические свойства металла.
2. Характер кристаллической решетки металла при высоких температурах.
3. Выбранный способ сварки плавлением металла..
ВОПРОС 26
Что называют непроваром?
1. Отсутствие наплавленного металла на участке сварного шва.
2. Несплавление валика металла шва с основным металлом.
3. Неровности поверхности металла шва или наплавленного металла.
ВОПРОС 27
Что называют наплывом в сварном соединении?
1. Дефект в виде металла, натекшего на поверхность сваренного металла и не сплавившегося с ним.
2. Неровности поверхности металла шва или наплавленного металла.
3. Несплавление валика металла шва с основным металлом.
ВОПРОС 28
В каком порядке гасят резак при ацетилено-кислородной сварке (резке) при обратном ударе?
2. Закрывают вентиль кислорода на резаке, затем на баллоне или кислородопроводе, затем вентиль го-рючего на резаке и баллоне.
3. Закрывают подачу горючего, затем кислорода.
ВОПРОС 29
Время на отдых и личные потребности определяют:
1. По фактическим затратам.
2. Устанавливается произвольно.
3. Определяют усредненно в % от операционного времени.
ВОПРОС 30
Как учитываются нормы на производство единицы продукции?
1. Учитывают только сварочные процессы.
2. Учитывают только сборочно-сварочные процессы.
3. Учитывают затраты на выполнение сборочных, сварочных и других видов работ, связанных с про-изводством продукции на сварочном участке.
Для перехода на следующую страницу воспользуйтесь постраничной навигацией ниже
Билеты экзамена по проверке знаний специалистов сварочного производства 2 уровень
Билеты экзамена для проверки знаний специалистов сварочного производства 1 уровень
1. Дуга горит между свариваемым изделием и плавящимся электродом или электродной проволокой.
2. Сварочная ванна защищается газом и шлаком, которые образовались в процессе плавления основного и сварочного материалов.
3. Электрод плавится за счет тепла дуги или газового пламени.
ВОПРОС 2. Какой буквой русского алфавита обозначают вольфрам и ванадий в маркировке стали?
1. Вольфрам — Г, ванадий — В.
2. Вольфрам — В, ванадий — Ф.
3. Вольфрам — К, ванадий — Б.
ВОПРОС 3. Электроды каких марок имеют рутиловое покрытие?
1. УОНИИ 13/45, СМ-11.
2. АНО-3, АНО-6, МР-3.
ВОПРОС 4. Чему равно общее напряжение нескольких одинаковых источников ЭДС, соединенных последовательно?
1. Напряжению одного из соединенных источников ЭДС.
2. Частному от деления произведений напряжений соединенных источников ЭДС на сумму их напряжений.
3. Алгебраической сумме напряжений источников ЭДС.
ВОПРОС 5. Какой частоты переменного тока, вырабатывают электростанции в России?
1. Переменный ток с частотой 100 Гц.
2. Переменный ток с частотой 60 Гц.
3. Переменный ток с частотой 50 Гц.
ВОПРОС 6. Укажите величину зазора между свариваемыми кромками элементов толщиной до 5 мм по ГОСТ 5264-80?
ВОПРОС 7. Для какой группы сталей применяют при сварке электроды типов Э38, Э42, Э42А, Э46, Э46А?
1. Для сварки теплоустойчивых низколегированных сталей.
2. Для сварки углеродистых конструкционных сталей сталей.
3. Для сварки низколегированных конструкционных сталей.
ВОПРОС 8. Что обозначает в маркировке электродов буква «Э» и цифры, следующие за ней?
1. Марку электрода и номер разработки.
2. Завод-изготовитель и номер покрытия.
3. Тип электрода и гарантируемый предел прочности наплавленного ими металла в кгс/мм2.
ВОПРОС 9. Влияет ли род и полярность тока на величину проплавления при РДС?
1. Влияет незначительно.
3. Влияет существенно.
ВОПРОС 10. Как влияет длина дуги на ширину шва?
2. С увеличением длины дуги ширина шва уменьшается.
3. С увеличение длины дуги ширина шва увеличивается.
ВОПРОС 11. В каких условиях рекомендуется хранить электроды?
1. В сухом отапливаемом помещении при температуре не ниже +15 и влажности воздуха не более 50 %.
2. В складском помещении при температуре выше 00С.
3. В ящиках, в упакованном виде.
ВОПРОС 12. Какие дефекты могут быть в сварном шве, если притупление кромок превышает рекомендуемую величину?
1. Возможно появление непровара корня шва.
2. Возможно появление холодных трещин.
3. Возможно появление пористости.
ВОПРОС 13. С какой целью источники питания сварочной дуги для ручной дуговой сварки имеют напряжение холостого хода выше, чем напряжение на дуге при сварке?
1. Для увеличения глубины проплавления в начале шва.
2. Для улучшения возбуждения дуги.
3. Для уменьшения разбрызгивания металла.
ВОПРОС 14. Какие углеродистые и низколегированные стали необходимо подогревать при сварке?
1. С эквивалентным содержанием углерода более 0,5 %.
2. С содержанием серы и фосфора более 0,05 % каждого.
3. С содержанием кремния и марганца до 0,5…1,5 % каждого.
ВОПРОС 15. Какие способы резки рекомендуется применять для подготовки деталей из аустенитных сталей?
2. Кислородно-флюсовая, плазменно-дуговая, механическая.
ВОПРОС 16. Что входит в понятие металлургической свариваемости металлов?
1. Влияние на свариваемость химического состава металла и отсутствие дефектов в результате химического взаимодействия элементов в сварочной ванне и кристаллизующемся металле шва.
2. Влияние на свариваемость способа сварки и возможность появления дефектов в результате воздействия термического цикла на сварочную ванну и кристаллизующейся металл шва.
3. Влияние на свариваемость объема сварочной ванны и кристаллизующегося металла шва.
ВОПРОС 17. Какие сварочные деформации называют остаточными?
1. Деформации, появляющиеся во время сварки.
2. Деформации, появляющиеся по окончании сварки.
3. Деформации, образующиеся под действием эксплуатационных нагрузок.
ВОПРОС 18. Допускаются ли трещины в сварных швах при сварке низколегированных сталей?
1. Допускается, если их длина не превышает толщины металла шва.
2. Допускается, если концы трещины после сварки заварить газовой сваркой.
3. Не допускаются.
ВОПРОС 19. Какой род тока более опасен при поражении человека электрическими токами при напряжении 220В?
1. Переменный ток 50 Гц.
2. Постоянный ток.
3. Ток высокой частоты.
ВОПРОС 20. Какими индивидуальными средствами должен обеспечиваться сварщик при выполнении потолочной сварки?
1. Поясом безопасности.
2. Беретом и рукавицами.
3. Нарукавниками, шлемом и пелеринами.
Для перехода на следующую страницу, воспользуйтесь постраничной навигацией ниже
Технология переноса металла с электрода в сварочную ванну
Характер переноса электродного металла в сварочную ванну оказывает большое влияние как на формирование шва, так и на металлургические реакции в зоне сварки, что влияет на состав и качество шва.
Как показали исследования, проверенные способом скоростной киносъемки, перенос металла с электрода в сварочную ванну происходит в виде капель разного диаметра, причем независимо от положения шва в пространстве капли всегда переходят с электрода на изделие.
Отрыв и перенос капель в дуге вызван многими факторами: силой тяжести, действующей на каплю, силой поверхностного натяжения жидкого металла, электромагнитными силами, давлением образующихся газов внутри капли.
Сила тяжести способствует переносу капли в сварочную ванну при сварке в нижнем положении, но противодействует ее переносу при сварке в потолочном и вертикальном положениях.
Сила поверхностного натяжения, обусловленная действием межмолекулярного притяжения и стремящаяся придать капле форму шара при ее перемещениях в дуге, способствует слиянию капли с жидким металлом ванны. Сила поверхностного натяжения способствует также удержанию жидкого металла ванны от вытекания при сварке в потолочном и вертикальном положениях.
Электромагнитные силы, возникающие вследствие появления магнитного поля вокруг проводника с током и оказывающие на поверхность электрода и каплю сжимающее действие (рис. 11), способствуют отрыву капли от электрода и переходу ее на свариваемое изделие.
Наряду с этим в образующемся перешейке между каплей и электродом вследствие возросшего сопротивления при прохождении тока выделяется большое количество тепла, вызывающее взрывообразное перегорание перешейка и возникновение дополнительных сил, толкающих каплю к изделию.
Рис. 11. Схема действия электромагнитных сил на каплю электродного металла в момент ее отрыва при дуговой сварке.
При протекании металлургических реакций внутри капли жидкого металла образуется газообразная окись углерода, объем которой во много раз превышает объем капли.
Вследствие этого мгновенно выделяющийся из металла газ способствует отрыву капли от электрода, ее дроблению и переходу на изделие. При сварке открытой дугой взрывообразное выделение газа приводит к вылетанию части жидкого металла за пределы сварочной ванны, т. е. к разбрызгиванию жидкого металла (потерям его).
Характер переноса капель с электрода в сварочную ванну зависит от величины сварочного тока и напряжения дуги. С увеличением тока (при прочих равных условиях) размер капель уменьшается, а количество их образования в единицу времени сильно возрастает.
Время образования каждой из капель на конце электрода и время перелета ее через дуговой промежуток в сварочную ванну при этом уменьшается. С увеличением напряжения на дуге (длины дуги), наоборот, размер капель увеличивается, а количество их в единицу времени уменьшается (рис. 12).
Время образования капли на конце электрода и время перелета ее через дуговой промежуток при этом возрастает. В процессе сварки на минимальных плотностях тока ( отношение сварочного тока к площади сечения электрода) капли электродного металла переходят в ванну при коротких замыканиях. При повышенных плотностях тока и напряжении дуги происходит струйный перенос расплавленного электродного металла без коротких замыканий.
Рис. 12. Изменение величины капель электродного металла:а — в зависимости от напряжения на дуге (17В, 20В, 24В) при сварке со скоростью 30 м/ч в углекислом газе постоянным током обратной полярности 90А проволокой диаметром 0,8 мм, б — кривые зависимости среднего размера капель от силы тока при различных способах сварки; 1 — сварка открытой незащищенной дугой постоянным током обратной полярности малоуглеродистой проволокой, 2 — сварка в аргоне проволокой Св-06Х19Н9Т диаметром 2 мм током обратной полярности, 3 — ручная сварка электродами OMM-5 током прямой полярности, 4 — сварка под флюсом АН-348А малоуглеродистой проволокой током прямой полярности (цифры на левом рисунке указывают напряжение на дуге в вольтах)
В электрошлаковом процессе наблюдается капельный перенос электродного металла в сварочную ванну. С увеличением сварочного тока количество капель, переносимых в 1 с, резко возрастает, однако средняя масса капли и диаметр ее значительно при этом уменьшаются.
В отличие от дуговой сварки при электрошлаковом процессе увеличение напряжения сварки при неизменном токе вызывает увеличение количества капель, переносимых в 1 с, а средняя масса капли и диаметр ее уменьшаются, т. е. при электрошлаковой сварке изменение сварочного тока и напряжения одинаково влияет на перенос электродного металла в сварочную ванну.
Перенос металла через дугу
При дуговой сварке плавящийся электродный металл в виде капель и паров переходит в сварочную ванну. Наиболее легко этот процесс наблюдается при сварке открытой дугой. В первый период происходит образование капли и оплавление конца электрода. Затем капля вытягивается и замыкает дуговой промежуток. Образовавшийся жидкий мостик малого сечения вследствие высокого электрического сопротивления мгновенно испаряется. Капля со взрывом переносится в сварочную ванну, и процесс возобновляется. При этом надо иметь в виду, что весь процесс идет при весьма высокой температуре и с обильным газовыделением: металл кипит и перенос его происходит бурно, толчками, а не путем плавного перетекания с электрода в ванну. Однако указанный процесс переноса существенно изменяется при наличии покрытия на электроде или флюсе: капли становятся значительно меньше, периоды замыкания дугового промежутка отсутствуют. Исследования И. Р. Пацкевича по ручной сварке и И. И. Фрумина по автоматической сварке под флюсом позволяют оценить размер переносимых капель. Оба исследователя установили, что с увеличением силы сварочного тока размеры капель уменьшаются. При сварке толстопокрытыми электродами и под флюсом 60-80% капель имеют диаметр менее 2 5 мм, а при сварке голым электродом таких капель не более 30% и остальные капли более крупные. В том случае, когда дуга горит в защитных газах, процесс переноса имеет свои особенности. Так, при стальном электроде диаметром 0,8 мм, плавящемся в среде С02, перенос крупнокапельный с частым замыканием дугового промежутка. Устойчивый мелкокапельный перенос металла в среде СО2 может иметь место при больших плотностях тока (100-300 а/мм2). При сварке проволокой из нержавеющей стали 1Х18Н9Т диаметром 1,6-2,5 им в среде аргона наиболее устойчивое горение дуги и лучшее формирование шва получается при так называемом «струйном» переносе (А. В. Петров). При таком струйном переносе расплавленный металл перетекает с электрода на изделие в виде непрерывной тонкой струйки, состоящей из мельчайших капель. Способствует струйному переносу добавка в аргон 1-4% кислорода, что снижает поверхностное натяжение металла и приводит к уменьшению величины критического тока. До настоящего времени нет единой точки зрения по вопросу о главном факторе, обусловливающем перенос металла с электрода на изделие. Очевидно на процесс переноса влияет несколько факторов: 1) сила тяжести; 2) сила поверхностного натяжения; 3) силы газообразования; 4) электрические силы (электростатические и электродинамические). Сила тяжести имеет второстепенное значение в процессах переноса. Силы поверхностного натяжения металла и межфазового (металл — шлак) интересны с точки зрения удержания сварочной ванны на изделии и частично в связи с переносом. Очевидно, что жидкая капля электрода, будучи приближена к поверхности сварочной ванны, притягивается последней под действием молекулярных сил. Между молекулами поверхностного слоя и каплей возникает взаимодействие, и капля сливается со сварочной ванной. Приближенный расчет, без учета силы притяжения капли к электроду, показывает, что капля диаметром 2,5 мм может быть подтянута сварочной ванной на расстояние 18 мм. Однако сила притяжения капли к электроду составляет значительную величину, и поэтому дуговой промежуток для потолочной сварки должен быть гораздо меньше. Практически при потолочной сварке поддерживают длину дуги 1,5-2 мм, и диаметр электрода выбирают 3-4 мм с тем, чтобы образовались капли сравнительно небольших размеров. Некоторые исследователи считают силы газообразования основным фактором, обусловливающим перенос металла. Газы образуются, в основном, от сгорания углерода, входящего в состав стержня электрода. Углерод сгорает в СО; аналогичное выгорание происходит и в сварочной ванне. При сварке голыми электродами СО выделяется через открытую поверхность, а при толстопокрытых электродах — через слой покрытия (в виде пузырей). Подсчеты показывают, что при температуре 3000° С из малоуглеродистой проволоки с содержанием углерода 0,25% выделяется около 10 см3 окиси углерода СО. Кроме окиси углерода, образуются пары марганца, кремния и железа. Давление выделяющихся газов намного превышает атмосферное; оно создает усилие, отрывающее и выталкивающее капли в сварочную ванну, а частично, и в сторону от нее (разбрызгивание). С другой стороны, газы и пары металла, выделяющиеся из сварочной ванны, создают реактивные силы, направленные против движения капли. Действие этих сил в районе активного пятна способствует увеличению размеров капель, образующихся на электроде. Если между перетекающей каплей металла и поверхностью электрода образуется шейка или жидкий мостик, то на этом участке цепи создается высокое омическое сопротивление. В участке с повышенным сопротивлением происходит усиленное выделение теплоты, жидкий мостик мгновенно испаряется и образовавшиеся пары сообщают оторвавшейся капле дополнительную кинетическую энергию. И. И. Фрумин установил, что с повышением содержания в электродном стержне углерода размеры капель становятся меньше, что, по-видимому, объясняется обильным образованием СО. Однако объяснять перенос только действием сил газообразования нельзя, так как это явление специфическое для стали и не может быть причиной переноса при сварке других металлов, например алюминия. Многие исследователи (К. К. Хренов, И. И. Фрумин, А. В. Петров) основным фактором, определяющим перенос электродного металла в дуге, считают силы электрического происхождения (электродинамические и частично электростатические). Электростатические силы обусловливаются напряженностью электрического поля дуги, которое в прикатодной области достигает 10 в 6 степени в/см (правда, на очень малом протяжении). Напряженность электрического поля вызывает направленное движение ионов, получающих дополнительную энергию для ускорения движения газов в столбе дуги. Эти силы не являются основными и не играют решающей роли в переносе металла; тем не менее они частично искажают поверхность сварочной ванны, делая ее вогнутой. Вдавливание поверхности ванны происходит от ударов о нее потока ионов, получивших кинетическую энергию от электрического поля. Ионы, ускоряемые электрическим полем, увлекают за собой молекулы газа, находящегося в дуговом пространстве, и создают поток газов в столбе. Газы и пары увлекают за собой и мелкие капли жидкого металла. Более существенную роль в переносе играют электродинамические силы, возникающие в результате так называемого «пинч-эффекта». Явление пинч-эффекта состоит в том, что при прохождении тока по проводнику в последнем возникают сжимающие силы магнитного поля, направленные нормально линиям тока. Под действием этих сил проводник стремится уменьшить поперечное сечение. Радиальное давление, создаваемое пинч-эффектом, ввиду своей незначительной величины не сказывается на форме твердого проводника (электрода), однако оно может изменять форму газообразного или жидкого проводника. В электродном стержне линии тока параллельны и влияние эффекта сказывается наиболее сильно. В массе изделия ток расходится, и пинч-эффект уменьшается. Благодаря такому постепенному исчезновению поперечных сжимающих сил вдоль электрода и дуги возникают силы давления, направленные вдоль оси электрода. Под действием такой осевой силы начинается перемещение материальных частиц газа и жидких капель с конца электрода по направлению к свариваемому изделию. По-видимому, нельзя какой-либо один фактор считать основным; действует комплекс сил и в зависимости от условий сварки, рода материалов, наличия газообразующих веществ и силы тока — силы газообразования или силы электродинамические могут играть наиболее существенную роль в переносе.
Тепловая характеристика дуги. Электрическая дуга выделяет значительное количество тепла, которое образуется вследствие превращения энергии движения частиц в тепловую энергию при столкновении их с анодом, катодом и друг с другом.
Под действием тепла дуги основной металл расплавляется на некоторую глубину, называемую глубиной проплавления или проваром.
Основное количество тепла дуги выделяется в катодной и анодной зонах. В самой дуге выделяется меньшая часть тепла, расходуемого на испарение расплавленного металла и покрытия электрода и частично теряемого в окружающую среду.
Например, при сварке на постоянном токе угольной дугой выделяется на аноде — около 42%, на катоде — около 38% и в столбе — около 20% общего тепла дуги. Анод подвергается более сильной бомбардировке частицами, поэтому на нем выделяется больше тепла.
Температура дуги также различна и составляет: при использовании угольных электродов — для катода около 3200° С, для анода около 3900° С; при использовании стальных электродов — для катода около 2400° С, для анода около 2600° С.
Полная тепловая мощность дуги Q подсчитывается по формуле
где I — сварочный ток, а;
Uд — напряжение дуги, в, а 0,24 коэффициент перевода электрических величин, кал/вт*сек
Количество тепла, вводимое дугой в свариваемый металл в единицу времени, называется эффективной тепловой мощностью дуги. Она меньше полной тепловой мощности дуги и слагается из следующего: тепла, выделяющегося в пятне дуги на свариваемом металле; тепла, вводимого в металл за счет теплообмена со столбом дуги и ее пятном на свариваемом металле; тепла, вносимого в свариваемый металл с каплями расплавленного металла электрода, электродного покрытия и флюса. Эффективную тепловую мощность дуги q можно подсчитать по формуле
Здесь буквой n рбозначен эффективный коэффициент полезного действия нагрева металла дугой. Коэффициент n равен:
Тепловой режим сварки характеризуется количеством тепла, вводимого в металл на единицу длины шва. Эта величина называется погонной энергией сварки и выражается отношением:
где v — скорость сварки, см/сек.
Величина погонной энергии имеет большое значение при определении рационального режима сварки легированных термообрабатываемых сталей.
Примерные балансы использования тепла сварочных дуг приведены в табл. 1.
Из табл. 1 видно, что при сварке под флюсом тепло дуги используется более полно, так как эффективная мощность дуги выше.
Перенос металла в дуге. Дуга расплавляет электрод с довольно большой скоростью; например, стальной электрод длиной 450 мм расплавляется за 1,5—2 мин. Расплавленный электродный металл переносится в сварочную ванну в виде капель разного размера — от тысячных долей мм до 5—6 мм диаметром. Размер капель определяется в первую очередь плотностью тока в электроде, а также зависит от состава электрода и покрытия, электромагнитных явлений в дуге и других факторов, определяемых способом сварки. При ручной дуговой сварке в виде капель переносится до 90% электродного металла, остальные 10%—это брызги и пары, значительная часть которых теряется. В зависимости от диаметра капли в секунду может переноситься: при диаметре 1 мм — до 150, при 2 мм — до 20, при 5—6 мм — от 1 до 2 капель.
Перенос металла в виде крупных капель с кратковременным замыканием дугового промежутка характерен для сварки электродами с тонким (меловым или др.) стабилизирующим покрытием и сварки в защитных газах, при плотностях тока до 50 а/мм 2 на обратной полярности, а при сварке на прямой полярности — даже и при более высоких плотностях тока в электроде, но при низком напряжении дуги.
Перенос металла в виде потока мелких капель без замыкания ими дугового промежутка характерен для сварки толстопокрытыми электродами и сварки под флюсом. В этом случае большинство капель заключено в оболочку из шлака. Так же переносится металл и в процессе сварки в защитных газах при плотности тока в электроде от 50 до 100 а/мм 2 . И наконец, металл переносится в виде очень мелких, часто отделяющихся от электрода капель. Капли образуют сплошную струю жидкого металла: поэтому такой перенос называется струйным переносом металла и характерен для сварки в аргоне плавящимся электродом из нержавеющей стали при высоких плотностях тока.
В момент прохождения через дуговой промежуток металл нагревается до 2100—2300° С и при этой температуре протекают все металлургические процессы и химические реакции в капле.
Производительность процесса плавления металла. Количество электродного металла, расплавленного за определенное время, подсчитывают по формуле
где Gp — количество расплавленного металла электрода, г;
Кр— коэффициент расплавления, г/а-ч; I — величина сварочного тока, а; t — время горения дуги, ч.
Из формулы следует, что чем больше ток и длительнее горит дуга, тем большее количество металла будет расплавлено.
Коэффициентом расплавления КР называется количество расплавленного электродного металла в граммах в течение одного часа, приходящееся на один ампер сварочного тока, т. е.
Коэффициент расплавления зависит от материала электродного стержня, состава покрытия, а также от рода и полярности тока.
Для стальных электродов коэффициент расплавления может колебаться в пределах от 5 до 20 г/а*ч, составляя в среднем 8— 12 г/а * ч.
При сварке, вследствие частичного окисления, испарения и разбрызгивания, часть жидкого электродного металла теряется и не переходит в наплавленный металл шва.
Для подсчета количества наплавленного металла нужно в приведенной выше формуле коэффициент расплавления КР заменить величиной Кн, называемой коэффициентом наплавки. Коэффициент наплавки Кн равен
где GH — количество наплавленного металла, г.
При сварке на переменном токе электродами с толстым покрытием значения коэффициента наплавки могут быть в пределах Кн = 6-18 г/а*ч, составляя в среднем Кн= 7- 10 г/а * ч (см. табл. 5).
Коэффициент наплавки Кн меньше коэффициента расплавления КР на величину потерь электродного металла при сварке. Эти потери выражаются коэффициентом потерь, представляющим отношение разности количеств расплавленного и наплавленного электродного металла к количеству расплавленного. Коэффициент потерь обозначают буквой и выражают в процентах, определяя его по формуле
Величина коэффициента потерь ψ в % составляет: при сварке тонкопокрытыми электродами 10—20, толстопокрытыми 5—10, в защитных газах 3—6, под флюсом 1—3.
Пример. Сварка производится толстопокрытыми электродами током 300 а. Кн =11 г/а*ч. За 1 ч горения дуги сварщик может наплавить металла:
11 • 300=3300 г, или 3,3 кг.
Знать величину коэффициента наплавки важно для нормирования сварочных работ. Обозначим через v — скорость сварки, см/ч; F — площадь поперечного сечения шва, см 2 . Тогда скорость сварки можно подсчитать по формуле
где число 7,85 обозначает массу 1 см 3 наплавленного металла (стали), г.
Следовательно, скорость сварки будет тем выше, чем выше коэффициент наплавки Кн и чем больше ток I.
Пример: Кн =11 г/а*ч; I = 300 а; F=l,l см 2 . Скорость сварки составит:
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
При сварке в защитных газах (М1С/МАС) происходят сложные динамические явления:
• формирование капель металла на торце электродной проволоки и их переход в сварочную ванну;
• установление новых значений напряжения дуги и силы тока сварки после изменения напряжения холостого хода источника питания или скорости подачи электродной проволоки;
• восстановление первоначальной длины дуги после ее удлинения или сокращения (принцип саморегулирования длины дуги).
Одной из основных особенностей процесса сварки в защитных газах плавящимся электродом является перенос электродного металла через дугу в сварочную ванну. Перенос металла осуществляется посредством капель расплавленного электродного металла, формирующихся на торце электродной проволоки. Их размер и частота перехода в сварочную ванну зависят от материала и диаметра электродной проволоки, типа защитного газа, полярности и значения силы тока сварки, напряжения дуги, давления окружающей среды и других факторов.
Перенос металла происходит, в основном, в двух формах. При первой форме капля касается поверхности сварочной ванны еще до отделения от торца электрода, образуя короткое замыкание, отчего такой процесс получил название переноса с короткими замыканиями . При второй форме капля отделяется от торца электрода без касания поверхности сварочной ванны (благодаря поддержанию длинной дуги) — перенос свободно летящими каплями. Вторая форма переноса металла подразделяется, согласно классификации Международного института сварки, еще на пять отдельных типов в зависимости от особенностей формирования и отделения капель электродного металла от торца электрода: крупнокапельный, мелкокапельный, струйный, струйно-вращательный и крупнокапельный с отклоненной каплей .
Форма переноса электродного металла зависит, в основном, от параметров режима сварки (напряжения дуги и силы тока). На характер переноса металла оказывают влияние также и другие факторы, главным из которых является состав газовой защиты.
При сварке длинной дугой в среде СО2 наблюдается выбрасывание металла из сварочной ванны, вызываемое выделением из нее газов, образующихся в результате металлургических реакций.
Читайте также: