Крупнокапельный перенос электродного металла

Обновлено: 02.05.2024

При сварке плавящимся электродом открытой дугой перенос электродного металла представляет сложный процесс. Много факторов оказывает влияние на перенос: состав и свойства защитного газа, состав и свойства электродного металла, род тока и полярность, параметры режима сварки, вольт-амперная характеристика источника тока и его динамиче­ские свойства и др.

Можно выделить следующие виды переноса электродного металла:

- без коротких замыканий дуги и с короткими замыканиями;

- крупно-, средне-, мелкокапельный и струйный;

- без разбрызгивания и с разбрызгиванием.

Наиболее благоприятные условия для переноса электродного металла наблюдаются при сварке в инертных одноатомных газах аргоне и гелии. В аргоне имеет место два вида переноса: крупнокапельный без коротких замыканий с небольшим разбрызгиванием на докритическом токе и струйный на токе больше критического. Вид переноса влияет на форму проплавления Сварка со струйным переносом рекомендуется на металле средней толщины.

В гелии наблюдается капельный перенос с корот­кими замыканиями (к. з.) дупи (малые ток и напряжение) и без к. з. на повышенном токе и напряжении при незначи­тельном мелкокапельном разбрызгивании. Форма вали­ка в гелии имеет меньшую выпуклость, чем в аргоне, так как аргон повышает поверхностное натяжение в сталях.

Применение смеси Аг+Не позволяет использовать пре­имущества обоих газов.

При сварке в С02 имеют место перенос мелкокапельный с к. з. и небольшим разбрыз­гиванием, крупнокапельный с к. з. и без к. з. с большим разбрызгиванием. На больших токах, когда дуга погружается в основной металл, перенос становится мелкокапельным, разбрыз­гивание уменьшается (рис. 1.08.6), однако валик имеет чрезмерную выпуклость. Известно, что 02 понижает по­верхностное натяжение металла. По­этому его содержание в смеси с Аг обеспечивает мелкокапельный перенос с минимальным разбрызгиванием и вы­сокой стабильностью процесса Смеси Аг + 02, Аг + С02і Аг + С02 + 02 находят широкое применение при сварке низко - и высоколегированных сталей, так как обеспечивают снижение критического тока и повышение стабильности, умень­шение разбрызгивания и улучшение формирования шва, предупреждают пористость. С этой же целью применяют смесь С02 + О. Однако в этом случае тре­буется проволока с более высоким содержанием рас- кислителей. Следует также отметить снижение прива­ривания брызг при окислительной защите и увеличе­ние глубины проплавления (рис. 1.08.8).

Конструкция стыковых, тавровых, угловых и на - хлесточных соединений при сварке в защитных газах регламентируется стандартом ГОСТ 14771-76.

аргона такие соединения можно сваривать со струйным переносом. При многопроходной сварке лучше применять варианты сварки с капельным переносом электродного металла, обеспечивающим эллиптическую форму провара.

б. Специальные способы сварки.

Импульсная дуговая сварка выполняется в аргоне или гении. С помощью импульсов обеспечивается управляемый перенос электродного металла в различных пространствен­ных положениях сварки.

Сварка в С02 проволокой большого диаметра (3, 4 мм) на токах до 1000 А позволяет увеличить скорость сварки до 100 м/час при небольшом разбрызгивании.

Сварка в С02 на форсированных режимах (плотность тока 350-450 А/мм2) увеличивает глубину провара, процесс осуществляется без разбрызгивания, однако валики чрезмерно выпуклые.

Сварка в вертикальном положении с принудительным формированием шва может выполняться сплошной проволокой в С02, порошковой или активированной проволоками. Металл толщиной 20-60 мм сваривается за один проход.

Сварка в смеси активных газов с увеличенным вылетом позволяет снизить разбрыз­гивание, уменьшить приваривание брызг и повысить производительность.

Сварка в узкую щелевую разделку возможна на металле толщиной до 300 мм. При этом можно исключить дорогостоящую термическую обработку после сварки.

Сварка порошковой проволокой под водой выполняется «мокрым» способом. Меха­низм подачи проволоки погружается к месту сварки, а источник тока находится на палубе судна.

Здоровье и безопасность

Основные вредные производственные факторы, которые могут воздействовать на сварщика при сварке в защитных газах:

1) выделение токсичных аэрозолей, в особенности при сварке порошковой проволокой:

2) скопление газов, имеющих плотность больше плотности воздуха;

3) взрыв баллонов, в которых начальное давление составляет Р=15 МПа;

4) излучение дуги;

5) поражение электрическим током;

6) взрыв во время ремонта сваркой емкостей и трубопроводов, в которых находились горючие материалы;

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

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. Диссоциация СО2 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 тк. [17]

Для электродов с основным покрытием характерен крупнокапельный перенос металла в широком диапазоне режимов сварки. При малом напряжении ( короткая дуга) он может осуществляться путем коротких замыканий. [18]

При невысокой плотности тока имеет место крупнокапельный перенос расплавленного металла с электрода в сварочную ванну, приводящий к пористости шва, сильному разбрызгиванию расплавленного металла и малому проплавлению основного металла. При высоких плотностях тока перенос расплавленного металла с электрода становится мелкокапельным или струйным. В условиях действия значительных электромагнитных сил быстродвижущиеся мелкие капли сливаются в сплошную струю. Такой перенос электродного металла обеспечивает глубокое про-плавление основного металла, формирование плотного шва с ровной и чистой поверхностью и разбрызгивание в допустимых пределах. [19]

При невысоких плотностях тока имеет место крупнокапельный перенос расплавленного металла с электрода в сварочную ванну, приводящий в условиях газовой защиты к пористости шва, малому проплав-лению основного металла и к сильному его разбрызгиванию. При высоких плотностях тока перенос расплавленного металла с электрода становится мелкокапельным или струйным. В условиях действия значительных электромагнитных сил быстродвижу-щпеся мелкие капли сливаются в сплошную струю жидкого металла. [20]

Для сварки голым электродом на малых токах характерен преимущественно крупнокапельный перенос металла с периодическими замыканиями каплей дугового промежутка. В этом случае поверхностное натяжение металла капли повышенное, так как токи малы и поверхностно-активных веществ нет. Силы отрыва ( Р и Л эд) нарастают медленно, и поэтому капля успевает сильно увеличиться. [22]

Сварочный процесс осуществляется с короткими замыканиями или с крупнокапельным переносом . При использовании порошковых проволок возможна сварка с непрерывным горением дуги и переносом металла каплями среднего размера. [23]

Сварочный процесс осуществляется с короткими замыканиями или с крупнокапельным переносом . При использовании порошковых проволок может быть получен процесс сварки с непрерывным горением дуги и переносом металла каплями среднего размера. [24]

Электроды с толстым покрытием, как правило, обеспечивают крупнокапельный перенос металла в широком диапазоне режимов сварки. Исключением является сварка электродами с кислым и рутиловым покрытиями. Они гарантируют мелкокапельный перенос за счет низкого коэффициента поверхностного натяжения на границе металла со шлаком по причине значительного содержания в них кислорода. [26]

При использовании порошковых проволок рутил-флюо-ритного типа сварка протекает с крупнокапельным переносом . Процесс во многом подобен сварке проволокой Св - 08Г2С сплошного сечения. При использовании порошковых проволок рутилевого типа процесс сварки происходит с непрерывным горением дуги и переносом капель среднего размера, сопровождающийся небольшим разбрызгиванием и хорошим формированием шва. [28]

При сварке плавящимся электродом в инертных газах могут быть получены процессы с крупнокапельным переносом электродного металла , струйный и импульсно-дуговой. [30]

Качество сварных соединений, выполненных аргоно-дуговой сваркой плавящимся электродом, в значительной степени зависит от стабильности горения дуги и характера переноса электродного металла через дуговой промежуток. При аргоно-дуговой сварке плавящимся электродом могут иметь место два вида переноса электродного металла: крупнокапельный и струйный. Характер переноса металла в первую очередь зависит от величины сварочного тока. Сварка на малых токах характеризуется крупнокапельным переносом , значительным разбрызгиванием и окислением металла. При увеличении сварочного тока более критического перенос металла становится мелкокапельным, или, иначе, струйным. Электродный металл как бы стекает с электрода непрерывным потоком мелких капель. Разбрызгивание и окисление электродного металла при этом невелико. Форма провара своеобразная с резким увеличением глубины провара в средине шва. [61]

При сварке покрытыми электродами перенос электродного металла осуществляется в основном крупными каплями различного размера. Внутри крупных капель могут находиться газы, выделяющиеся при плавлении покрытия и металла электрода. Под действием давления газов крупная капля разрывается, образуются более мелкие капли, брызги и частицы пара. К моменту попадания в ванну капли имеют неодинаковые размеры. При крупнокапельном переносе с короткими замыканиями и без них частота образования капель и их размер не остаются постоянными, что ведет к значительным колебаниям силы тока и напряжения дуги, осложняя получение высококачественного шва. С увеличением силы тока размер капель уменьшается, а число их, образующееся в единицу времени, возрастает. Начиная с некоторой силы тока, которую называют критической, крупнокапельный перенос становится мелкокапельным. Мелкие капли образуют почти сплошную струю жидкого металла, которая переходит в сварочную ванну без коротких замыканий. При струйном переносе сила тяжести мелких капель невелика, что позволяет эффективно использовать этот процесс при сварке во всех пространственных положениях. Струйный перенос характеризуется гораздо меньшими колебаниями силы тока и напряжения, а также значительно меньшим разбрызгиванием, чем крупнокапельный. Однако при чрезмерно высоком значении силы тока стабильный струйный перенос переходит во вращательно-струйный, для которого характерно повышенное разбрызгивание, непостоянство длины дуги, напряжения и силы тока. Таким образом, стабильный струйный перенос существует лишь в некотором диапазоне значений силы тока, о чем и следует помнить при выборе параметров режима. [62]

Характер переноса металла оказывает влияние на технологические и металлургические показатели сварочного процесса. Различают несколько основных форм переноса металла: крупно - или мелкокапельный с короткими замыканиями дугового промежутка, капельный без коротких замыканий, струйный мелкокапельный, парами металла. Последняя форма сопутствует всем основным формам. Ток и его плотность оказывают влияние на размер капель. При увеличении, плотности тока уменьшаются размеры капель. При крупнокапельном переносе наблюдаются резкие колебания длины дуги и частые ее замыкания. С увеличением плотности тока ( более 150 - 220 А / мм2) наблюдается струйное стекание металла в зону дуги и перенос осуществляется мелкими каплями. С ростом напряжения дуги увеличивается размер капель и уменьшается их число. Крупные капли находятся более длительное время в контакте с газами плазмы дуги, что приводит к окислению металла и выгоранию содержащихся в нем примесей, поэтому на практике стремятся применять сварочные режимы, обеспечивающие мелкокапельный перенос металла. [63]

При сварке покрытыми электродами перенос электродного металла осуществляется в основном крупными каплями различного размера. Внутри крупных капель могут находиться газы, выделяющиеся при плавлении покрытия и металла электрода. Под действием давления газов крупная капля разрывается, образуются более мелкие капли, брызги и частицы пара. К моменту попадания в ванну капли имеют неодинаковые размеры. При крупнокапельном переносе с короткими замыканиями и без них частота образования капель и их размер не остаются постоянными, что ведет к значительным колебаниям силы тока и напряжения дуги, осложняя получение высококачественного шва. С увеличением силы тока размер капель уменьшается, а число их, образующееся в единицу времени, возрастает. Начиная с некоторой силы тока, которую называют критической, крупнокапельный перенос становится мелкокапельным. Мелкие капли образуют почти сплошную струю жидкого металла, которая переходит в сварочную ванну без коротких замыканий. При струйном переносе сила тяжести мелких капель невелика, что позволяет эффективно использовать этот процесс при сварке во всех пространственных положениях. Струйный перенос характеризуется гораздо меньшими колебаниями силы тока и напряжения, а также значительно меньшим разбрызгиванием, чем крупнокапельный. Однако при чрезмерно высоком значении силы тока стабильный струйный перенос переходит во вращательно-струйный, для которого характерно повышенное разбрызгивание, непостоянство длины дуги, напряжения и силы тока. Таким образом, стабильный струйный перенос существует лишь в некотором диапазоне значений силы тока, о чем и следует помнить при выборе параметров режима. [64]

Крупнокапельный перенос металла

Этот тип переноса металла имеет место когда сварка ведётся на высоких на­пряжениях дуги (исключающих короткие замыкания) и средних значениях тока свар­ки. Он. как правило, характеризуется нерегулярным переходом крупных капель рас­плавленного электродного металла (превышающих диаметр электрода) и низкой частотой переноса (от 1 до 10 капель в секунду)

Крупнокапельный перенос металла может иметь место, в основном, при сварке MIG на обратной полярности в среде защитной газовой сме­си на базе аргона, переходя иногда в тип «Крупнокапельный отклонённый» при ис­пользовании гелия в качестве защитного газа, при сварке MAG в среде С02, а также при сварке MIG на прямой полярности (см. ниже в этом разделе рубрику «Крупнока­пельный отклонённый перенос металла».

При формировании капля удерживается на торце электрода благодаря, глав­ным образом, совместному воздействию двух сил, силы поверхностного натяжения и силы реакции. По мере роста капли её вес и в меньшей степени (из-за невысокого тока сварки) электромагнитная и аэродинамическая силы преодолевают силы удер­живающие каплю и вызывают отделение капли.

В процессе формирования и отделения капли происходит изменение электри­ческого сопротивления на участке сварочной цепи «капля - дуга», что, в свою оче­редь, приводит к изменению значения тока сварки и. следовательно, изменению скорости расплавления электрода. В случае существенного изменения последней, характер перенос электродного металла может сильно измениться и перейти в один из типов смешанного переноса «Крупнокапельный - мелкокапельный» или «Крупно­капельный - с коротким замыканием - мелкокапельный» (более подробно об этом изложено ниже в этом разделе в рубрике «Типы смешанного переноса металла»).

В некоторых случаях при крупнокапельном переносе металла наблюдается раскачивание капли на торце электрода, что является результатом действия не­скольких факторов, например, циклического перемещения активного пятна между нижней и боковой поверхностями капли, повышенной силой реакции действующей на каплю, комбинированным воздействием этих факторов. Находясь в колебатель­ном движении, капли могут отделяться будучи отклонёнными в сторону от оси элек­трода (см. кадры 1.821 и 538 на Рис. 1.8.13), не попадать в сварочную ванну, порож­дая набрызгивание крупными каплями.

1560 1570 1600 1620 1640 1660 1680

Рис. 1.8.14 Сварка MIG с крупнокапельным переносом металла в вертикальном попожении

Малоуглеродистая электродная провопока диаметром 1,0 мм. Vnnp = 5,6 м/мин. защитный газ

Из-за того, что сила гравитации играет решающую роль в этом типе переноса металла, сварка ограничена только нижнем положением. Как это видно из Рис. 1.8.14, при сварке в вертикальном положении некоторые капли могут падать вниз минуя сварочную ванну (см. кадр 1680). Сварочная ванна имеет большие размеры и, поэтому, трудноуправляема с тенденцией стекания вниз при сварке в вертикальном положении или выпадения при сварке в потолочном положении, что также исключа­ет возможность сварки в этих пространственных положениях. Эти недостатки, а так­же неравномерное формирование сварного шва приводят к нежелательности ис­пользования этого типа переноса металла при сварке MIG/MAG.

Читайте также: