Технология за трансфер на метал от електрода към заваръчната вана
Характерът на прехвърлянето на електродния метал в заваръчната вана има голямо влияние както върху образуването на заваръчния шев, така и върху металургичните реакции в зоната на заваряване, което влияе върху състава и качеството на заваръчния шев.
Както показват проучвания, проверени чрез високоскоростно заснемане, прехвърлянето на метал от електрода към заваръчната вана се извършва под формата на капки с различни диаметри и независимо от позицията на шева в пространството, капките винаги преминават от електрода към продукта.
Отделянето и прехвърлянето на капки в дъга се причинява от много фактори: силата на гравитацията, действаща върху капката, повърхностното напрежение на течния метал, електромагнитните сили и налягането на газовете, образувани вътре в капката.
Гравитацията подпомага прехвърлянето на капката в заваръчната вана при заваряване в долно положение, но противодейства на пренасянето й при заваряване в горно и вертикално положение.
Силата на повърхностното напрежение, дължаща се на действието на междумолекулно привличане и стремяща се да придаде на капката формата на топка, когато се движи в дъгата, допринася за сливането на капката с течния метал на банята. Силата на повърхностното напрежение също помага да се предотврати изтичането на течния метал от басейна при заваряване в надземно и вертикално положение.
Електромагнитните сили, които възникват поради появата на магнитно поле около проводника с ток и упражняват компресионен ефект върху повърхността на електрода и капката (фиг. 11), допринасят за отделянето на капката от електрода и преминаването му към заваряваната детайла.
Заедно с това, в провлака, образуван между капката и електрода, поради повишеното съпротивление по време на преминаването на тока, се отделя голямо количество топлина, което води до експлозивно изгаряне на провлака и появата на допълнителни сили на натискпуснете към продукта.
Ориз. 11. Схема на действието на електромагнитните сили върху капка електроден метал в момента на отделянето му по време на електродъгово заваряване.
Когато в капка течен метал протичат металургични реакции, се образува газообразен въглероден окис, чийто обем е многократно по-голям от обема на капката.
В резултат на това газът, незабавно освободен от метала, допринася за отделянето на капката от електрода, нейното смачкване и прехвърляне към продукта. При заваряване с открита дъга експлозивното отделяне на газ води до излитане на част от течния метал от заваръчната вана, т.е. до разпръскване на течния метал (загубата му).
Характерът на прехвърлянето на капки от електрода към заваръчната вана зависи от големината на заваръчния ток и напрежението на дъгата. С увеличаване на тока (при други равни условия) размерът на капките намалява и количеството на тяхното образуване за единица време се увеличава значително.
Времето за образуване на всяка от капките в края на електрода и времето на полета му през дъговата междина в заваръчната вана намалява. С увеличаване на напрежението на дъгата (дължината на дъгата), напротив, размерът на капките се увеличава и броят им за единица време намалява (фиг. 12).
В този случай се увеличава времето на образуване на капка в края на електрода и времето на прелитането му през междината на дъгата. В процеса на заваряване при минимални плътности на тока (съотношението на заваръчния ток към площта на напречното сечение на електрода), капки от електродния метал преминават в басейна по време на късо съединение. При повишена плътност на тока и напрежение на дъгата, струйният пренос на разтопен електроден метал се извършва без късо съединение.
Ориз. 12. Промяна в размера на капките от електроден метал: а - в зависимост от напрежението на дъгата (17V, 20V, 24V) при заваряване със скорост 30 m / h във въглероден диоксидпостоянен ток с обратна полярност 90A тел с диаметър 0,8 mm, b - криви на зависимостта на средния размер на капката от силата на тока за различни методи на заваряване; 1 - отворено незащитено дъгово заваряване с постоянен ток с обратна полярност с нисковъглеродна тел, 2 - заваряване в аргон с тел Sv-06Kh19N9T с диаметър 2 mm с обратна полярност, 3 - ръчно заваряване с електроди OMM-5 с прав поляритет, 4 - потопено дъгово заваряване AN-348A с нисковъглеродна тел с постоянен поляритет (nu числата в лявата фигура показват напрежението на дъгата във волтове)
При електрошлаковия процес се наблюдава капково пренасяне на електродния метал в заваръчната вана. С увеличаване на заваръчния ток броят на прехвърлените капки за 1 s рязко се увеличава, но средната маса на капката и нейният диаметър намаляват значително.
За разлика от електродъговото заваряване в процеса на електрошлаково заваряване, увеличаването на заваръчното напрежение при постоянен ток води до увеличаване на броя на прехвърлените капки за 1 s, а средната маса и диаметър на капката намаляват, т.е. при електрошлаково заваряване промяната в заваръчния ток и напрежението също влияе върху прехвърлянето на електродния метал в заваръчната вана.