ЗАО "Сварочные технологии"

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, вызываю» шее 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 (17 В, 20 В, 24 В) при сварке со скоростью 30 м/ч в углекислом газе постоянным током обратной полярности 90 А 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.