СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Раздел: Учебники

Электрическая дуга дает яркий свет и выделяет значительное количество тепла, которое образуется вследствие превращения энергии движения частиц ^тепловую энергию при столкновении их с анодом, катодом и друг с другом. Тепло, выделяясь на аноде и катоде, расплавляет свариваемый металл и конец электрода. В катодной и анодной зоне выделяется основное количество тепла дуги. В самой дуге выделяется меньшая часть тепла, расходуемого на испарение материала электрода и частично теряемого в окружающую среду.

Выделяя большое количество тепла и имея высокую температуру, электрическая дуга вместе с тем обеспечивает очень сосредоточенный нагрев металла. Поэтому металл во время сварки остается сравнительно мало нагретым уже на расстоянии нескольких сантиметров от сварочной дуги.

Под действием дуги металл расплавляется на некоторую глубину, обозначенную на рис. 19, а буквой h и называемую глубиной проплавления или проваром.

При сварке на постоянном токе угольным электродом коли­чество выделяющегося на аноде тепла составляет около 42%, на ка­тоде около 38% от общего количества тепла дуги. Остальные 20% тепла выделяются в столбе дуги. Наибольшее количество заряжен­ных частиц выбрасывается катодом, поэтому анод подвергается бо­лее сильной бомбардировке частицами, благодаря чему на нем всег­да выделяется большее количество тепла.

Температура дуги также различна и составляет при использо­вании угольных электродов для катода около 3200^е, для анода око­ло 3900", при использовании стальных электродов—для катода око­ло 2400^е, для анода около 2600°.

Электродный металл стекает в сварочную ванну в виде капель; при ручной дуговой сварке таким образом переносится до 90% электродного металла. Остальные 10% представляют собой брызги и пары, значительная часть которых теряется. Дуга расплавляет электрод с достаточно большой скоростью, так, например, электрод длиной 450 мм расплавляется за 1,5 — 2 мин.

Капля расплавленного металла собирается на конце электрода и принимает грушевидную форму. Затем у основания капли образуется тонкая шейка, в которой плотность тока резко увеличивается, металл разогревается, шейка делается тоньше, длиннее, и, наконец, капля касается сварочной ванны, на мгновение замыкая электрод и металл накоротко. Шейка рвется, а давлением паров и газов капля отбрасывается ч вперед, по направлению к кратеру. Вслед за этим дуга возникает вновь, и процесс образования капли повторяется.

В секунду с электрода на металл переносится от 20 до 50 капель примерно одинакового размера. Наряду с крупными каплями электродный металл переносится на изделие также в виде потока мелких капель (струйный процесс переноса металла). Чем больше сварочный ток и чем толще слой покрытия на электроде, тем большая часть металла переносится в виде потока мелких капель. В электродах с тонким покрытием и при сварке на малых токах процесс переноса в основном крупнокапельный. Давлением газов дуги жидкий металл отбрасывается со дна ванночки на ее боковую поверхность, что вызывает образование углубленного кратера. Это происходит периодически, поэтому жидкий металл откладывается отдельными порциями, вследствие чего поверхность шва получается чешуйчатой. Чем толще покрытие1" электрода, тем больше будет слой шлака над расплавленным металлом шва и тем чешуйки будут тоньше, а поверхность шва — более ровной и чистой. Особенно чистая поверхность шва получается при автоматической сварке под флюсом.

Коэффициентом расплавления K.v называется количество расплавленного электродного металла в граммах в течение одного часа, приходящееся на один ампер сварочного тока. Коэффициент расплавления зависит от материала электродного стержня, состава покрытия, а также от рода и полярности тока. Для стальных электродов коэффициент расплавления колеблется в пределах от 8 до 14 г/а- час.

При сварке вследствие частичного окисления кислородом воздуха, испарения и разбрызгивания наблюдаются потери электродного жидкого металла. Поэтому в наплавленный металл шва переходит только часть электродного металла. Для подсчета количества наплавленного металла нужно в приведенной выше формуле коэффициент расплавления заменить меньшей величиной Кт называемой коэффициентом наплавки. Коэффициент наплавки Ки меньше коэффициента расплавления Кр на величину потерь электродного металла при сварке, составляющих от 1 до 3 г/а - час. При сварке на переменном токе электродами с тонким меловым покрытием коэффициент наплавки. Кв — 6 — 7 г/а- час, а при сварке электродами с толстыми покрытиями Ки = 6,5 — 12,5 г/а • час.