Краткие сведения из теории. Процесс расплавления электрода при электродуговой сварке непосредственно связан с обеспечением как эксплуа­тационных

Процесс расплавления электрода при электродуговой сварке непосредственно связан с обеспечением как эксплуа­тационных, так и технологических характеристик сварных соединений.

Важной технологической характеристикой процесса рас­плавления электрода является его производительность. Про­изводительность процесса расплавления определяется коли­чеством расплавленного электродного металла в единицу времени и зависит от следующих факторов:

1. Мощность дуги и ее распределение между анодом, ка­тодом и столбом дуги.

2. Теплофизические свойства металла электродного стер­жня.

3. Термический эффект процессов, протекающих при плав­лении электрода.

4. Количество тепла, выделяющееся в электродном стер­жне при прохождении сварочного тока, и условия охлажде­ния электродов.

5. Наличие химических реакций и, в частности, процесса восстановления железа из окислов, содержащихся в покры­тии.

Как было установлено опытным путем, плавление элек­трода под действием дуги происходит равномерно по следу­ющей приближенной зависимости:

(1)

где: - количество расплавленного металла, г; - коэффициент, определяемый опытным путем; I - ток, А; t - время горения дуги, ч.

Наличие этой зависимости показывает, что расплавление электрода происходит преимущественно за счет энергии, освобождаемой в дуге, и пропорционально току. Вследствие этого главным из вышеперечисленных факторов является мощность дуги или, в первом приближении, величина сва­рочного тока.

Коэффициент пропорциональности , входящий в (1), называется коэффициентом расплавления и xapaктepизyeт удельную, отнесенную к единице сварочного тока, произво­дительность процесса расплавления электрода

г/А× ч , (2)

где - масса расплавленного электродного металла, г;

I - сварочный ток, А;

t - время горения дуги, с.

Коэффициент расплавления зависит от рода и полярно­сти сварочного тока, состава электродного стержня (или электродной проволоки), состава покрытия элек­трода (при других способах сварки - от состава флюса или защитного газа).

Коэффициент расплавления при ручной электродуговой сварке равен = (8 - 14) г/А • ч.

В процессе расплавления при переносе электродного ме­талла в сварочную ванну часть расплавленного электродно­го металла теряется на угар и разбрызгивание. Вследствие этого количества наплавленного металла , расходуемого на формирование сварного шва, будет меньше, чем количе­ство расплавленного электродного металла на величину по­терь на угар и разбрызгивание.

Количество наплавленного металла, идущего на форми­рование сварного шва, определяет производительность про­цесса наплавки

, (3)

где - масса наплавленного металла, г;

- коэффициент наплавки;

— ток, А;

t — время наплавки, с.

Коэффициент наплавки характеризует удельную, отне­сенную к единице тока, производительность процесса на­плавки:

г/А× ч, (4)

где - масса наплавленного металла, г;

- сварочный ток, А;

t — время наплавки, с.

Значение коэффициента наплавки зависит от физико-химических свойств покрытия, потерь на угар и разбрызги­вание и изменяется в пределах 7—12 г/А • ч.

Потери на угар и разбрызгивание оценивают коэффици­ентом потерь

, (3)

где - масса расплавленного электродного металла, г;

- масса наплавленного металла, г.

Коэффициент потерь зависит от длины дуги, состава, количества обмазки электрода и растет с увеличением тока. Для покрытых электродов коэффициент потерь находится в пределах 10—15%.

Зная коэффициент наплавки можно подсчитать производительность процесса сварки при данной величине сварочного тока;

· I , г/ч. (6)

Зависимость коэффициентов , , , от силы тока в А при ручной дуговой сварке представлена на рис. 1.

Производительность процесса сварки открытой дугой ограничена из-за роста коэффициента потерь на угар и раз­брызгивание с увеличением сварочного тока.

Применение автоматической сварки под флюсом обеспе­чивает повышение производительности процесса, в частности, за счет значительного уменьшения потерь на угар и разбрыз­гивание электродного металла (до 1 —3%), так как в этом случае дуга закрыта плотным слоем флюса. Кроме того, при автоматической сварке под слоем флюса увеличивается ско­рость расплавления электродной проволоки вследствие по­вышения абсолютной величины тока и плотности тока в элек­троде.

Рис. 1. Зависимость коэффициентов , , , от силы тока в А.