2.Сварочная дуга с плавящимся электродом.

Энергетическая структура сварочной дуги определяется:

1. составом плазмы, размерами и условиями существования столба;

2. материалом, размерами и формой электродов (особенно катода).

Сварочная дуга с плавящимся электродом существует в парах металлов электрода (Ме-дуги).

Защитные среды для металлических дуг в большинстве случаев являются активными, поскольку обеспечивают широкие возможности регулирования металлургических процессов при сварке.

Сварочная дуга с плавящимся электродом используется в следующих процессах сварки и наплавки:

1) Ручная дуговая сварка (сварка штучными, покрытыми электродами);

2) СПЭ в газах: а) активных (СО₂, Н₂О, Н₂)- МАG;

б) инертных (Ar, He)- MIG;

3) сварка порошковой проволокой;

4) сварка под флюсом;

4. сварка под водой;

5. сварка в вакууме.

Виды переноса металла при СПЭ.

Виды переноса Ме при СПЭ определяются условиями сварки: силой, плотностью и формой кривой тока, видами защиты, полярностью дуги, динамическими свойствами источника питания и т.д.

3.Раскисление металла при сварке

Для раскисления необходимо применять элементы – раскислители, обладающие высоким сродством к кислороду, энергично связывающие кислород и освобождающие металл от оксида.

В жидком железе кислород присутствует в виде растворенной закиси FeO.

К числу раскислителей, образующих нерастворимые оксиды, всплывающие в шлак, относятся Аl, Ti, Si, Mn и др.

m[FeO] + n[Pa] ↔ [Pa_nO_m] + m[Fe].

Поскольку [Fe] ≈1,и [Pa_nO_m] – const (удаляются в шлак), то

[FeO]^m = K^’_c^’/[Pa]ⁿ – гипербола.

Д ля определяемых температур установлены зависимости между концентрациями раскислителя [Pa] и закиси железа [FeO]. Тогда, задаваясь допустимым содержанием [FeO], определяют требуемую концентрацию раскислителя в металле.

Процессы раскисления экзотермичны, т.е. выделяется тепло:

3FeO + 2Al ↔ 3Fe + Al₂O₃ + 780 кДж/моль;

2FeO + Si ↔ 2Fe + SiO₂ + 262,5 кДж/моль;

FeO + Mn ↔ Fe + MnO + 100 кДж/моль.

Твердая фаза оксидов всплывает в соответствие с законом Стокса:

ω = 2/9 r²*g*(ρ₁ – ρ₂)*1/μ,

где: ω – скорость всплытия;

r – радиус твердой частицы;

g = 9,81 см/сек² – ускорение свободного падения;

ρ₁ – плотность среды;

ρ₂ – плотность частицы;

μ – динамическая вязкость [г/см*сек]

Чем крупнее частица, тем легче ей всплыть.

Раскисление углеродом при сварке происходит только до образования окиси углерода СО, т.к. при высоких температурах она очень устойчива, а устойчивой формой оксида железа будет FeO:

[FeO] + [C] ↔ [Fe] + CO↑

Константа равновесия К_с = [CO]*[Fe]/[FeO]*[C], считая СО удаляется в атмосферу, а [Fe] →1, получим:

[FeO] = K^’_c/[C].

Сростом температур раскисляющая способность углерода повышается.

Ограниченное применение углерода как раскислителя:

1.возможность образования пор в металле шва, особенно на участках, кристаллизующихся в последнюю очередь и сильно насыщенных углеродом;

2.возможность недопустимого повышения содержания углерода в металле шва.

При диффузном раскислении закись железа FeO удаляется из металла в шлак путем диффузии, поэтому ванна жидкого металла спокойна, а все химические процессы совершаются на границе «металл – шлак» и в самом шлаке. Само раскисление происходит медленно. Лишь при каплеобразовании и каплепереносе в дуговом промежутке диффузионное раскисление более заметно, т.к. этому способствует высокая температура, перемешивание металла капли и непрерывно возобновляемый контакт со шлаком.