Работа № 1

ОПРЕДНЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ РАСПЛАВЛЕНИЯ,

НАПЛАВКИ И ПОТЕРЬ НА УГАР И РАЗБРЫЗГИВАНИЕ

При ручной дуговой и автоматической

СВАРКЕ ПОД ФЛЮСОМ

Цель - определение величины коэффициентов расплавления α_р, наплавки α_н и потерь на угар и разбрызгивание ψ при ручной дуговой сварке в зависимости от сварочного тока I_св; сравнение этих показателей при электродуговой сварке открытой и закрытой дугой.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

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. Количество расплавленного электродного металла можно определить:

G_p = _p  I_св  t, (1)

где G_p - количество расплавленного металла, г; _p - коэффициент, определяемый опытным путем, г/Ач; I_св - 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 а_р, входящий в (1), называется коэффициентом расплавления и характеризует удельную, отнесенную к единице сварочного тока, производительность процесса расплавления электрода

_p= , (2)

где t - время расплавления, 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), плотности тока в электроде.

Коэффициент расплавления при ручной электродуговой сварке обычно _p = 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 количество наплавленного металла G_H, расходуемого на формирование сварного шва, будет меньше, чем количество расплавленного электродного металла на величину потерь на угар и разбрызгивание.

Потери на угар и разбрызгивание оценивают коэффициентом потерь

 = 100%, (3)

где G_p - масса расплавленного электродного металла, г; G_н - масса наплавленного металла, г.

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

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

G_н = α_н I_св  t, (4)

где G_н - масса наплавленного металла, г; α_н - коэффициент наплавки; I_св - ток, А; t - время наплавки, с.

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

α_н = , (5)

где G_н - масса наплавленного металла, г.

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

Определив коэффициент наплавки α_н, можно подсчитать производительность процесса сварки при данной величине сварочного тока:

Q_н = α_н  I_св. (6)

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.