2.15 Перенос металу в дузі

Перенос металу в дузі має місце при зварюванні плавким електродом та неплавким (з використанням присадки). В залежності від способу зварювання, величини та густини струму, інших технічних особливостей, розглядають п’ять видів переносу металу в процесі зварювання:

1) великокрапельний з коротким замиканням (має місце при ручному дуговому зварюванні);

2) дрібнокрапельний з коротким замиканням (має місце при дуговому зварюванні в СО₂);

3) дрібнокрапельний без короткого замикання (має місце при дуговому зварюванні під шаром флюсу);

4) струминний (газоелектричне зварювання тонким дротом);

5) парами металу (як доповнення до основних видів переносу).

Чим менша крапля, тим ближче до струминного переносу, тим вища

якість зварювання. На перенос металу в дузі впливають наступні сили:

1) сила тяжіння — сприяє відриву краплі при зварюванні в нижньому положенні і перешкоджає процесу зварювання в вертикальному і стельовому положеннях;

2) сили поверхневого натягу — утворюють в середині краплі надлишковий тиск (нм^-2) та забезпечують зварювання у стельовому і вертикальному положеннях

, (2.54)

де R — радіус краплі;

— коефіцієнт поверхневого натягу (чим він менший, тим

менша крапля);

3) електродинамічні сили (сили пінч–ефекта) — сприяють переходу до струминного переносу;

4) електростатичні сили — виникають як наслідок великого градієнта напруженості електричного поля в перехідних областях. Найбільше впливають при зварюванні на оберненій полярності. Ці сили витягують рідкий метал від виробу до електроду;

5) реактивні сили (реактивний тиск парів) — заважають початковому відриву краплі;

6) плазмові потоки — зустрічні анодні і катодні струмені заважають переносу металу в дузі.

d_ст. — діаметр стовпа дуги

Рисунок 2.30 — Схема переходу від крапельного до струминного

переносу

Для отримання дрібнокрапельного або струминного переносу використовується імпульсне керування переносом метала в дузі (І_імп >>І_зв).

2.16 Дуга змінного струму

Відміна дуги змінного струму від дуги постійного струму полягає в наступному:

1. Дуга постійного струму горить безперервно на протязі всього циклу зварювання, а дуга змінного струму 100 разів в секунду змінює свою полярність. Дуга згасає — зменшується інтенсивність іонізаційних процесів в дузі, емісія з катоду, коефіцієнт розплавлення електроду. Повторне збудження здійснюється за рахунок залишкової енергії з катоду (залишковий струм).

2. Осцилограми струму і напруги при зварюванні змінним струмом не є синусоїдальними.

Рисунок 2.31 — Осцилограма струму і напруги при зварюванні

на змінному струмі

На рисунку 2.31 U_з — напруга запалювання (для Ме–дуги вона більша ніж для W–дуги); U_г — напруга горіння дуги (U_г < U_з для Ме–дуги, але U_г U_з для W–дуги); t_г — час горіння дуги (80% від полуперіоду); І_зал — струм залишкової провідності (чим більший І_зал, тим менша U_з, для Ме–дуг І_зал менший, ніж для W–дуг).

3. При зварюванні змінним струмом має місце вентильний ефект (асиметрія струмів і напруг). Основна причина появи вентильного ефекту — відмінність електроду і зварювального металу по теплопровідності, емісійної здатності, температурі плавлення, тощо. Найбільше виявляється вентильний ефект при зварюванні алюмінію вольфрамовим електродом.

Рисунок 2.32 — Асиметрія струму і напруги при зварюванні

алюмінію вольфрамовим електродом

Негативний вплив вентильного ефекту:

1) погіршення якості формування зварювального шва;

2) постійна складова негативно впливає на роботу зварювальних трансформаторів, якщо на ньому не встановлені блоки конденсаторів.