Разбрызгивание электродного маталла

Дуговая сварка сталей обычно сопровождается выбрасом из зоны дуги большого количества капель жидкого металла различного размера. При сварке покрытыми электродами и под флюсом большинство капель или почти все капли улавливаются шлаками, а при сварке в СО₂ они привариваются или прилипают к основному металлу, соплу и наконечнику горелки.

Интенсивность разбрызгивания металла зависит от большого количества факторов (состава и состояния поверхности электродной проволоки и основного металла, характеристик источника питания, величины и соотношения параметров режима сварки и т.д.), в том числе и от состава защитного газа .

Забрызгивание свариваемых деталей часто требует введения в технологический процесс зачистки поверхностей после сварки, увеличивает возможность появления непроваров и небольших шлаковых и оксидных включений в металле шва.

Сильное засорение сопла горелки брызгами металла нарушает равномерную подачу электродной проволоки, а иногда вызывает ее приваривание к мундштуку, ухудшает газовую защиту зоны сварки.

Образование брызг может вызываться многими причинами: электродинамическими силами, которые возникают в начале и в конце короткого замыкания дугового промежутка каплями электродного металла, массовым испарением жидких перемычек металла в начале и в конце короткого замыкания, бурным выделением пузырьков газа (окиси углерода, азота, водорода и т.п.) из металла, переплавляющегося дугой, активным и реактивным действием на электродные капли потоков испарения и газов, возникающих в зоне дуги, и т.п.

Наиболее радикальным средством существенного общего уменьшения разбрызгивания является применение активированных проволок. Для уменьшения разбрызгивания при сварке в СО₂ необходимо использовать источники питания дуги с оптимальными динамическими характеристиками, избегать сварки на средних токах, при которых резко усиливается разбрызгивание, и вести сварку с возможно меньшим напряжением дуги.

Налипание брызг на сопло и мундштук горелки в значительной мере зависит от их температуры и материала, из которого они изготовлены. В большинстве случаев детали горелок, предназначенных для сварки плавящимся электродом в защитных газах, изготавливаются из меди и ее сплавов, а температура деталей в процессе сварки зависит от их удаленности от дуги и интенсивности охлаждения.

Режимы сварки

Выбор режима сварки зависит от состава и толщины свариваемого металла типа (вида) сварного соединения, положения шва в пространстве и других факторов.

К основным параметрам режима сварки относятся: полярность тока (как правило, обратная), диаметр электродной проволоки, сила тока, напряжение дуги, скорость сварки, вылет электрода и расход защитного газа. Все параметры режима взаимосвязаны, их выбирают из таблиц (например табл.10). Уточнение режима происходит путем пробной сварки образцов.

_{Таблица 10 – Ориентировочные режимы сварки стали марки Ст. 3 проволокой СВ-08Г2С в среде СО}2

Диаметр электрода, мм	Толщина металла, мм	, А	, В	, м/ч	Вылет электрода, мм	Расход СО2 л/мин	Примечания
0,7	1,0	70	17	30...40	8...10	6...7	На подкладке
	1,5	95...110	18...19	30...40	8...10	6...7	В висячем положении
	2,0	110...150	19...21	25...30	8...10	6...8
	2,5	150	21,5	20...25	8...10	7...8
1,0	1,0	100...110	18...19	30...40	10...11	6...7
	2,0	125...185	19...22	30...40	10...11	6...7
	3,0	150...180	20...22	25...30	10...11	6...8
	4,0 и больше	180...210	22...24	25...30	10...11	7...9
1,2	2,0	140...180	20...22	35...45	10...14	7...9
	3,0	170...250	21...23	30...40	10...14	7...9
	4.0 и больше	200...270	21...24	25...30	10...14	7...9

Большая глубина проплавления при сварке в СО₂ обеспечивается: концентрированным распределением теплоты дуги; лучшим вытеснением жидкого металла из-под дуги вследствие повышенного давления и отсутствия факторов, препятствующих этому.

Благоприятная форма швов, сваренных в СО₂, обеспечивается особенностями переноса электродного металла через дугу, а также диссоциацией СО₂ в дуге и его ассоциацией на поверхности металла, что обуславливает более равномерное распределение теплоты дуги по пятну нагрева металла.

При всех прочих равных условиях увеличение диаметра электрода сопровождается существенным уменьшением производительности процесса (главным образом уменьшением коэффициента наплавления), некоторым увеличением ширины шва и уменьшением глубины проплавления основного металла.

Повышение силы тока вызывает увеличение глубины проплавления, а также количества наплавленного (электродного) и проплавленного металла. С увеличением силы тока количество наплавленного металла растет медленнее, чем проплавленного. Ширина шва с повышением силы тока сначала увеличивается, а затем уменьшается. Оптимальные режимы сварки соответствуют максимальной ширине шва.

С увеличением напряжения дуги глубина проплавления основного металла уменьшается, а ширина шва и количество наплавленного и проплавленного металла слегка увеличиваются. Повышение напряжения дуги сопровождается усилением разбрызгивания жидкого металла и ухудшением газовой защиты зоны сварки, что приводит к прожогам и повышению содержания газов в металле швов.

С увеличением скорости сварки уменьшаются размеры швов и количество наплавленного и проплавленного металлов. Скорость сварки выбирают из условий получения хорошего формирования металла шва.

Увеличение вылета электрода в пределах, обеспечивающих удовлетворительное возбуждение и горение дуги, слегка увеличивает ширину шва и уменьшает глубину проплавления основного металла. Площадь поперечного сечения шва увеличивается путем повышения количества наплавленного металла.

Применяемое в практике повышение параметров (форсирования) режима, которое заключается в одновременном изменении в оптимальных соотношениях значений тока, напряжения дуги и скорости сварки, сопровождается увеличением всех размеров шва.

Увеличение расхода углекислого газа вначале сопровождается уменьшением коэффициента наплавки и расплавления, что, видимо, связано с уменьшением количества воздуха, и увеличением количества углекислого газа в зоне дуги и повышением затрат энергии на нагрев и диссоциацию последнего. Дальнейшее увеличение расхода газа (после полного вытеснения воздуха из зоны сварки) очень мало уменьшает коэффициенты наплавки и проплавления, но заметно увеличивает окисление кремния и марганца.