Ответы на вопросы для защиты лабораторных работ по ТКМ / Сварка №2

Вопрос 1

Эффективная тепловая мощность сварочной дуги – Q_ЭФ=η×I×U, Дж/с,

где η – коэффициент полезного использования тепловой энергии сварочной дуги; I – сила сварочного тока, А; U – напряжение сварочной дуги, В.

Вопрос 2

Тепловая энергия, выделяемая при протекании тока по вылету электрода (по закону Джоуля-Ленца) – Q=I²×ρ×t, Дж,

где ρ – удельное сопротивление металла, Ом×м; L – длина вылета электрода, м; S – площадь поперечного сечения сварочной проволоки, м².

Вопрос 3

Различают три формы переноса жидкого металла через дуговой промежуток: крупнокапельный (при плотности сварочного тока до 50 А/мм²); мелкокапельный массоперенос (при плотности сварочного тока от 50 до 100 А/мм²); струйный массоперенос жидкого металла – очень мелкие капли (при плотности сварочного тока более 100 А/мм²).

С увеличением силы сварочного тока размеры капель уменьшаются.

Вопрос 4

Отрыв капель жидкого металла и перенос их через межэлектродный промежуток в сварочную ванну происходят под действием следующих сил: силы тяжести, силы поверхностного натяжения, электромагнитных сил Лоренца, силы давления газов и паров металла.

Вопрос 5

При ручной дуговой сварке температура нагрева вылета электрода при соблюдении оптимальных режимов сварки достигает 600^оC. Превышение допустимых значений сварочного тока приводит к перегреву электрода, что вызывает его коробление и отслаивание электродного покрытия; возрастает разбрызгивание металла, формирование сварного шва нарушается, поэтому величину сварочного тока при ручной дуговой сварке ограничивают. На практике при выборе силы сварочного тока используют формулу I_СВ=I_УД×d_ЭЛ, А,

где I_УД – удельный ток, приходящийся на 1 мм диаметра электрода (колеблется от 40 до 50 А/мм).

Вопрос 6

Рациональный выбор силы сварочного тока и других технологических параметров обеспечивает максимальную производительность сварки, которая измеряется массой наплавленного металла в единицу времени. Она зависит от силы сварочного тока и определяется по формуле:

G=K_Н× I, г/ч, где I – сила сварочного тока, А; K_Н – коэффициент наплавки, г/(А×ч).

Производительность сварки определяется скоростью расплавления плавящегося электрода или присадочного стержня, а также скоростью потерь жидкого металла, при переносе его в межэлектродный промежуток.

Вопрос 7

Коэффициент наплавки показывает, какое количество металла переходит в сварной шов при токе 1А за время 1ч. При ручной дуговой сварке он составляет 8..10 г/(А×ч) и в большей степени зависит от состава электродного покрытия.

Коэффициент расплавления показывает, какое количество металла в граммах расплавляется с металлического электрода или присадочного прутка при токе 1А за время 1ч.

Разница между этими величинами характеризуется коэффициентом потерь, который рассчитывается по формуле: К_П=(К_Р-К_Н/К_Р)×100% или

К_П=(G_П-G_Н/G_Р)×100% , где G_Р – масса расплавленного металла, г; G_Н – масса наплавленного металла, г.

Вопрос 8

При увеличении силы сварочного тока перенос жидкого металла через дуговой промежуток становится мелкокапельным, а затем и струйным, что уменьшает потери металла на разбрызгивание, угар и испарение, и как следствие, повышается коэффициент наплавки.

Но, в дальнейшем, по мере увеличения силы тока, после достижения ею некоторого определенного значения, при котором коэффициент наплавки максимален, происходит уменьшение этого самого коэффициента. Причиной уменьшения является тот факт, что превышение допустимых значений сварочного тока приводит к перегреву электрода, вызывающего его коробление и отслаивание электродного покрытия; возрастает разбрызгивание металла, формирование сварного шва нарушается, поэтому величину сварочного тока при ручной дуговой сварке ограничивают.

Вопрос 9

Для питания сварочной дуги применяют источники переменного тока (сварочные трансформаторы) и источники постоянного тока (сварочные выпрямители и генераторы).

Источники переменного тока более распространены, так как обладают рядом технико-экономических преимуществ. Сварочные трансформаторы проще в эксплуатации, значительно долговечнее и обладают более высоким КПД, чем выпрямители и генераторы постоянного тока. Однако в некоторых случаях (сварка на малых токах покрытыми электродами и под флюсом) при питании переменным током дуга горит неустойчиво, так как каждые 0,01 с напряжение и ток дуги проходят через нулевые значения, что приводит к временной деонизации дугового промежутка.

При сварке постоянным током, обеспечивается высокая стабильность горения сварочной дуги и качество сварного соединения, улучшаются условия сварки в различных пространственных положениях, появляется возможность вести сварку на прямой и обратной полярностях.

Основным недостатком сварки постоянным током является меньший, по сравнению со сваркой переменным током, коэффициент полезного действия. Оборудование для сварки постоянным током конструктивно сложнее и дороже стоит.