7.2. Плавление и перенос металла

Плавление электрода под действием дуги происходит равномерно по следующей приближенной зависимости, установленной опытным путем:

q=I t г/Ач ,

где g - количество расплавленного электродного металла; а - коэффициент плавления, определяемый опытным путем; / - ток дуги;

t - время горения дуги.

В процессе сварки происходят потери жидкого металла вследствие его окисления воздухом и через шлак, а также вследствие испарения и разбрызгивания за пределы ванны. Все эти процессы создают так называемые потери металла на угар и разбрызгивание.

Приращение массы изделия в результате сварки (или вес наплавки) равняется весу расплавленного электродного металла за исключением потери на угар и разбрызгивание.

Масса наплавки определяется по формуле

q_n = q -  q или q_n = _n I t.

Условно в среднем можно принимать g_n = 0,87g.

Непосредственным наблюдением не удается уловить процесс перехода расплавленного металла с электрода в ванну. Применение более мощных средств исследования, в том числе скоростной киносъемки, показало, что основная часть электродного металла переходит на изделие в форме капель, причем наблюдаются две формы переноса - крупнокапельная и мелкокапельная или струйная. При крупнокапельном переносе на конце электрода образуется капля жидкого металла, которая быстро увеличивается, затем быстро движется вперед, вытягиваясь по направлению к изделию. При этом происходит или полное замыкание дугового промежутка мостиком жидкого металла, или заметное его укорочение. Затем мостик жидкого металла разрывается так, что большая часть металла остается на изделии, меньшая - на электроде, и дуга приобретает нормальную длину. Процесс повторяется с довольно правильной периодичностью и сопровождается переносом на изделие 20 - 50 капель в секунду, приблизительно одинакового размера.

Наряду с переносом более или менее крупных капель происходит также перенос очень мелко раздробленного расплавленного жидкого металла – мелкокапельный или струйный перенос.

Рис. 7.3. Дутье газов дуги

Металл электрода, попадая в ванну, перемешивается с основным металлом, образуя металл шва. Дутье газов дуги оказывает механическое давление на металл шва и отбрасывает его со дна на поверхность (рис. 7.3). Отбрасывание происходит пульсациями, что придает поверхности наплавленного металла чешуйчатость. Крупнокапельный перенос дает грубую и крупную чешуйчатость, а мелкокапельный - более гладкую и почти не заметную чешуйчатость шва.

Наплавка металла на изделие возможна как в нижнем положении, когда поверхность изделия горизонтальна и перенос металла с электрода на изделие происходит сверху вниз в направлении действия силы тяжести, так и в вертикальном или в потолочном положении. При потолочном положении сварки расплавленный металл должен переноситься с электрода в ванну снизу вверх против направления действия силы тяжести. Возможность вертикальной и, в особенности, потолочной сварки доказывает, что процесс переноса металла в сварочной дуге не является простым падением капель под действием силы тяжести. Перенос металла производится совместным действием многих факторов.

Различные исследования показали, что перенос металла всегда происходит от изделий малых размеров к большим. Крупно- и мелкокапельный перенос - это поток капель жидкого металла от электрода к изделию. Крупнокапельный перенос происходит преимущественно при работе на малых токах электродами с тонкой обмазкой. С увеличением тока и количества обмазки на электроде процесс приближается к мелкокапельному.