Группа причин, связанная с положением сварки, в основном определяется комплексом, сил, действующих на каплю расплавленного металла при её переносе в сварочную ванну

При сварке в среде углекислого газа (СО₂) с короткими замыканиями дугового промежутка на каплю электродного металла действуют следующие основные силы: сила тяжести, сила поверхностного натяжения, электродинамическая сила, реактивное давление паров испаряющегося металла и выделения газа и сила давления потоков плазмы дуги.

а)

б)

Рис. 6. а) кинокадры сварочного микроцикла процесса сварки в СО2 в верти­кальном положении; б) кинокадры сварочного микроцикла процесса сварки в СО2 в потолочном положении.

Анализ действия рассмотренного комплекса сил показывает, что при сварке в среде СО₂ почти все силы (кроме силы тяжести) препятствуют переносу электродного металла в сварочную ванну. Это способствует вытеснению расплавленного электродного металла на боковую поверхность, что в свою очередь способствует усилению нестабильности процесса и увеличению разбрызгивания. Пространственное положение сварочной ванны, отличное от нижнего, ещё более усиливает действие перечисленных факторов.

Анализ кинокадров процесса сварки с короткими замыканиями дугового промежутка, представленных на рис. 6, позволяет представить плавления и переноса электродного металла в сварочную ванну в положениях, отличных от нижнего, следующим образом.

В начальный период образования капля находится на торце электрода под действием силы поверхностного натяжения. При этом размер капли незначительно превышает диаметр проволоки. При дальнейшем увеличении объема капли сила тяжести преобладает над силой поверхностного натяжения, и капля Электродного металла начинает стекать с торца на боковую поверхность электрода, как в потолочном, так и в вертикальном положениях. При этом размер капель по сравнению со сваркой в нижнем положением увеличен. Кроме перечисленных сил на размер капли оказывает влияние реактивное давление паров, которое способствует стеканию жидкой капли на боковую поверхность, следует отметить также большую, чем в нижнем положении, подвижность сварочной ванны, которая наплывая (вертикальное положение), либо отвисая (потолочное положение), способствует ускорению образования короткого замыкания. Перенос капли в ванну происходит в основном под действием силы поверхностного натяжения и электромагнитной силы, которая ускоряет образование и разрыв шейки электродного металла. При этом подвижность капель жидкого металла в положениях, отличных от нижнего вследствие расположения их на боковой поверхности несколько меньше, чем при сварке в нижнем положении. При увеличенном размере капель они часто не достигают сварочной ванны, падают вниз на наконечник, увеличивают потери металла на разбрызгивание, понижают стабильность процесса сварки и часто нарушают нормальное его протекание. Основная причина, влияющая на указанные недостатки процесса сварки в среде СО₂, связана с динамическими свойствами источника питания и определяется программой изменения мгновенной мощности как на интервале горения дуги, так и на интервале короткого замыкания. В процессе сварки длительность горения ду­ги сильно зависит от величины сварочного тока и энергии, запасен­ной в индуктивном сопротивлении сварочного дросселя на интервале короткого замыкания, указанные параметры режима сварки определяют комплекс сил, действующих на каплю электродного металла и свароч­ную ванну, которые, как было показано выше, препятствуют её пере­носу во всех пространственных положениях. Все это определяет раз­меры капли электродного металла, момент короткого замыкания и его длительность, а, следовательно, и энергию, запасенную в дрос­селе и выделяемую на дуговом промежутке после повторного возбуж­дения дуги. Поскольку длительности горения дуги не постоянны, то не по­стоянными будут и длительности коротких замыканий, поэтому в сва­рочном дросселе будет запасаться разное количество энергии, иду­щей затем на плавление электродного металла. Все это предопреде­ляет вероятностный характер коротких замыканий, который приводит к нестабильности процесса сварки и увеличению разбрызгивания электродного металла.

При ведении процесса сварки в положениях, отличных от нижне­го, факторы, влияющие на основные его недостатки ещё более усили­ваются, т.к. при этом повышается роль движения металла сварочной ванны в механизме коротких замыканий, что предопределяет ещё большую нестабильность процесса и увеличивает разбрызгивание элект­родного металла. В связи с отмеченным, устранение основных недостатков процесса сварки короткой дугой возможно только за счёт перераспределе­ния комплекса сил, действующих на каплю электродного металла и сварочную ванну таким образом, чтобы обеспечивались идентичные условия для её расплавления и переноса. Такое ведение процесса можно обеспечить при использовании специальных систем управления процессом сварки совместно с источниками питания, имеющих необ­ходимые динамические свойства.

Поиск по сайту: