Основні показники зварювальної дуги

Коефіцієнт розплавлення. При зварюванні металу шов утворюється в наслідок розплавленнаго основного металу. Розплавлення присадного металу характерезується коефіцієнтом розплавлення:

де G_p-вага розплавленого електродного металу за час горіння

дуги, г;

t-час горіння дуги, ч;

І-сила зварювального струму, А.

Величина коефіцієнта розплавлення залежить від складу електродного дроту, ваги та складу покриття, а також від роду та полярності струму.

Коефіцієнт наплавки. Вводять для оцінки кількості наплавленого металу. Його величина визначається за формулою:

де G_н- кількість наплавленого за час t металу при силі

струму I.

На величину коефіцієнта наплавки впливають рід та полярність струму, тип покриття, склад електродного дроту, а також положення в просторі, в якому виконується зварювання. Наприклад, для ручного зварювання покритим електродом величини G_н складає 8-12 г/А*г; для автоматичного зварювання під шаром флюсу 12-16 г/А*г; для електрошлакового зварювання 18-22 г/А*г.

Коефіцієнт втрат. При електродуговому зварюванні частину розплавленого металу електроду не приймає участі в утворенні шва і витрачається на покриття втрат на чад, розбризкування, випаровування та інше. Коефіцієнт характеризуючий ці втрати визначається за формулою:

Коефіцієнт втрат залежить не тільки від складу електродного дроту та її покриття, але і від режиму та типу зварювального з’єднання. Коефіцієнт втрат підвищується при збільшенні щільності струму та довжини дуги. При зварюванні електродами з тонким покриттям Y=10-20%, електродами з твлстим покриттям Y= 5-10%, при напівавтоматичному та автоматичному зварюванні Y=1-5%.

Залежність величини зварювального струму від діаметру електрода. При ручному дуговому зварюванні сила зварювального струму і діаметр електроду пов’язані слідуючою залежністю:

де I- величина зварювального струму;

d- діаметр електроду;

к- коефіцієнт, який залежить від марки електроду. Його величина коливається від 40(для легованих електродів) до 60(для вуглецевих електродів). Силу зварювального струму в залежності від діаметра електроду можна також підрахувати по приближеній формулі:

Продуктивність дугового зварювання визначається кількістю наплавленого металу:

Чим більше струм тим більше продуктивність. Але при значному збільшенні струму зварювання електрод може швидко нагріватись теплом Джоуля-Ленца, що різко погіршує якість зварювального шва, так як метал шва і зона плавлення основного металу будуть перегрітими. Окрім того перегрів електрода збільшує розбризкування металу.

Теплова потужність дуги. Електрична потужність, яка витрачається на горіння дуги, перетворюється в теплову потужність. Повна теплова потужність дуги Q підраховують за формулою:

де U_д- падіння напруги на дузі, В;

І-сила зварювального струму, А.

Перенос розплавленого металу крізь дуговий простір.

Під час зварювання, метал з кінця електроду переходе в зварювальну ванну в вигляді окремих крапель. За одну секунду з електрода стікає 20...50 крапель металу приблизно однакового розміру. Відрив та перенос капель в дузі проходить під дією електромагнітних сил, сил тяжіння, сил поверхневого натяжіння та внутрішнього тиску газів.

При великій щільності струму, особливо при зварюванні в середовищі захисних газів, крапельний перенос металу переходить в струменевий. В цьому випадку стискаючу дію струму стає настільки великим, що розплавлений метал з електрода стікає в дуговий проміжок в вигляді конічного струменю.

В процесі такого зварювання під шаром флюсу одночасно плавиться зварювальний дріт, основний метал (деталь) і флюс. Розплавлений флюс утворює навколо дуги газовий пузир, заповнений газами та парами металу. Дуга під флюсом дає менші теплових втрат на випромінювання і є більш зосередженим джерелом тепла, ніж відкрита дуга. Зварювальний струм при наплавлюванні під флюсом можливо застосовувати значно більше, ніж при ручному зварюванні, що обумовлено більш близьким струмопідводом до дуги.

Джерела струму для живлення зварювальної дуги.

Для живлення зварювальної дуги застосовують спеціальні джерела струму, які відповідають певним технічним вимогам та вимогам безпеки. Насамперед джерела струму повині мати визначену зовнішню характеристику, яка виражає залежність напруги на зажимах джерела струму від навантаження (сили струму). Ця залежність виражається зазвичай графічно в вигляді кривої

Стійке горіння дуги можливе лише при падаючий характеристиці джерела струму, тобто коли напруга на зажимах знижується при збільшені навантаження і підвищується при її зменшенні. Для звичайних зварювальних установок, з міркувань безпеки, максимальна напруга джерела струму не повина перевищувати 90…100 В.

Зварювальна дуга може живитись як постійним так і змінним струмом для чого і випускаються спеціальні джерела.

Для отримання падаючої характеристики на електродах дуги необхідно вмикати послідовно з дугою достатній опір. Кращі економічні показники отримуються при вмиканні в зварювальний ланцюг послідовно з дугою індуктивного опору дросельної котушки, окремої від трансформатора або об’єднаною з ним в одне ціле.

В якості джерела постійного зварювального струму можуть застосовуватись зварювальні генератори або напівпровідникові випрямлячи.

Зварювальні перетворювачи (генератори постійного струму) випускаючи нашою промисловістю з електричними двигунами змінного струму типу ПСО, ПСУ, ПСМ та з двигунами внутрішнього згорання. За останні роки отримали розповсюдження агрегати АСБ та АДБ з бензиновими двигунами, а також АСД та АДД з дизельними двигунами. Зварювальні випрямлячи складаються з понижуючого трансформатора та блока випрямляючих елементів (вентилів) в якості яких використовують селенові, кремнієві або германієві напівпровідникові випрямні елементи. Переваги випрямлячів перед зварювальними перетворювачами заключається в тому, що тут відсутні обертаючи частини, менша вага, просте обслуговування та інше. Зварювальні випрямлячі випускаються з падаючою та жорсткою характеристиками. Нашою промисловістю випускаються зварювальні випрямлячі типу ВС з селеновими напівпровідниковими елементами та ВК – кремнієві.

Осцилятор – пристрій, призначений для полегшення запалювання зварювальної дуги та підвищення її стійкості. Запалювання зварювальної дуги та стійкість її горіння досягається за рахунок паралельного накладення на дуговий проміжок допоміжного змінного струму підвищеної напруги , високої частоти (50*10³Гц) та великій потужності. Підвищена напруга пробивається газовим проміжком при відсутності або ослабленні основного зварювального струму та в результаті створюється канал з достатньо високою ступінню іонізації і відкривається шлях для проходження зварювального струму.

З метою захисту джерела зварювального струму від пошкодження високовольтним розрядом, послідовно з дугою вмикають індуктивний опір-дросельну котушку.

Контрольні запитання

1. Роль російських та радянських вчених в становленні та розвитку зварювальної технології.

2. Назвіть області зварювальної дуги. Як розподіляється температура по довжині дуги?

3. Як впливає рід зварювального струму на процес наплавки?

4. Назвіть основні показники дуги і як вони визначаються.

5. Які джерела струму використовуються для живлення дуги?

ТЕХНОЛОГІЯ ВІДНОВЛЕННЯ ДЕТАЛЕЙ

НАПЛАВЛЕННЯМ.

Процес відновлення спрацьованих поверхонь деталей наплавленням відноситься до способу відновлення номінальних розмірів. З цією метою в ремонтній практиці використовуються такі технологічні процеси, як наплавлення під шаром флюсу, вібродугова наплавка, зварювання та наплавлення в середовищі вуглецевого газу, зварювання та наплавлення в середовищі аргону, плазменна та інші.

Лабораторна робота