Тепловые свойства дуги, плавление и перенос металла при сварке

Наиболее важным свойством для сварки являются тепловые свойства дуги. Температура сварочной дуги очень высокая — около 5500°С и зависит от диаметра электрода, плотности тока, материала электродов и состава газовой среды. На катоде она более низкая, чем на аноде, и максимального значения достигает в столбе дуги. При ручной сварке на постоянном токе разница температур на катоде и аноде используется для увеличения расплавления электрода или изделия. Тепловые возможности сварочной дуги измеряются ее тепловой мощностью.

Неиспользуемая на нагрев основного и присадочного металла часть полной тепловой мощности уходит в атмосферу, на световое излучение, уносится с каплями металла при разбрызгивании.

Процесс плавления и переноса электродного металла на изделие под воздействием тепла дуги происходит непрерывно во время ее горения в виде капель и последовательно повторяется в порядке: после образования капли расплавленного металла происходит ее сближение с изделием и затем кратковременное короткое замыкание и переход капли на изделие, после чего возобновляется горение дуги и процесс переноса повторяется. В зависимости от полярности сварочного тока, состава электродного металла и покрытия величина капель меняется от 0,1 до 3— 4 мм в диаметре. При сварке крупными каплями увеличиваются разбрызгивание и потери металла, мелкокапельный перенос обеспечивает стабильность процесса сварки, лучшее использование сварочного материала и лучшее качество. Обычно мелкокапельный перенос достигается при сварке открытыми электродами, а при механизированной сварке тонкой проволокой возможен струйный перенос.

Перенос капель расплавленного металла на изделие даже в самых неудобных его положениях объясняется действием нескольких сил. Сила тяжести способствует переносу капель при сварке в нижнем - положении и препятствует при других положениях. Сила поверхностного натяжения уменьшает величину капель, придает им сферическую форму, способствует удержанию их на конце электрода и переходу в ванночку расплавленного металла, удерживает от растекания и придает капле определенную форму. Перенос капель осуществляется также действием электродинамических сил, возникающих вдоль оси электрода, вследствие напряженности, электрического поля зоны электрода и основного металла. Кроме этого, значительные усилия для переноса капель создает газовое дутье в зоне столба дуги, образующееся при испарении металла и электродного покрытия под действием высокой температуры.