Дополнительные параметры дуговой сварки

Дополнительные параметры связаны с условиями ведения процесса сварки и особенностями горения дуги. Так, например, при одной и той же погонной энергии можно изменять диаметр электрода, род тока и полярность, использовать импульсный и непрерывный режимы горения дуги. В некоторых случаях применяют сжатую дугу, а иногда колебания электрода. Эти особенности процесса также сказываются на формировании сварочной ванны и конечных размерах сварного шва.

Диаметр электрода. При постоянной величине сварочного тока диаметр электрода определяет плотность энергии в пятне нагрева и подвижность дуги. В связи с этим при увеличении диаметра электрода снижается глубина проплавления сварочной ванны и возрастает ее ширина.

Род тока и полярность. В зависимости от рода тока и полярности на изделии выделяется различное количество теплоты. Если теплоту, выделяющуюся на аноде (Wa) и катоде (Wk), приближенно оценивать по эффективному падению напряжений, то получим зависимости

Wa = Uаэ = Uа + (ф + 2*k*T);

Wk = Ukэ = Uk - (ф + 2*k*T).

где Uа и Uk - анодное и катодное падение напряжений;

ф, k*T - потенциальная и термическая энергия электронов.

При сварке на переменном токе количество теплоты, выделяющееся на электроде и свариваемом изделии, равно, т. е. Wa = Wk.

На катоде не вся энергия Uk переходит в теплоту. Часть ее (ф + 2*k*T) уносится в плазму столба дуги. На аноде выделяется энергия Uа и прибавляется потенциальная и термическая энергия электронов. Количество теплоты, выделенное на катоде, зависит от потенциала ионизации дугового промежутка. Разница в тепловыделении на катоде и аноде определяет способ дуговой сварки. В реальных условиях при сварке на прямой полярности (анод на изделии) глубина проплавления оказывается меньше, чем при сварке на обратной полярности (катод на изделии). Это легко объясняется формой столба дуги. Анодное пятно занимает большую площадь по сравнению с катодным. Поэтому ширина ванны и шва при сварке на прямой полярности возрастает.

Угол наклона электрода. При ручной сварке покрытыми электродами, изменяя наклон электрода в плоскости продольной оси шва, можно существенно влиять на размеры сварочной ванны и шва. При А < 90° сварку выполняют углом вперед. Давление дуги вытесняет расплавленный металл в головную часть ванны. При этом глубина проплавления основного металла снижается. При А > 90° сварку выполняют углом назад. Давление дуги способствует интенсивному вытеснению расплавленного металла из головной части ванны в хвостовую. Глубина проплавления возрастает.

Колебание электрода. При поперечных колебаниях электрода возрастает ширина шва и снижается глубина проплавления. Изменяются условия кристаллизации и тепловой цикл в зоне термического влияния. Колебания электрода в процессе сварки обычно осуществляют с частотой 10-60 колебаний в минуту и с амплитудой 2-4 мм.

Сжатие столба дуги. При сварке сжатой дугой появляется новый дополнительный параметр режима сварки - степень сжатия дуги. С увеличением степени сжатия дуги увеличивается температура плазмы дуги, повышается концентрация теплоты в пятне нагрева, возрастает глубина проплавления и снижается ширина сварочной ванны и шва.

Импульсная подача тока. При импульсном горении дуги появляются два новых дополнительных параметра процесса: время импульса tи и время паузы tп. Тепловая энергия подводится только во время импульса. Оба этих параметра оказывают влияние на размеры сварочной ванны и шва. При неизменной погонной энергии в течение цикла (tц = tи + tп) увеличение времени паузы ужесточает режим. Значительно возрастает термический КПД процесса. Благодаря этому до определенных значений времени импульса растет глубина проплавления основного металла и снижается ширина шва.

Дата добавления: 2014-01-11