Особенности управления переносом электродного металла в защитных газах во время коротких замыканий дугового промежутка

Особенности управления переносом электродного металла в защитных газах без коротких замыканий дугового промежутка

Известно, что плавление и перенос электродного металла – важнейшие характеристики дуговой сварки, определяющие стабильность протекания процесса и формирования шва. Наиболее благоприятным является мелкокапельный направленный перенос металла, достигаемый при сварочном токе, превышающем некоторый критический для данных условий. Но процесс сварки в большинстве случаев, в частности, при сварке в положениях, отличных от нижнего, протекает при токе, меньшем критического. Поэтому необходим такой принцип регулирования сварочного тока, который как при отработке возмущений, так и при настройке режима обеспечивал бы одновременно раздельное и независимое управление плавлением и переносом электродного металла и способствовал бы удержанию сварочной ванны в различных пространственных положениях. Отмеченный подход позволяет контролировать общее количество энергии, идущей на расплавление каждой капли, и обеспечивает направленный перенос их в сварочную ванну. Такое протекание процесса сварки достигается использованием в качестве защитного газа – аргона и применением алгоритмов управления энергетическими параметрами процесса, когда на стационарно горящую дугу накладываются мощные кратковременные импульсы тока небольшой длительности в пределах (0,8 ¸1,3) х 10^-3с и частотой следования (25-100) Гц. При этом происходит резкое увеличение электродинамической силы, стремящейся оторвать каплю расплавленного электродного металла и направить ее в сварочную ванну независимо от ее пространственного положения.

Направления исследований, связанные с управлением переноса электродного металла во время коротких замыканий дугового промежутка, наиболее полно проработан для сварки в среде СО₂ [1 - 3].

При сварке в среде углекислого газа короткой дугой на каплю электродного металла действует сила тяжести, сила поверхностного натяжения, электродинамическая сила, реактивное давление паров испаряющегося металла и выделении газа, сила давления потоков плазмы дуги. Указанные силы, кроме силы тяжести, препятствуют переносу электродного металла в сварочную ванну в нижнем положении, что способствует вытеснению расплавленного электродного металла на боковую поверхность электрода, увеличению разбрызгивания и нестабильности процесса. Пространственное положение сварочной ванны, отличное от нижнего, еще более усиливает действие перечисленных факторов.

Основная причина, влияющая на нестабильность процесса и разбрызгивание электродного металла при сварке в углекислом газе короткой дугой, связана с динамическими свойствами источника питания и определяется программой изменения мгновенной мощности, как на интервале короткого замыкания, так и в момент повторного возбуждения дуги. Такое ведение процесса обеспечивается применением специальных систем управления, которые совместно с источником питания формируют необходимые динамические свойства [2 – 4, 9].

Исследуя процесс сварки в углекислом газе с короткими замыканиями дугового промежутка, можно выделить две основные стадии (характерные для каждого сварочного микроцикла) – короткого замыкания и горения дуги. Первая соответствует переносу, вторая – как плавлению электродного металла, так и движению металла сварочной ванны в пределах отдельного микроцикла. С учетом сказанного, к настоящему времени созданы процессы сварки [1 - 9], в которых обеспечивается строгое дозирование энергии, идущей на плавление и перенос каждой капли электродного металла и обеспечиваются идентичные условия для их переноса во время принудительных коротких замыканий дугового промежутка.

Дата добавления: 2014-11-18