При горении сварочной дуги происходит взаимодействие
электрического и магнитного полей, в результате чего возникают
электромагнитные силы , которые сжимают столб дуги (пинч¬ эффект ).
Эти силы направлены от наружной поверхности дуги к ее оси . Под
действием сжимающих электромагнитных сил и высокой температуры на
конце электрода происходит плавление металла, образование и отрыв
капли, которая переносится на изделие. В зависимости от размера и
скорости образования капель различают капельный и струйный перенос.
Размер капель зависит от плотности сварочного тока и напряжения дуги.
При увеличении плотности сварочного тока происходит уменьшение
размера капель жидкого металла, а число их увеличивается . При
повышении напряжения дуги размер капель жидкого металла
увеличивается , а число их уменьшается . Для уменьшения
разбрызгивания металла при дуговой сварке плавящимся электродом
сварку проводят с повышенной плотностью сварочного тока при
относительно малых значениях напряжения дуги или применяют
импульсный режим сварки . При ручной сварке в виде капель
переносится в сварочную ванну примерно 95 % электродного металла,
остальное – это брызги и пары , значительная часть которых осаждается
в разных местах на изделии. Капельный перенос происходит при сварке
штучными покрытыми электродами . В этом случае большинство капель
заключено в оболочку из шлака, образовавшегося из расплавляемого
покрытия . Аналогичные процессы переноса металла электрода в шов
наблюдаются при сварке под флюсом и сварке порошковой проволокой.
Струйный процесс переноса металла характерен для сварки плавящимся
электродом в защитных газах . При струйном переносе образуются
мелкие капли, которые следуют друг за другом в виде непрерывной
цепочки (струи ). Струйный процесс переноса электродного металла
возникает при сварке проволокой малого диаметра с большой
плотностью тока. Например, при сварке полуавтоматом
( механизированной ) в аргоне проволокой (электродом) диаметром 1,6
мм струйный перенос металла осуществляется при критическом токе 300
А . При сварке на токах ниже критического наблюдается уже капельный
перенос металла. Обычно струйный перенос электродного металла
приводит к меньшему выгоранию легирующих элементов в сварочной
проволоке и к повышенной чистоте металла капель и сварного шва.
Скорость расплавления сварочной проволоки при этом увеличивается .
Поэтому струйный перенос имеет преимущества перед капельным . При
импульсно- дуговой сварке перенос металла через дугу имеет свои
особенности. Импульсно- дуговая сварка плавящимся электродом имеет
существенное преимущество по сравнению со сваркой неплавящимся и
плавящимся электродами в защитных газах и другими видами сварки ,
так как с помощью специальной , системы создаются условия
управляемого и направленного переноса металла с незначительными
потерями металла на угар и разбрызгивание. Существуют две
разновидности управляемого переноса металла. Первая состоит в том ,
что при каждом импульсе сварочного тока от электрода отделяется и
переносится в сварочную ванну одна капля расплавленного металла
( при сварке в среде аргона). Вторая разновидность состоит в том , что во
время прохождения импульса сварочного тока большей длительности,
чем в первом случае , происходит интенсивное плавление электрода со
струйным переносом металла. Этот процесс переноса металла
характерен для сварки активированным электродом на постоянном токе
прямой полярности в активных и инертных газах , а также при сварке в
аргоне постоянным током обратной полярности .
Процесс электрической сварки плавлением характеризуется
химическими реакциями , которые возникают между расплавленным
металлом и окружающей средой . При переносе металла с электрода в
сварочную ванну капли и пары электродного металла и сварочной
ванны, нагретые до высоких температур , взаимодействуют с
атмосферными и другими газами и жидким шлаком . Поэтому химический
состав наплавленного металла может существенно отличаться от
химического состава электродов и основного металла. Это , как правило,
усугубляется высокой температурой сварочной ванны и малым временем
пребывания металла в жидком состоянии. Таким образом, в процессе
сварки в течение короткого промежутка времени происходят
сложнейшие процессы взаимодействия различных химических
элементов. Основное влияние на качество сварного шва оказывают
кислород , азот и водород. При неправильном ведении процесса сварки
водород образует поры в шве, а кислород и азот существенно ухудшают
механические свойства наплавленного металла. Кислород попадает в
зону сварки из окружающего воздуха, из влаги кромок свариваемого
металла, из влаги флюсов, обмазки электродов и защитных газов , а
также из материалов обмазки и флюсов. В материалах обмазки и флюсах
кислород находится в виде оксидов марганца , кремния и др. В процессе
сварки кислород соединяется с железом и остается в металле шва в виде
оксида FeO.
С повышением содержания кислорода в металле шва снижается
предел прочности, предел текучести, ударная вязкость; ухудшается
коррозионная стойкость, жаропрочность сталей. Удаление кислорода из
расплавленного металла достигается за счет введения в сварочную
ванну таких элементов, как марганец и кремний. Эти элементы
взаимодействуют с оксидом железа FeO, кислород в связанном состоянии
переходит в шлак или на поверхность сварочной ванны. Такой процесс
называется раскислением. Азот попадает в зону сварки из окружающего
воздуха. Азот растворяется в железе, марганце , титане, молибдене и
вступает с ними в химическое взаимодействие с образованием нитридов .
Нитриды резко увеличивают прочность и снижают пластичность сварного
шва. Для уменьшения содержания азота в металле шва необходимо
исключить азот из зоны сварки . Этого достигают при сварке в защитных
газах . Водород, подобно кислороду и азоту , поглощается в процессе
сварки металлом шва. Источником водорода в зоне сварки может
служить атмосферная влага , влага покрытия или флюса, влага ржавчины
на поверхности сварочной проволоки и на свариваемых кромках. В
отличие от кислорода и азота водород не образует в процессе сварки
химических соединений с железом, а лишь растворяется в
расплавленном металле. Повышенная растворимость водорода в жидком
металле приводит к пористости . Уменьшения содержания водорода в
металле шва можно добиться путем предварительного прокаливания
толстопокрытых электродов и флюсов, тщательной зачисткой
свариваемых кромок от ржавчины, окалины и других загрязнений,
предварительным нагревом деталей.
Одновременно с удалением из металла шва кислорода, азота
водорода необходимо также очищать (рафинировать) металл шва от
серы и фосфора, являющихся вредными примесями в сталях. Сера
попадает в сварочную ванну из основного металла, сваркой проволоки,
покрытий и флюсов. Наиболее неблагоприятной формой сернистых
соединений в металле шва является сульфид железа FeS. В процессе
кристаллизации он образует с железом эвтектику с температурой
плавления ниже , чем у основного металла. Эвтектика располагается
между зернами кристаллизующегося металла и является причиной
возникновения горячих трещин сноломкость. Избавиться от появления
такого дефекта позволяют марганец и кальций, содержащиеся в
сварочной проволоке и обмазке электрода. Фосфор в металле шва
находится в виде фосфидов железа Fe3P и Fe2P. Увеличение фосфора в
металле шва снижает ударную вязкость, особенно при низких
температурах, поэтому фосфор необходимо удалять. Это достигается за
счет его окисления и удаления в шлак. Для снижения вредного влияния
серы и фосфора их содержащееся в основном и электродном металле, в
покрытии электродов и флюсах строго ограничивается
соответствующими стандартами .
электрического и магнитного полей, в результате чего возникают
электромагнитные силы , которые сжимают столб дуги (пинч¬ эффект ).
Эти силы направлены от наружной поверхности дуги к ее оси . Под
действием сжимающих электромагнитных сил и высокой температуры на
конце электрода происходит плавление металла, образование и отрыв
капли, которая переносится на изделие. В зависимости от размера и
скорости образования капель различают капельный и струйный перенос.
Размер капель зависит от плотности сварочного тока и напряжения дуги.
При увеличении плотности сварочного тока происходит уменьшение
размера капель жидкого металла, а число их увеличивается . При
повышении напряжения дуги размер капель жидкого металла
увеличивается , а число их уменьшается . Для уменьшения
разбрызгивания металла при дуговой сварке плавящимся электродом
сварку проводят с повышенной плотностью сварочного тока при
относительно малых значениях напряжения дуги или применяют
импульсный режим сварки . При ручной сварке в виде капель
переносится в сварочную ванну примерно 95 % электродного металла,
остальное – это брызги и пары , значительная часть которых осаждается
в разных местах на изделии. Капельный перенос происходит при сварке
штучными покрытыми электродами . В этом случае большинство капель
заключено в оболочку из шлака, образовавшегося из расплавляемого
покрытия . Аналогичные процессы переноса металла электрода в шов
наблюдаются при сварке под флюсом и сварке порошковой проволокой.
Струйный процесс переноса металла характерен для сварки плавящимся
электродом в защитных газах . При струйном переносе образуются
мелкие капли, которые следуют друг за другом в виде непрерывной
цепочки (струи ). Струйный процесс переноса электродного металла
возникает при сварке проволокой малого диаметра с большой
плотностью тока. Например, при сварке полуавтоматом
( механизированной ) в аргоне проволокой (электродом) диаметром 1,6
мм струйный перенос металла осуществляется при критическом токе 300
А . При сварке на токах ниже критического наблюдается уже капельный
перенос металла. Обычно струйный перенос электродного металла
приводит к меньшему выгоранию легирующих элементов в сварочной
проволоке и к повышенной чистоте металла капель и сварного шва.
Скорость расплавления сварочной проволоки при этом увеличивается .
Поэтому струйный перенос имеет преимущества перед капельным . При
импульсно- дуговой сварке перенос металла через дугу имеет свои
особенности. Импульсно- дуговая сварка плавящимся электродом имеет
существенное преимущество по сравнению со сваркой неплавящимся и
плавящимся электродами в защитных газах и другими видами сварки ,
так как с помощью специальной , системы создаются условия
управляемого и направленного переноса металла с незначительными
потерями металла на угар и разбрызгивание. Существуют две
разновидности управляемого переноса металла. Первая состоит в том ,
что при каждом импульсе сварочного тока от электрода отделяется и
переносится в сварочную ванну одна капля расплавленного металла
( при сварке в среде аргона). Вторая разновидность состоит в том , что во
время прохождения импульса сварочного тока большей длительности,
чем в первом случае , происходит интенсивное плавление электрода со
струйным переносом металла. Этот процесс переноса металла
характерен для сварки активированным электродом на постоянном токе
прямой полярности в активных и инертных газах , а также при сварке в
аргоне постоянным током обратной полярности .
Процесс электрической сварки плавлением характеризуется
химическими реакциями , которые возникают между расплавленным
металлом и окружающей средой . При переносе металла с электрода в
сварочную ванну капли и пары электродного металла и сварочной
ванны, нагретые до высоких температур , взаимодействуют с
атмосферными и другими газами и жидким шлаком . Поэтому химический
состав наплавленного металла может существенно отличаться от
химического состава электродов и основного металла. Это , как правило,
усугубляется высокой температурой сварочной ванны и малым временем
пребывания металла в жидком состоянии. Таким образом, в процессе
сварки в течение короткого промежутка времени происходят
сложнейшие процессы взаимодействия различных химических
элементов. Основное влияние на качество сварного шва оказывают
кислород , азот и водород. При неправильном ведении процесса сварки
водород образует поры в шве, а кислород и азот существенно ухудшают
механические свойства наплавленного металла. Кислород попадает в
зону сварки из окружающего воздуха, из влаги кромок свариваемого
металла, из влаги флюсов, обмазки электродов и защитных газов , а
также из материалов обмазки и флюсов. В материалах обмазки и флюсах
кислород находится в виде оксидов марганца , кремния и др. В процессе
сварки кислород соединяется с железом и остается в металле шва в виде
оксида FeO.
С повышением содержания кислорода в металле шва снижается
предел прочности, предел текучести, ударная вязкость; ухудшается
коррозионная стойкость, жаропрочность сталей. Удаление кислорода из
расплавленного металла достигается за счет введения в сварочную
ванну таких элементов, как марганец и кремний. Эти элементы
взаимодействуют с оксидом железа FeO, кислород в связанном состоянии
переходит в шлак или на поверхность сварочной ванны. Такой процесс
называется раскислением. Азот попадает в зону сварки из окружающего
воздуха. Азот растворяется в железе, марганце , титане, молибдене и
вступает с ними в химическое взаимодействие с образованием нитридов .
Нитриды резко увеличивают прочность и снижают пластичность сварного
шва. Для уменьшения содержания азота в металле шва необходимо
исключить азот из зоны сварки . Этого достигают при сварке в защитных
газах . Водород, подобно кислороду и азоту , поглощается в процессе
сварки металлом шва. Источником водорода в зоне сварки может
служить атмосферная влага , влага покрытия или флюса, влага ржавчины
на поверхности сварочной проволоки и на свариваемых кромках. В
отличие от кислорода и азота водород не образует в процессе сварки
химических соединений с железом, а лишь растворяется в
расплавленном металле. Повышенная растворимость водорода в жидком
металле приводит к пористости . Уменьшения содержания водорода в
металле шва можно добиться путем предварительного прокаливания
толстопокрытых электродов и флюсов, тщательной зачисткой
свариваемых кромок от ржавчины, окалины и других загрязнений,
предварительным нагревом деталей.
Одновременно с удалением из металла шва кислорода, азота
водорода необходимо также очищать (рафинировать) металл шва от
серы и фосфора, являющихся вредными примесями в сталях. Сера
попадает в сварочную ванну из основного металла, сваркой проволоки,
покрытий и флюсов. Наиболее неблагоприятной формой сернистых
соединений в металле шва является сульфид железа FeS. В процессе
кристаллизации он образует с железом эвтектику с температурой
плавления ниже , чем у основного металла. Эвтектика располагается
между зернами кристаллизующегося металла и является причиной
возникновения горячих трещин сноломкость. Избавиться от появления
такого дефекта позволяют марганец и кальций, содержащиеся в
сварочной проволоке и обмазке электрода. Фосфор в металле шва
находится в виде фосфидов железа Fe3P и Fe2P. Увеличение фосфора в
металле шва снижает ударную вязкость, особенно при низких
температурах, поэтому фосфор необходимо удалять. Это достигается за
счет его окисления и удаления в шлак. Для снижения вредного влияния
серы и фосфора их содержащееся в основном и электродном металле, в
покрытии электродов и флюсах строго ограничивается
соответствующими стандартами .
