V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

В настоящее время наиболее широкое применение получила механизированная сварка в среде защитных газов плавящейся электродной проволокой диаметром до с постоянной скоростью подачи в зону горения дуги. При сварке данными проволоками стабильный процесс устанавливается после нескольких утыканий электрода в изделие. Каждое утыкание характеризуется разогревом электрода, в вылете проходящим током, перегоранием и выбросом участка вылета электродной проволоки между токоподводящим наконечником и изделием, возникновением и погасанием дуги.

Такой характер процесса вызывает непроизводительное расходование сварочных материалов и электроэнергии, а также некачественное формирование начала шва.

До момента утыкания в изделие электрод подается на вылете с постоянной скоростью. В начальный период утыкания электрод на вылете останавливается. Токоподвод и теплопередача внутри канала мундштука к неподвижному электроду осуществляется через точечный контакт, располагающийся в канале мундштука практически у самого его торца [2,4]. За счет двух источников нагрева участок электрода, находящийся в неподвижном контакте с мундштуком и имеющий длину около 1 мм, нагревается быстрее, чем нижележащие слои металла вылета. Неподвижность электрода на вылете продолжается до тех пор, пока электродный металл под действием джоулева нагрева не потеряет своих упругих свойств.

После разогрева вылета до пластического состояния и возобновления перемещения электрода на вылете указанный участок выдвигается из мундштука. За счет продолжающегося джоулева нагрева металл на этом участке раньше нагревается до температуры плавления, чем остальные участки вылета, поэтому он переходит в жидкое состояние и перегорает как плавкая вставка. Отгоревший нижележащий участок вылета выбрасывается в сторону. Если после выброса отгоревшего участка вылета электрода длина образовавшегося промежутка не превышает разрывной длины дуги при текущем значении напряжения на межэлектродном промежутке и ток дуги достаточен для поддержания ее горения, то вслед за этим устанавливается процесс сварки.

Однако на практике в большинстве случаев эти условия не выполняются и дуга гаснет. Далее вышеописанный цикл повторяется до тех пор, пока металл на торце электрода не нагреется периодически зажигающейся и гаснущей дугой до температуры, достаточной для того, чтобы электрод перегорел у поверхности изделия раньше, чем по участку, находившемся в контакте с мундштуком в начале текущего короткого замыкания. В результате дуга зажигается на промежутке, меньшем разрывной длины дуги, и устанавливается процесс сварки, рис. 1 а.

 

Р

б)

а)

ис. 1. Кинограмма и осциллограммы естественного процесса первоначального зажигания дуги: а - установление процесса сварки после нескольких утыканий электрода в изделие; б - установление процесса сварки при первом касании электрода с изделием.

 

Перегорание электрода происходит именно в том месте вылета, где будет раньше достигнута температура плавления металла, т.е. где за время короткого замыкания выделится большая тепловая мощность, рис. 2.

Рис. 2. Изменение общего сопротивления вылета R_o и сопротивлений контактных переходов R_к1 и R_к2 в период первого короткого замыкания электрода с изделием.

К основным факторам, определяющие место перегорания электрода на вылете при первоначальном зажигании сварочной дуги относиться:

1. Величина эффективного тока за время короткого замыкания.

2. Интегральные величины сопротивлений в контактных переходах за время короткого замыкания.

3. Собственное сопротивление участков вылета электрода, примыкающих к контактным переходам - R₀₁ и R₀₂.

4. Величина теплонасыщения участков электрода, примыкающих к контактным переходам.

Понятно, что если воздействовать на основные факторы таким образом, чтобы снижалось тепловыделение в участке электрода, примыкающего к контактному переходу «мундштук – электрод», и/или повышалось тепловыделение в участке электрода, примыкающего к контактному переходу «электрод – изделие», то перегорание электрода произойдет у самой поверхности изделия и процесс сварки установится после первого касания электрода с изделием.

До настоящего времени не исследованы особенности установления процесса сварки после первого касания электрода с изделием при подаче электрода под углом к поверхности изделия или при одновременном перемещении электрода со скоростью подачи и токоподводящего наконечника, не определены области существования процессов и нет практических рекомендаций для реализации процесса. Поэтому изучение процесса сварки после первого касания электрода с изделием для механизированной и автоматической сварки тонкими электродными проволоками, представляется актуальной задачей.

Литература

1. Ленивкин В.А., Варуха Е.Н., Кленов Г.Г. Определение условий начального возбуждения сварочной дуги. / РИСХМ, Ростов н/Д, 1979, - 16 с.- Деп. в НИИМаш 16.10.79, № 92-79.

2. Варуха Е.Н. Нагрев и плавление электрода при дуговой механизированной сварке.- Дис. на соиск. уч. степени докт. техн. наук.- Ростов н/Д.- 1998.- 294с.

3. Варуха Е.Н. Классификация способов контактного первоначального зажигания дуги при сварке проволоками малого диаметра // Сварочное производство, 2007. № 9. С. 15-19.

4. Варуха, Е.Н. Установление процесса сварки с ограничением тока при первоначальном коротком замыкании сварочной проволоки с изделием / Е. Н. Варуха // Сварка и диагностика — 2008. — № 2. — С. 7-13.

5. Lesnewich A. Control of melting rate and metal transfer in gas-shielded metal-arc welding. Part II. Control of metal transfer// Welding Journal.- 1958.- N9.- Р. 418 s-425 s.

 

Код для цитирования: Скопировать