Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Он устойчив в весьма широком диапазоне плотности тока (0,2 — 250 А/мм'). Высо- 5 кая устойчивость электрошлакового процесса обусловлена прежде всего большой тепловой инерцией шлаковой ванны. л Специфичность среды, в которой проте- 1Г кает процесс, накладывает на него опреде- Уса ленные ограничения. Устойчивость электрошлакового процесса обусловливается факторами, которые л,7 могут быть отнесены к двум категориям: $ первая охватывает условия протекания электрических и тепловых процессов в шлаковой ванне; втоРаЯ касаетсЯ плавлениЯ электрода.
Рис. 120. Вольт-ампериые ха- Электрошлаковый процесс будет устой- рактеристики. чивым, если он в течение значительного времени существует непрерывно при заданных значениях тока и напряжения. Естественно поэтому заключить, что одним из основных условий устойчивости ЭШС является сохранение постоянства напряжения сварки при заданной силе тока. Графически это условие выражается пересечением вольт-амперных характеристик шлаковой ванны, источника питания и сварочной головки в заданной точке, соответствующей параметрам режима сварки (рис, 120).
Вольт-амперная характеристика шлаковой ванны 2 представляет собой падающую кривую, характер которой обусловливается резкой зависимостью проводимости шлака от его температуры. Вольт-амперная характеристика источника тока / может быть возрастающей, жесткой, пологопадающей и крутопадающей. Характеристика источника тока принимается в зависимости от различных факторов: диаметра электрода или площади его поперечного сечения, мощности процесса, необходимости регулировать температуру шлаковой ванны и т. д. На рис. 120 приведена жесткая вольт-амперная характеристика источника тока. Вольт-амперная характеристика сварочной головки с постоянной скоростью подачи электрода (при электрошлаковой сварке применяется в настоящее время только такой тип головок) имеет вид прямой д, которая означает почти постоянную величину тока при данной скорости подачи электрода в широком диапазоне напряжений на шлаковой ванне.
Точка А определяет устойчивый режим электрошлаковой сварки: напряжение (/ и силу тока / . Уменьшение напряжения шлаковой ванны, свидетель. с с ствующее, в частности, об уменьшении расстояния от торца электрода до метал- Сварка плавлением 267 Электрошлаковая сварка Рис. 121. Зависимость допустимой мощности процесса сварки от объема шлаковой ванны Рис. !22, Зависимость потерь тепла Рп от температуры шлаковой ванны та: тп — температура плавления шлака; т — температура кики пения шлака д ающих низкими стабилизирующими свойствами, на переменном токе, при низком напряжении холостого хода источника питания. Условия устойчивости теплового режима можно записать где Р, — мощность, выделяемая в шлаковой ванне при прохождении через нее электрического тока, Вт; Є— расход тепла на плавлеиие основного и прйсадочного металла, теплоотвод в основной металл, формирующие устройства и т.
д., Вт; тз — температура шлаковой ванны, 'С. Равенство выражает равновесие между априходнымиз и «расходными» статьями баланса зоны сварки. Если мощность Р„выделяемая в шлаковой ванне, превысит потери Рп, шлаковая ванна перегреется, начнет кипеть, и устойчивость процесса нарушится, Наоборот, в случае превышения потерь Р„над выделяемой мощностью Р, шлаковая ванна необратимо охлаждается, шлак теряет электропроводность, и процесс прекращается. Графически равенство выражается пересечением кривых Р, = ~ (т ), Рп = ~(та) (см.
рис. 124). с Поскольку потери тепла из шлаковой ванны происходят через ее поверхность, величина Р„зависит от геометрических размеров шлаковой ванны и ее объема. Поэтому с увеличением объема шлаковой ванны увеличивается допустимая мощность процесса электрошлаковой сварки (рис. !21). Шлак сохраняет высокую электропроводность и обеспечивает устойчивый электрошлаковый процесс в значительном интервале температур: выше температуры плавления и ниже температуры кипения. Поэтому, как следует из рис. 121, существует значительный интервал допустимой мощности процесса при данном лической ванны, вызывает кратковременное увеличение тока Л!.
В результате скорость плавления электрода увеличивается, а напряжение У т шлаковой ванны восстанавливается. При увеличении напряжения шлаковой ванны происходит обратный процесс. Другим возмущением является возможность появления дугового разряда между электродом и свободной поверхностью шлаковой ванны либо в гл бине шлаковой ванны между электродом и металлической ванной. Такой разряд, как у правило, неустойчив, но его появление может привести к образованию дефектов сварного шва. Для предупреждения дугового разряда сварку нужно вести в условиях, противоположных условиям, необходимым для устойчивого протекания дугового разряда: в глубокой шлаковой ванне, с использованием шлаков, обла- Рис.
!23. Зависимость полезной мощности источника тока от про- водимости нагрузки объеме шлаковой ванны. Р,, соответствует максимальной температуре шлаковои ванны, Р,,„— минимальной. Неравенство выражает условие теплового равновесия в шлаковой ванне, заключающееся в том, что при повышении температуры шлаковой ванны увеличение потерь Рп должно превышать вызывающее его увеличение мощности Р„ выделяемой в шлаковой ванне. И наоборот. Характер кривой Р„= ! (Т,) не зависит Р от типа источника тока, ио зависит от температуры шлака (рис.
122). Кривая Р, = !' (т ) имеет различный характер в зависимости от того, какова вольт-ампериая характеристика, какой тип электрода — плавящийся или неплавящийся, каково сечение электро- с„-с„ ь» да и т. д. Характер кривой Р, = ! (т ) определяется прежде всего кривой полезной мощности в функции проводимости нагрузки. Например, для источников тока с полого- падающей и падающей характеристиками кривая полезной мощности Р = г (6и) имеет максимум, соответствующий равенству сопротивлений нагрузки и источника питания (рис. !23). Рабочий диапазон проводимости нагрузки для источника питания с полого- падающей вольт-амперной характеристикой лежит значительно левее максимума мощности, т. е.
в той части кривой Р = ~ (6и), где между Р н 6 наблюдается почти пропорциональная зависимость. Рабочий диапазон проводимостей нагрузки для источников питания с падающей характеристикой охватывает обычно область максимума и рас- пространяется вправо от него. Рс, Рл За проводимость нагрузки А прн электрошлаковой сварке Ре принимается проводимость шлаковой ванны. Известна прямая зависимость проводимости шлановой ванны от ее температуры.
в Поэтому кривую Р = ! (6„) ~а можно преобразовать в кривую Р, = ! (т,), откладывая по оси абсцисс значения 6и = 1(т ), полученные по данным зависиа) мости проводимости от темпераРис. 124. Зависимость мощности Р„выде- туры и рассчитанные в соответляемой в шлаковой ванне, и потерь тепла Р„ствии с геометрическими размеот температуры шлаковой ванны тз: рамишлаковой ванны н электро- да, Грашик Р = 1!т ) (рис. 124! а — при использовании источника тока с полого- падающей зольт-амперной характеристикой; МОЖНО ПОСТронТЬ В рЕЗуЛЬТаТЕ б — при использовании источника тока с пада- Таиото Првобраэоэаиня.
ющей вольт-амперной характеристикой Условия устоичиво- го возбужден ия зле кт р о ш л а к о в о г о п р о ц е с с а. Всякий электрошлаковый процесс протекает в две стадии: наведение шлаковой ванны и собственно электрошлаковый процесс. В большинстве случаев сварки шлаковую ванну наводят с помощью дуги, возбуждаемой между плавящимся электродом и свариваемыми кромками. Основная задача, решаемая в первой стадии, заключается в том, чтобы навести шлаковую ванну как можно скорее и с минимальным расходом плавящегося электрода. Поскольку в период наведения шлаковой ванны металлическая ванна только возникает и развивается и свариваемые кромки еще недостаточно прогреты, на начальном участке шва образуются дефекты: непровары, шлаковые включения, 268 269 Сварка плавлением Электрошлаковая сварка поры.
Поэтому электрошлаковую сварку начинают в специальном технологическом «кармане», который после сварки удаляют. Так как условия устойчивого горения дуги противоположны условиям устойчивого электрошлакового процесса, первую стадию выполняют на параметрах режима, отличающихся от таковых в период собственно сварки. Сила тока на первой стадии существенно ниже, чем на второй, в то время как напряжение сварки значительно выше. Для легкости возбуждения дуги используют металлические порошки.
Пнсв рн сварке металла относительно малой толщины (> 20 мм) возбуждение дуги и наведение шлаковой ванны особенно затруднительно. Здесь плотность ист тока настолько мала, что не обеспечивает при жесткой вольт-амперной хар рактер ике источника устончивого горения дуги. Увеличение скорости подачи электродной проволоки с целью повышения устойчивости дуги невозможно из-за того, что проволока может коснуться фоомирующего устройства. При этом возбуждается электрическая дуга между проволокой и формирующим устройством и последнее выходит из строя. Существует способ стабильного наведения шлаковой ванны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
