Неровный В.М. Теория сварочных процессов (841334), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Продольное магнитное поле получают с помощью соленоида (рис. 2.39, б) и используют для придания дуге большей жесткости и устойчивости. Воздействие продольного внешнего магнитного поля несколько повышает температуру в центре столба дуги в свя- р.оН' зи с тем, что появляется магнитное давление р„= о, которое, 8л как указано в разд. 2.7.1, уравновешивается термическим давлениемр = л/сТ. Поперечное внешнее магнитное поле. При воздействии поперечного внешнего магнитного поля целесообразно рассматривать дугу как проводник с током. При наложении поперечного внешнего магнитного поля на собственное магнит- Е ® ® ® ® ® сов поп ное поле дуги в сварочном контуре О Э может произойти отклонение дуги в ту Ю 9 ® ~1 Ю ® Ю или другую сторону (рис.
2.40). В той,'/!~(~ части сварочного контура, где силовые линии В, и В„„совпадают, создает- ся избыточное магнитное давление Рнс. 2.40. Действие попе- и дуга отклоняется в сторону более речного внешнего магнит- слабого поля. Воздействуя поперечным ного полл на лУгУ псв осв о о о о о о о о оооо о о о о о о а б Рис. 2.41.
Схема сварки под флюсом: а — без воздействия на дугу ми нитным полем; б — с нвложением поперечного магнитного поля Н внешним магнитным полем на дугу и сварочную ванну расплавленного металла прн сварке под флюсом, можно, например, изменить формирование сварного шва (рис. 2.41). На металл сварочной ванны действуют объемные силы Р, пропорциональные согласно уравнению (2.88) векторному произведению плотности тока 1 и индукции магнитного поля В. Под действием этих сил металл стремится «подтечь» под дугу (рис.
2.41, б), чему также способствует отклонение дуги, и глубина проплавления уменьшается. Изменив направление внешнего магнитного поле на противоположное, можно увеличить глубину проплавления. Если использовать переменное поперечное внешнее магнитное поле, то дуга постоянного тока будет колебаться в обе стороны от положения равновесия с частотой изменения напряженности внешнего поля. Этот технологический прием получил название «метелка» и применяется, например, при сварке труб в трубную доску.
2.7.4. Вращаюшаяся дуга Эффект перемещения дуги в поперечном внешнем магнитном поле используется для ее вращения с образованием конической или цилиндрической поверхностей. Вращающаяся «конусная» дуга применяется для сварки кольцевых швов малого диаметра, например соединения трубы с трубной доской (рис. 2.42), по оси которой располагается неплавяшийся электрод. С помощью соленоида создается магнитное поле, параллельное оси электрода.
При горении дуги «электрод — кромка» столб ее оказывается направленным поперек поля Й, что и вызы- вает вращение дуги. Частота вращения и прямо пропорциональна напряженности поля Н и току дуги 1 и достигает обычно несколько тысяч оборотов в минуту. Сварка изделия происходит за несколько секунд, что соответствует 100-1000 оборотам дуги. Использование врашаюшейся дуги весьма упрошает сварочную аппаратуру. Применяют также не стержневой, а фигурный неплавяшийся электрод, Рис. 2.42.
Схема сварки форма которого соответствует конфи- трубы в трубную лоску гурации свариваемой кромки. Сдвиг врашаюшейся «конусной» электрода относительно кромок изделия должен обеспечить взаимодействие дугой столба дуги с поперечным внешним магнитным полем. Фигурным медным электродом удается сваривать детали произвольной формы, что весьма перспективно при массовом производстве таких изделий, как конденсаторы, герметизированные изделия автоматики и т. д. Способ сварки кольцевых швов труб вращающейся «бегущей» дугой заключается в том, что на концы труб надеваются два соленоида — катушки, включенные встречно (рис.
2.43). Благодаря этому в зазоре между трубами создается радиальное магнитное поле В (В = = ря Н). Если между торцами труб зажечь дугу, то на нее будет действовать тангенциапьная сила. Движение дуги вначале ограничивается той скоростью, с которой может перемещаться по поверхности холодной трубы катодное пятно. По мере разогрева торцов скорость движения дуги гс возрастает, достигая весьма болыпих значений. После выключения дуги осуществляется осадка труб. Н Воздействие магнитогидродннамических явлений на ванну расплавленного металла можно исполь- 1 "св зовать не только для регулирования глубины проплавления, но и для управления положением сварочной ванны в зазоре стыка (см.
рис. 2.41). + Для этого необходимо создать в металле вертикальные объемные силы, Рис. 2.43. Схема стыковой что вполне осуществимо. Попереч- сварки труб вращающейся нос внешнее магнитное поле можно «бегушей» дугой 108 109 ЬР„н = 2а/11. (2.97) Внд переноса Тнповыепрнмеры Крупнокапельный (с замыканиями дугового промежутка) Ручная дуговая сварка штучными элект~одами с покрытием при 1<10 А/мм а = ЬР/А1. Мелкокапельный: с замыканиями дугового промежутка без замыканий дугового промежутка Струйный (2.98) Сварка в инертных газах тонкой проволокой при 1 > 10 А/мм з г При всех видах сварки плавящимися электродами — как дополнение к другим видам переноса Парами металла 110 использовать также для управления формированием шва в разных пространственных положениях. При многодуговой сварке в одну сварочную ванну и при трехфазной сварке магнитогидродинамические эффекты даже в отсутствие внешнего магнитного поля позволяют существенно расширить технологические возможности процесса.
Магнитное воздействие на сварочную ванну эффективно также при электрошлаковом и других методах сварки. 2.8. Перенос металла в сварочной дуге 2.8.1. Виды переноса металла В зависимости от условий сварки — сварочного тока 1 и его плотности1, формы кривой тока и т. д. — можно выделить пять основных видов переноса электродного металла в дуге с плавящимся электродом (табл. 2.4). Таблица 2.4. Основные виды переноса металла при дуговой сварке Механизированная сварка в СОг Сварка под флюсом при / > 10 А/мм Характер переноса металла оказывает значительное влияние на устойчивость сварочного процесса, разбрызгивание металла, формирование шва и интенсивность металлургических процессов в дуге и сварочной ванне.
В большинстве случаев, особенно при механизированной сварке, предпочтение отдают струйному переносу, обеспечивающему лучшее качество шва. Перенос металла наблюдают обычно при помощи скоростной киносъемки или съемки в рентгеновских лучах и синхронной индикации на экране осциллографа. Изменение размеров капель и вида переноса металла зависит от соотношения сил, действующих на жидкую каплю на торце дектрода. Основные из них: силы тяжести; силы поверхностного натяжения; электромагнитные силы в жидком проводнике; силы реактивного давления паров; электростатические силы; силы давления плазменных струй и др. Силы ишжести способствуют переносу металла при сварке в нижнем положении и препятствуют при сварке в потолочном положении. Они оказывают наибольшее влияние на перенос электродного металла при сварке на малых токах, когда электродинамические силы еще сравнительно невелики.
Силы поверхностного (межфазного) натяжения придают каплям жидкости сфероидальную форму, удерживают капли на «потолке», втягивают капли металла в жидкую сварочную ванну. Силы поверхностного натяжения создают внутри капли жидкости радиусом Я избыточное давление Здесь а — коэффициент поверхностного натяжения, который равен отношению силы ЛГ, действующей на границу поверхностной пленки жидкости, к длине этой границы Л1, т.
е. Значения коэффициента поверхностного натяжения а для различ- ных материалов приведены ниже: Материал ..... М8 2п А1 Сп Ее Т! Мо 1«' Стань 18-8 Сварочный шлак а, Н/м .......... 0,65 0,77 0,9 1,15 1,22 1,51 2,25 2,68 1,10 /2,50 0,3-0,4 С содержанием азота 0,02 %. С содержанием азота 0,23 %. Чем меньше а, тем мельче капли жидкости и вероятнее переход к мелкокапельному и струйному переносу металла. Соприкосновение жидкого металла с газами и шлаками может изменить его поверхностное натяжение.
Например, кислород снижает поверхностное натяжение стали, поэтому при сварке в инертных газах в смесь добавляют до 5% кислорода. По данным И.К. Походии и А.М. Суптеля, прн сварке на токе обратной полярности анодное пятно стабильно на торце жидкой капли и с увеличением тока его плотность остается постоянной, а размер пятна 111 растет.
Поэтому перегрев капли и ее кипение наступают при меньших токах, чем при сварке на постоянном токе прямой полярности, когда катодное пятно беспорядочно перемещается. С уве- 2 личением плотности тока, например при )' > 20 А)мм, может наблюдаться так называемый электрокапиллярный эффект, сопровождающийся понижением а и способствуюшнй струйному переносу металла. Электромагнитные силы пинч-эффекта сильно влияют на перенос металла, особенно прн больших токах, когда они способствуют появлению плазменных струй от мест сужения столба дуги.
Поэтому, например в слаботочных дугах, где эти силы малы, преобладает кРупнокапельный перенос металла, а в снльноточных— струйный. Появлению струйного переноса металла способствует также перегрев капель, который достаточно велик при сварке (особенно при сварке на постоянном токе обратной полярности). Струйный перенос металла особенно характерен для газоэлектрической сварки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
