Физические явления и процессы при дуговой сварке

Зажигание дуги: осуществляется: а - соприкосновением электродов с последующим их разведением; б - подачей дополнительных импульсов высоких U и f (от осциллятора); в - применением дополнительной вставки и использованием косвенной дуги. Дуга возбуждается по истечении 10^-3...10^-4 с. В коротких дугах 5-10 мм для пробоя МЭП достаточно 10-18 В, для длинных 160...200 мм - 210...250 В.

Дуговая сварки представляет собой комплекс различных физических процессов и явлений, которые определяют ее эффективность, рис.4.

 

Тепловые Металлур- Гидромеха- Поверх- Кристаллиза-

явления и гические нические ностные ция и другие

деформации процессы явления явления процессы

 

ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕНИЯ ПРИ СВАРКЕ

О с н о в н ы е т е х н о л о г и ч е с к и е ф а к т о р ы с в а р к и

РЕЖИМЫ СВАРКИ СВАРОЧНЫЕ СВАРИВАЕМЫЙ ПОЛОЖЕНИЕ В

(ток, напряжение, МАТЕРИАЛЫ МАТЕРИАЛ ПРОСТРАНСТВЕ

скорсть сварки и др.) (электроды за- (форма, размеры, хим (гравитация)

щитные среды) состав, структура)

критерии качества сварки

Параметры шва (длина, форма и размеры), глубина и ширина проплавления.

Внутренние остаточные деформации и напряжения

Жидкотекучесть расплава; поверхностное натяжение, неровности поверхности металла шва, гребешки изотерм кристаллизации; микро и макрорельеф поверхности

Форма, размеры, однородность и равномерность распределения зернового и химического состава и физико-механические свойства

 

Рис.4. Физические параметры сварочного процесса

 

Агрегатное состояние металла меняется от жидкого до твёрдого и его можно представить в виде трёх взаимосвязанных этапов (рис. 5):

 

ЭТАПЫ И СТАДИИ СВАРОЧНОГО ЦИКЛА

ЭТАП 1 ЭТАП 2ЭТАП 3

Наведение Кристаллизация Фазоструктурные

жидкой ванны из жидкой ванны превращения

1-я с т а д и я

Нагрев электрода Зарождение центров Рост дендритов, нача-

и зарождение капли кристаллизации ло рекристаллизации

2-я с т а д и я

Перенос металла Зарождение зерна Распад аустенита

3-я с т а д и я

Наведение ванны Рост зерна Стабилизация свойств

Рис.5.

 

В моментпереносакапли в МЭП активно проявляются металлургические процессы взаимодействия металла с газами, шлаком и окружающей средой, включая выгорание легирующих элеменентов, рис. 6.

 

Электрод Давление от испарения Пинч-эффект Кавитация Электростатические силы Силы поверхностного натяжения Гравитация Давление газа Силы плазменного потока sж- оqг Растекание расплава

Рис. 6. Силы, действующие при капельном переносе металла. На каплю и её перенос действуют электромагнитные силы, гравитация, силы связанные с поверхностным межфазным натяжением sм-г которые являются функцией тока дуги (Iд) и напряжения (Uд). Силы поверхностного натяжения sж-г препятствуют росту, отрыву капли и её растеканию