Определение (IV „ производилось как при экстраполяции статических характеристик Uo, м -~НЬ. м) ДО значений 10 =0

с вишенном соответствующей поправки на падение напряжения в вылете электрода, так и при замерах падения напряжения в моменты коротких замыканий. UK+a для одного и того же элек­трода при одинаковом токе зависит от полярности при сварке Сумма приэлектродных падений напряжений зависит также от Тока.

Зависимость Uк-а от полярности обусловлена различными условиями существования катодного пятна на капле и ванне главным образом из-за разной температуры последних. Имеет значение также отличие в физическом состоянии плавящегося и диссоциирующего покрытия на капле и шлака на ванне. Уве­личение U, с п с ростом тока объясняется в основном образова­нием перед катодом более мощного объемного заряда положи­тельных ионов в связи с усилением процессов авгоэлектроннои эмиссии.

Наиболее четко проявляется зависимость между суммой ка­тодного и анодного падения напряжений и общим напряжением горения дуги, так как при небольших длинах дуг. характерных для плавящихся электродов, величина напряжения дуги почти полностью определяется UK+a — Эта зависимость приведена на рис. 20 для проволок разного состава (Св-10Г2, Св-08А,

Св-ЮГС, плавок № 1, 2 и 3); проволоки Св-08А с омед­ненной, никелированной, вороненой, травленой и зачищенной поверхностью; проволоки Св-08А с тонкими однокомпонентними покрытиями из мрамора, плавикового шпата, ферротнтана, по­левого шпата, рутила, каолина, гематита, титанового концен­трата, ферромарганца; электродов марок Флитвелд 5, Шил-
дарк 85, ВСЦ1, ОЗЦ1, OK-44P, ЦМ7, MP3, УОНП13/55. Диа­метр проволок и электродов 4 мм.

Обработка зависимости UK+a=f{Vo) на рис. 20 позволяет предложить для определения суммы приэлектродных падений напряжений эмпирическую формулу:

Подпись: (10.2)0,65/

U+o-es—————-

ид

Формула (Ю.2) пригодна при прямой и обратной полярно­стей для токов 100 -200 а (электроды и проволоки диаметром

4 мм). Слагаемое———— численно равно падению напряжения

Подпись:Подпись: 30Подпись: W ид,в столбе. В соответствии с физиче­ским смыслом явлений в дуге это слагаемое увеличивается с ростом тока, усиливающим реактивные си­лы отталкивания, действующие на кайлю и повышающие длину дуги, и уменьшается с повышением номи­нального напряжения, когда усили­вается нагрев столба прнэлектрод — нымн областями, вызывающий по­нижение в нем градиента напряже­ния. [5] 3

І

Свароч­ная про­волока

Ток

в а

Напряжение, дуги в в

Скорость плавления в сн-‘С’к

°п

vo

1

Прямая

поляр-

ность

Обратная

поляр­

ность

Прямая

поляр­

ность

Обратная

поляр­

ность

Прямая

поляр­

ность

і

Обратная

поляр

ность

К

Св-08А,

144,1 161,5

195,8

1И.1

157

192

21

25.7

23.8

25,5

24.8

25.8

0,583

0,691

0,738

0,603 0,605 0,791

0,967

ПИ

0,932

0,99 1,02 0,98

0,96

1,16

0,91

СВ-08А,

луженая

139,1 151,6

187

114,1

154,6

190,3

25,5

29

31

24,8

25

26,5

0,758 0,928 1,076

0,623

0,646

0,81

1,215

1,435 1,33

1,04

1,07

1,06

1,26

1,53

1,41

‘Св-08А,

никели­

рованная

141

156,3

192

і

I145,8 1 155 194,3

26.5 1 27,3

28.5

24,6

25,5

26,2

0,733

0,833

0,951

0,591

0,636

0,783

,1,24 1,308 1,215

і

1,03 1,05 1,01

1,28 1,37 1,28

Св-08Л, травле — ; ная

142,5

189,3

145.5

193.6

25,2

29,6

24

24,8

0,591

0,976

0,603

0,763

і

0,98

1,28

1

1,05

0,98

1 ,34

П р и м о ч а и и я: 1. Продол жител і. кость плавления электродов 15 сек. 2. Сварка производилась от выпрямителя GL-400.

3- Приведены средние значения из трех — пяти опытов.

Таблица ІЗ

Напряжение дуги в в

Скорость плав­ления в см сек

Компонент покрытия

Прямая

поляр­

ность

Обратная поляр­ность 1

Прямая

поляр­

ность

Обратная

поляр­

ность

vn

vo

К

Мрамор…

19

17,6

0,367

0,492

0,74

0,97

0,72

Доломит,

19,7

0,415

0,545

0,76

0,97

0,74

Сидерит

23,9

22,3

0,572

0,495

1,15

1,02

1,17

Мел…………………

17

17,8

0,371

0Д72

0,79

0,97

0,77

Кварцевый песок

32,4

33,4

0,655

ОД 88

1,34

1,01

1,39

Полевой шпат

29,8

27,2

0,6

0,518

1,16

1,02

1,18

Гранит…………………..

27,1

25,2

0,597

0,51!

1,17

1,02

1,19

Тальк……………… …

32,2

26,6

0,592

0,512

1,16

1,02

1,18

Каолин………………………..

32,5

27,7

0,625

0,511

1,22

1,03

1,26

Асбест………………………….

31,7

2о,3

0,59

0,501

1,16

1,02

1,18

Двуокись титана белая

22

19,7

0,452

0Д25

1.06

1,01

1.07

Двуокись ти гана желтая

23,5

19,2

0,467

0,428

1,09

1,01

1,1

Тіітановьій концентр ат

26

23,4

0,33

0,345

0,96

1

0,96

Гематит. ……

23,2

22,3

0,354

0,364

0,97

1

0,96

Марганцевая руда

23,9

26,6

0,458

0,47

0,97

1

0,97

Компонент покрытия

Напряжение дуги в в

Скорость плав­ления в см. сек

vo

К

Прямая пол ар­ность

Обратна і поляр­ность

Прямая

поляр­

ность

ибратная пол яр — ност ь

Ферромарганец МН-1

28

22,7

0,546

0,39

1,1

1,04

1 45

Ферросилиций Си-45

30,9

24,1

0,012

0,451

1,21

1,02

1,23

Ферротитан Ти-О.

17,3

19,7

0,33

0,4)2

0,82

0,98

0,8

Полевой шпат. .

31,1

25,0

0,634

0,476

1 ,33

1 ,04

і,38 :

Целлюлоза . .

35,7

32,2

0,636

0,563

1,11

1,02

1,15 1

Древесная мука

35

29,1

0,61

0,540

1,17

1,02

1,19

Примечания: 1 Однокомпонст ные покрытия толщиной и. 5 мм наносили на прессе высокого давления с применением натриевого жидкого сгекла плотностью 1,4 8 н модулем 2,9.

2. Продолжительность плавления элскгродон 15 сек.

3. Сварка производилась от выпрямителя GL-400.

4. Приведены средние значения из трех — пяти опытов.

Таблица 14

Ток в а Напряжение Скорость плавлення

ДУГИ В в В СМ/С’К

Элек-

К

сп

трод

ГС.

га

К

ГС.

га

К

Пряма

поляр’

ность

Обрат]

поляр

ность

Пряма

поляр­

ность

Обрап

поляр­

ность

Пряма

поляр

ность

Г! о О О

О с х

MP3

100

100

17,1

19,9

U, 25

0,27

0,93

1

0,93

150

150

18,4

19,4

0,372

0,J07

0,92

0,99

0,91

190

190

19,5

21,5

0,474

0,526

0,9

0,99

0,89

ЦМ7

100

100

25,9

25,6

0,44

0,305

1,44

1,04

1,5

150

150

30,4

25,3

0,603

0,485

1,24

1,03

1,28

190

190

32

28

0,729

0,585

1,24

1,04

1,3

У О НИ

100

100

20,6

22,1

0,282

0,298

0,95

1

0,95

13/55

150

150

22,2

23,9

0,-435

0,428

1

1

1

190

190

26,1

25,6

0,58

0,547

1 ,06

1,01

1 ,07

ВСЦ1

100

100

25,2

23,5

0,439

0,317

1,38

1,03

1,42

150

150

27,9

25

0,624

0,505

1,24

1,03

1,28

190

185

27

26,5

0,8

0,62

1,24

1,03

1,28

Флит-

100

100

28

25,1

0,477

0,38

1,25

1,03

1,29

велд 5

145

150

32,2

24,9

0,601

0,511

1,18

1,02

1,2

180

185

34,8

29,1

0,698

0,617

1,13

1,02

1,15

Шил-

100

100

26,6

25,6

0,451

0,37

1,22

1,02

1,2′

дарк 85

145

150

29,7

26

0,582

0,502

1.16

1,02

1,18

180

190

34,4

28,7

0,690

0,593

1,Ш

1,02

1,18

Примечания: 1. Продолжительность плавления электродов 15 сек.

2. Сварка производилась от выпрямителя GL-400.

3. Приведены средние значения из трех — пяти опытов

Сварочная

проволока

Ток в а

<0

И

С

сГ

+

и

10

ОЭ

И

О СЗ

«О

03

с с* к

«а

m

+

S

«О

й

О

* * ь

Св-08А

144,1

16,5

0,96

8,4

8,1

21

12,6

157—161,5

21,6

1 ,16

10

11,6

20,7

10,7

192—195,8

18,5

0,91

9,7

8,8

21

11,3

Св-08А

139.1 —144,1

22

1,26

9,7

12,3

21

11,3

Л жсная

151,6—15′, 6

25,6

1,53

10

15,6

21

11

187—190,3

27,1

1,41

11,3

15,8

21,8

10,5

Св-08Л

Ml—145,1

21

1,28

10,1

12,9

20,8

10,7

никслиро-

155- 15G.3

21,6

1,37

10

13,6

21,5

11,5

ванная

192 191,3

24,1

1,26

10,7

13,4

21,4

10,7

1

Св-08А

142,5—145,3

21,5

0,98

10,9

10,6

20,1

9.2

травленая

189—193,6

25,4

1,34

10,8

14,6

19,7

8,9

Таблица 16

Компонент покрытия

1

5D

И

а

+

1

СВ

С

O’. <3

ь

ffl С оэ *

«О

И

сГ

*

«О

а

о

*

О

Мрамор… ….

14

0,72

8,1

5,9

12,4

4,3

Доломит……………………………

15

0,74

8,6

6,4

15,1

6,5

Сидерит………………………….

20

1,17

9,2

10,8

16

6,8

Мел… . .

13

0,77

7,4

5,6

12,7

5,3

Кварцевый песок…..

30

1,39

12,5

17,5

29,2

16,7

І Іолевой шпат.

27.5

1,18

12,6

14,9

21

11,4

Гранит……………………………….

24

1,19

11

13

21,6

10,6

Тальк…………………………….

0

1 18

11,7

16,3

23,2

9,5

Каолин

30

1,26

13,3

16,7

24,4

11,1

Асбест………………………………..

29,5

1,18

13,5

16

22,8

9,3

Дв-, окись титана белая. . .

17,5

1,07

8,4

9,1

15,1

6,7

Двуокись титана желтая. .

19,6

1,1

9,3

10,2

14,5

5,2

Титановый концентрат. . .

22,5

0,96

11,5

11

19,5

8

Г ематит……………………………..

19

0,95

9,7

9,3

18,2

8,5

Марганцевая руда…..

20

0,97

10,1

9,9

23,2

13,1

Ферромарганец МН-1

25

1,45

10,2

14,8

18,7

8,5

Ферросилиций Си-45

28,5

1 ,21

12,8

15,7

20,3

7,5

Ферротитан Ти-0

12

0,8

6,7

5,3

15,1

8,4

Плавиковый шпат. .

29

1,78

12,2

16,8

22

9,8

Целлюлоза………………………..

34,2

1,15

15,7

18,5

29,4

13,7

Древесная мука

32,4

1,19

14,8

17,6

26,3

11,5

По известным значениям VK+a и ш в соответствии с форму­лой (9.2) были рассчитаны эффективные приэлектродные паде­ния напряжений. Результаты расчетов для проволоки Св-08А с разной обработкой поверхности приведены в табл. 15. для электродов с однокомпонентными покрытиями — в табл. 16 и для промышленных электродов—в табл. 17 (рис. 21 п 22).

Из рис. 21 видно, что U3K и U* растут по мере увеличения номинального напряжения, причем эффективное катодное паде­ние напряжения возрастает быстрее, чем анодное. Увеличение

Подпись: 0 15 20 25 30 35 Ug в

U экв

Обратная

полярность

Прямая

полярность

Однокомпонентные электроды

г

Промышленные электроды

д

Проволоки

с

Рис. 21. Зависимость эффективных приэлектродных напряжений от номи­нального напряжения дуги для электродов с однокомпонентними и промыш­ленными покрытиями и проволоки Св-08А с различной обработкой поверх­ности при токах 100—200 а

Электрод

Т ок

^(к+я}«

СО

К*в

К. п

Ь (к+0)0

К 0вв

в в

В в

в в

100

13.3

0,93

6,8

6,5

16,6

9,8

WP3

150

13,1

0,91

6,8

6,3

14,4

7,6

190

13,2

0,89

7

6,2

15,8

8,8

100

22

1,5

8,8

13,2

22

13,2

ЦМ7

150

27,5

1,28

12,1

15,4

21,4

9.3

190

28,1

1,3

12,2

15,9

23,6

11,4

100

17,5

0,95

9

8,5

19,2

10,2

У ОН 1113/55

150

17,8

і

8,9

8,9

19,8

10,9

190

21,4

1,07

10,3

П,1

20,8

10,5

100

22,6

1,42

9,3

13,3

20,7

11,4

ВСЦ1

150

185

21,4

1,28

10,6

13,8

21,1

10,5

1

1

1

150

22,4

1,28

9,8

12,6

22

12,2

і

100

25,7

1,29

11,2

14,5

22,5

11,3

145

і Флитвелд 5

150

180—

29,3

1,2

13,3

16

21

7,7

185

31,4

1,15

14,6

16,8

25

10,4

100

24,2

1,21

10,8

13,4

23,1

12,3

05

Шилдарк 83

150

26,5

1,18

12,2

14,3

22,3

10,1

180

190

31

1,18

14,2

16,8

24,4

10,2

гока, как видно из рис. 22, мало влияет на U3K п, U3 и U3K 0 ■ Можно лишь отметить слабый рост U3K п п U для электродов, горящих с высоким номинальным напряжением.

Рассмотренная методика определения эффективных катод­ного и анодного падений напряжений позволяет определить фактические приэлектродные падения напряжений лишь в слу­чае, если известна эффективная работа выхода электронов с катода и температура столба дуги.

Работа выхода для чистого железа составляет 4,31 в. Поэтому были определены эффективные катодное и анод­ное падения напряжений для травленой и зачищенной до ме­таллического блеска низкоуглеродистой проволоки Св-08А при

токе 160 a: U3K п =16,2 в U3a =9,8 в. Полагая ср=4,31 эь и Т— = 6000° К, из выражения (23.1) получаем

І’к. I» = и*к. П + — J kT 1-ср 16.2 + 0,8 У 4.31 -21,3 в;

Са-~іа — ~ІіГ ф 9,8 —0,8 —4,31 =4,7в.

Для проволок н электродов других типов фактические ка­тодное и анодное падения напряжений прямым путем рассчи­таны быть не могут, так как неизвестна работа выхода электро­нов. Это затруднение можно преодолеть, если допустить, что у, j.m = const, т. е., что в катодной области энергия, уносимая электронами в столб дуги, и энергия, расходуемая на нагрев электрода, имеют во всех случаях одинаковое отношение:

3 ьт

Ф "Г-

Е =—————— const. (11.2)

UK

При таком допущении для различных исследовавшихся электродов и проволок можно рассчитать ориентировочные ве­личины фактических катодных и анодных падений напряжении:

£« = 6’Д 1+5) и L’„ = £/*- — І"Ц. П 2.2)

Расчеты были произведены в предположении, ЧТО s=0,3 ( у„ =^24%). Такая величина £ была получена для указанного

image32

выше случая сварки проволокой Св-08А с травленой и очшцен-

ной поверхностью. Результаты расчетов по данным рис. 21 при­ведены на рис. 23.

Фактическое анодное падение напряжения очень слабо ра­

image33стет с увеличением поминального напряжения дуг и в среднем сос­тавляет 6— 8 в. Почти постоянная величина анодного падения напря­жения у разных электродов хорошо соответствует имеющимся физиче­ским представлениям о явлениях в дуге. Катодное напряжение во всех

Рис. 23. Зависимость фактиче­ских катодного и анодного падений напряжений от поми­нального напряжения дуги п случае переноса электронами 30% энергии катодной обла­сти на анод

случаях сильно растет с увеличением номинального напряжения и изменяется от 8 до 26 в.

Полученные значения фактических приолектродных падений напряжений, несмотря на их приближенный характер, показы­вают, что изменение энергетических характеристик сварочных дуг при нанесении на стержни различных покрытий связаны в основном с изменением эмиссионных характеристик катодов. Роль анода невелика.