ХАРАКТЕР ПЕРЕНОСА МЕТАЛЛА С ЭЛЕКТРОДА

Еще в 1920 г. О. Эшхольц из энергетических соображении пришел к выводу, что 85—90% металла в дуге переходит в жидкой фазе и только до 10—15% —в виде паров [149].

Д. Доан и Д. Вид исследовали характер переноса металла с помощью полированного металлического зеркала, перемещав­
шегося под дугой со скоростью 4,2 см/сек [146] (диаметр элек­трода 4 мм, ток 150 а, напряжение дуги 20 в). Металл форми­ровался в виде отдельных капель, многие из которых имели газовые пустоты. Диаметр капель составлял 1,3—5 мм. Часть паров металла осаждалась на поверхности в виде Fe304, обра­зующейся в результате окисления паров и мелких брызг Опыты показали, что в виде паров и мелких брызг переносилось не более 10% общего количест­ва металла, и таким обра­зом главная форма перено­са металла — это капли.

Эта точка зрения в об­щем не претерпела измене­ний. Сделанные в работе [179] уточнения для дуг с плотностью тока до 45 а/мм2 показывают, что количество испаряющегося металла сос­тавляет не более 4 —5%.

На рис. 80 приведены данные из работы [165] о числе и весе капель, полу­ченные при скоростной ки­носъемке дуг, горящих при разной плотности тока. При плотности тока примерно до

130 а/мм2 во всех случаях наблюдается крупнокапельпый пере­нос металла, хотя размеры капель с ростом тока несколько уменьшаются. Затем по мере увеличения тока при определенной плотности тока происходит внезапное изменение характера пе­реноса. Размеры капель резко уменьшаются, а количество их увеличивается, так что образуется непрерывная струя мелких капель, стекающих с электрода. Этот тип переноса, характер­ный для высоких плотностей тока, получил название струпного, а ток, при котором наблюдается образование струи, — крити­ческим.

А. В. Петров назвал критическим ток, при котором отноше­ние минимального диаметра струи к диаметру электрода рав­но 2/3 [86]. Дальнейшее увеличение тока приводит к вращению струн вокруг электрода [165]. Ток, при котором начинает наблю­даться такой струйно-вращательный перенос металла, называют вторым критическим током.

Исследования показали, что критический ток, при котором перенос металла становится струйным, тем больше, чем больше диаметр электрода н меньше вылет электродной проволоки из мундштука [165]. Критический ток увеличивается при возраста­нии поверхностного натяжения расплавленной капли на конце

электрода [14]. На величину критического тока влияет поляр­ность.

Возможность перехода к струйному переносу зависит также от атмосферы дуги. Например, сварка в углекислом га іе про­волокой диаметром 2 мм не позволяет получить струйного переноса металла даже при токе 1000 а [191].

Причина перехода от капельного переноса металла к струй­ному до сих пор пс ясна. В работе [14] указывается, что при токах выше критических основную роль в переносе металла на­чинают играть силы пинч-эффекта. Такая же точка зрения вы­сказывается в работе [168], где сообщается о результатах иссле­дования с помощью скоростной киносъемки сварки низких гле — роднетой проволокой диаметром 1,6 мм в среде аргона. Для гоков 440, 415 и 245 а силы, действующие па капли, вычислен­ные по их траектории и скорости, оказались равными соответ­ственно 8,85 ДО-3, 6,55 ДО3 и 4,1-10 3 н. Сжимающее действие тока на проводник может вызывать появление сил такой вели­чины. В то же время капли ускорялись в дуговом промежутке. Это свидетельствует о том, что на капли продолжают действо­вать силы уже после их отрыва от электрода. Природа этих сил неясна.

Интересную работу но изучению образования капель в дуге выполнил В. Конн [143]. По мнению В. Конна, при сварке про­волокой на ее конце образуется цилиндр расплавленного ме талла. Он становится неустойчивым при определенном отношении длины к диаметру. Неустойчивость зависит также от материала электрода и давления газа. Неустойчивость прояв­ляется в том, что цилиндр приобретает форму ожерелья, кото­рое распадается на отдельные капельки. Размеры капелек за­висят от сил поверхностного натяжения. Такая же неустойчи­вость наблюдается, например, при электрическом взрыве тонких проволочек. Наблюдаемый при сварке струйный перенос мел­ких капель представляет собой, по мнению В. Копна, результат потери устойчивости торцом электрода.

При ручной дуговой сварке плотности тока обычно нс пре­вышают 20 а/мм2. Поэтому критические значения тока и струй­ный перенос металла обычно не достигаются. Это подтверж­дается исследованием переноса металла при ручной дуговой сварке с помощью скоростной киносъемки, осциллографирова — ния и кинорентгеносъемки.

А. Хплперт произвел фотографирование дуги со скоростью 2000 кадров в секунду [160]. Эти фотографии впервые показали, что капли периодически замыкают дугу. В другой работе А Хилперт [161] опубликовал результаты дополнительных ис­следований, в которых скоростная киносъемка дуги была син­хронизована с осциллографпрованием. Испытывались покрытые электроды и проволоки. Число коротких замыканий у покрытых
электродов оказалось меньше, чем у проволок. Автор утверж­дает, что весь металл при ручной дуговой сварке переносится при коротких замыканиях.

В работе [175] для анализа числа коротких замыкании при ручной дуговой сварке применили электронный счетчик. Иссле­довались электроды с целлюлозным, рутиловым и рудно-кислым покрытиями диаметром 4,76 мм. Счетчик фиксировал короткие замыкания различной продолжи­тельности у целлюлозных и рутило­вых электродов и не отмечал замы­каний у руднокислых электродов.

С увеличением длины дуги ЧИСЛО замыканий снижалось (рис. 81).

А. А. Алов осниллографнровал дугу при сварке проволоками диа­метром 5,2 мм при токе 220 а. На прямой полярности число замыка­ний составляло 13- 14 в 1 сек. При удлинении дуги количество замы­каний снижалось. Изменение про­странственного положения при сварке не изменяло числа замыка­ний.

И. И. Фрумнн, обобщая ряд ра­бот по переносу металла при свар­ке открытой дугой и под флюсом, обработал данные Пацкевича II. Р., Петрова А. В., Рабкпиа Д. М. в предположении, что плотность жидкой стали в дуге составляет 7 г/см3, и получил зависимость размера капель от тока [128]. Не­смотря на различные условия опытов, во всех случаях наблюда­лась одинаковая закономерность—размер капель уменьшался с увеличением тока. В работе [128] также приведены данные о пе­реносе металла под флюсом АН348-А и АН20 при сварке различ­ными проволоками на массивный вращающийся графитовый диск. При токе около 410 и установлено, что металл в основном переносится в виде капель. Лишь очень небольшая доля металла испаряется и конденсируется в виде капель размером в не­сколько микрон. Отмечено сильное дробление капель в резуль­тате образования окиси углерода при сварке проволокой из стали 70.

Некоторые исследователи изучали характер переноса ме­талла в дуге по размерам частиц, вылетающих из дуги или улавливаемых в дуге с помощью вводимых зондов [29. 84. 85, 146, 167, 190]. На основе этих исследований были сделаны вы­воды о возможности переноса металла мелкими капельками без коротких замыканий.

Перенос металла без коротких замыканий обычно наблю —

г

дается при плотностях тока, больших 10—15 а/мм2. Перенос без замыканий при сварке под флюсом наблюдал Б. Е. Па — тон [81]- Сварка выполнялась проволокой диаметром 2 мм под флюсом АП 348 при токах ПО 370 а. Г. М. Тиходеев, приме­няя рентгеносъемку, нашел, что при сварке под флюсом All 348 проволокой 2,4 мм па токе в 330 а могут появляться короткие замыкания [120]. Замыкания наблюдались при прямой полярно­сти тока при длине дуги 4 мм. При обратной полярности они исчезали уже при длине дуги более 2 мм. Увеличение тока так­же приводило к исчезновению коротких замыканий.

Отсутствие замыканий можно наблюдать при сварке на вы­соких плотностях тока в аргоне алюминия и некоторых других металлов.

При сварке низкоеглеродистыми проволоками и тонкопокры­тыми электродами при плотности тока до 20 а/мм2 перенос ме­талла в виде «дождя» мелких капель вообще не наблюдается. Образование мелких капель носит случайный характер и их движение не имеет определенного направления. В случае нане­сения толстых покрытий втулочка из нерасплавленного покры­тия должна несколько изменять характер переноса металла. При высокой мощности приэлектродиого источника тепла капля металла внутри втулочки под действием тепла может раздроб­ляться газами и парами. Движение таких капель в сторону ванны будет направляться втулочкой, и сварка будет происхо­дить без замыканий. Такой процесс при сварке покрытыми электродами руднокислого типа отмечен в работе [175]. На воз­можность такого характера переноса при сварке рутиловыми электродами указывается в работе [98].

Однако характер переноса металла при сварке покрытыми электродами зависит не только от типа покрытия, но и от режи­ма сварки. В работе [189] отмечается, что при сварке покрыты­ми электродами перенос металла может быть капельным, взры­вообразным и с разбрызгиванием. Капельный перенос с замы­каниями характерен для электродов с основным покрытием и может наблюдаться у электродов других типов при умерен­ных токах. Перенос взрывного типа наблюдался у целлюлозных электродов, а перенос с разбрызгиванием — у электродов с руд­нокислым покрытием. Независимо от типа электродов с увели­чением тока от 100 до 200 а имеется тенденция перехода от капельного переноса к взрывному и затем к переносу с разбрыз­гиванием. Высказывается предположение, что существует одно­временно несколько типов переноса металла. Взрывообразному переносу металла способствует введение в зону сварки кисло­рода. Например, введение кислорода в зону дуги электродов основного типа изменило характер переноса металла. Перенос вместо капельного с короткими замыканиями стал взрывообраз­ным. Данные работы [189] хорошо согласуются с представде —

пиями о кумулятивных процессах б лриэлектродных областях и их усилении при увеличении мощности лриэлектродных источников.

Краткий обзор литературы показывает, что характер пере­носа металла зависит от плотности тока, защитной газовой атмосферы, сварочных материалов и т. п. Наблюдаемые отли­чия вызываются различным проявлением сил в дуге, рассмот­ренных в предыдущем параграфе.

Так как имеющиеся данные не позволяют сделать опреде­ленных выводов об особенностях переноса металла для различ­ных электродов п проволок, был поставлен ряд опытов.

У проволок и тонкопокрытых электродов характер переноса металла изучали при помощи скоростной киносъемки теневым методом, совмещенной с осциллографированием. Во всех слу­чаях при нормальной длине дуги перенос металла происходил с короткими замыканиями дугового промежутка. Иногда из крупной капли на конце электрода или из ванны выбрасыва­лись мелкие капли в различных направлениях. Выбрасывание мелких капель и наблюдающийся при очень длинной дуге от­рыв крупных капель без коротких замыканий практически не­возможно отметить на осциллограммах в связи с тем, что коле­бания тока и напряжения соизмеримы с колебаниями от других возмущений в дуге. Короткие замыкания дуги фиксировались па осциллограммах весьма четко, и во всех случаях имело место полное совпадение числа коротких замыканий па осциллограм­мах и кинопленках. Число коротких замыкании при сварке проволоками диаметром 4 мм различного состава с разной об­работкой поверхности при сварке па обратной полярности и токе 180 200 а приведено ниже:

Проволока	Сп-0йА
никели­ рованная	омеднен­ ная	протрав­ ленная	вороне­ ная	цементо- рапная
Число коротких замыка­ний в секунду…………………	ч	9	8	8	40

ИЗ

При сварке проволоками число замыканий изменяется от 2 до 40 в секунду в зависимости от состава и обработки прово­локи. В среднем число замыканий составляет 12—17 в 1 сек. Нанесение на проволок} Св-08А одной плавки диаметром 4 мм тонких однокомпонентних покрытий существенно повлияло на число замыканий (табл. 33).

Для более подробной характеристики переноса металла с электрода на изделие целесообразно рассмотреть поведение капли между двумя последовательными короткими замыкания­ми, а также различные случаи выбрасывания мелких капель.

При изучении перемещения конца капли к ванне по осп электрода и при выбрасывании мелких капель из ванны вверх к электроду за базу отсчета выбиралась поверхность основного металла. Выбор такой базы отсчета оказался возможным бла­годаря установке оси кинокамеры параллельно поверхности ос­новного металла, так что на кинокадрах она проектировалась в прямую линию. При выбрасывании капель в сторону от элек­трода за базы отсчета выбирались два перпендикулярных обре­за кинокадра. Время во всех случаях отсчитывалось по следам вспышек неоновой лампочки на перфорации кинопленки.

Сначала было рассмотрено поведение конца капли при свар­ке проволокой Св-08Л на прямой и обратной полярностях в нижнем положении при токе 160а. На рис. 82,/ и /// представ­лены графики движения конца капли. Сначала капля удалялась от ванны под действием сил, взрывающих перемычку при ко­ротком замыкании, и затем приближалась к ней. Как на пря­мой, так и на обратной полярностях имела место значительная вибрация конца капли.

При прямой полярности ванна несколько приподнималась навстречу капле н поэтому средняя скорость движения конца капли имела отрицательную величину — 0,0014 м/сек. В этом

случае ванна как бы снимала каплю с электрода. Аналогичное подтягивание ванны к капле на прямой полярности наблюда­лось при повторных опытах на большом токе 192 а (рис. 82,//). Скорость движения капли составляла также отрицательную ве­личину— 0,003 м/сек.

Наблюдавшийся в этом случае перегрев ванны при прямой по ляриостн усиливал се кипение и вызывал подъем по напрапле-

мм

	I	II	ш	IV	V
Полярность	Прямая	Прямая	Обрат­ ная	Обрат­ ная	Обрат­ ная
Подол енне	Нижнє-г	Н ІІЖІЮО	Ниж­ ні’?	Пото­ лочное	Ниж­ ние
Ток в а	1 GO	ны	160	200	200

Рис. «2 Графики зниження конца капли между короткими замыканиями, I IV проволока Си-ОЬЛ; V проволока Св 08А с меловым покрытием: I — положение конца капли сразу после замыкания; 2 — условное обозначение корот­кого замыкания

нию к электроду за счет образующихся внутри ванны газов.

На рис. 82, IV показан случай сварки в потолочном положе­нии. Сварка производилась проволокой Св-08Л при токе 200 а на обратной полярности. Средняя скорость переноса металла между двумя замыканиями оказалась в этом случае даже выше, чем при сварке в нижем положении, и составляла 0.013 м/сек. В потолочном положении также наблюдалась виб­рация конца капли.

В ряде случаев отмечалось выбрасывание капель из ванны но направлению к электроду. Для таких двух случаев сделаны

расчеты движения капель в плоскости кинокадра (рис. 83, а по). Рассматривая полученные результаты, можно отметить, что на­чальная скорость полета капель несколько больше конечной, однако замедление в пределах кинокадра незначительно. Сред­ине скорости выбрасывания капель из ванны в плоскости киио-

Рис. 83. График движении мелких капель,
выбрасываемых из ванни и с конца элек-
трода (сварка в нижнем положении на
обратной полярности, ток 200 «):

а ■ Сн-08Л. капля.2 0.72 мм выбрасывается ш ванны ч попадает па электрод; 6 — Св-08Л. кап­ля 0 0,91 мм выбрасывается и t ванны и летит вверх параллельно электроду: а Св-08Л. капля у’1.75 мм выбрасывается с конца электрода и сто­рону; г Св-ІОГС. капля s 1 0.74 мм выбрасыва­ется с конца электрода в сторону; <1 Св-ЮГС. капля 01,09 мм выбрасывается конца электро­да в стороне кадри (0,46 и 0,9 м/сек) оказались во много раз большими, чем средние скорости перемещения концов капель от электрода к изделию.

При скоростной киносъемке было проанализировано также выбрасывание мелких капель с конца электрода (рис. 83, в, г, д). Средине скорости полета мелких капель в плоскости кадра со­ставляют 0,5 1 м/сек при сравнительно небольшом замедлении

в пределах кинокадра. Эти скорости также значительно выше средних скоростей перемещения конца капли с электрода в ванну. На кинокадрах хорошо видно, что выбрасывание ка­пель из ванны и из электрода производится газами и парами, выделяющимися при сварке.

При сварке толстопокрытыми электродами втулочка из по­крытия закрывает значительную часть дуги. Наблюдению за переносом металла мешают также стекающие капли шлака. В связи с этим при киносъемке приходится искусственно удли­нять дугу, что нарушает нормальный перенос металла. Нагляд­ное определение характера переноса металла при покрытых электродах возможно при применении скоростной рентгенов­ской съемки, методика которой разработана И. К — Походней [97]

Некоторые особенности переноса металла при сварке покры­тыми электродами можно изучать по осциллограммам напря­жения н тока дуги. Осцнллографирование в связи с его малой инерционностью может рассматриваться как рациональный

метод оценки поведения капель при сварке различными электродами, хотя и не может дать исчерпывающей ха­рактеристики переноса металла.

Осциллографическому исследова­нию подвергались электроды для сварки низкоуглеродистых и низколе­гированных сталей следующих марок: У ОНИ 13/45, УП2/45, СМИ, ОММ5, ЦМ7, ЦНИИЛС-Э42, ЦЦ1, ВН48 и Флитвелд 5. Сварка производилась на специально приспособленном авто­мате АДС1000-1, обеспечивающем ав­томатическое поддержание дуги и пе­ремещение электродов. В основном опыты производились с питанием дуги от сварочной машины постоянного тока ГІС300.

При рассмотрении осциллограмм оказалось возможным достаточно чет­ко оценить характер коротких замы­каний дугового промежутка.

То, что при сварке покрытыми электродами замыкания на осцилло­граммах соответствуют касанию ка­пель и ванны, а не являются резуль­татом шунтирования дуги электропро­водным шлаком или покрытием, пока­зывают результаты киносъемки, совмещенной с осциллографирова — нием. Во многих случаях при сварке наблюдалось касание покрытием по­верхности металла (козырек, сварка опиранием), а также стекание с по­крытия электрода в шов непрерывной струи шлака. Во всех этих случаях на осциллограммах напряжения не отме­чалось каких-либо существенных из­менений по сравнению с горением дуги без шунтирования.

При сварке наблюдались осцилло­граммы двух основных типов. Первый тип характеризовался сравнительно редкими равномерными короткими за­мыканиями (рис. 84). Результаты об­работки осциллограммы этого типа при сварке электродами УОНИ13/45
диаметром 4 мм на постоянном токе обратной полярности, при­веденные в табл. 34, позволили сделать следующие заключения.

Таблица 34 Промежуток времени между корот­кими Ъамы каннями в сек Продолжи­тельность короткого замыкания в сек Ток дуги перед замыка­нием в а Максималь­ный ток короткого замыкания в а Ток дуги после замыка­ния в а Напряжение дуги в в перед за­мыканием после за­мыкания 0,435 0,011 151 257,5 121 19,2 21,5 0,013 166,6 276 106 15,4 23,1 0,411 0,011 136,3 260,6 115,1 19,2 23,1 0,008 157,5 246 127,3 16,9 26,9 0,289 0,009 152 261 109 15,4 26,9 0,321 0,0068 152 242,8 94 15,4 19,2 0,005 152 230,5 133.5 16,2 23,1 0,247 0,008 152 242,8 106 14,6 25,4 0,264 0,005 140 240 100 19,2 27 0,344 0,015 148,5 276 91 16,2 25,4 0,008 170 261 136,5 15,4 23,1 0,246 0,01 — 246 136,5 — 19,2 0,324 0,0098 143 258 121,3 16,2 21,5 0,323 0,006 147 283 106 29,2 33,2 0,0045 177 265 156 20,8 21,7 0,319 0,0102 173,7 318 132 20,8 29,2 0,272 0,008 132,5 294 118 29,2 25 0,479 0,0083 147,2 300 132 25 23,2 0,0083 156 294 147 16,7 23,3 0,464 0,0094 176,5 318 129,5 20.8 25,8 0,302 0.014 147 274 88 20,8 25,8 0,013 147 286 88 25,8 29,2 0,0366 0,009 147 256 91 18,3 29,2 0,0098 147 241 91 20,8 29,2 0,464 0,008 135 265 118 20,8 29,2 0,326 0,0092 152,2 267,7 115,7 19,3 25,5

В секунду наблюдается два — четыре коротких замыкания. Пре должителыюсть замыкания составляет 0,005— 0,015 сек. Напря­жение при коротком замыкании не остается постоянным. Оно по­степенно увеличивается (рис. 85). Увеличение напряжения сви­детельствует о возрастании омического сопротивления капли в процессе короткого замыкания. Между короткими замыкания­ми происходит постепенное увеличение тока, вызываемое при ближением капли расплавленного металла к сварочной ванне (мгновенный ток увеличивается в среднем с 115,7 до 152,2 а). Соответственно увеличению тока снижается напряжение дуги (мгновенное напряжение уменьшается в среднем с 25,5 до 19,3 «). Когда капля близко подходит к сварочной ванне, она испытывает усиленные колебания, что видно из кривой напряже­ния (рис. 84). В этот момент возможны касания каплей поверх­ности ванны, вызывающие весьма кратковременные короткие замыкания (рис. 86).

Наблюдается еще одна особенность. Иногда вместо одного короткого замыкания одно за другим происходит два или три коротких замыкания (рис. 87), т. е. капля переносится в сва-

— — Л Рис. 85. Момент короткого замыкания на осциллограмме

ровную ванну несколькими частями. По-видимому, при переносе большой капли разрыв перемычки происходит с оставлением значительного количества металла на конце электрода. Разрыв приводит к колебанию оставшейся капли и повторному замыка­нию. Это явление наблюдается сравнительно редко.

Второй тип осциллограмм характеризуется примерно в 7 10 раз более частными замыканиями дугового промежутка; при­чем наблюдаются частые замыкания дугового промежутка с от­носительно равномерным расположением пиков и одинаковой их величиной (рис. 88) и частые короткие замыкания с весьма неравномерным расположением пиков и различной их величи­ной (рис. 89).

Обработка осциллограмм показала, что электроды УОНИ13/45, УП2/45, B1I48 и СМИ имеют перенос металла первого типа, а электроды ЦЦ1, Флитвелд 5, ЦМ7 и ОММ5 — второго типа; причем электроды ЦЦ1 и Флитвелд 5 имеют срав­нительно равномерные пики замыканий, а ЦМ7 и ОММ5 — хао­тический перепое металла. Электроды ЦНИИЛС-Э42 по числу и характеру коротких замыканий занимают промежуточное

сл О

Р„с. 88. Осциллограмма переноса металла с частными равномерными короткими замыканиями

положение между электродами е первым и вторым типом ос циллограмм.

Для того чтобы утверждать, что выявленные закономерно стн присущи не только данным испытанным партиям электро­дов, а характерны для исследованных марок электродов, было проведено осциллографирование при сварке электродами типа УОНИ13 и ЦМ7, полученными от разных поставщиков (табл. 35).

Электрод	Способ изготовления и поставщик	/ Р0	ufl В в	Число коротких замыканий в секунду
УОНИ 13/45	Опрессовка, ЛЗМЗ	125	23	4
УОНИ 13/45	Окунание, ВНИИСТ	125	22	5,35
УОНИ 13/45	Окунание, Таганрогский завод «Красный котельщик»	1.30	22	2,84
У ОНИ 13/55	Опрессовка, Ленинградский завод	1.30	22	5, 12
ЦМ7	Опрессовка. ЛЗМЗ	125	27	23,8
ЦМ7	Опрессовка, Ц11ИИТМАШ	125	27	20

Таблица 35

Примечания: 1. Опрессовка электродов на ЛЗМЗ производилась на прессах «Оргметалл» с низким давлением. Опрессовка остальных электродов выполнялась на прессах высокого давления. 2. Скорость сварки 0.3 см/сек. ток постоянный обратной полярности.

Из табл. 35 видно, что разброс результатов по числу корот­ких замыканий в секунду для электрода одной марки, изготов­ленного разными заводами по разной технологии, намного меньше, чем отличия между электродами УОНИ13 и ЦМ7, ха­рактеризуемыми различной частотой коротких замыкании.

Приведенные результаты получены при сварке на автомате. Для оценки влияния возможных колебаний длины дуги при ручной сварке на характер замыканий было проведено оецилло — графирование ручного способа сварки электродами УОНИ13/45

и ЦМ7. Из табл. 36 видно, что характер замыканий при свар­ке вручную остается таким же, как при автоматическом спосо­бе подачи электрода, и, следо­вательно, колебания руки свар­щика при электродах диамет­ром 4 мм недостаточны для воздействия на перенос метал­ла в дуге.

Может быть установлена определенная связь между видом осциллограмм и составом покрытия. Так, электроды, ха­рактеризуемые редкими замыканиями дугового промежутка.

в отличие от электродов, имеющих частые замыкания, содержат в покрытиях в больших количествах СаИг, СаСОз и некоторое количество кремния. Все покрытия электродов, характеризуе­мые частыми замыканиями, содержат органические вещества, значительные количества углерода, марганца и глинозема. Элек­троды ЦНИИЛС-Э42 с промежуточным числом коротких замы­каний имеют также среднее между указанными группами элек­тродов содержание в покрытии органических составляющих и СаС03.

Па характер переноса металла оказывает влияние не только состав покрытия, но и различные технологические факторы. По­скольку процесс сварки во многих случаях протекает с корот­кими замыканиями, следует ожидать некоторого влияния на перенос металла динамических свойств источника тока. От ско­рости нарастания тока короткого замыкания зависит сила взры­ва при разрушении перемычки и, следовательно, интенсивность разбрызгивания и отбрасывания к электроду оставшейся на нем части капли. Влияние динамических свойств источника тока на интенсивность разбрызгивания при ручной сварке уста­новлено, например, в работах [50, 101].

Влияние увеличения тока на число замыканий при сварке проволокой Св-08А диаметром 4 мм иллюстрируется табл. 37.

Влияние тока при сварке электродами УОНИ 13/45 и ЦМ7 на обратной полярности на число замыканий в нижнем и потолоч­ном положениях показано в табл. 38

Из табл. 37 и 38 следует, что чрезмерное увеличение свароч­ного тока снижает число коротких замыканий. Это наблюдаются для проволоки, когда ток больше 200 230 а, и для покрытых

электродов в потолочном положении при токе 160 а.

Рассмотрение кинофильмов при сварке проволоками Пока­зало. что чрезмерное увеличение тока приводит к более і интен­сивному кипению капли, усилению отталкивания от ваннщ (в результате чего растет длина дуги) и снижению числа замыка­ний. Это происходит в связи е увеличением МОЩНОСТИ при’здек — тродного источника. В то же время, если величина тока не вы­ходит за пределы его оптимальных значений, некоторое его повышение может увеличить число замыканий, как это видно при сварке проволокой на обратной полярности и сварке УОНИ13/45 в нижнем и потолочном положениях, а для ЦД7 в нижнем положении. Возрастание числа .замыканий, вероятно, связано с более интенсивным расширением газов внутри капель.

Осциллографирование сварки в нижнем положении электро­дами УОНИ13/55, ЦМ7, MP3, ОК-44Р, ВСЦ1, Флитвелд 5 и Шилдарк 85 диаметром 1 мм при токе 220—250 а показало, что отталкивающие силы увеличиваются настолько, что корот­кие ымыкания исчезают. Перепое металла в этом случае дол­жен происходить летящими капельками, образующимися Прц раздроблении капли, растущей внутри втулочки из покрытия.

Из табл. 37 видно, что при сварке проволокой Св-08Д на прямой и обратной полярностях при близких значениях Длины дуги и тока число замыканий отличается незначительно, влия­ние рода тока на число коротких замыканий для ряда покры­тых электродов видно из табл. 39. В этом случае также отме-

Таблица S9 Электрод Род тока / в а ив в в Число коротких замыканий в секунду ОММ5 Постоянный, прямоіі полярности 140 -145 23 21,3 Переменный 140-141 22 15,7 Постоянный, обратной полярности 130 22 17 ЦМ7 Постоянный, прямой полярности 130 27 15,3 Переменный 135—140 25 1,7 Постоянный, обратной полярности 125—130 24 17 ЦНИИЛС-Э42 Постоянный, прямой полярности 140 25 <3,4 Постоянный, обратной полярности 135-140 23 5,25 Примечани е. Электроды диаметром 4 мм. Опыт в ыполнен на автомат е.

чается незначительное влияние рода сварочного тока на ‘шело замыканий. Малое влияние полярности на число замываний объясняется относительно небольшой разницей в мощности ка­тодного и анодного источников тепла при одинаковом токе

Изменение пространственного положения при близких зна­чениях длины дуги и токе 170- 180 а практически не изменило числа коротких замыкании при сварке различными проволоками диаметром 4 мм (табл. 40).

Таблица 40 Нижнее положение 11 о гол очное пол ожеи не Сварочная Длина дуги в мм Число Длила Дуги в мм Число проколока коротких замыкании В секунду коротких замыкании и секунду Сь 10ГС 2 12 2,56 11,4 СВ-10Г2 2,95 4,7 2,18 6,65 № 3 1,79 11,6 2,2 12,5

Скоростная киносъемка в потолочном положении показы­вает, что для эффективного переноса металла с электродной проволоки па изделие необходимы два основных условия: ко­роткая дуга, обеспечивающая захват капли свисающей ванной, н достаточно интенсивное кипение капли, препятствующее ее стеканию по стержню.

В табл. 41 показано влияние пространственного положения на число коротких замыканий при сварке покрытыми электро­дами. Электроды, горящие с частыми короткими замыканиями дуги, в вертикальном п потолочном положениях снижают число замыканий в 1,5—2 раза по сравнению с нижним положением (главным образом за счет уменьшения числа мгновенных каса­ний колеблющихся капель и поверхности ванны). Электроды, характеризуемые редкими замыканиями дуги, почти нс меняют числа замыканий при изменении пространственного положения сварки.

Эксперименты по определению числа коротких замыканий характеризуются значительным разбросом данных. Это в зна­чительной мере объясняется тем, что длина дуги (контролиро­вать которую при сварке плавящимся электродом трудно) ока­зывает на размер капель и, следовательно, на число коротких замыканий большее влияние, чем другие рассмотренные техно­логические факторы. Это видно из рис. 90, где показано число замыканий при разной длине дуги для проволоки Св-08А при сварке в нижнем положении. Длина дуги при этих опытах опре­делялась как среднее расстояние между концом капли и по­верхностью ванны из большого числа замеров па кинокадрах.

При сварке покрытыми электродами изменение длины дуги для электрода одной и той же марки может быть оценено по изменению напряжения дуги. Результаты опытов с электродами

Таблица 4 і сктрод ГІ рос трг. истре иное положение сварки J в а Число коротких замыканий в секунду ши Нижнее. . 130 140 21 Вертикальное…. 125 130 14,2 Потолочное. , . 125 130 11 ОММ5 Нижнее. . 135 145 25 Вертикальное…. 130 13,2 Потолочное… 130 17 ЦМ7 Нижнєє………………….. 110 150 25,5 Вертикальное 125—130 19,5 Потолочное. 120—130 17 ЦНИИЛС-342 Нижнее…………………. П5-140 5,25 Вертикальное 125 130 8,2 Потолочное……………. 135 4 СМИ Нижнее 1<0 150 2 Вертикальное 120 2,18 Потолочное….. 130 -140 2 ВН48 Нижнее……………… 150 2,5 Вертикальное…. 130 1,25 Потолочное. 130 140 2 УП2/45 Нижнее. . 130 2,25 Вертикальное. . 125- 130 1 ,59 Потолочное 135 3.1 У ОНИ 13/45 Нижнее. . . . 135—140 4 Вертикальное 125 2,65 Потолочное…………… 125 135 2,1 Примечание. Элею роды диаметром 4 мм, ток постоянный об — ратной полярности. Опыт выполнен на автомате.

25 20-

Таблица 12 Число Электрод I в а идв в коротких замыкании в секунду У ОНИ 13/45 130 20 6,48 130 24 2,2 130 27 0,83 ЦМ7 1-0 23 53,5 130 26 28,3 130 31 4,17 Примечан н е. Опыт выполнен на автомате. Электроды диаметром 4 мм, ток постоянный обрат- нон полярности.

=»15 г Si

3 Длина дуги

Рис. 90. Влияние длины дуги на число коротких за мыканий при сварке в нижнем положении про­волокой Сг.-08А диаметром 4 мм

УОПИ13/45 и ЦЛ7 при сварке в нижнем положении приведены в табл. 42.

Из табл 42 видно, что при электродах одной и той же марки увеличение длины дуги (напряжения дуги) приводит к сильно­му уменьшению числа коротких замыканий при сварке.

Исследование влияния номиналь­ного напряжения дуги для 11 тонких однокомпонентних покрытий показа­ло, что по мере увеличения номиналь­ного напряжения усиливается оттал­кивание капли от ванны и снижается 07J число коротких замыканий (рис. 91).

В этом случае основное значение име­ет перегрев капель при высоком поми­нальном напряжении, увеличивающий реактивное действие выбрасываемых паров и газов.