Login

Разбрызгивание при ручной дуговой сварке покрытыми электродами и способы его снижения

Темы : Ручная дуговая сварка, Электроды сварочные.

За последние 20 лет в промышленно развитых странах доля металла, наплавляемого ручной дуговой сваркой, снизилась почти в 3 раза. Есть основания полагать, что в недалеком будущем доля ручной дуговой сварки (по наплавленному металлу) в промышленных странах стабилизируется на уровне 15—25 %, а в мире в целом снижение будет идти в основном за счет развивающихся стран и Китая. Преимущественное применение этого способа сварки в строительстве (не менее 85—90 % общего объема сварочных работ) сохранится и в ближайшие годы.

Еще страницы к теме

Разбрызгивание пpи pучной дуговой сваpке покpытыми электpодами

:

Это обусловливают следующие преимущества ручной дуговой сварки покрытыми электродами по сравнению с механизированными способами дуговой сварки:

— возможность вести сварку в весьма неудобных и труднодоступных для механизированных способов сварки;

— простота и дешевизна оборудования по сравнению с механизированными способами сварки;

— возможность наблюдения за процессом сварки и высокая маневренность процесса, обеспечивающая выполнение коротких и длинных швов любой формы в различных пространственных положениях;

— сварка покрытыми электродами позволяет получить металл шва практически любого состава за счет легирования через покрытие без расширения ассортимента проволоки;

— является основным способом сварки в полевых условиях при монтаже магистральных и промысловых трубопроводов, несмотря на существующие испытанные механизированные способы сварки в защитных газах.

Однако наряду с достоинствами этот способ сварки имеет недостатки, снижающие эффективность его применения: низкую производительность по сравнению с механизированными способами сварки; зависимость качества сварного соединения от квалификации сварщика; разную скорость плавления электрода в начале и конце процесса (так как ток, протекая по электроду, разогревает его и сопротивление меняется); большие потери металла на угар и разбрызгивание, огарки, в сумме составляющие до 10—20 % массы стержня.

К основным причинам выбрасывания капель металла из зоны сварки относятся:

— нестабильный характер переноса металла, когда сила, отрывающая каплю от электрода, направлена в сторону от ванны и капля выбрасывается за ее пределы; нестабильность переноса может быть вызвана условиями развития дугового разряда и металлургическими факторами, в частности интенсивным протеканием химических реакций;

— местное взрывообразное выделение газов в объеме металла, вызываемое металлургическими реакциями и приводящее к выбросу частиц металла из капель или, что бывает реже, из ванны;

— разрушение мостика жидкого металла, образующегося при переносе металла с короткими замыканиями в результате резкого увеличения плотности тока при сужении перемычки; разбрызгивание в значительной степени зависит от динамических характеристик источника тока;

— недостаточная стабильность процесса сварки.

Интенсивность разбрызгивания металла зависит от многих факторов:

 

- вида покрытия электродов (составляющих компонентов электродного покрытия) и состояния поверхности кромок основного металла;

- характеристики источника питания (в работах установлена зависимость между динамическими характеристиками источника питания и потерями на разбрызгивание электродного металла);

- величины и соотношения параметров режима сварки и др.

Точные данные о величине разбрызгивание при ручной дуговой сварке покрытыми электродами отсутствуют. Можно лишь разделить существующие марки электродных покрытий на три группы: с большим, умеренным и малым разбрызгиванием. Таким образом, данных по вопросу разбрызгивания при ручной дуговой сварке покрытыми электродами явно недостаточно.

В данной работе приведена методика проведения исследования по определению потерь электродного металла на угар и разбрызгивание при ручной дуговой сварке покрытыми электродами.

Потери на угар и разбрызгивание определяют по формуле

Потеpи на угаp и pазбpызгивание  при сварке

где Qp — количество расплавленного электродного металла, г; Qн — количество наплавленного электродного металла, г.

Количественным показателем разбрызгивания металла служит коэффициент разбрызгивания Ψ, представляющий отношение массы брызг к массе расплавленного металла электрода:

коэффициент pазбpызгивания

где Qб — масса брызг, г.

В данной работе исследовано влияние марки (состава) электрода, сварочного тока на размеры и количество разбрызгиваемого электродного металла. В качестве источника питания применяли выпрямитель ВДУ-306 УЗ. Сварку производили в коробе для облегчения сбора брызг.

Все образовавшиеся брызги разделяли на три фракции: диаметром 1,6 мм и более, 1—1,6 мм и менее 1 мм. Результаты проведенных исследований приведены на рис. 1.

 

 

Рис. 1. Зависимость разбрызгивания и угара электродного металла от сварочного тока при ручной дуговой сварке покрытыми электродами диаметром 3 мм: а — УОНИ-13/45 (основное покрытие); б — МР-3 (рутиловое); в — УОНИ-13/55 ("ЭСАБ") (основное); г — МР-3 ("ЭСАБ") (рутиловое); д — ОК 53.70 ("ЭСАБ") (рутиловое); е — ЛВ-52 (основное); ж — ОЗС-4 (ильменитовое); 1, 2 — разбрызгивание каплями размером меньше 1,6 мм и больше 1,6 мм; 3 — общие потери на разбрызгивание; 4 — потери на угар и разбрызгивание; 5 — разбрызгивание каплями размером меньше 1 мм

 

Разбрызгивание электродного металла сопровождается набрызгиванием его на поверхность свариваемых деталей при ручной дуговой сварке и может достигать существенных значений (см. таблицу).

Согласно результатам проведенных исследований по определению трудоемкости очистки поверхности свариваемых изделий от брызг расплавленного металла, установлено, что при сварке электродами диаметром 3 мм время на зачистку (вручную с помощью зубила и молотка) составляет 35 % от времени сварки, а электродами диаметром 4 мм — 42 %.

Следовательно, проблема борьбы с набрызгиванием при ручной дуговой сварке покрытыми электродами не менее актуальна, чем при механизированной сварке в CO2.

Снизить величину набрызгивания капель расплавленного металла на поверхность свариваемых деталей можно двумя способами:

— устранить или снизить величину разбрызгивания (разработкой систем управления переносом металла или новых сварочных материалов, технологий и приемов сварки);

— применением покрытий для защиты поверхности свариваемого металла от брызг расплавленного металла.

 

На рис. 2 приведены результаты экспериментальных исследований по определению величины набрызгивания (массы трудноудалимых капель с поверхности свариваемых деталей) при ручной дуговой сварке покрытыми электродами с применением защитного покрытия и без него. Методика проведения эксперимента заключалась в следующем: производили сварку двух пластин покрытыми электродами с нанесением защитного покрытия и без него; с поверхности свариваемых изделий собирали с помощью щетки легко удаляемые капли и механическим путем — трудно удаляемые капли; путем взвешивания определяли массу собранных и срезанных капель. Применяли защитные покрытия №1(Патент 2297311 (PФ)) и 2 (каустическая сода, КБЖ, вода) (см. рис. 2).

Рис. 2. Зависимость величины набрызгивания от сварочного тока при ручной дуговой сварке электродами УОНИ-13/45 (а), ОК 53.70 (б), ЛВ-52 (в), МР-3 (г) и МР-3 ("ЭСАБ") (д) (светлые столбцы — без покрытия, темные — покрытие № 1, белые — покрытие № 2)

Сравним капли расплавленного металла при сварке в углекислом газе и ручной дуговой сварке. Капля расплавленного металла при ручной дуговой сварке может быть покрыта как защитным слоем расплавленного шлака, так и оксидами расплавленного железа — FeO, Fe2O3, Fe3O4, а при сварке в углекислом газе — капля без покрытия.

Установлено, что наличие на поверхности свариваемого металла оксидной пленки и загрязнений уменьшает прочность сцепления капли с поверхностью свариваемого изделия. Следовательно, наличие промежуточного слоя между каплей и поверхностью свариваемого изделия влияет на их прочность сцепления. В качестве промежуточного слоя при ручной дуговой сварке возможно применение защитных покрытий.

ВЫВОДЫ

1. При определении потерь электродного металла на угар и разбрызгивание при ручной дуговой сварке покрытыми электродами различных марок установлена зависимость между величиной потерь и сварочным током, что позволило выбрать рациональные режимы сварки с минимальными потерями электродного металла.

2. Установлено, что трудноудалимые брызги находятся на расстоянии, не превышающем 40 мм от линии стыка.

3. Применение защитного покрытия различного состава позволяет снизить набрызгивание более чем в 2 раза, при этом для эффективной защиты поверхности от брызг покрытие необходимо наносить не менее чем на 40 мм от линии стыка.

Switch to Desktop Version