Сеть профессиональных контактов специалистов сварки.
             

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.

Copyright. При любом цитировании материалов Cайта, включая сообщения из форумов, прямая активная ссылка на портал weldzone.info обязательна.

.