Главная


Металлургия дуговой сварки: Процессы в дуге и плавление электродов




Листать книгу
Листать
Страницы: 1 ... 21 ... 63 ... 105 ... 147 ... 189 ... 223
42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83


скачать книгу Металлургия дуговой сварки: Процессы в дуге и плавление электродов




Видно, что появление в анодной области даже малых количеств отрицательных ионов приводит к значительному увеличению напряженности электрического поля и соответственно анодного падения напряжения
...
Можно полагать, что этим объясняются известные факты большого увеличения суммы приэлектродных падений напряжения при сварке электродами с основным покрытием и под галогенсодержащими флюсами 1104, 971
...
Детальный анализ этого явления затруднителен из-за отсутствия экспериментальных данных о плотностях токов электронов и отрицательных ионов, а также точного соотношения между сУа и /г
...
С другой стороны, увеличение количества положительных ионов (уменьшение потенциала ионизации у металла, входящего в состав флюса) и их массового числа ММе будет оказывать противоположное действие
...
При нагреве смесей фторидов с рутилом и кремнеземом, широко используемых в составе электродных покрытий и других материалов, образуется значительное количество отрицательных ионов, преимущественно молекулярных
...
Напряженность электрического поля в анодной области дуги и анодное падение напряжения под влиянием отрицательных ионов резко возрастают, что вызывает перераспределение напряжения в дуге и увеличивает глубину провара металла в случае сварки при прямой полярности
...
Плотность тока отрицательных ионов, получаемая при нагреве смесей флюорита с рутилом и кремнеземом до температур, близких к температуре плавления флюорита, достигает значений 108—10* А/м2 и, следовательно, оказывает значительное влияние на напряженность электрического поля в приэлект-родных областях
...
Отрицательные ионы в контрагировании столба дугового разрядаВыше проанализированы изменения, вызываемые отрицательными ионами в при-электродных областях дуги, однако процессы в столбе разряда, приводящие к его контрагированию, не затрагивались
...
Электрическая дуга, горящая при атмосферном дав тении, практически всегда контраги-рована, поскольку в радиальном направлении температура плазмы столба дуги уменьшается, а это, согласно уравнению Саха, приводит к резкому уменьшению плотности электронов в периферийной области
...
Напряженность электрического поля в анодной области дуги и анодное падение напряжения под влиянием отрицательных ионов резко возрастают, что вызывает перераспределение напряжения в дуге и увеличивает глубину провара металла в случае сварки при прямой полярности
...
Плотность тока отрицательных ионов, получаемая при нагреве смесей флюорита с рутилом и кремнеземом до температур, близких к температуре плавления флюорита, достигает значений 108—10* А/м2 и, следовательно, оказывает значительное влияние на напряженность электрического поля в приэлект-родных областях
...
Отрицательные ионы в контрагировании столба дугового разрядаВыше проанализированы изменения, вызываемые отрицательными ионами в при-электродных областях дуги, однако процессы в столбе разряда, приводящие к его контрагированию, не затрагивались
...
Распределение атомов фтора считаем равномерным, а их конценграцию равной I °о от общего числа частиц в единице объема Зависимость пь (г) с учетом влияния температуры также приведена на рис
...
В условиях локального термодинамического равновесия согласно закону действующих масс в каждой малой области столба дуги справедливо соотношениепрпе1пр_- К
...
Концентрация отрицательных ионов Р при одинаковом содержании в обоих случаях атомов фтора увеличивается на два порядка на оси столба и растет в радиальном направлении
...
Эти условия создаются двумя факторами: уменьшением степени диссоциации молекул в радиальном направлении п резонансным характером наиболее эффективного процесса образования отрицательных ионов из молекулярных частиц— диссоциативного захвата
...
Результаты анализа температурной зависимости отношения Пр^/пе, радиальных распределений в столбе дуги электронов отрицательных ионов, а также зависимости логарифма величины /гр/_«е от концентрации исходных электроотрицательных атомов (рис
...
Если отрицательные ионы образуются только из молекулярных частиц, то и в этом случае контрагирование будет ограничено определенным уровнем концентрации молекул: повышение градиента температуры на периферии столба в результате его контрагирования усилит процессы диссоциации исходных электроотрицательных молекул, и выход отрицательных ионов не будет расти с увеличением концентрации исходных частиц
...
При этом чем ниже максимальная температура столба и соответственно ниже температура плаз мы в переходный момент, тем сильнее влияние отрицательных попов Известно [971, что введение в дуговой разряд лег-коионизируемых элементов уменьшает температуру туги, поэтому при совместном использовании в составе материалов для сварки переменным напряжением легкоионизируемых и электроотрицательных элементов неблагоприятное действие последних будет усиливаться
...
При этом чем ниже максимальная температура столба и соответственно ниже температура плаз мы в переходный момент, тем сильнее влияние отрицательных попов Известно [971, что введение в дуговой разряд лег-коионизируемых элементов уменьшает температуру туги, поэтому при совместном использовании в составе материалов для сварки переменным напряжением легкоионизируемых и электроотрицательных элементов неблагоприятное действие последних будет усиливаться
...
При этом чем ниже максимальная температура столба и соответственно ниже температура плаз мы в переходный момент, тем сильнее влияние отрицательных попов Известно [971, что введение в дуговой разряд лег-коионизируемых элементов уменьшает температуру туги, поэтому при совместном использовании в составе материалов для сварки переменным напряжением легкоионизируемых и электроотрицательных элементов неблагоприятное действие последних будет усиливаться
...
Методы и критерии оценкиСтабильность горения электрической дуги Для того чтобы дуга могла использо ва!ься для сварки металлов, она должна иметь необходимые энергетические ха ; актеристики и достаточную устойчи (Ость горения Пол термином «устойчивость* обычно понимается способность рггп к продолжительному горению после щ зажигания 11301
...
Режим горения дуги, который может существовать в течение Неограниченного времени в отсутствие Нодущенмй и харак1еризуе!ся каким днбо отличительным признаком, называемся равновесным 1671
...
Если отклонение режима от исходного равновесия под действием возмущений в течение интересующего нас времени пе превышает допустимого значения, то равновесный режим считается устойчивым но отношению Я данным возмущениям |67|
...
На протяжении остальной части полупериода напряжение дуги остается почти постоянным, а ток непрерывно растет, что влечет за собой изменение размеров столба дуги и его температуры, интенсивности газо-Рис
...
Остаточная плазма в межэлектродном промежутке начинает интенсивно остывать, что сопровождается снижением ее проводимости, которое наблюдается некоторое время и после перехода тока через нуль
...
На протяжении остальной части полупериода напряжение дуги остается почти постоянным, а ток непрерывно растет, что влечет за собой изменение размеров столба дуги и его температуры, интенсивности газо-Рис
...
Остаточная плазма в межэлектродном промежутке начинает интенсивно остывать, что сопровождается снижением ее проводимости, которое наблюдается некоторое время и после перехода тока через нуль
...
Кузьмах предложил характеризовать стабилизирующие свойства электродов коэффициентом стабильности, учитывающим частоту естественных обрывов дуги при сварке на переменном токе 180]
...
Как показано ниже, при удлинении аугн неизбежно изменяются (е тепловые п электрические характеристики, в связи с чем при использовании этого метода в процесс горения дуги вносится ряд дополнительных возмущений
...
Длительность существования остаточной плазмы и величина ее проводимости в значительной мере определяют характер и параметры повторного зажигания дуги и, по нашему мнению, могут служить достаточно объективным критерием оценки ее стабильности
...
При исследовании процесса сварки толстоиокрытыми электродами возникают серьезные методические трудности при использовании этого метода из-за малой длины дуги и наличия глубокой втулки из покрытия
...
Нарушкявичюс [6] показа чи, что этим методом невозможно сравнить стабильность дуги при сварке на различных сварочных токах, так как скорость изменения тока (сШсК) при переходе его через нуль определяется его амплитудным значением (при постоянной частоте), т
...
Троицкого 1200], ско рость перехода тока через нуль определяется только характеристикой источника питания и, следовательно, влияние свойств сварочных материалов на йПсН должно быть выражено незначительно
...
Кроме того, наличие козырька из покрытия на торце электрода не позволяет ис-пользовать киносъемку для определения гк и момента отрыва капель от электрода
...
Поэтому этот показатель нельзя применять даже в том случае, когда при сварке покрытыми электродами перенос металла осуществляется без КЗ (сварка электродами с рутиловым видом покрытия на форсированных режимах)
...
Исследования по определению А, проведенные в этой работе, показали, что критерий достаточно верно отражает влияние характеристик сварочных материалов и трансформатора
...
Число таких пол у пер йодов, когда дуга не зажигается, но окончательного обрыва дуги не происходит, может достигать, по нашим данным, до 20 % от общего числа полупериодов
...
Патон I128J предложил метод определения напряжения с/"™, используя среднее значение напряжения повторного зажигания дуги в полупериоды обратной полярности -\-Uf и кривые, связывающие параметры (Ухихн и UtP в зависимости от свойств сварочной цепи (по осциллограммам напряжения дуги)
...
Лескова [97], основанная на использовании нелинейного шунта для измерений величины преддугового тока, который характеризует остаточную проводимость плазмы, а следовательно, и процессы повторного зажигания
...
В каждом новом полупериоде проходит определенное время íj, прежде чем подводимая к электродам мощность достигнет уровня, необходимого для восстановления дугового разряда (см рис
...
Зависимость показателя стабильности В3 от состава покрытия и связующего (К — калиевое, Ыа — натриевое жидкое стекло, плюс — положительный полупериод, минус — отрицательный)
...
При сварке электродами с ру пповым покрытием, обеспечивающими стабильное горение дуги, наблюдаются низкие значения 1!3 с пе большим отклонением от статистически наиболее вероятных величин
...
Полученную взаимосвязь тока и напряжения для любого полупериода одной полярности тока можно выразить уравнением Р = U3/3 « const, и это подтверждает предположение о постоянной мощности повторного зажигания дуги [97]
...
В то же время точки, определяющие значения из и /3 для разных полу пер йодов тока (в одном и том же эксперименте), как правило, размещаются на прямой, стремящейся к началу координат (на рис
...
Котангенс угла наклона этих прямых представляет собой проводимость межэлектродного промежутка в момент повторного зажигания дуги, для прямого и обратного полупериодов тока он одинаков
...
Величина В, для разных полупериодов различна, поскольку одна и та же проводимость достигается быстрее в том случае, когда катодом служит электрод, а не ванна
...
Это, видимо, связано с меньшей средней температурой металла сварочной ванны и большей скоростью охлаждения активных пятен в результате теплоотвода в изделие [148]
...
Повышающаяся в связи с этим постоянная времени дуги способствует снижению сопротивления межэлектродного промежутка и облегчает повторное зажигание дуги [218]
...
Показатель стабильности В3 позволяет количественно оценивать влияние на стабильность дуги состава покрытия электродов, режима сварки, характеристик источников питания (см
...
Оказалось, что у электродов с рутиловым покрытием (с высокими стабилизирующими свойствами) значения о2 больше, чем у электродов с основным покрытием и с низкими стабилизирующими свойствами
...
При крупнокапельном переносе металла (характерном для электродов с основным видом покрытия) эти колебания напряжения дуги значительно реже и соответственно меньше значение о2
...
С точки зрения стабильности дуги оптимальным является вариант, когда на гистограммах с/д и /св полностью отсутствуют участки, соответствующие параметрам í/k
...
Дальнейшая оценка стабильности дуги в этом случае основывается на определении характеристик рассеяния параметров УД и /ср (среднеквадратиче-ского отклонения о, коэффициента вариации Kv и т
...
Это означает, что обрабатывать информацию «вслепую» нельзя, требуется ее представление на экране графического дисплея для определенияучастка гистограммы, подлежащего пс следующей обработке
...
Ме логабарнгная система АНП-2 отличаете от АНП-1 автономностью (имеет встрой ную микроЭВМ), улучшенными слуимгГ ными характеристиками и предпазт^ чается для работы не только в лабор£ торных, но п в заводских условий (рис
...
Все необходимые дт обработки информации программы 4 ;а щиты» в памяти ЭВМ и могут быть вызва ны нажатием соответствующих клавиш что сократило время подготовки снстеЛ к работе до нескольких минут (с учетої времени прогрева и контроля работ! системы)Принцип работы системы АНП-2 состоит в следующем (рис
...
После ЭТОГО информэ-ция поступает в ЭВМ, где она накапливается и окончательно обрабатывается в соответствии с заранее введенными в ЭВМ программами обработки
...
После ЭТОГО информэ-ция поступает в ЭВМ, где она накапливается и окончательно обрабатывается в соответствии с заранее введенными в ЭВМ программами обработки
...
При этом напряжение /У, принимается в качестве напряжения повторного зажигания £/3, а измеренное вместе с ним значение тока — в качестве тока повторного зажигания /3
...
Время от момента смены полярности до повторного зажигания является временем повторного зажигания дуги 4-Локальные кратковременные изменения напряжения, не связанные с моментом повторного зажигания, могут также привести к выполнению условия (2
...
Чтобы этого не случилось, необходимо либо использовать фильтры на базе /? — С-ячеек для «сглаживания» кривой напряжения, либо регулировать частоту стробирования г7стр
...
Выбор частоты стробирования (измерения) напряжения в зависимости от формы кривой:а — трансформатор с индуктивностью в цепи; б — трансформатор без индуктивности в цепи, ток регулируется балластным реостатом Показаны характерные зависимости (/д = / (/) для электродов с основным покрытием
...
Таким образом, эти две части гистограммы т„ 3 относятся к разным явлениям, и поэтому рассматривать их следует раздельно, определяя для каждой из них с помощью метода поэтапной обработки гистограмм средние значения тк
...
В частности, для анализа стабильности дуги постоянного тока и факторов, влияющих на нее, в системе АНП-2 реализован универсальный режим статистической обработки напряжения дуги и тока сварки, позволяющий представлять информацию в виде гистограмм Ил и /св- Значения 1/л и /св измеряются с частотой квантования (до 20 кГц)
...
Фтористый кальций (плавиковый шпат, флюоритовый концентрат) является компонентом, определяющим целый ряд специфических свойств электродов основного вида
...
Зависимость стабильности дуги от содержания Са^ в шлаках электродных покрытий при сварке промышленными электродами отечественного и зарубежного производства /св =I — стабильное горение дуги: II — обрывы дуги
...
По нашему мнению, при таком значительном удлинении дуги парциальное давление С02 в межэлектродном промежутке сильно уменьшается ,из-за разбавления окружающим воздухом, степень контрагирования плазмы снижается, т
...
Известно [971, что в момент короткого замыкания и последующего перетекания крупных электродных капель в значительной степени снижается температура торца электрода и плазмы, что приводит к уменьшению эмиссионного тока и сокращению времени существования остаточной плазмы
...
При мелкокапельном переносе расплавленного металла величина термоэмиссионного тока после погасаний дуги в различных полупериодах испытывает значительно меньшие колебания
...
У электродов серии Т (ферротитан в покрытии) стабильное горение дуги на переменном токе, причем стабильность возрастает с увеличением количества ферротитана в покрытии
...
Видно, что при замене в покрытии фтористого кальци! ферротитаном (серия Т) наблюдается некоторое снижение напряжения U3, увА личение тока /3 и сокращение времен! формирования разряда t3
...
Характер изменения тока и напряжения после перехода через нуль до момента зажигания при сварке электродами серий 113— 1I7A и Т; отрицательный полупериод (минус на электроде)
...
Характер изменения тока и напряжения после перехода через нуль до момента зажигания при сварке электродами серий 113— 1I7A и Т; отрицательный полупериод (минус на электроде)
...
Причины этого яв- I ления можно объяснить тем, что в случае использования ферротитана эмиссия электронов с поверхности ванны настолько усиливается, что способна значительно ослабить деионизирующее влияние фтористого кальция (см
...
Во-первых, как элемент с большим сродством к кислороду, титан интенсивно раскисляет шлак, чем способствует повышению его основности, а следовательно, и термоэмиссионной способности
...
Характер изменения напряжения и тока после перехода через нуль от момента зажигания при сварке электродами серии ЛТ:I — положительный полупериод; // — отрицатель-ные участки развития дугового разряда после перехода тока через нуль до момента зажигания (рис
...
На каждом участке нанесены кривые нарастания тока и напряжения одновременно для электродов с исследуемым металлом и его оксидами, что облегчает сопоставление сравниваемых вариантов
...
На основании результатов, изложенных выше, можно утверждать, что одним из факторов, определяющих процесс повторного зажигания дуги при сварке плавящимся электродом, является эмиссионная спо-
...
Параметры зажигания дуги при сварке электродами с ферросплавами циркония, марганца и кремния и их оксидамисобность горца электрода и поверхности сварочной ванны, зависящей ог температуры расплавленного металла и покрывающего его шлака, а также от работы выхода электронов из них
...
При замене пластины из стали металлом с меньшими значениями работы выхода электронов (титан, цирконий), напряжение зажигания дуги в положительном полупериоде становится дажеменьше, чем в отрицательном
...
Замена пластины на встречно горящий электрод также приводит к устранению асимметрии по значениям 113, несмотря на то что в этом случае следует ожидать больших концентраций фтора и его соединений в межэлектродном промежутке
...
Полученные результаты, на наш взгляд, свидетельствуют о снижении напряжения повторного зажигания дуги из-за увеличения эмиссионной способности свариваемого металла
...
Параметры зажигания дуги при сварке электродами с ферросплавами циркония, марганца и кремния и их оксидамисобность горца электрода и поверхности сварочной ванны, зависящей ог температуры расплавленного металла и покрывающего его шлака, а также от работы выхода электронов из них
...
При замене пластины из стали металлом с меньшими значениями работы выхода электронов (титан, цирконий), напряжение зажигания дуги в положительном полупериоде становится дажеменьше, чем в отрицательном
...
Бы-| ли изготовлены порошковые проволоки диаметром 4 мм, сердечники которых состояли из железного порошка, ферро-циркония и лигатур, содержащих барий и церий
...
Бы-| ли изготовлены порошковые проволоки диаметром 4 мм, сердечники которых состояли из железного порошка, ферро-циркония и лигатур, содержащих барий и церий
...
Видно, что высокие значения напряжения зажигания получены при использовании в качестве непокрытых электродов проволок 4 и 5, значения работы выхода электро нов из которых ниже, чем, например, 1для проволок I и 2
...
Такое объяснение подтверждено результатами определения работы выхода электронов для образцов, изготовленных при расплавлении проволок 14 и 5 дугой в открытой атмосфере
...
Повторное зажигание дуги и эмиссионные свойства шлаковЭмиссионные свойства поверхности электрода и ванны зависят от температуры и работы выхода расплавленного металла и покрывающего его шлака
...
Работа выхода металла может быть снижена добавками элементов с более низкой работой выхода и высокой температуройкипения, например титана в количестве до 0,1 %
...
Однако применяя известное уравнение Ричардсона — Дешмана 1451 и используя полученные эмиссионные характеристики шлаков (работу выхода), можно рассчитать ожидаемую плотность тока насыщения для реальных температур (табл
...
Принимая во внимание, что площадь эмитирующей поверхности в реальной дуге при сварке покрытыми электродами может составлять 0,1 — 0,2 см2 (площадь капли), приведенный расчет указывает, что (особенно с учетом непрерывного восполнения шлаковой пленки во время плавления электрода) реальные сварочные шлаки могут обеспечить достаточный для повторного зажигания дуги ток эмиссии
...
Для получения достаточно раскисленного шлака желательно, исходя из особенностей композиционного построения данного покрытия, использовать преимущественно вместо кислых оксидов ферросплавы этих же элементов (например, ферротитан вместо рутила, ферросилиций взамен кварцевого песка, ферроцир-коний вместо диоксида циркония и т
...
Принимая во внимание, что площадь эмитирующей поверхности в реальной дуге при сварке покрытыми электродами может составлять 0,1 — 0,2 см2 (площадь капли), приведенный расчет указывает, что (особенно с учетом непрерывного восполнения шлаковой пленки во время плавления электрода) реальные сварочные шлаки могут обеспечить достаточный для повторного зажигания дуги ток эмиссии
...
Влияние конструкции и толщины покрытия на стабильность дугиКонструктивно электродные покрытия отличаются толщиной, числом слоев, наличием секторов, односторонним утолщением ит
...
При этом одновременно достигаются две цели: первая — вынесение фторидов в периферийную зону дуги и тем самым снижение концентрации электроотрицательных элементов в приэлектродных областях и уменьшение величины нескомпенсиро-ванного отрицательного объемного заряда в переходный момент у поверхности электрода, на котором в новом полупериоде формируется катод и который препятствует выходу электронов 1171]; вторая цель — увеличение концентрации электроположительных элементов (например, соединений калия), компенсирующих отрицательный объемный заряд, при общем их незначительном содержании в покрытии, что имеет важное значение для снижения токсичности свароч-ного аэрозоля и гигроскопичности покрытия
...
В первой серии опытов изменяли состав покрытия постепенным вынесением СаР2 в наружный слой покрытия путем увеличения содержания мрамора: во внутреннем, т
...
Во второй серии изменяли соотношение площадей внутреннего и наружного слоев покрытия так, чтобы в нем сохранилось постоянное общее содержание мрамора и фторида кальция
...
В этом случае все количество СаР2 сосредоточивалось в наружном слое и соотношением площадей слоев изменялась степень удаленности от оси дуги слоя, содержащего фторид
...
Аналогичное благоприятное действие на стабильность дуги оказывают также удаление наружного, содержащего СаР2 слоя к периферии при утолщении внутреннего слоя, т
...
Однако возрастание показателя стабильности В3 по мере увеличения 5П наблюдается лишь до определенных пределов, после чего стабильность остается практически постоянной (рис
...
В результате в приэлектродных областях повышается внутренняя энергия, что способствует ^увеличению тепловой инерционности ^столба дуги 1831 Поэтому при погасаниях в момент смены полярности дуга
...
В этом случае, видимо, сказывается избыток фторидов в зоне дуги и более выраженное их дестабилизирующее действие (на практике электроды с СаР2 во внутреннем слое не применяются)
...




Металловедение сварки алюминия и его сплавов
Применение взрыва в сварочной технике
Поверхностные явления при сварке металлов
Металлургия дуговой сварки: Процессы в дуге и плавление электродов
Металлургия дуговой сварки: Взаимодействие металла с газами
Дефекты сварных швов
Інженерія поверхні: Підручник