Коэффициент плавления, наплавки, потери на угар и разбрызгивание, производительность сварки
На производительность процесса электрической дуговой сварки влияют следующие факторы:
- сварочный ток;
- коэффициент плавления ап, который указывает, сколько электродного металла плавится под действием сварочного тока в 1 а за единицу времени 1 ч;
- коэффициент наплавки ан, который обычно меньше ап (исключение составляют лишь те электроды, в состав покрытии которых входит большое количество ферросплавов или железного порошка), так как не весь расплавленный электродный металл переходит в сварной шов: часть электродного металла выгорает, часть разбрызгивается.
Величина потерь металла на угар и разбрызгивание, а также значения коэффициента плавления и коэффициента наплавки зависят от сварочного тока. Увеличение тока приводит к повышению температуры столба сварочной дуги, т. е. к интенсивности расплавления электрода и ускорению протекания химических реакций. Некоторые из реакций сопровождаются выделением газа, например FeO + С <=>. Fe + CO.
Значит, с увеличением сварочного тока коэффициент плавления (ап) и коэффициент наплавки (ан) увеличиваются, но на разные величины, так как увеличение температуры сварочной дуги приводит к увеличению количества образующихся газов, повышению их давления в капле, а следовательно, к повышению потерь на угар и разбрызгивание.
На величину коэффициентов плавления (ап) и наплавки (ан), а также на потери от угара и разбрызгивания влияет количество тех или иных примесей в электродном металле и электродном покрытии.
Элементам, имеющим большой потенциал ионизации, требуется большая напряженность поля для сохранения того же количества заряженных частиц, участвующих в перенесении заданного сварочного тока. Вследствие этого элементы с большим Ui повышают температуру столба дуги, так как Тст - 810·U0.
Температура стержня электрода также влияет на коэффициенты плавления и наплавки ( ап, ан). В начальный момент дуговой сварки скорость плавления электродного металла небольшая, но по мере разогрева электрода джоулевым теплом проходящего по нему тока скорость его плавления может увеличиться в 2 раза, т. е. на 100% и более при значительных плотностях тока. При этом увеличиваются коэффициенты плавления ( ап), наплавки (ан), потери же на угар и разбрызгивание практически не изменяются. Нормальное качество наплавки (или сварного шва) будет обеспечено, если скорость плавления электрода в начале будет отличаться от скорости в конце не более, чем на 30%. Джоулево тепло определяется уравнением
Покрытие электродов существенно влияет на коэффициенты плавления (ап), наплавки (ан) и коэффициент потерь, равный
Коэффициент плавления толстопокрытых электродов значительно уменьшается по сравнению с коэффициентом голых и тонкопокрытых электродов за счет того, что некоторое количество тепла дуги расходуется на плавление, испарение, разложение покрытия, но прямой зависимости коэффициента плавления (ап) от толщины покрытия нет.
Коэффициент потерь толстопокрытых электродов уменьшается по сравнению с коэффициентом голых за счет того, что материалы электродных покрытий при испарении дают дополнительное количество газа, который увлекает за собой пары металла и мелкие капли.
Коэффициент наплавки ан электродов с толстым покрытием обычно меньше коэффициента плавления, за исключением тех случаев, когда в покрытие входит большое количество металлических составляющих.
На величину ап и ан оказывает, кроме того, влияние полярность тока, тип соединения, положение шва в пространстве и т. д.
Установлено, что род сварочного тока существенно не влияет на величину ап и ан. С переходом на переменный ток в некоторой степени коэффициент потерь уменьшается, но производительность практически не изменяется.
Следовательно, коэффициенты плавления (ап) и наплавки (ан), коэффициент потерь будут иметь разную величину (при прочих равных условиях) при сварке электродами разных марок.