Коэффициент расплавления

При сварке метала шов образуется вследствие расплавления присадочного и проплавления основного металла. Расплавление присадочного металла характеризуется коэффициентом расплавления

где αр, — коэффициент расплавления; Gр — масса расплавленного за время t электродного металла, г; t — время горения дуги, ч; I — сварочный ток, А.

Коэффициент расплавления зависит от состава проволоки и покрытия электрода, веса покрытия, а также рода и полярности тока.

Коэффициент потерь

Коэффициент характеризует потери металла электрода на разбрызгивание, испарение и окисление.

Ψ = (Gр — Gн / Gр) ּ 100%,

где ψ — коэффициент потерь; Gн — масса наплавленного металла, г; Gp — масса расплавленного металла, г.

Коэффициент потерь зависит не только от состава проволоки и ее покрытия, но также и от режима сварки и типа сварного соединения. Коэффициент потерь возрастает при увеличении плотности тока и длины дуги. Он несколько меньше при сварке втавр, с разделкой кромок, чем при наплавке.

Коэффициент наплавки

Для оценки процесса наплавки вводят понятие коэффициента наплавки:

где αн — коэффициент наплавки; Gн — масса наплавленного за время t металла, г (с учетом потерь).

Коэффициент наплавки зависит от рода и полярности тока, типа покрытия и состава проволоки, а также от пространственного положения, в котором выполняют сварку.

Зависимость величины сварочного тока от диаметра электрода

При ручной дуговой сварке сварочный ток и диаметр электрода связаны следующей зависимостью:

I  = K ּ d,

где I— величина сварочного тока, А; К— коэффициент,зависящий от марки электрода (K = 40 ÷ 60; 40 — для легированных электродов, 60 — для углеродистых); d— диаметр электрода, мм.

Приведенная формула применима для электродов, имеющих диаметр 3—6 мм.

Зависимость между диаметром и величиной сварочного тока выражают так же следующей опытной формулой:

I = (m  + n ּ d) ּ d,

где m=20; n = 6 (для ручной сварки стальными электродами).

Производительность процесса дуговой сварки

Производительность сварки определяется количеством наплавленного металла

G = αн ּ I ּ t,

где G — масса наплавленного металла, г.

Чем больше ток, тем выше производительность. Однако при значительном увеличении сварочного тока для применяемого диаметра электрода — последний может быстро нагреваться теплом Ленца — Джоуля, что резко понизит качество сварного шва, так как металл шва и зона сплавления основного металла будут перегреты. Необходимо отметить, что перегрев электрода увеличивает разбрызгивание металла.

Погонная энергия

Отношение эффективной тепловой мощности дуги (источника) qи к скорости перемещения дуги υ называется погонной энергией.

где υ — скорость перемещения дуги (скорость сварки ), см/с.

Погонная энергия — это количество тепла в калориях, введенное на единицу длины однопроходного шва или валика.

Полную тепловую мощность сварочной дуги приближенно считают равной тепловому эквиваленту ее электрической мощности

Q = 0,24Uд ּ I, кал/с,

где Uд — падение напряжения на дуге, В; I — величина сварочного тока, A; Q — тепловой эквивалент электрической мощности сварочной дуги, кал/с.

Количество тепла, введенное сварочной дугой в изделие в процессе его нагрева за единицу времени, называется эффективной тепловой мощностью сварочной дуги, которая является суммой тепловой энергии, выделяющейся в пятне дуги на изделии, вводимой в изделие при теплообмене со столбом дути и пятном на изделии и поступающей с каплями расплавленного флюса, электродного металла и покрытия:

qи = 0,24Uд ּ I ּ hи кал/с,

где qи — эффективная тепловая мощность сварочной дуги, кал/с; hи — эффективный к. п. д. процесса нагрева металла сварочной дугой.

Откуда

hи = qи/0,24 ּ Uд ּ I.

Эффективным к. п. д. процесса нагрева металла сварочной дугой называется отношение количества введенного в металл тепла к тепловому эквиваленту электрической мощности дуги. Этот коэффициент характеризует эффективность процессов выделения тепла и теплообмена в дуговом промежутке по отношению к нагреву металла изделия и зависит в основном от способа сварки.

На рисунке приведен тепловой баланс тепла, выделяемый дугой, из которого видно, что более полно используется тепло дуги при автоматической сварке под флюсом. При увеличении длины дуги эффективный к. п. д. падает и возрастает с углублением дуги в ванну. При сварке металлическими электродами этот коэффициент мало зависит от рода, полярности и величины сварочного тока.