1.3.1 Сущность процесса сварки в со2
При сварке плавящимся электродом в СО2 в основном используют процесс с переносом электродного металла во время принудительных коротких замыканий обеспечиваемые параметрически. Перенос металла осуществляется в результате периодического слияния капли электродного металла с ванной, что сопровождается коротким замыканием дугового промежутка и образованием перемычек расплавляемого металла. От условия протекания этого процесса зависит стабильность и устойчивость процесса сварки в целом, а также разбрызгивание металла.
Типичная осциллограмма одного микроцикла (период каплеобразования) такого процесса представлена на рисунке 1.2. Период каплеобразования состоит из двух этапов: этапа горения дуги, на котором происходит расплавление капли на электроде и ввод тепла в сварочную ванну, причем вследствие большой тепловой энергии размеры сварочной ванны не реагируют на мгновенные изменения тока, а определяются средним значением сварочного тока. И этапа короткого замыкания на котором происходит переход капли в сварочную ванну.
Поскольку параметрическое регулирование осуществляется за счет введения дросселя определенной индуктивности в сварочную цепь, то во время коротких замыканий сварочный ток будет нарастать стремясь к установившемуся значению тока короткого замыкания по экспоненте, а на этапе горения дуги уменьшается также по экспоненте. Рассмотрение процессов в микроцикле удобнее начать с рассмотрения этапа короткого замыкания.
Причем можно выделить три стадии короткого замыкания: в начальной стадии под действием сил поверхностного натяжении происходит слияние капли и ванны. Образовавшаяся первоначально в зоне контакта перемычка малых размеров расширяется при возрастающем токе короткого замыкания, и в тот процесс вовлекается вся капля. Происходит рост сечения перемычки. К моменту когда сечение перемычки примерно равно сечению электрода, ток возрастает до такого значения, когда электромагнитная сила действующая в жидком металле капли начинает способствовать силам поверхностного натяжения и образуется крупная перемычка. Вторая стадия небольшая по продолжительности, связана со сжатием образовавшейся крупной перемычки электромагнитными силами. Форма перемычки в зависимости от условий может быть различной, Третья, конечная стадия характеризуется интенсивным нагревом металла перемычки джоулевым теплом, форма перемычки приближается к цилиндрической, происходит ее окончательное разрушение.
Частота коротких замыканий зависит прежде всего от отношения между плотностью тока и средним напряжением на дуге, а также от многих других факторов включая химический состав электродного и основного металла, вылета электрода, скорости сварки и т.д. Оно может принимать значение от 1 до 100- 150 Гц.
Рисунок 1.2 - Схема изменения напряжения и силы тока на протяжении одного цикла при импульсно-дуговой сварке в углекислом газе с принудительными короткими замыканиями и характерные фотографии разрядного промежутка: -tH, tc - длительность нарастания и спада напряжения;-Ud - среднее напряжение дуги;-td - длительность горения дуги;-tK3 длительность короткого замыкания;-Т- длительность цикла;-Imax - максимальная сила тока;-Imin - минимальная сила тока;-UCB - средние значения напряжения;-IСВ - средние значения тока.