Перенос электродного металла

Металл электрода в виде капель переходит в сварочную ванну. Схематично перенос металла электрода можно представить в следующем виде.

В начальный момент металл на конце электрода подплавляется и образуется слой расплавленного металла. Затем под действием сил поверхностного натяжения и силы тяжести этот слой металла принимает форму капли с образованием у основания тонкой шейки. Поперечное сечение шейки капли с течением времени уменьшается, что приводит к значительному увеличению плотности тока у шейки капли. Удлинение шейки продолжается до момента касания капли поверхности сварочной ванны. В этот момент происходит короткое замыкание сварочной цепи. Резкое возрастание тока приводит к разрыву шейки ив следующее мгновение вновь возникает, но уже между торцом электрода и каплей. Под давлением паров и газов зоны дуги капля с ускорением внедряется в жидкий металл сварочной ванны. При этом часть металла в виде брызг выбрасывается из зоны сварки. Затем процесс каплеобразования повторяется.

Время горения дуги и короткого замыкания составляет примерно 0,02—0,05 секунды. Частота и продолжительность короткого замыкания в значительной степени зависят от длины сварочной дуги. Чем меньше длина дуги, тем больше коротких замыканий и тем они продолжительнее. Форма и размеры капель металла зависят от сварочного тока, состава и толщины электродного покрытия, положения шва. Перенос электродного металла крупными каплями происходит при сварке на малых токах электродами с тонким покрытием. При больших плотностях сварочного тока и при использовании электродов с толстым покрытием перенос металла происходит в виде потока мельчайших капель. Электродное покрытие снижает поверхностное натяжение металла. Кроме того, газообразующие компоненты, выделяя большое количество газов, создают в зоне дуги повышенное давление, которое способствует размельчению капель жидкого металла.

На процесс переноса капель металла в дуге действует газовое дутье, представляющее собой поток газов, направленный вдоль дуги в сторону сварочной ванны. При сварке электродом с толстым покрытием стержень электрода плавится быстрее, и торец его оказывается немного прикрытым «чехольчиком» покрытия. Интенсивное газообразование в небольшом объеме «чехольчика» приводит к явлению газового дутья, ускоряющего переход капель металла в сварочную ванну.

Влияние силы тяжести особенно сказывается при сварке нижних швов (способствует отрыву капель) и потолочных швов (препятствует переносу металла в шов).

Важным фактором, влияющим на перенос металла в дуге, являются электромагнитные силы. Плотность тока, проходящего через жидкую каплю, велика, поэтому сжимающее действие магнитного поля оказывается заметным. Магнитное поле ускоряет образование и сужение шейки капли, а следовательно, и отрыв ее от торца электрода. Электрическое поле, напряженность которого направлена вдоль дуги в сторону сварочной ванны, действует на жидкую каплю, ускоряя процесс отрыва капель от торца электрода и переход ее в сварочную ванну металла. Перенос капель электродного металла на свариваемый шов при потолочной сварке обеспечивается в основном действием магнитного и электрического полей, а также явлением газового дутья в дуге.