Взаимосвязь усредненного и парциальных коэффициентов перехода элементов при ручной дуговой сварке

Аннотация

Описана методика оценки усредненного и парциальных коэффициентов перехода элементов при ручной дуговой сварке.

При сварке покрытыми электродами состав наплавленного металла и его сварочно-технологические свойства зависят от условий плавления стержня и покрытия и взаимодействия образовавшихся фаз друг с другом и газом.

Состав наплавленного металла может быть определен, если известны общие, усредненные коэффициенты перехода элементов. Последние находят чаще всего экспериментально для конкретных условий сварки, что не позволяет гарантировать точность прогноза при изменившихся условиях. В связи с этим была поставлена задача разработки методики определения парциальных коэффициентов перехода элементов, т.е. коэффициентов перехода на каждой стадии нагрева и плавления, и их зависимости от параметров режима сварки.

При плавлении электрода протекают следующие процессы в дуговом промежутке:

– плавление стержня электрода и формирование капель металла;

– плавление металлической части покрытия электрода (ферросплавов) и формирование капель металла;

– плавление неметаллической части покрытия электрода (оксидов, органических соединений) и формирование капель шлака;

– удаление газообразных компонентов из зоны сварки;

– восстановление металлических компонентов из оксидов шлака.

Общий коэффициент перехода элемента показывает, какая доля элемента теряется в процессе сварки. Анализ процессов, протекающих при нагреве и плавлении электрода, позволил найти взаимосвязь общего (усредненного) коэффициента перехода с парциальными коэффициентами, выраженную количественно.

Приведены уравнения, которые позволили на основе экспериментальных и справочных данных найти парциальные коэффициенты перехода элементов.

Эксперимент позволил найти значения масс сварочной и шлаковой ванн при заданных параметрах режима, а также установить зависимость между массами сварочной и шлаковой ванн и мощностью дуги.

Были рассчитаны парциальные и усредненные коэффициенты перехода углерода и марганца в наплавленный металл при ручной дуговой сварке электродами УОНИ 13/55 диаметром 4 мм. В результате обработки экспериментальных и расчетных данных получены регрессионные уравнения для расчета парциальных коэффициентов перехода в зависимости от параметров режима, которые можно использовать для прогнозирования состава наплавленного металла.