как можно уменьшить разбрызгивание металла при дуговой сварке плавящимся электродом

Как можно уменьшить разбрызгивание металла при дуговой сварке плавящимся электродом

Во время сварки очень сильно «брызгают» электроды. Что не так?

Стоит проверить состояние самого инвертора, так же может быть не правильно подобраны сами электроды, определите тип и нужный результат сварного соединения, подберите подходящие расходники, проверьте на других электродах

Электрод электроду рознь, и его тоже нужно выбрать правильно.
Совсем убрать такое явление не получится. Но можно существенно снизить стабильностью процесса самой сварки.

Этому может быть несколько причин. Чтобы их понять, надо проследить за стабильностью самого сварочного аппарата.
Может даже электрод не подходящий у Вас.

сложно ответить на вопрос, не видя что там у вас на самом деле и как происходит.
надо бы поговорить и спросить совета у опытных сварщиков, и надо бы это у них вживую спросить, в процессе такого проявления.
причиной как мне кажется, может быть все что угодно

Во время сварки очень сильно «брызгают» электроды. Что не так?

Если отключить электричество, то все станет «так», и брызгать прекратят электроды! :empathy3: А если серьезно, электроды должны быть сухими, что бы не брызгаться, надо их сушить в духовке, а затем покрывать тонким слоем воска. Тогда они перестанут брвзгать и прилипать.

Во время сварки очень сильно «брызгают» электроды. Что не так?

Если отключить электричество, то все станет «так», и брызгать прекратят электроды! :empathy3: А если серьезно, электроды должны быть сухими, что бы не брызгаться, надо их сушить в духовке, а затем покрывать тонким слоем воска. Тогда они перестанут брвзгать и прилипать.

Про сушку в духовке тоже наслышан. Тому есть и логическое объяснение: влага это тоже газ водород и кислород.
От них окись появляется, та, которая мешает варить без флюса. А флюс призван защищать от подобных газов.
Ну и как он может защищать, если сам же ими и наполнен?

Надо уже научится, с нано технологиями варить на молекулярном уровне, что бы метал не нагревался вообще.
Тогда бы и брызг не было. Да и вообще, была бы революция в индустрии, когда бы такое случилось.

Такие технологии уже в принципе есть, они широко применяются на производстве
Называется все это Холодная сварка
Но там есть как свои плюсы так и свои минусы
Вообщем не везде такой метод подойдет

При оптимальное настройке тока и хороших электродах разбрызгивание и так будет минимально
Много еще от аппарата зависит конечно

Есть разные защитные покрытия различного состава позволяющие снизить разбрызгивание более чем в 2 раза
И все же в большенстве случаев зависит от качества электродов и их хранения
Т.е. если они напитались влаги, то будет разбрызгивание

Мне кажется что сейчас уже эта проблема не должна быть актуальной
Изначально должен быть настроен аппарат таким образом что бы не было никаких разбрызгиваний
А элетроды должны быть соответствующего качества
А продаються они в пленка специально что бы не набирать влаги
Так что все эти проблемы от чьего либо раздолбайства

Источник

Брызги при сварке

Разбрызгивание металла при сварке и прилипание электрода, является не менее распространённой проблемой, как и непровары с прожогами. В результате этого портится внешний вид заготовки, а в отдельных случаях, это и вовсе считается серьезным дефектом.

При сварке ответственных конструкций, прилипшие к металлу брызги считаются серьезным недостатком. Однако от них можно избавиться раз и навсегда, если предпринять для этих целей защитные меры.

Почему появляются брызги при сварке

Сварочные брызги на металле образуются вследствие электродинамического удара. В тот момент, когда образуется сварочная дуга, ток имеет самое высокое значение. Металл электрода просто разлетается в стороны и оседает на поверхности заготовки.

Конечно же, это приводит к дефектам, которые более чем ярко выражены и портят внешний вид изделия. В итоге, брызги приходится счёсывать болгаркой, производить шлифовку металла и т. д., в общем, терять дополнительное время и силы на подготовку металла.

Однако причины образования брызг на металле не только так сказать естественные. Брызги могут появиться и по причине скачков напряжения в сети. Тогда их количество резко увеличивается. Кроме того, причина может быть связана и с плохо подготовленной поверхностью, когда сварка осуществляется по ржавому и грязному металлу.

Кроме всех вышеперечисленных причин, нередко появление брызг связано и со следующими факторами:

Именно о последней проблеме, а также о способе её решения, будет рассказано ниже.

Какая существует защита от сварочных брызг

Если нужно варить в труднодоступном месте или по техническим причинам нет возможности механического удаления сварочных брызг с металла, то, рекомендуется:

— Использовать специальные жидкости от брызг сварки. Это могут быть как спреи, так и специальные составы, которые наносятся на поверхность металла при помощи кисточки. Также существуют пасты от сварочных брызг.

В нынешнее время хорошо себя зарекомендовали уже готовые средства, которые производят такие популярные компании, как WELD, ESAB, BINZEL и другие.

— Использовать мел для защиты от брызг.

Что касается мела, то рекомендуется делать раствор на воде с применением данного компонента. Для этого мел растворяется в небольшом количестве воды, чтобы получилась паста. Далее уже готовый защитный раствор от брызг сварки наноситься на поверхность металла перед его соединением.

При этом чтобы сохранить контакт, раствор не наносится на кромки свариваемых заготовок. Такой способ защиты металла от брызг сварки отличается практичностью и экономичностью. Стоимость мела не высокая, да и удаляется он достаточно быстро и легко с поверхности металла.

Источник

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ РАЗБРЫЗГИВАНИЯ ПРИ СВАРКЕ

Рис. 14.3. Схемы постов для сварки в защитных газах: а — неплавящимся электродом в инертных газах на постоянном токе прямой полярности; б — то же, на переменном токе; в — плавящимся электродом на постоянном

токе обратной полярности

Разбрызгивание электродного металла при сварке в СО2 является одним из основных недостатков этого способа сварки. Разбрызгивание сопровождается увеличением расхода электродной проволоки и защит­ного газа, забрызгиванием поверхности свариваемых деталей и деталей сварочной горелки. Все это приводит к увеличению себестоимости сва­рочных работ за счет увеличения затрат на материалы и повышению трудоемкости вследствие затрат труда на зачистку от брызг.

Основными причинами разбрызгивания является:

*■ увеличение размера капель электродного металла при повы­шении напряжения;

* недостаточная стабильность процесса сварки;

* реактивные силы, выталкивающие каплю металла из зоны сварки в начале короткого замыкания;

* интенсивное газовыделение в объеме жидкого металла капли и сварочной ванны, сопровождающееся взрывообразными выбросами расплавленного металла из сварочной ванны;

В настоящее время проблема снижения разбрызгивания является актуальной и работы, направленные на ее решение, ведутся в различных направлениях.

Все известные методы снижения разбрызгивания можно разделить на два направления.

1. Химические методы:

* использование газовых смесей для защиты зоны сварки;

* использование активированных и порошковых проволок.

2. Энергетические методы (методы, влияющие на энергетические процессы сварки):

* сварка пульсирующей дугой;

* сварка с принудительными короткими замыканиями;

* синергетические системы управления параметрами режима;

* импульсная подача сварочной проволоки.

Сварка в смесях защитных газов. Сущность способа состоит в том, что при изменении химического состава защитного газа в суще­ственной степени изменяются физические и металлургические процессы сварки. Это проявляется, во-первых, через окислительную способность защитной среды, во-вторых, через ее теплофизические свойства, влияющие на дугу.

Инертные газы обладают рядом особенностей: отсутствием диссо­циации и отрицательных ионов, низким напряжением горения дуги бла­годаря наличию метастабильных уровней возбуждения и ступенчатой ионизации. В зависимости от применяемого инертного газа изменяются поверхностное натяжение и размер капель электродного металла. А также коэффициент расплавления электрода.

Для дуги в углекислом газе характерны высокие значения тепло­проводности и градиента потенциала в столбе дуги. Применение СО2 связано с нестабильностью горения дуги, вызванной силой, отталки­вающей каплю вверх и в сторону, действующей против направления пе­реноса металла и создаваемой высоким давлением газа внутри столба струями пара с поверхности сварочной ванны, ударяющими в каплю.

Рассмотрим влияние компонентов газовой среды на примере смеси для высокого производительного процесса TIME. Обычно используют 65 % Аг + 26,5 % Не + 8 % С02 + 0,5 % О2.

Добавка гелия увеличивает потенциал ионизации и градиент по­тенциала в столбе дуги. Благодаря этому возрастают напряжение и энергия дуги. Плазменный поток становится более мощным и стабили­зирует дугу.

Добавка О2 к аргону повышает стабильность горения дуги и улуч­шает перенос металла, уменьшая разбрызгивание. Добавка кислорода к углекислому газу улучшает отделение брызг от основного металла, улучшает внешний вид шва и снижает склонность к образованию пор при сварке металла, покрытого ржавчиной.

Предлагается рассмотривать действие парамагнитных сил и поло­жительной магнитной восприимчивости кислорода и других газов на критическое значение тока перехода к струйному переносу. Предпола­гается, что наличие парамагнитного газа усиливает действие электроди­намической силы, что приводит к уменьшению критического значения тока. Кроме того, существует возможность сепарации компонентов га­зовой смеси и концентрация кислорода вблизи расплавленной капли под воздействием магнитного поля, что снижает поверхностное натяжение металла.

Преимущества данного способа:

1) снижение уровня разбрызгивания;

2) переход к струйному переносу;

3) снижение уровня критического тока;

4) меньшая восприимчивость к качеству поверхности свариваемых

Недостатками же сварки в смесях защитных газов являются:

1) смеси на основе аргона дорогостоящие;

2) невозможность длительного хранения готовых смесей газов;

3) повышенная окислительная способность атмосферы;

4) отсутствие управляемости процесса (отсутствие управляемого пе­реноса).

Двухслойная защита. Сущность заключается в использовании двух потоков защитного газа: внутреннего, по которому подают аргон, для улучшения защиты и уменьшения сжатия столба дуги и наружного, по которому подают углекислый газ. Подобная защита сварочной дуги обеспечивает стабильность горения дуги с минимальным разбрызгива­нием.

Использование активированных и порошковых проволок.

Сущность процесса состоит в том, что в зону сварки посредством про­волоки вносятся некоторые химические элементы, влияющие на тепло­физические свойства сварочной дуги.

При сварке проволоками различных систем легирования наиболь­шее влияние на характеристики переноса электродного металла оказы­вает кремний. Другие элементы, как алюминий, титан, молибден, мар­ганец, хром, никель и т. п., располагаются в соответствии с их способно­стью изменять поверхностное натяжение расплавленного металла.

При нанесении на поверхность проволоки покрытий, состоящих из тонкого слоя солей щелочных и щелочноземельных металлов (соли це­зия + соли калия; соли цезия + соли натрия; растворов углекислого ка­лия, а также оксиды других металлов Fe304, СеО2), расширяются техно­логические возможности процесса сварки в результате повышения ста­бильности горения дуги и снижения разбрызгивания.

Наличие в сварочной дуге легкоионизируемых щелочных металлов резко уменьшает диаметр столба дуги, а площадь активных пятен рас­ширяется. Электромагнитная сила способствует отрыву капель элек­тродного металла.

Введение в электродную проволоку шихты, состоящей из 10 % К2С03; 10 % Ка2СОз; 5 % CaF2 (остальное двуокись титана) благоприят­но сказывается на стабильности горения дуги и характере переноса ме­талла. Применение активаторов на основе титана снижает разбрызгива­ние до 50 %.

К недостаткам активированных покрытий можно отнести его осы­пание с поверхности проволоки. Эта проблема решается нанесением по­крытия в процессе сварки при помощи специального устройства, уста­навливаемого на сварочную горелку.

Существуют технологии изготовления проволок, поверхность ко­торых насыщена кислородом, который увеличивает стабильность горе­ния дуги и уменьшает разбрызгивание до 3% за счет снижения силы по­верхностного натяжения.

С целью повышения стойкости против атмосферной коррозии, на проволоку наносят покрытие черный хром. Данное покрытие не только защищает проволоку от коррозии, но и снижает разбрызгивание и поте­ри электродного металла.

Порошковые проволоки широко применяются для производства сварных изделий благодаря хорошим технологическим свойствам. Это направление сварочной техники широко развивается как в нашей стране, так и за рубежом. Флюс, входящий в состав порошковых прово­лок позволяет вводить в зону сварки компоненты, улучшающие ста­бильность горения дуги, улучшающие формирование шва, обеспечи­вающие минимальные потери металла на угар и разбрызгивание, и по­зволяет применять различные системы легирования.

Подбор режимов. Стабильность процесса, качество формирования шва и разбрызгивание электродного металла зависят от правильного выбора параметров режима сварки. При правильно подобранных режи­мах, когда скорость подачи равна скорости плавления, разбрызгивание не превышает 6-10 %.

Для каждого диаметра проволоки имеется диапазон так называемо­го критического тока, при котором разбрызгивание увеличивается при­мерно в два раза. Эти режимы применять нерационально.

Импульсно-дуговая сварка. Способ заключается в наложении на дежурную дугу импульсов большого тока. Применяются два основных способа управления переносом металла при импульсно-дуговой сварке плавящимся электродом. В первом случае расплавление конца электро­да и формирование на его торце капли необходимого размера происхо­дят во время протекания, так называемого, базового тока. При наложе­нии тока на дугу он только отрывает образовавшуюся ранее каплю от электрода. Во втором случае плавление и отрыв капли осуществляются одним и тем же импульсом тока. Базовый ток в этом случае служит только для поддержания горения дуги в промежутках между импульса­ми тока и практически не расплавляет проволоку. Само наложение им­пульсов, представляющих собой управляющие воздействия, существен­но стабилизирует процесс сварки, так как компенсирует действие воз­мущений, вызываемых капельным переносом металла, блужданием ак­тивного пятна (особенно при малых токах) вследствие электромагнит­ных, тепловых и других влияний газовых потоков в дуге. Однако на­блюдаются колебания основных энергетических параметров процесса — средних значений напряжения на дуге и сварочного тока. Эти измене­ния происходят при действии на дугу как внешних возмущений (коле­бания напряжения питающей сети, скорости подачи электродной про­волоки из-за несовершенства подающих механизмов, неравномерность движения руки сварщика), так и закономерно возникающих в зоне свар­ки во время плавления электродной проволоки. В результате могут на­рушаться стабильность процесса и геометрические размеры шва. Это, в конечном счете, ухудшает качество и уменьшает производительность сварки, а также не дает возможности вести процесс во всех пространст­венных положениях.

Сварка пульсирующей дугой. Сущность процесса заключается в том, что скорость и количество вводимой в изделие энергии определя­ется не только режимом сварки, но и периодичностью пульсации сва­рочного тока. Последний, в свою очередь, задается в зависимости от те­плофизических характеристик металла, типа соединения, геометрии и пространственного положения шва. При этом сварочный ток может из­меняться от максимальной величины до минимальной или до нуля, а частота пульсации — от десятых долей до нескольких секунд. Это обу­славливает следующие преимущества данного способа сварки:

а) возможность реализации на стандартном оборудовании;

б) электрические параметры дуги изменяются плавно по показательной функции, что способствует более рациональной отдаче тепла изделию;

в) плавная пульсация мощности дуги обуславливает плавное изменение ее давления: чем больше объем сварочной ванны, тем медленнее нарастает давление на жидкий металл, что предотвращает выплески его, прожоги, снижает разбрызгивание;

г) благодаря периодическому снижению мощности дуги и кри­сталлизации, в этот период ванны облегчается сварка в различных простран­ственных положениях;

д) специфические условия структурообразования сварных соединений при сварке пульсирующей дугой обеспечивают высокие пластические свойства сварных соединений.

Но также можно выделить следующие недостатки.

Процесс сварки пульсирующей дугой протекает с многократными повторами нагревов и охлаждений в интервале температур превраще­ний аустенита, которые усугубляют химическую и структурную неоднород­ность металла ЗТВ. Усиление неоднородности происходит в результате то­го, что в условиях многократных охлаждений периодически образуются и растворяются сложные агрегаты, включающие различные структурные со­ставляющие. В общем случае могут образовываться феррит с различной степенью перенасыщения углеродом, карбиды, выделяющиеся как из фер­рита, так и из аустенита.

При сварке с пульсирующей дугой воздействие в основном ориен­тировано на сварную ванну. Процесс не управляет переносом металла. Снижение разбрызгивания является косвенным следствием.

Сварка плавящимся электродом с принудительными коротки­ми замыканиями. Сущность данного способа заключается в том, что на интервале горения дуги в импульсе происходит интенсивное рас­плавление торца электрода и свариваемой детали. При этом вследствие силового воздействия дуги металл сварочной ванны вытесняется в хво­стовую часть и удерживается там в течении всей стадии плавления. По истечении заданного времени горения дуги в импульсе производят ступенчатое уменьшение сварочного тока до значения тока паузы. Это приводит к соответствующему снижению скорости плавления элек­трода и ослаблению силового воздействия дуги на сварочную ванну, ко­торая стремится в этот момент заполнить кратер, образовавшийся под торцом электрода на стадии действия импульса тока. Одновременно с этим капля под действием сил тяжести и поверхностного натяжения стремится занять соосное с проволокой положение.

В результате этих встречных взаимонаправленных движений про­исходит принудительное короткое замыкание, в начальный момент кото­рого в сварочной цепи производят увеличение тока, что позволит значи­тельно повысить скорость нарастания тока короткого замыкания и тем самым ускорить образование и разрушение жидкой перемычки, причем на протя­жении всей стадии короткого замыкания.

К преимуществам данного способа можно отнести: данный способ реализует управляемый перенос металла, что по­зволит управлять параметрами определяющими его; снижение объема сварочной ванны, а, значит, облегчение сварки в различных пространственных положениях; стабилизируется процесс горения дуги;

снижается перегрев капли, что снижает выгорание элементов из металла;

снижаются сварочные деформации;

ширина зоны разупрочнения снижается в ряде случаев 3…4 раза.

К недостаткам можно отнести:

1) необходимость использования в комплекте сварочного образо­вания специальных сильноточных импульсных регуляторов сварочного тока с малой инерцией;

2) необходимость использования большого количества обратных связей для управления каплеобразованием.

Имульсно-дуговая сварка с синергетическим управлением па­раметрами режимов. Выбор оптимальных параметров импульсов тока при сварке с синергетическим управлением базируется на следующих трех основных требованиях:

* для любой скорости подачи электродной проволоки парамет­ры являются целью поддержания постоянной длины дуги;

*■ базовый ток должен обеспечивать стабильное горение дуги в паузе;

* для заданной скорости подачи электродной проволоки ампли­туда, длительность и частота следования импульсов тока, а также зна­чение базового тока автоматически устанавливаются таким образом, чтобы за каждый импульс тока отделялась одна капля электродного ма­териала.

Таким образом, можно сказать, что сущность данного процесса за­ключается в том, что для любой скорости подачи электродной проволо­ки параметры импульсов тока, а также значения базового тока и дли­тельность паузы строго соответствуют скорости плавления электрода.

При этом обеспечивается мелкокапельный перенос металла по принципу: один импульс — одна капля электродного металла. Применение синергетического управления обеспечивает: простоту выбора и переналадки оптимальных параметров режима сварки;

стабильность горения дуги при изменении скорости подачи прово­локи, вылета электрода и напряжения сети;

облегчение формирования шва во всех пространственных положе­ниях;

качественную заварку кратера и благоприятное начало шва; меньшую чувствительность сварных соединений к термическому разупрочнению металла околошовной зоны; возможность использования проволок увеличенного диаметра; меньший расход электродной проволоки на единицу длины шва.

К недостаткам импульсно-дуговой сварки с синергетическими сис­темами управления параметрами режимов можно отнести: использование относительно низкой погонной энергии; необходимость в тщательной зачистке кромок от ржавчины, окали­ны, масла и краски во избежание образования дефектов сварного соединения;

* более высокая стоимость оборудования и затрат на его эксплуата­цию, ремонт.

Импульсная подача сварочной проволоки. Сущность процесса сварки с импульсной подачей сварочной проволоки заключается в про­граммировании скорости подачи электродной проволоки по законам, обеспечивающим контролируемый перенос капли расплавленного элек­тродного металла в жидкую сварочную ванну.

В основу процесса дуговой сварки с импульсной подачей электрод­ной проволоки положено использование дополнительной силы, которая прикладываясь к капле, резко изменяет характер плавления и переноса электродного металла аналогично импульсу электродинамической силы при импульсно-дуговом процессе. В данном случае дополнительной си­лой выступает сила инерции, действующая в период торможения элек­трода.

Дозирование переносимого металла происходит за счет установки оптимальных значений шага подачи и частоты следования импульсов.

Данный способ имеет ряд преимуществ по сравнению с постоянной подачей электродной проволоки:

1) осуществляется управляемый перенос металла;

2) меньшее выгорание элементов из расплавленного металла в результате уменьшения времени пребывания капли на торце электрода;

3) снижение разбрызгивания происходит за счет совместного действия силы поверхностного натяжения, действующей со стороны сварочной ванны, и остатков кинетической энергии капли, которая спо­собствует увеличению скорости втягивания капли и одновременно уто­нению перемычки, вследствие чего при ее взрыве вместо брызг образу­ются искры.

Вследствие вышесказанного можно сделать вывод, что наиболее перспективными методами снижения разбрызгивания в настоящее вре­мя являются методы, обеспечивающие управляемый перенос расплав­ленного металла, а именно: импульсно-дуговые процессы и процесс сварки с импульсной подачей сварочной проволоки.

Источник