Все о сварке

Полная тепловая мощность сварочной дуги определяется по формуле


Тепловая мощность дуги

ЭЛЕКТРОГАЗАСВАРЩИК

Энергия мощных потоков заряженных частиц, бомбар­дирующих катод и анод, превращается в тепловую энергию электрической дуги. Суммарное количество теплоты Q (Дж), выделяемое дугой на катоде, аноде и столбе дуги, опреде­ляется по формуле Q = lUt, где I — сварочный ток, А; U — напряжение дуги, В; г — время горения дуги, с.

При питании дуги постоянным током наибольшее ко­личество теплоты выделяется в зоне анода (42—43%). Это объясняется тем, что анод подвергается более мощной бом­бардировке заряженными частицами, чем катод, а при стол­кновении частиц в столбе дуги выделяется меньшая доля общего количества теплоты.

При сварке угольным электродом температура в катод­ной зоне достигает 3200°С, в анодной — 3900°С, а в столбе дуги среднее значение температуры составляет 6000°С. При сварке металлическим электродом температура катодной зоны составляет около 2400°С, а анодной — 2600°С.

Разная температура катодной и анодной зон, а также и разное количество теплоты, выделяющееся в этих зонах, используются при решении технологических задач. При сварке деталей, требующих большого подвода теплоты для прогрева кромок, применяют прямую полярность, при ко­торой анод (плюсовая клемма Источника тока) подсоединя­ют к детали, а катод (минусовая клемма источника тока) — к электроду. При сварке тонкостенных изделий, тонколис­товых конструкций, а также сталей, не допускающих пере­грева (нержавеющие, жаропрочные, высокоуглеродистые

и др.), применяют сварку постоянным током обратной по­лярности. В этом случае катод подсоединяют к сваривае­мой детали, а анод — к электроду. При этом не только обес­печивается относительно меньший нагрев свариваемой де­тали, но и ускоряется процесс расплавления электродного материала за счет более высокой температуры анодной зоны и большего подвода теплоты. Полярность клемм источни­ка постоянного тока может быть определена с помощью раствора поваренной соли (половина чайной ложки соли на стакан воды). Если в такой раствор опустить провода от клемм источника тока, то у отрицательного провода будет происходить бурное выделение пузырьков водорода.

При питании дуги переменным током различие темпе­ратур катодной и анодной зон и распределение теплоты сгла­живаются вследствие периодической смены катодного и анодного пятен с частотой, равной частоте тока:

Практика показывает, что в среднем при ручной сварке только 60—70% теплоты дуги используется на нагревание и плавление металла. Остальная часть теплоты рассеива­ется в окружающую среду через излучение и конвекцию.

Количество теплоты, используемое на нагрев и плавку свариваемого металла в единицу времени, называется эф­фективной тепловой мощностью дуги q. Она равна полной тепловой мощности дуги, умноженной на эффективный коэффициент полезного действия нагрева металла дугой г|:

q = 0,24 / ■ Ud - ц,

где I — величина сварочного тока, А;

Uд — напряжение дуги, В.

Коэффициент полезного действия зависит от способа свар­ки, материала электрода, состава электродного покрытия и других факторов. При ручной дуговой сварке электродом с тонким покрытием или угольным электродом он составляет 0,5—0,6; а при качественных электродах — 0,7—0,85. При аргонодуговой сварке потери теплоты значительны и состав­ляют 0,5—0,6. Наиболее полно используется теплота при свар­ке под флюсом.

Для характеристики теплового режима процесса сварки принято определять погонную энергию дуги, т. е. количе­ство теплоты, вводимое в металл на единицу длины одно­проходного шва, измеряемое в Дж/м. Погонная энергия равна отношению эффективной тепловой мощности к ско­рости сварки

q_ _ 0,24 • / • £/4 • rj V = V ’

где V — скорость сварки, см/с.

Величина погонной энергии необходима для определе­ния рационального режима легированных термообрабаты­ваемых сталей.

Потери теплоты при ручной дуговой сварке составляют примерно 25%, из которых 20% уходят в окружающую среду дуги через излучение и конвекцию паров и газов, а осталь­ные 5% — на угар и разбрызгивание свариваемого метал­ла. Потери теплоты при автоматической сварке под флю­сом составляют только 17%, из которых 16% расходуются на плавление флюса, а на угар и разбрызгивание затрачи­вается около 1% теплоты.

Техника безопасности при работе с газосварочным обо­рудованием заключается в выполнении следующих требо­ваний: 1. Запрещается устанавливать оборудование и произво­дить сварочные работы вблизи огнеопасных материалов. Подвижные ацетиленовые генераторы должны устанавли­ваться не ближе …

При работе на контактных машинах возможны пораже­ния электрическим током, ожоги нагретым металлом, брыз­гами и выплесками расплавленного металла, отравление испарениями металла и его покрытий в зоне сварки, а так­же травматизм от …

§ 65. Техника безопасности при электрической сварке При электросварочных работах возможны следующие виды производственного травматизма: поражение электри­ческим током; поражение зрения и открытой поверхности кожи лучами электрической дуги; ожоги от капель …

msd.com.ua

Дуга, ее тепловая мощность

Сварочные работы: современное оборудование н техноло­гия работ

В тепловую энергию электрической дуги преобразуется энергия мощных потоков заряженных частиц, бомбардирующих катод и анод.

Суммарное количество теплоты Q (Дж), выделяемое дугой на катоде, аноде и столбе дуги, определяется по формуле:

о-да,

где: 1св — сварочный ток, А; ид — напряжение дуги, В; t —время горения дуги, с.

При этом не вся теплота дуги затрачивается на расплавление металла, другими словами — на саму сварку. Значительная часть ее расходуется на теплоотдачу в окружающую среду, расплавле­ние электродного покрытия или флюса, разбрызгивание и т. п.

Термином «тепловой баланс дуги » определяют характер распре­деления полной тепловой мощности по отдельным статьям расхода.

Наибольшее количество теплоты выделяется в зоне анода (42-43%) при питании дуги постоянным током. Это объясняется тем, что анод подвергается более мощной бомбардировке заряжен­ными частицами, чем катод, а при столкновении частиц в столбе дуги выделяется меньшая доля общего количества теплоты.

В столбе дуги среднее значение температуры составляет 600°С. При сварке угольным электродом температура в катодной зоне достигает 3200‘С, в анодной — 3900°С. При сварке металли­ческим электродом температура анодной зоны составляет около 2600°С, а катодной — 2400*С.

При решении технологических задач используются разная температура катодной и анодной зон и разное количество тепло­ты, выделяющееся в этих зонах. Прямую полярность, при кото­рой анод (плюсовая клемма источника тока) подсоединяют к де­тали, а катод (минусовая клемма источника тока) — к электроду, применяют при сварке деталей, требующих большого подвода теплоты для прогрева кромок.

Сварку постоянным током обратной полярности применяют при сварке тонкостенных изделий, тонколистовых конструкций, а также сталей, не допускающих перегрева (нержавеющие, жаро­прочные, высокоуглеродистые и др.). В этом случае катод подсо­единяют к свариваемой детали, а анод — к электроду. При этом не только обеспечивается относительно меньший нагрев свариваемой детали, но и ускоряется процесс расплавления электродного мате­риала за счет более высокой температуры анодной зоны и большего подвода теплоты. Полярность клемм источника постоянного тока может быть определена с помощью раствора поваренной соли (по­ловина чайной ложки соли на стакан воды). Если в такой раствор опустить провода от клемм источника тока, то у отрицательного провода будет происходить бурное выделение пузырьков водорода.

Различие температур катодной и анодной зон и распределе­ние теплоты сглаживаются вследствие периодической смены ка­тодного и анодного пятен с частотой, равной частоте тока при пи­тании дуги переменным током.

Практика показывает, что в среднем при ручной сварке толь­ко 60-70% теплоты дуги расходуется на нагревание и плавление металла. Остальная часть теплоты рассеивается в окружающую среду через излучение и конвекцию.

Эффективной тепловой мощностью дуги называется количе­ство теплоты, используемое на нагрев и плавку свариваемого металла в единицу времени. Она равна полной тепловой мощности дуги, умноженной на эффективный коэффициент полезного действия на­грева металла дугой. Коэффициент полезного действия зависит от способа варки, материала электрода, состава электродного покры­тия и других факторов. При ручной дуговой сварке электродом с тонким покрытием или угольным электродом он составляет 0,5-0,6, а при качественных электродах—0,74),85. При аргонодуговой свар­ке потери теплоты значительны и составляют 0,5—0,6.

Наиболее полно теплота используется при сварке под флюсом.

Для характеристики теплового режима процесса сварки при­нято определять погонную энергию дуги, иначе говоря, колйче - ство теплоты, вводимое в металл на единицу длины однопроход­ного шва, измеряемое в Дж/м. Погонная энергия равна отношению эффективной тепловой мощности к скорости сварки. Потери теплоты при ручной дуговой сварке составляют пример­

но 25%, из которых 20% уходят в окружающую среду дуги через излучение и конвекцию паров и газов, а остальные 5% — на угар и разбрызгивание свариваемого металла. Потери теплоты при автоматической сварке под флюсом составляют только 17%, из которых 16% расходуется на плавление флюса, а на угар и раз­брызгивание затрачивается около 1% теплоты.

Эффективной тепловой мощностью дуги q (Дж/с) называ­ют часть общей тепловой мощности дуги, расходуемой непосред­ственно на нагрев и расплавление основного и присадочного ме­таллов. Она всегда меньше полной тепловой мощности дуги. Эффективная тепловая мощность сварочной дуги представляет со­бой количество теплоты, введенное дугой в свариваемую деталь в единицу времени. Она определяется уравнением:

q=W

где ц является коэффициентом полезного действия дуги, представляющим собой соотношение эффективной теп­ловой мощности к полной тепловой мощности дуги.

Эффективная тепловая мощность зависит от способа сварки, материала электрода, состава покрытия или флюса и ряда дру­гих факторов.

Данные значений для различных способов сварки приведе­ны в таблице.

Способ сварки

Значение

В защитном газе вольфрамовым электродом

0,6

Покрытым электродом

0,75

Под флюсом

0,8-0,9

Эти данные показывают, что теплота дуги наиболее рацио­нально используется при автоматической сварке под флюсом.

Сварочный кабель подбирают соответственно силе тока. Обычно для малых токов до 200 А рекомендуется провод сече­нием 25 мма. Провод марки типа ПРГ — «провод резиновый гибкий» или типа ПРНГ — …

Молоток, зубило, металлические щетки, зажимы типа струб­цин, пенал для электродов диаметром 50-70 мм, длиной 300 мм. Понадобятся также углошлифовальная машинка («болгарка»)и электродрель. Далее при профессиональной работе вы сами опре­делите необходимый …

Электрододержатели применяют для закрепления электро­да и подвода к нему тока при ручной дуговой электросварке. Они должны прочно удерживать электрод, обеспечивать удобное и прочное крепление сварочного кабеля. Электрододержатель дол­жен обеспечивать возможность …

msd.com.ua

Pereosnastka.ru

Тепловая мощность дуги

Категория:

Сварка металлов

Тепловая мощность дуги

Полная тепловая мощность дуги расходуется на нагрев и плавление электродного и основного металла, нагрев и плавление электродного покрытия, рассеивание тепла в окружающую среду. Часть тепла, расходуемая на нагрев и плавление электродного и основного металла, электродного покрытия, вводимая дугой в изделие в единицу времени, называется эффективной тепловой мощностью сварочной дуги.

Погонная энергия сварочного процесса. Количество тепла, вводимое в изделие на единицу длины однопроходного шва, называется погонной энергией дуги (сварочного процесса).

При заданной скорости перемещения дуги вдоль свариваемых кромок v см/с количество тепла, вводимое в 1 см длины однопроходного шва, определяется отношением.

Это отношение называется погонной энергией дуги.

Погонная энергия дуги является одной из основных характеристик сварочного процесса и имеет важное значение при определении рационального режима сварки. Поперечное сечение однопроходного шва находится в прямой зависимости от величины погонной энергии.

Коэффициент наплавки. В процессе сварки часть электродного металла теряется на разбрызгивание, испарение, окисление, поэтому в наплавленный металл (сварной шов) его переходит меньше. Потери электродного металла при ручной сварке штучными электродами составляют до 10%.

Коэффициент наплавки — масса электродного металла в граммах, наплавленная за один час горения дуги, отнесенная к 1 амперу сварочного тока.

Коэффициент наплавки ан зависит от состава электродного стержня и покрытия, рода и полярности сварочного тока. Коэффициент наплавки является удельной производительностью сварочного процесса, он служит важной характеристикой электродов. Для стальных электродов коэффициент наплавки колеблется в пределах, составляя в среднем 9—10 Г/А-ч.

Коэффициент наплавки учитывается при нормировании сварочных работ, по его значениям определяют расход электродов, скорость и время сварки.

Производительность процесса сварки. Производительность сварки а также объем сварочных работ определяются массой наплавленного металла.

Чем больше сварочный ток, тем выше производительность сварки. Ток должен быть максимально допустимым при условии высокого качества сварки. При чрезмерной величине тока электрод, металл шва и зона сплавления основного металла (околошовная зона) будут сильно перегреваться, увеличится разбрызгивание металла. Это резко снизит качество сварки.

Читать далее:

Металлургические основы ручной дуговой сварки

Статьи по теме:

pereosnastka.ru

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 2

Процесс распространения теплоты в металле зависит от ряда факторов: эффективной тепловой мощности дуги, характера ее перемещения, размера и формы свариваемого изделия, теплофи-зических свойств материала. С увеличением мощности дуги области металла, нагретые до определенных температур, расширяются, а увеличение скорости перемещения дуги приводит к сужению этих областей в направлении, перпендикулярном оси шва, и сгущению изотерм перед дугой.  [16]

А / мм2, Увеличение силы сварочного тока приводит к увеличению эффективной тепловой мощности дуги Q3 ( J), вследствие чего увеличиваются глубина проплавления, выпуклость, ширина валика и скорость плавления электрода, В результате этого доля основного металла в металле шва повышается.  [17]

Количество теплоты, вводимой дугой в свариваемое изделие в единицу времени, называют эффективной тепловой мощностью дуги, дэ. Она включает в себя теплоту, непосредственно выделяющуюся в активном пятне на изделии, теплоту, поступающую с каплями электродного металла, покрытия или флюса, и теплоту, вводимую в изделие из столба дуги. Эффективная тепловая мощность дуги меньше ее полной тепловой мощности, часть которой расходуется непроизводительно.  [18]

Статическая характеристика дуги.| Внешняя характеристика.  [19]

Теплота, переданная от сварочной дуги непосредственно в свариваемую деталь в единицу времени, является эффективной тепловой мощностью дуги.  [20]

Под погонной энергией - g / v понимается количество тепловой энергии, потребной для получения сварного шва длиной в 1 см с заданной формой зоны проплавления; g - эффективная тепловая мощность дуги, ккал / с; v - скорость сварки.  [21]

Эффективная тепловая мощность дуги, определяемая по формуле (2.5), соответствует количеству теплоты, введенному в единицу времени в металл заготовки и затраченному на ее нагрев.  [22]

Не все тепло сварочной дуги идет на нагрев изделия: часть тепла затрачивается на нагревание нерасплавившейся части электрода, часть - на излучение в окружающее пространство, некоторое количество тепла теряется с каплями электродного металла при его разбрызгивании. Поэтому вводят понятие эффективной тепловой мощности дуги.  [23]

Количество тепла, вводимое дугой в свариваемое изделие в единицу времени, называют эффективной тепловой мощностью дуги и. Она включает в себя тепло, непосредственно выделяющееся на катодном или анодном пятне на изделии; тепло, поступающее с каплями электродного металла, покрытия или флюса; тепло, вводимое в изделие из столба дуги.  [24]

Количество теплоты, вводимой дугой в свариваемое изделие в единицу времени, называют эффективной тепловой мощностью дуги, дэ. Она включает в себя теплоту, непосредственно выделяющуюся в активном пятне на изделии, теплоту, поступающую с каплями электродного металла, покрытия или флюса, и теплоту, вводимую в изделие из столба дуги. Эффективная тепловая мощность дуги меньше ее полной тепловой мощности, часть которой расходуется непроизводительно.  [25]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru


Смотрите также