В зоне электродуговой сварки происходит:
Плавление металла, . перенос металла, образование сварочной ванны, кристаллизация сварочной ванны и фазовые изменения в зоне термического влияния.
На каплю расплавленного металла действует силы:
тяжести; поверхностного натяжения; реактивного давления; электродинамическая.
Сила тяжести (FT ) зависит от диаметра электрода, и является определяющей при сварке в нижнем положении;
Рис. 4.5 Силы, действующие на каплю расплавленного металла
FЭ - электродинамическая сила вызвана искривлением линий тока и пропорциональна квадрату силы тока; F ЭО -её осевая составляющая стремиться отбросить каплю к детали. Эта сила является решающей при сварке в верхнем положении; F ЭР - радиальная составляющая этой силы стремится пережать шейку капли; - реактивная сила паров испаряющегося металла, соприкасающегося с катодным или анодным пятном; – поверхностное натяжение. Сила поверхностного напряжения уменьшает поверхность капли и придает ей шаровидную форму ). Сила реактивного давления ( ) паров испаряющегося металла (соприкасающегося с катодным или анодным пятном) стремиться отбросить каплю назад.
Так же на каплю действуют аэродинамические силы взаимодействия с газовым потоком. Они могут и разгонять и тормозить каплю в зависимости от плотности и вязкости газа, размеров капли и скорости её перемещения относительно потока газа. Размер капель зависит от плотности тока. С тока масса определенных капель уменьшается , а при его критическом значении ( ) наблюдается структурный перенос.
Рис. 4.6 Зависимость размеров капель (d k ) и частоты их переноса ( n ) от силы тока (I d ): - диаметр капель;n- частота переноса капель;I - сила тока
Увеличение плотности тока увеличивает глубину проплавления металла и следовательно его долю в наплавленном слое. Образуются высокие и узкие валики.
Взаимодействие расплавленного металла с кислородом и азотом ухудшает химический состав металла, и увеличивает хрупкость шва.
Неуправляемое охлаждение приводит к нежелательным структурным и объемным изменениям, которые вызывают коробление, трещины, снижение прочности и нарушение параметров термообработки.
В жидком металле растворяется водород, повышающий хрупкость материала.