Определяне влиянието на режима на наваряване върху загубите от разпръскване на течен метал

3.2.1. Определяне влиянието на режима на наваряване върху загубите от разпръскване на течен метал

Съществуват различни конструктивни и технологични решения, които позволяват подобряване на процеса на наваряване и получаване на качествени покрития за съответните методи. Необходимо да се обърне по-голямо внимание в това отношение на процесите, протичащи в газова защита без и с вибрации на електродният тел, тъй като при наваряване под слой от флюс загубите са не повече от 1%. В редица литературни источници е посочено [28, 58, 88, 96, 126], че един от недостатъците, които снижават ефективността на наваряването в СО₂ е повишеното разпръскване на разтопен метал. Разпръскването е съпроводено с полепване на пръски, както по детайла, така и по дюзата. Това от своя страна налага въвеждане в технологичния процес на допълнителни операции по почистване. Според [58] от общата трудоемкост около 20 – 40% са необходими за почистване на детайла и 10 – 15% за почистване на апарата за наваряване.

Основните причини за разпръскването на разтопен метал са [28, 107, 110, 120, 121, ]: интензивно газоотделяне от течния метал на капката и наваръчната вана, съпроводено с взривообразно изхвърляне на разтопен метал; блуждаенето на дъгата и колебанието на големите капки в момента на откъсването им; реактивните сили, особено при нестабилен процес на наваряване; инерционните сили и удара на капките в наваръчната вана; недостатъчната стабилност на процеса на наваряване и др. Интензивността на разпръскване зависи от много фактори: състава и състоянието на повърхността на електродния материал и на повърхността на наваряване, характеристиката на източника на напрежение, параметрите на режима на наваряване, състава на защитния газ и др. Капките излитат със скорост от порядъка на 40 m/s, като ъгълът между направлението на полета и перпендикуляра на наваряваната повърхност обикновено не превишава 25^º [96].

За определяне на загубите от разпръскване на течен метал са проведени опити в лабораторни условия, като управляеми фактори са избрани скоростта на подаване и диаметъра на електродния материал, а като изходен параметър коефициента на загубите от разпръскване на разтопен метал (фиг. 3.30).

Ф
иг. 3.30. Модел за изследване загубите от разпръскване : V_T – скоростта на подаване на тела; d_T – диаметъра на тела: М - метода на наваряване;

О
питите са проведени върху пробни тела (фиг. 3.31) от стомана 45 с диаметър Ø = 60 mm, като преди и след наваряването е определена тяхната маса, за съответният режим на наваряване. Време на наваряване – 1,0 min.

където φ е коефициента на загуби от разпръскване на разтопен електроден материал; М₁ - масата на пробните тела преди наваряване; М₂ - масата на пробните тела след наваряване; М_Т - масата на електродния тел.

Резултатите от проведеното изследване са показани на фиг. 3.32 и фиг. 3.33.



Фиг. 3.32. Изменемие на загубите от разпръскване на разтопен метал  в зависимост от скоростта на подаване и диаметъра на електродния тел при наваряване без вибрации на тела.



Фиг 3.33. Изменение на загубите от разпръскване на разтопен метал  в зависимост от скоростта на подаване и диаметъра на електродния тел при наваряване с вибрации на тела.

Разпръскването в процеса на възстановяване на износените детайли е свързано с увеличаване на разхода на електроден материал, намаляване на производителността, повишаване на трудоемкостта свързана с почистването на накрайниците от пръски полепнал метал и др. Всичко това води от една страна до влошаване качеството на наварената повърхнина, а от друга до увеличаване на себестойността.

Влошеното качество се дължи на факта, че попадналите в наваръчния шев пръски представляват концентратори на напрежение, които в последствие водят до образуване на пукнатини.

От приведените по горе графики за загубите на електроден материал в диапазона на стабилно протичане на процесите при наваряване в защитна среда от СО₂ със и без вибрации се вижда, че и при 2-та вида диаметър на тела, загубите при наваряване с вибрации на електродния тел са по-малки от тези при при наваряване без вибрации на тела. Загубите се увеличават с нарастване скоростта на подаване на електроднният тел и те представляват една монотонно нарастваща функция, която се променя почти по линеен закон и за двата метода. За диаметър на тела Ø = 1,2 mm загубите от разпръскване при вибродъговото наваряване са до 14 % по малко от тези при наваряване без вибрации на електродният тел, а за Ø = 1,6 mm - 17 %. Според [28, 37, 107] това се дължи на различията в стабилността на процесите и начина на пренасяне на метала, намиращ пряко отражение във взривообразно изхвърляне на разтопен метал, блуждаенето на дъгата и колебанието на големите капки метал в момента на откъсването им. При наваряване под слой от флюс е доказано [28, 31, 43, 96], че загубите са не по-вече от 1%, поради което тези резултати са използвани априори и като база в следващите ни сравнителни изследвания.