ванны. Все эти процессы создают так называемые потери металла на угар и разбрызгивание g. Приращение массы изделия в результате сварки gn или вес наплавки равняется весу расплавленного электродного металла за исключением потери на угар и разбрызгивание

gH==g- g.

Потери на угар и разбрызгивание характеризуются коэффициентом 8, который определяется в процентах по формуле:

giZlfi. 100. g

Величина 8 зависит от состава и количества обмазки на электроде и возрастает с увеличением сварочного тока, меняясь в пределах от 5 до 30% для обычных электродов. Грубо приближённо можно принять, что и приращение массы изделия или вес наплавки пропорциональны току и времени горения дуги.

g- = a It.

Эта формула аналогична предыдущей; коэффициент наплавки а имеет ту же размерность, что и коэффициент плавления, т. с. г/а-час. Так как потери на угар и разбрызгивание колеблются в довольно широких пределах в зависимости от различных факторов, то коэффициент наплавки менее постоянен, чем коэффициент плавления. Несмотря на это, коэффициентами наплавки широко пользуются в различных практических расчётах. Для различных электродов коэффициент наплавки меняется в пределах от 7 до 12 г/а-час.

Непосредственным наблюдением не удаётся уловить процесс перехода расплавленного металла с электрода в ванну. Применение более мощных средств исследования, в том числе скоростной киносъёмки с числом снимков 1000-2000 в секунду показало, что основная часть электродного металла переходит на изделие в форме капель, причём наблюдаются две формы переноса: крупнокапельная и мелкокапельная. При крупнокапельном переносе на конце электрода образуется капля жидкого металла, которая быстро увеличивается, затем делает быстрое движение вперёд, вытягиваясь по направлению к изделию. При этом происходит или полное замыкание дугового промежутка мостиком жидкого металла или заметное его укорочение. Затем мостик жидкого металла разрывается так, что большая часть металла остаётся на изделии, меньшая на электроде, и дуга приобретает нормальную длину. Процесс повторяется с довольно правильной периодичностью и сопровонодается переносом на изделие от 20 до 50 капель приблизительно одинакового размера в секунду.

Мелкокапельный перенос осуществляется потоком мелких капель жидкого металла, быстро передвигающихся от электрода к изделию. Крупнокапельный перенос наблюдается преимущественно при

Фиг. 49. Пространственные положения сварки.

работе на небольших токах электродами с тонкой обмазкой. С увеличением тока и количества обмазки на электроде процесс приближается к мелкокапельному. Перенос металла идёт всегда со стержневого электрода малых размеров к изделию больших размеров; направление переноса не зависит от рода тока и полярности по-стоянног© тока.

Наплавка металла на изделие возможна как в нижнем положении, когда поверхность изделия горизонтальна и перенос металла с электрода на изделие идёт сверху вниз в на- вертинальное правлении действия силы тяжести, так и в вертикальном или в потолочном положении (фиг. 49). При потолочном положении сварки расплавленный металл должен переноситься с электрода в ванну снизу вверх против направления действия силы тяжести. Возможность вертикальной и в особенности потолочной сварки доказывает, что процесс переноса металла в сварочной дуге не является простым падением капель под действием силы тяжести. Перенос металла производится совместным действием многих факторов, однако общая картина настолько сложна, что до настоящего времени не имеется достаточно полного теоретического объяснения.

Наряду с переносом более или менее крупных капель идёт также перенос очень мелко раздробленного расплавленного жидкого металла. Некоторое значение имеет также конденсация паров металла из столба дуги на поверхности ванны. Расплавленный металл электрода, попадая в ванну, перемешивается с расплавленным основным металлом, образуя совместно с ним наплавленный металл. Дутьё газов дуги оказывает механическое давление на жидкий металл и отбрасывает его со дна на поверхность (фиг. 50). Отбрасывание жидкого металла происходит отдельными пульсациями, и металл откладывается отдельными порциями, что придаёт поверхности наплавленного металла известную неровность или чешуйчатость. Электроды с тонкой обмазкой дают чешуйки более крупные и грубые, электроды с качественной обмазкой дают более тонкую, иногда почти незаметную чешуйку и более гладкую поверхность металла.

Фиг. 50. Формирование наплавленного .металла.

14. НАПЛАВЛЕННЫЙ МЕТАЛЛ И ОБРАЗОВАНИЕ ВАЛИКА

При перемещении дуги равномерно по намеченной линии получается полоска наплавленного металла, так называемый валик (фиг. 51). Поперечное сечение валика характеризуется глубиной расплавления h, высотой валика Н, щириной валика Ь, площадьк> поперечного сечения F. Технологически важными характеристиками

являются отнощения -- и -. При ручной сварке в разных случаях п Н h

меняется в среднем в пределах от 2 до 6 мм, Н от 2 до Ъ мм.

и 6 от 5 до 25 мм. Отношения ~ и - меняются в пределах от 2

Н h

до 8.

4 .р 3

Фиг. 51. Валик наплавленного металла.

/ - наплавленный металл; 2 - зона влияния; 5 - основной металл; 4 - конечный кратер.

Валик является элементом дуговой сварки металлическим электродом, подобно стружке при обработке металла резанием. Как всякая обработка резанием сводится к снятию большего или меньшего количества стружки, так и сварка металлической дугой сводится к наложению на поверхность изделия известного количества валиков. Наплавленный металл, образующий валик, представляет собой литой металл, весьма быстро охлаждённый н затвердевший . Быстрота охлаждения придаёт наплавленному металлу характерную дендритную структуру и не позволяет правильно сформироваться отдельным кристаллическим зёрнам. Кроме того, вследствие той же быстроты охлаждения наплавленный металл часто бывает засорён неметаллическими включениями и газовыми пузырьками.

По химическому составу наплавленный металл представляет нечто среднее между основным и электродным металлом со следующими характерными изменениями. Вследствие значительного перегрева металл теряет легко испаряющиеся составные части, например марганец, в значительных размерах; металл может быть