Технические науки
УДК 621.791.2
МОДЕЛЬ ПЕРЕНОСА КАПЛИ В СВАРОЧНУЮ ВАННУ О.Г. Брунов Юргинский филиал Томского политехнического университета E-mail:
[email protected] Для рассмотрения условий отрыва и перетекания капли электродного металла в сварочную ванну, а также расчета действующих сил создана модель, наиболее полно отвечающая заданным условиям переноса капли, что позволяет определить протекание процесса в известных физических условиях. Рассмотрен процесс перехода капли глицерина в жидкую ванну при импульсном движении капли и при непрерывном ее увеличении. Приведены кинограммы процессов и формулы расчета.
Отрыв капли электродного металла при сварке это быстротекущий процесс, проходящий в сложных термодинамических условиях. Поэтому для рассмотрения условий отрыва и перетекания капли электродного металла в сварочную ванну, а также расчета действующих сил, необходимо создать модель, которая наиболее полно отвечает заданным условиям переноса капли и позволяет определить протекание процесса в известных физических условиях [1]. Для моделирования процесса, учитывая подобие, взят отрыв капли глицерина от стеклянной пипетки. Между глицерином и стеклом возникает адгезия и, следовательно, капля имеет непосредственную связь со смоченным глицерином торцем пипетки, поэтому на его основе можно моделировать отрыв капли электродного металла от сварочной проволоки, как при непрерывной подаче электродной проволоки, так и при импульсной подаче. Наиболее характерным переносом при сварке в СО2, является перенос с короткими замыканиями, поэтому с помощью видеосъемки проведены исследования перехода капли с замыканием с жидкой ванной при: 1) непрерывном увеличении ее объема; 2) импульсном движении пипетки с остановкой, до их соприкосновения. Подобие процесса соблюдается в том, что капля электродного металла образуется за счет постоян-
Рис. 1.
ного плавления проволоки под действием тепла электрической дуги, а в модели под действием давления на пипетку. При движении капли во время импульса давление дуги заменяется давлением атмосферного воздуха. Но в модели, в отличие от реального процесса сварки, все параметры, оказывающие влияние на перенос капли, известны, скорость движения пипетки во время импульса определяется по кадрам видеосъемки. Имея два вида переноса, можно провести сравнительный анализ, дающий возможность определить преимущества одного способа перед другим. Приведенные ниже кадры (рис. 1) дают возможность разделить процесс перехода капли на шесть этапов: 1. Увеличение размера капли до начала нарушения равнодействующих сил (а, б, в, г). 2. Начало сужения перемычки между каплей и пипеткой (г, д). 3. Касание каплей жидкой ванны (е, ж). 4. Втягивание капли в жидкую ванну (з, и, к, л, м, н). 5. Сужение жидкой перемычки между пипеткой и жидкой глицериновой ванной и разрыв жидкой перемычки (о, п, р, с, т, у, ф, х, ц, ч, ш, щ, ы, э). На первом этапе происходит накопление массы капли и, следовательно, ее потенциальной энергии
Видеокадры перехода капли глицерина в жидкую ванну при неподвижно закрепленной пипетке (400 кадр/с)
155
Известия Томского политехнического университ