Плавлення і перенесення металу
Мал. 1. Схема металевої зварювальної дуги:
1 - електрод; 2 - стовп дуги; 3 - полум'я дуги; 4 - кратер; 5 - зварювальний ванна
Безпосереднім наглядом не вдається вловити процес переходу розплавленого металу з електрода в ванну. Застосування більш потужних засобів дослідження, в тому числі швидкісний кінозйомки (1000-2000 кадрів в секунду) показало, що основна частина електродного металу переходить на виріб у формі крапель, причому спостерігаються дві форми перенесення: крупнокрапельна і дрібнокрапельна. При крупнокрапельне перенесення на кінці електрода утворюється крапля рідкого металу, яка швидко збільшується, потім швидко рухається вперед, витягаючи у напрямку до виробу. При цьому відбувається або повне замикання дугового проміжку містком рідкого металу, або помітне його вкорочення. Потім місток рідкого металу розривається так, що велика частина металу залишається на виробі, менша - на електроді, і дуга набуває нормальну довжину. Процес повторюється з досить правильної періодичністю і супроводжується перенесенням на виріб 20-50 приблизно однакового розміру крапель в секунду.
Дрібнокрапельне перенесення здійснюється потоком дрібних крапель рідкого металу, швидко пересуваються від електрода до виробу. Крупнокрапельне перенесення спостерігається переважно при роботі на невеликих токах електродами з тонкої обмазкою. Зі збільшенням струму і кількості обмазки на електроді процес наближається до дрібнокраплинного. Перенесення металу відбувається завжди від стрижневого електрода малих розмірів до виробу великих розмірів; напрямок перенесення не залежить від роду струму і полярності постійного струму.
Мал. 2. Просторові положення вироби при зварюванні
Мал. 3. Формування наплавленого металу
Наплавлення металу на виріб можлива як в нижньому положенні, коли поверхню виробу горизонтальна і перенесення металу з електрода на виріб відбувається зверху вниз в напрямку дії сили тяжіння, так і у вертикальному або в стельовому положенні (рис. 2). При стельовому положенні зварювання розплавлений метал повинен переноситися з електрода в ванну знизу вгору проти напрямку дії сили тяжіння. Можливість вертикальної і особливо стельової зварювання доводить, що процес перенесення металу в зварювальній дузі не є простим падінням крапель під дією сили тяжіння. Перенесення металу проводиться спільною дією багатьох факторів, однак загальна картина настільки складна, що до теперішнього часу немає достатньо повного теоретичного пояснення.
Поряд з перенесенням більш-менш великих крапель відбувається також перенесення дуже дрібно роздробленого розплавленого рідкого металу. Деяке значення має також конденсація парів металу зі стовпа дуги на поверхні ванни. Розплавлений метал електрода, потрапляючи в ванну, перемішується з розплавленим основним металом, утворюючи разом з ним метал шва. Дуття газів дуги надає механічний тиск на рідкий метал і відкидає його з дна на поверхню (рис. 3).
Відкидання рідкого металу відбувається окремими пульсаціями, і метал відкладається окремими порціями, що надає поверхні наплавленого металу відому нерівність або чешуйчатость. Електроди з тонкої обмазкою дають лусочки більші і грубі; електроди з якісної обмазкой дають більш тонку, іноді майже непомітну лусочку і більш гладку поверхню металу.