Устойчивость электрошлакового процесса и требования к источникам питания
Устойчивость системы электрошлаковая ванна — источник питания может быть рассмотрена при анализе зависимостей, приведенных на рис. 23.1. Мощность Рм, необходимая для плавления основного и электродного металлов, возрастает с повышением температуры шлаковой ванны tш. До температуры плавления основного металла зависимость имеет линейный характер. Дальнейшее повышение tш сопровождается более резким возрастанием мощности. Это вызвано увеличением поверхности контактирования между металлом и шлаком при расплавлении кромок, поглощением скрытой теплоты плавления, расплавлением электродного металла и др.
Мощность, выделяемая в шлаковой ванне Рш, как и при других нагрузках в функции проводимости, выражается кривой, имеющей максимум. Последний соответствует равенству сопротивлений нагрузки (шлаковой ванны) и источника питания. Максимум мощности при применении источника питания с жесткой и пологопадающей внешними характеристиками наступает при более низких температурах шлаковой ванны, чем при применении источников питания, имеющих крутопадающую характеристику.
Точки пересечения кривых А и В определяют возможность протекания процесса
электрошлаковой сварки. Режим
работы может быть устойчивым, если отклонение его от равновесного состояния в
сторону более высоких температур приведет к тому, что мощность Рш
станет меньше мощности Рм. В результате ванна начнет охлаждаться, и
режим восстановится. Отклонение в сторону более низких температур приведет к
обратному явлению. Следовательно, стабильность процесса будет наблюдаться только
в точках В2 и В3.
Условия устойчивости процесса можно
записать в следующем виде:
Рш=Рм; dРш/d Тш< dРм/dТш.
Изменения мощности шлаковой ванны при колебаниях ее температуры будут большими при применении источников питания с жесткими внешними характеристиками. Это приведет к более быстрому восстановлению равновесия процесса. Таким образом, для электрошлаковой сварки плавящимся электродом наиболее целесообразны источники питания с жесткими внешними характеристиками.
При электрошлаковой сварке возможны случаи возникновения дугового процесса. Дуговой разряд может появиться либо между электродом и поверхностью шлаковой ванны, либо между электродом и поверхностью расплавленного металла в глубине шлаковой ванны. Для предупреждения дугового разряда необходимо применять источники, не способствующие стабилизации дуги.
Следовательно, для электрошлаковой сварки наиболее пригодны источники переменного тока с минимальной индуктивностью в сварочной цепи и с пониженным напряжением холостого хода.
Рис. 23.1. Зависимость Рш и Рм от температуры шлаковой ванны tш: 1-Рм = ƒ(tш); 2-Рш = ƒ(tш)-крутопадающая вольт-амперная характеристика; 3 — Рш = ƒ(tш) - жесткая вольт-амперная характеристика
