АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Основные металлургические процессы в сварочной ванне

Читайте также:
  1. B. Основные принципы исследования истории этических учений
  2. I. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ (ТЕРМИНЫ) ЭКОЛОГИИ. ЕЕ СИСТЕМНОСТЬ
  3. I.3. Основные этапы исторического развития римского права
  4. II Съезд Советов, его основные решения. Первые шаги новой государственной власти в России (октябрь 1917 - первая половина 1918 гг.)
  5. II. Основные задачи и функции
  6. II. Основные задачи и функции
  7. II. Основные показатели деятельности лечебно-профилактических учреждений
  8. II. Основные проблемы, вызовы и риски. SWOT-анализ Республики Карелия
  9. IV. Механизмы и основные меры реализации государственной политики в области развития инновационной системы
  10. SCАDA-системы: основные блоки. Архивирование в SCADA-системах. Архитектура системы архивирования.
  11. V.ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ.
  12. V3: Основные черты и особенности политики военного коммунизма

Сварочная ванна представляет собой относительно небольшой объем перегретого выше температуры плавления расплавленного металла, находящегося в контакте, как правило, сверху, в передней части, с газовой атмосферой дуги, в хво­стовой части со слоем расплавленного шлака, снизу и с боков – с твердым холод­ным основным металлом. Сварочная ван­на образуется в результате расплавления и перемешивания основного и электродного (или присадочного) металлов.

Химический состав сварочной ванны в первую очередь определяется составом электродной проволоки и основного ме­талла в зависимости от доли его участия в шве. Доля участия основного металла оп­ределяется способом и режимом сварки и может изменяться от 0,15 до 0,6 для руч­ной сварки покрытыми электродами и ав­томатической под флюсом соответствен­но.

Конечный состав шва устанавливается после протекания металлургических про­цессов на поверхностях и в объеме капель электродного металла и сварочной ванны в результате контакта с газовой и шлако­вой фазами.

Металлургические процессы в свароч­ной ванне развиваются в соответствии с основными закономерностями металлур­гии металлов. Особенности состоят, с од­ной стороны, в высокой скорости проте­кания процессов, обусловленной высокой температурой, с другой, – их незавершен­ностью вследствие кратковременности существования сварочной ванны.

 

14.2 Взаимодействие расплавленного ме­талла с газовой фазой

Взаимодействие расплавленного ме­талла с газовой фазой определяется со­ставом атмосферы дуги и химическими свойствами элементов, содержащихся в расплавленном металле.

Атмосфера дуги состоит из смеси газов: , паров: воды, металла и шлака.

попадают в атмосферу дуги в основном из воздуха, а также из сварочных материалов (свароч­ной проволоки, покрытий электродов, флюсов и защитных газов).

Дополнитель­ным источником могут быть ржавчина, органические загрязнения и конденсированная влага на поверхности проволоки и свариваемого металла. образуются в результате разложения в дуге компонентов покрытий электродов и флюсов.

В случае сварки в защитной ат­мосфере углекислого газа они составляют основу атмосферы дуги. Количественное соотношение и парциальное давление га­зов зависят от вида сварки и применяемо­го способа защиты сварочной ванны.



При высокой температуре дуги основная часть газов диссоциирует и переходит в атомар­ное состояние. При этом их химическая активность и способность к растворению в расплавленном металле повышаются.

Кислород, взаимодействуя с расплав­ленным металлом, в первую очередь окис­ляет элемент, составляющий его основу.

В случае стали окисляется железо и обра­зуются его оксиды.

Оксид растворя­ется в металле шва и окисляет примеси или легирующие элементы, обладающие большим химическим сродством к кисло­роду: Si, Mn, Ti, Cr, С и др. Оксиды этих элементов не растворимы в железе, и их основное количество переходит в шлак. Оксид углерода выделяется из расплав­ленного металла в атмосферу.

Азот растворяется в расплавленном металле. При содержании свыше предела растворимости азот образует химические соединения – нитриды. Нитриды могут образовываться также с легирующими элементами, входящими в состав сплавов (в стали нитриды титана и алюминия).

Водород также растворяется в расплав­ленном металле. С рядом металлов (Ti, V, Nb и др.) водород образует химические соединения – гидриды.

Взаимодействие расплавленного ме­талла с газовой фазой может приводить к следующим отрицательным последствиям:

- "выгоранию" легкоокисляющихся эле­ментов, а следовательно, к снижению их содержания в сварочной ванне по сравне­нию с содержанием в сварочной проволоке;

- снижению прочностных и главным об­разом пластических свойств при наличии в шве оксидов, нитридов и водорода (рас­творенного или скопившегося в микронесплошностях металла);

- образованию пор в шве вследствие за­держки выхода пузырьков газов ( ) в процессе кристаллизации сварочной ванны.

Основные способы предотвращения отрицательного влияния газов:

- создание эффективной защиты дуги и сварочной ванны (покрытие электродов, флюсы, защитные газы, вакуум);

- тщатель­ная очистка свариваемой поверхности, проволоки, прокалка сварочных материа­лов и осушка защитных газов;

- введение в состав сварочных материа­лов необходимого количества элементов-раскислителей, способных связать попав­ший в сварочную ванну кислород в нерас­творимые оксиды (для стали Mn, Si, Ti);

- применение сварочных материалов с повышенным содержанием легкоокисляющихся элементов с учетом их выгора­ния при сварке.

 

14.3 Взаимодействие расплавленного ме­талла и шлака

 

Взаимодействие расплавленного ме­талла и шлакаопределяется составом шлака и условиями перераспределения растворимых соединений между контак­тирующими жидкими фазами. Шлаки об­разуются в результате расплавления по­крытий электродов или флюсов. Они со­стоят из смеси оксидов, фторидов, хлори­дов различных элементов и чистых метал­лов.

В результате взаимодействия со шла­ком происходят:

- раскисление металла сва­рочной ванны,

- удаление вредных примесейпутем связывания их в нерастворимые соединения и вывода в шлак,

- легирование шва определенными элементами для вос­полнения их выгорания при сварке или придания шву специальных свойств.

При сварке сталей раскислителями служат Мn и Si, которые восстанавливают FeO, а их нерастворимые оксиды выводят­ся в шлак. Кроме того, марганец нейтра­лизует вредное действие растворенной в железе серы, связывая ее в нерастворимый и тугоплавкий сульфид MnS.

Мелкие час­тицы нерастворимых оксидов и сульфидов остаются в металле шва в виде неметалли­ческих включений. Однако их вредное влияние существенно меньше, чем FeO и FeS. Через шлак шов можно легировать различными элементами.

Кристаллизация сварного шва начина­ется от границ оплавленного основного металла и протекает путем роста столбча­тых кристаллитов к центру шва. При этом оси кристаллита, как правило, остаются перпендикулярными к поверхности дви­жущейся сварочной ванны, в результате чего кристаллиты изгибаются и вытяги­ваются в направлении сварки (рис. 14.1). Вследствие дендритной ликвации примеси располагаются по границам кристаллитов, где они могут образовать легкоплавкие эвтектики и неметаллические включения. Это снижает механические свойства шва и в отдельных случаях может быть причи­ной образования горячих трещин.

 

 

Рис. 14.1 – Столбчатые кристаллиты в сварном шве: 1 – сварочная ванна; 2 – изотерма кристаллизации шва; 3 – столбчатый кристаллит

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 |


Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.)