В 1. Шлаковая фаза, ее образование при дуговой сварке. Основные физические свойства шлаков и их влияние на процесс сварки

Шлаки представляют собой жидкие минеральные фазы, отде­ляющие зеркало металла от непосредственного действия газовой атмосферы. Шлаки не изолируют металл от окружающей газовой среды, а только заменяют непосредственное взаимодействие диф­фузионным. Через шлак могут диффундировать газы или метал­лы (в виде своих низших оксидов) на границу раздела с газа­ми, там окисляться, возвращаясь к металлу, передавать за­хваченный кислород. Так, железо, обладающее переменной сте­пенью окисления, может переносить кислород по следующей схе­ме (в круглых скобках — компоненты шлака):

Взаимодействие шлаковой фазы с металлом полностью зави­сит от ее состава, обычно сложного, и температуры. Равновесие между компонентами шлаковой и металлической фаз и возмож­ность возникновения окислительно-восстановительных процессов определяются обобщенно законом распределения. Активное взаимодействие шлака и металла при высоких темпера­турах сварочного процесса приводит к изменению состава метал­ла шва и это необходимо учитывать при разработке технологии сварки.

По типу взаимодействия с металлической ванной шлаки раз­деляются на окислительные и восстановительные.

Значение закона распределения зависит не только от температуры, но и от со­става шлака и определяется обычно экспериментально. Для сварки употребляют только восстановительные шлаки и при производстве сварочных флюсов для автоматической сварки их тща­тельно раскисляют, а содержание FeO, S и Р строго регламенти­руется ГОСТом.

Физические свойства сварочных шлаковых систем. Темпера­тура плавления сварочных шлаков должна быть ниже, чем температура кристаллизации свариваемого металла. Температура плавления в сложных системах представляет собой функцию состава и определяется соответствующими диаграмма­ми плавкости (состав — свойство). Сплавы силикатов и алюмо­силикатов обладают способностью к переохлаждению и образо­ванию стекловидных шлаков, а это обстоятельство осложняет за­дачу экспериментального исследования.

Вязкость шлаков прежде всего должна удовлетворять техно­логии сварки, так как от ее значения зависят условия формиро­вания сварочного шва, интенсивность металлургических реакций на границе металл — шлак, отделение шлаковых включений от металла (экзогенные включения); особенно высокие требования предъявляются к вязкости шлаков при сварке в вертикальном и потолочном положениях. Вязкость зависит от температуры и строения жидкости, т. е. от взаимодейст­вия частиц, ее составляющих. Особенно сильно это проявляется для расплавов или ионных растворов.

Поверхностное натяжение жидкости зависит от температуры и от природы жидкости или ее состава, если жидкость представ­ляет собой раствор.

С повышением температуры поверхностное натяжение уменьшается. Для полярных жидкостей применим закон Этвеши:

σ=А(Т_крит-Т),

где Т_крит —критическая температура данного вещества; Т — те­кущая температура; А — постоянная.

Из закона Этвеши следует, что при критической температуре на границе жидкость — пар поверхностное натяжение обращает­ся в нуль.

Для жидких металлов и шлаковых систем критические усло­вия неизвестны, но снижение поверхностного натяжения при уве­личении температуры наблюдалось многими исследователями.

Отделение шлаковой корки определяется различием коэффи­циентов термического расширения (к.т.р.), создающим скалыва­ющее усилия при охлаждении сварного соединения, но часто при самопроизвольном отделении общей шлаковой корки на металле остаются тонкие стекловидные слои твердого шлака, прочно свя­занного с металлом. Их удаление требует дополнительных уси­лий, так как они будут мешать дальнейшим технологическим операциям. Кроме того, они могут форсировать коррозионные процессы. Такое явление наблюдается при недостаточно раскисленном металле сварочной ванны.

Теплофизические свойства шлаковых систем: теплоемкость, теплопроводность, энтальпия — влияют на условия формирова­ния сварного шва и скорость охлаждения металла шва.

В 2. Содержание понятия "сетка колонн" и правила размещения колонн у стен здания.

Поиск по сайту: