Металлургические процессы при сварке низкоуглеродистых, низколегированных и высоколегированных сталей

Дипломная работа - Разное

Другие дипломы по предмету Разное

Скачать Бесплатно!
Для того чтобы скачать эту работу.
1. Подтвердите что Вы не робот:
2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



овому переплавам,- отличаются хорошей раскисленностью и высокой чистотой по кислороду и вредным примесям.

Практически все защитные среды, применяемые для наиболее распространенных методов электродуговой сварки сталей, не являются абсолютно нейтральными по отношению к жидкому металлу. Не только активные или защитные газы - двуокись углерода, смеси аргона и гелия с кислородом или углекислым газом - либо активные флюсы - шлаки, но и обычно поставляемые промышленностью газы - аргон и гелий, а также фторидные (так называемые бескислородные) флюсы или основные покрытия электродов содержат: защитные газы - небольшое количество кислорода, водорода, азота, а флюсы - активные окислы, примеси серы, фосфора и водород.

Естественно, что при использовании этих защитных сред, особенно аргона, гелия и фторидных флюсов, насыщение жидкого металла кислородом и азотом несравнимо меньше, чем при сварке незащищенной дугой или с защитой активными газами и шлаками. Однако, за исключением сварки в вакууме, при электродуговой сварке различных сталей происходят в большей или в меньшей степени активные металлургические процессы взаимодействия жидкого металла с защитной средой.

В зависимости от вида и режима электродуговой сварки, качества и состава защитной среды, химического состава основного и присадочного металлов в сварочной зоне могут происходить реакции прямого окисления элементов металла и его раскисления, окислительно-восстановительные реакции и связанные с ними выгорание некоторых элементов и соответственное снижение количества их в шве по сравнению с содержанием в свариваемом (основном) и присадочном (электродном) металлах либо переход их из флюса (шлака) или расплавленного электродного покрытия в шов. При этом может происходить увеличение или, наоборот, уменьшение количества в шве кислорода, азота, водорода, серы и фосфора, а также рафинирование металла при введении элементов, связывающих вредные примеси в нерастворимые в жидком металле соединения или измельчающих структуру последнего при его затвердевании.

Процессы взаимодействия жидкого металла с газовой фазой и шлаком при электродуговой сварке происходят как на стадии образования капель электродного металла и перехода их через дуговой промежуток в сварочную ванну, так и на стадии существования жидкого металла в ванне до его затвердевания, причем наиболее интенсивно эти реакции протекают на первой стадии.

Для обеспечения требуемого состава металла шва, а следовательно, хотя бы ориентировочного учета степени окисления (выгорания) элементов присадочного и свариваемого (основного) металлов или, наоборот, легирования ими металла шва за счет флюса, покрытия электродов или защитного газа, а также возможного рафинирования жидкого металла и требуемого в связи со всем этим состава электрода необходимо знать направление и примерную степень развития окислительно-восстановительных реакций в сварочной зоне. Это, как известно, зависит от концентрации, температуры, удельной поверхности и продолжительности контактирования реагирующих веществ, а также от химического сродства к кислороду различных элементов, содержащихся в металле электродных капель и сварочной ванны. Чем больше концентрация, удельная поверхность и продолжительность контактирования жидкого металла с газовой фазой и компонентами шлака в зоне сварки, тем полнее протекают реакции их взаимодействия.

Температура капель в зоне дуги составляет 2150-2350 С,

а газа - 2900 С, в то время как температура металла в сварочной ванне равна в среднем 1750 С, а газа в месте соприкосновения с ванной - 2300 С.

Естественно, что температура металла в ванне под дугой значительно выше, чем в средней ее части, а по мере удаления от дуги снижается до температуры кристаллизации металла.

Из данных некоторых опытов следует, что температура капель электродного металла может изменяться в зависимости от защитной среды (наличия и количества в зоне дуги ионизирующих веществ и деионизаторов), рода сварочного тока и его полярности, а также от режима сварки.

Полнота завершения химических реакций при взаимодействии металла с защитной средой в дуге в значительной степени зависит также от величины поверхности контактирования взаимодействующих веществ (металла капель с газом или шлаком) и продолжительности их контактирования, т. е. от размера капель, количества их образования в единицу времени и скорости перехода с электрода через дуговой промежуток в ванну, Это в свою очередь зависит от режима сварки - силы сварочного тока и напряжения дуги.

Многочисленными опытами установлено, что с повышением сварочного тока средний размер капель электродного металла уменьшается, количество же расплавляемого металла в единицу времени (коэффициент расплавления) и удельная поверхность (отношение поверхности капли к ее объему) возрастают. Следовательно, общая продолжительность образования капли на конце электрода и ее перелета через дуговой промежуток в сварочную ванну с увеличением тока значительно уменьшается. С повышением же напряжения дуги, наоборот, размер капель увеличивается, количество их в единицу времени уменьшается, средняя удельная поверхность капли также уменьшается, а продолжительность образования и перелета капли с электрода в ванну возрастает.

 

2.6 Другие способы сварки

 

Сварку угольным электродом применяют очень редко - при изготовлении тонкостенных неответственных конструкций. Это объясняется

s