Режимы сварки и их влияние на форму и состав шва - Страница 2

Другие виды сварки - Режимы сварки и их влияние на форму и состав шва

Подробности

Химический состав металла шва определяется в основном составом свариваемого металла и электрода с учетом доли их участия в образовании шва и приращением содержания отдельных элементов в результате обменных реакций между металлом и шлаком в процессе сварки.

 

Имеющиеся в шлаковой ванне две области: высокотемпературная, непосредственно примыкающая к оплавляемой части электрода, и низкотемпературная, занимающая остальной объем шлаковой ванны, - накладывают своеобразный отпечаток на ход металлургических реакций. В высокотемпературной зоне протекают процессы восстановления кремния и марганца из их окислов, а в низкотемпературной зоне происходит окисление этих элементов по реакциям

(MnO) + [Fe] tz (FeO) + [Mn];

(Si02) +2 [Fe] - 2(FeO) + [Si].

Здесь круглые скобки означают, что данный компонент находится в шлаке, квадратные - в металле (см. гл. 1). Окисление углерода протекает за счет кислорода, содержащегося в жидкой металлической ванне, а также за счет окислов, содержащихся в шлаке:

Кроме того, в обменных реакциях участвуют водород, сера, фтор, фосфор и другие химические элементы. Поэтому в процессе сварки шлаковая ванна выделяет в атмосферу пары летучих компонентов шлаковой композиции, а также газообразных продуктов взаимодействия шлака с металлом: окиси углерода, фторидов, сернистых соединений и др. Эти пары оказывают защитное действие, предохраняя электродный металл, нагреваемый вблизи шлаковой ванны до высоких температур, от прямого контакта с воздухом.

Интенсивность металлургических процессов зависит от режима ЭШС. К параметрам режима электрошлакового сварочного процесса относят напряжение сварки U, скорость подачи электрода Кэ, силу сварочного тока /, скорость сварки FCB, глубину шлаковой ванны Ав, сухой вылет электрода /с, скорость поперечного перемещения электрода VK, количество электродов п, сечение электрода F3, диаметр электрода d3, зазор между кромками Ь3, расстояние между электродами d, длительность остановки электродов у ползунов t.

При сварке от источника питания сварочным током с жесткой вольтамперной характеристикой напряжение сварки является практически неизменным. В случае использования источника с падающей вольтамперной характеристикой величина напряжения зависит от значений силы сварочного тока. Силу сварочного тока для всех трех способов ЭШС чаще всего определяют по формуле

/ = (0,22 V3 + 90 )п+ 1,2 (Fc + 0,48 Vn) Fy,

где Vn - скорость подачи пластинчатых электродов (размерности V{с» Vn и Уэ-см/ч, a F3 - см2). Скорость сварки определяют из равенства, где FH - площадь поперечного сечения наплавленного металла.

ЭШС осуществляют на постоянном и переменном токе при напряжении U = 40...55 В и при глубине шлаковой ванны hB = 40...50 мм. Увеличение глубины ванны приводит к непровару кромок, а уменьшение - к нарушению процесса сварки.

Сухой вьрет электродной проволоки устанавливают /с = 60...70 мм, скорость поперечных колебаний VK = 40 м/ч и время остановки электродов t = 4...5 с. Величину сварочного зазора выбирают согласно ГОСТ 15164-78.

Одной из главных характеристик сварного соединения является коэффициент формы шва

V = Ъ / йм,

где b - ширина сварного шва; hM - глубина металлической ванны (см. рис. 104). Этот коэффициент обобщает все факторы, оказывающие влияние на образование кристаллизационных трещин в шве. Величина \|/ может изменяться в пределах 0,8... 10, причем чем больше этот коэффициент, тем ниже вероятность появления трещин в шве.

СТРУКТУРА МЕТАЛЛА ШВА И ОКОЛОШОВНОИ ЗОНЫ

Структура металла шва, оказывающая значительное влияние на механические свойства и стойкость против образования кристаллизационных трещин, определяется химическим составом основного и присадочного материалов, а также характером первичной кристаллизации и зависит от объема жидкой металлической ванны, от ее перегрева, характера теплоотвода по периметру шва. При ЭШС образуются крупные столбчатые кристаллиты, изгибающиеся к тепловому центру и направленные нормально к поверхности теплоотвода, которая имеет довольно сложную форму, зависящую от режима сварки (рис.

106). Периодические изменения скорости кристаллизации из-за выделения скрытой теплоты плавления приводят к образованию слоистой химической неоднородности. Следы многослойности можно наблюдать и на макрошлифах

швов, выполненных электродами с поперечными колебаниями. Однако кристаллиты растут через кристаллизационные слои, не меняя направления. При ЭШС толщина кристаллизационных слоев и поперечные размеры первичных зерен значительно больше, чем при дуговой

сварке. Различают четыре вида строения структуры шва при ЭШС углеродистых и низколегированных сталей. Швы первого вида имеют две кристаллизационные зоны: по периметру шва располагается зона крупных столбчатых кристаллитов, а к центру шва - тонких столбчатых кристаллитов.

Швы второго вид а характеризуются еще и третьей зоной равноосных кристаллитов, которая не выходит на поверхность шва (см. рис. 106). Появляется зона равноосных кристаллитов, как правило, на сталях с содержанием углерода свыше 0,35 %. Ее образование связано с замедленным охлаждением средней части шва.

Шв ы третьег о вид а имеют только зону крупных кристаллитов и наблюдаются в швах больших сечений, выполненных на малых скоростях сварки.

Швы четвертого вида отличаются наличием зоны тонких кристаллитов, растущих от линии сплавления до оси шва, и наблюдаются при сварке стыков малых сечений на больших скоростях.

Швы третьего и четвертого видов отличаются однородностью механических свойств по всему сечению шва и обладают высокой стойкостью против образования трещин.

Термический цикл ЭШС сталей вызывает значительный перегрев около шовной зоны. В результате перегрева в около шовной зоне при сварке углеродистых сталей создаются благоприятные условия для образования видманштеттовой структуры. Металл с такой структурой имеет пониженную ударную вязкость против хрупкого разрушения при отрицательных температурах. Повысить пластические свойств около шовной зоны можно за счет термической обработки сварного соединения после сварки.

Комментарии   

 
0 #1 profile 01.11.2018 11:48
Need cheap hosting? Try webhosting1st, just $10 for an year.

Цитировать
 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   
© ALLROUNDER