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.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   
© ALLROUNDER