Классификация способов сварки - Рафинирование и легирование сварного шва
Подробности- Подробности
- Опубликовано 25.05.2012 15:54
- Просмотров: 30982
Рафинирование (очистка) - это удаление из металла вредных примесей: газов, серы, фосфора и др. Рафинируют металл с помощью окислительно-восстановительных реакций, вакуумным отжигом, замедленным охлаждением сваренных деталей. Хорошие результаты дает введение через электродную обмазку или флюс веществ (например, рутила ТЮ2 или плавикового шпата CaF2), растворяющих вредные примеси или образующих с ними нерастворимые в металле легкоплавкие соединения, переходящие из сварочной ванны в шлак или в атмосферу. Наиболее опасными для сталей считаются сера и фосфор, попадающие в сварочную ванну в виде примесей из шлака, из основного и присадочного металла. Уже при содержании в металле 0,01 % серы в процессе кристаллизации металла шва из раствора по границам зерен выпадает легкоплавкий сульфид железа FeS. От растягивающих напряжений при усадке металла в процессе его охлаждения прослойки, заполненные FeS, разрушаются, образуются горячие трещины. Таким образом, сера вызывает красноломкость стали - снижение ее прочности при высокой температуре. Процессы удаления серы из металла называют обессериванием (десульфурацией). Серу связывают в сульфиды, плохо растворимые в металле и хорошо - в шлаке (AI2S3, MnS), вводя в шлак чистые элементы (А1, Мп, Са) или их окислы (МпО, СаО). При этом хорошо идут в шлаке одновременно с раскислением следующие реакции: [FeS] + (Мп) = (MnS) + [Fe]; [FeS] + (СаО) = (CaS) + [FeO]. Можно также окислять серу, вводя в защитный газ кислород: [S] + (02) = (SO2). Сернистый газ S02 улетучивается в атмосферу. Фосфор образует с железом легкоплавкие фосфиды Fe2P и РезР, которые, так же как и сульфиды, располагаются в межзеренных прослойках металла шва. В результате снижается пластичность металла при низких температурах, увеличивается хладноломкость углеродистых сталей и склонность к трещинам высоколегированных аустенитных сталей. В металле шва фосфиды преобразуются в оксид фосфора с одновременным восстановлением железа из закиси: Окончательно обесфосфоривание (дефосфорацию) производят с помощью окислов МпО, MgO, СаО, которые образуют с оксидом фосфора комплексные соединения, переходящие из металла в шлак: [Р2О5] + (ЗСаО) = ((СаО)з • Р203). Для получения нужных свойств сварного соединения в металл шва можно добавлять элементы, обеспечивающие эти свойства. Этот процесс называют легированием. Легирующие элементы вводят через присадочный металл, флюс или обмазку электрода в виде порошков или ферросплавов. Кроме того, легирующие элементы поступают в шов из основного металла при его плавлении. Необходимо, чтобы легирующие элементы имели меньшее сродство к кислороду, чем свариваемый металл. В противном случае вместе с ними нужно вводить более активный элемент, который свяжет кислород и уменьшит окисление легирующих элементов. Окислы легирующих элементов должны растворяться в шлаке, а не в металле шва. При расчете легирования учитывают долю основного металла в металле шва, а также потери легирующих элементов на разбрызгивание, испарение, образование химических соединений. Эти потери зависят от химической активности легирующих элементов, способа, режимов и особенностей условий сварки и учитываются коэффициентами перехода. Например, при ручной дуговой сварке коэффициент перехода марганца из электрода с качественной обмазкой может быть 0,45...0,55. Кристаллизация - это процесс образования зерен (кристаллитов) металла при его охлаждении. Кристаллитом называют кристалл неправильной формы. Возникновение и рост кристаллитов при переходе металла из жидкого состояния в твердое называют первичной кристаллизацией. Преобразование первичных кристаллитов при охлаждении затвердевшего металла, структурные превращения в нем, называют вторичной кристаллизацией.
Сварочная ванна Объем расплавленного металла, образующийся при сварке плавлением под воздействием источника тепла, называют сварочной ванной. Различают сварочную ванну первого типа, образующуюся, например, при дуговой или газопламенной сварке, и второго типа, образующуюся при электрошлаковой сварке. Рассмотрим подробнее сварочную ванну первого типа, поскольку она встречается чаще (рис. 14). Рис. 14. Схема образования шва при дуговой сварке: 1 - линия (зона) сплавления; 2 - частично оплавленные зерна основного металла; 3 - столбчатые кристаллиты; 4 - кристаллизационные слои; 5 - автономные неориентированные кристаллиты; S - толщина свариваемой кромки; h - глубина проплавления; е - ширина шва; q - высота усиления шва. В головной части ванны на линии АБВ (на фронте плавления) происходит плавление основного металла. Под действием давления дуги, в) потоков газа, реакции паров металла, конвекции, возникающей из-за неравномерного нагрева, жидкий металл под источником тепла (под сварочной дугой) оттесняется, постоянно перемещаясь в хвостовую часть ванны. В нем образуется углубление-кратер, которым определяется глубина проплавления h. В хвостовой части ванны металл охлаждается и на задней границе ванны (на линии АГВ), которую называют фронтом затвердевания, кристаллизуется. Электродный или присадочный металл, расплавляясь, перемешивается в сварочной ванне с основным металлом и обеспечивает усиление q сварного шва. Между металлом шва и основным металлом свариваемой детали образуется четкая граница 7, которую называют зоной сплавления, или, при малой ее ширине, линией сплавления. Размеры и параметры сварочной ванны зависят от тепловой мощности источника тепла, скорости сварки и теплофизических свойств свариваемого и электродного материалов. Длину ванны при дуговой сварке можно определить по формуле L = к (С//)2 / (FCB52), где к = 2,8...3,6 мм/(кВ-А); U - напряжение на дуге, В; /- сила сварочного тока, А; 5 - толщина свариваемых кромок, мм. Длительность пребывания сварочной ванны в жидком состоянии рассчитывают как отношение длины сварочной ванны L к скорости сварки VCB: t-к - LI Ксв. Ширина сварочной ванны определяет ширину шва е, которая характеризует форму шва. Коэффициент формы шва \|/ приближенно находят как отношение ширины шва к глубине проплавления: \|/ = e/h.
Комментарии
RSS лента комментариев этой записи