Рис.10.1 Существующие методы защиты металла при дуговой сварке.

Рис. 10.2. Схема механизированной сварки под слоем флюса:

1. свариваемый основной металл;

2. электродная проволока;

3. подающие ролики;

4. слой гранулированного флюса;

5. шлак;

6. сварной шов;

7. сварочная ванна;

8. дуговой разряд.

Рис.10.3. Рис. 10.4.

Переход Si и Mn из флюса в металл шва: [Mn]_ш и [Si]_ш в зависимости от основности флюса В (B=(CaO+MgO)/SiO₂).

Рис.10.5. Переход Mn из флюса в шов при увеличении MnO во флюсе.

Рис. 10.6 Выгорание углерода при сварке под флюсом АН-348 при повышении напряжения на дуге от 34В (3) до 51В (1).

Рис. 10.7 Рис. 10.8

Изменение долей перехода в металл шва Si и Mn при автоматической сварке под флюсом АН-3-48 при снижении напряжения дуги 1-51В, 2-43В и 3-34В соответственно.

Рис. 10.9.

Схема электрошлаковой сварки:

1 — основной материал; 3 — токопровод; 5 — сварочная проволока (металлический плавящийся электрод); 7 — ванна расплавленного металла; 8 — твер­дый шов; 9 — расплавленный шлак.

Рис. 10.10.

Переход Mn и Si при ЭШС под флюсом АН-8 проволоками Св- 15Г (1) и Св- 10Г2 (2) в зависимости от длины слитка.

Рис. 10.11 Схема сварки в защитном газе.

/ — основной материал; 2 — струя защитного газа; 3 — токопровод; 4 — мушдштук газо­электрической горелки; 5 — сварочная проволока (металлический плавящийся электрод); 6 — область горения электрической дуги; 7 — ванна расплавленного металла; 8 — твер­дый шов.

Рис. 10.12 Изменение температуры и концентрации СО, СО₂ и О₂ при сварке в углекислом газе.

Рис. 10.13 Распределение температуры в пламени горелки в зависимости от расстояния от среза сопла:

1- нормальное пламя; 2- окислительное пламя;

3- науглероживающее пламя.

Р
ис.10.14 Схема сварки электродами с покрытием.

1-электрод; 2- сварочная ванна; 3-шов; 4-шлак; 5-защитный газ; 6-капли электродного металла; 7-дуга.

Р
ис.10.15 Схема замера динамического давления образующихся газов при дуговой сварке покрытыми электродами:

1-электрод; 2-свариваемое изделие; 3- медный зонд.

Р
ис.10.16 Динамическое давление защитной газовой струи в зависимости от расстояния втулки от поверхности металла при сварке электродами марки УОНИ-13/55 диаметром: 1- 2,5 мм; 2- 5 мм.

Р
ис.10.17 Схема нанесения покрытия на стержни прессованием.

1-отрезание; 2- подача; 3- нанесение покрытия; 4- очистка; 5- готовый электрод.

Рис.10.18 Увлажнение на электроде УОНИ-13 в зависимости от условия хранения: 1- обычные условия; 2- в герметичной упаковке.

Электродное покрытие

Нагрев, выделение защитных газов и оттеснение воздуха

Выделение О2 и фтора для связывания Н2

Ошлаковывание продуктов раскисления

Раскисление ферросплавами

Окисление железа и фосфора

Рафинирование марганцем, MnO или СаО

Легирование ферросплавами и модифицирование

Кристаллизация шлака, отделение шлаковой корки

Рис.10.19 Алгоритм процесса образования газо-шлаковой защиты.

Рис.10.20 Изменение ударной вязкости от температуры испытания шва при сварке электродом с основным (1) и рудно-кислым (2) покрытием.

Р
ис.10.21 Cхема определения соотношения в металле шва электродного и основного металла при однопроходной(а) и многопроходной(б) сварке.

Рис.10.22 Поперечные сечения порошковой проволоки, полученной вальцовкой и волочением.

Р
ис.10.23 Сравнение количества неметаллических включений в многослойных швах при сварке различными способами.

Рис. 9Х Схема ввода в отдельные зоны ванны (I, II, III) легирующей присадочной проволоки 2 и характер ее усвоения (а, б, в) в этих зонах.

Таблица 10.2. Назначение флюсов для сварки различных сталей и сплавов.

Материал	Марка флюса
Низкоуглеродистые стали	АН-348-А, АНК-35, ОСЦ-45,ФЦ-6, ТА.st.10, FSM 37
Низколегированные стали	ФЦ-22, ФВТ-1, АН-42, АНК-44, FB 10, P 11 12 UPS
Легированные и высоколегированные стали	ФИМС-20П, АН-26С, ФЦ-19, НФ-18М, ОФ-6, ФЦК, АНК-45, F-624
Никель и его сплавы	ОСЦ-45, АН-348-А, АН-60, Н-1, АНФ-5, ФЦК, ОФ-6
Медь и ее сплавы	ОСЦ-45, АН-348-А, АН-60, ФЦ-10, АНМ-2, ЖМ-1, К-13МВТУ
Титан и его сплавы	АНТ-1, АНТ-5, АНТ-7
Алюминий и ее сплавы	АН-А1, УФОК-А1, МАТИ-10, ЖА-64

Таблица 10.3 Состав наплавленного металла при сварке проволоками различных маркок низкоуглеродистых сталей (ГОСТ 2246 – 70), %

Марка проволок	С	Si	Mn	Тип раскисления
Св-08ГС	До 0,1	0,6 – 0,85	1,4 – 1,7	Среднераскисленный
Св-08Г2С	0,05 – 0,11	0,7 – 0,95	1,8 – 2,1	Высокораскисленный

Таблица 10.4 Сравнение массовых долей, % компонентов электродного стержня Св-08 и металла шва при сварке электродом УОНИ-13-55 и электродом Св-08 без покрытия (остальное - железо)

Элементы	C	Si	Mn	S	P	O	N
Электродный стержень	0,1	0,03	0,2…0,4	0,04	0,04	0,02	0,005
Сварка электродом УОНИ-1355	0,10	0,034	0,9	0,017	0,022	0,026	0,0171
Металл шва при сварке без покрытия	0,03	следы	0,1…0,2	0,04	0,04	0,20	0,16
Характер изменения при сварке без покрытия	Уменьшается в 3,8 раза	Уменьш.	Уменьшается в 2 раза	Нет изменений	Нет изменений	Увелич. в 10 раз	Увелич. в 32 раза

Таблица 10.5. Составы электродных покрытий, %.

Компоненты	Вид покрытий и марка электрода
	А МЭЗ-04	Б УОНИ-13/55	Р ЦМ-9	Ц ЦЦ-1
Кварцевый песок SiO2	15	9
Марганцевая руда MnO2	24,5
Титано-магнетитовая руда	30
Ферромарганец FeMn	21,5	5	15	20
Крахмал	4
Селитра калиевая	5
Мрамор СаСO3		54
Плавиковый шпат		15
Ферросилиций FeSi		5
Ферротитан		12
Рутил ТiO2			48	25
Магнезит MgCO3			5
Полевой шпат SiO2 +			30
Декстрин (газообразующий)			2
Оксицеллюлоза				45
Тальк (пластификатор)				10
Связующие (жидкое стекло, силикат калия и натрия 1:1).	25 – 30%

Таблица 10.6. Массовые доли включений, % при использовании для сварки сталей электродов с различным типом покрытия.

Тип покрытия	[O2]	[N2]	[H2] х 10 в 5-ой	Неметаллические включения
Кислые А Основные Б Рутиловые Р Целлюлозные Ц	0,09…0,12 0,03…0,05 0,08…0,09 0,04…0,10	0,010…0,025 0,007…0,012 0,016…0,025 0,010…0,025	15…20 до 4 до 30 20…35	0,10…0,20 до 0,10 0,06…0,10 0,10…0,16

Таблица 10.7. Коэффициенты перехода некоторых элементов при различных способах дуговой сварки.

Вид дуговой сварки	Коэффициенты перехода элементов
	C	Mn	Si	Cr
Сварка в атмосфере без защиты: Проволока марки Св-08А Марки Св-18ХГСА	0,3 – 0,4 0,29 – 0,34	0,39 – 0,56 0,63 – 0,69	- 0,5 – 0,87	- 0,9 – 0,95
Сварка в среде СО2: Проволока марки Св-12Х19Н9Т Марки Св-18ГСА	- 0,8	0,78 0,8	0,78 0,81	0,94 0,94
Сварка в среде Ar+5% О2: Проволока марки Св-18ХГСА Марки Св-10ГС	0,6 0,59	0,69 0,41	0,71 0,32	0,92 -
Сварка электродами марки УОНИ – 13/45	_	0,45 – 0,55	0,14 – 0,27	_

Таблица 10.8. Требования ГОСТ 9467-75 к электродам для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей.

Тип Электро- Дов	Механические свойства металла шва или наплавленного металла при применении электродов диаметром более 2,5 мм.				Механические свойства сварного соединения при применении электродов диаметром 2,4 мм и менее			Максимальное содержание серы и фосфора в металле шва или наплавленном металле, %		Основное назначение электродов
	Временное сопротивление при растяжении, МПа	Относительное удлинение, %		Ударная вязкость КС, МДж/м2	Временное сопротивление при растяжении, Мпа		Угол изгиба, град	Сера	Фосфор
Э38	380	14		0,30	380		60	0,05	0,05	Для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с σВ до 500 МПа
Э42	420	18		0,80	420		120
Э42А		22		1,40			180	0,04	0,04
Э46	160	18		0,80	460		120	0,05	0,05
Э46А		22		1,40			150	0,04	0,04
Э50	500	16	0,60		500	90		0,05	0,05	Для сварки среднелегированных и низкоуглеродистых сталей с σВ свыше 500 МПа
Э50А		20	1,30			150		0,04	0,04
Э55	550		1,20		550	140
Э60	600	16	0,60		-	-
Э60А		18	1,00		-	-
Э70	700	12	0,60		-	-				Для сварки легированных конструкционных сталей повышенной прочности с σВ свыше 600 МПа
Э85	850		0,50		-	-
Э100	1000	10			-	-
Э125	1250	6	0,40		-	-
Э145	1450	5			-	-

Таблица 10.1. Составы сварочных флюсов.

Марка флюса

Состав флюса, %

TiO2

FeO

SiO2

MnO

MgO

CaF2

CaO

Al2 O3

Fe2O3

S

P

другие

АН-348-А

41–44

34–38

5 – 7,5

4 – 5,5

<6,5

<4,5

<2

<0,15

<0,12

ОСЦ-45

38–44

38–44

<2,5

6 – 9

<6,5

<5

<2

<0,15

<0,15

TA.st.10*

5 – 8

<1,5

37–43

11 – 15

8 – 12

14–18

9 – 12

<0,1

<0,1

FSM 37*

1 – 2

<2

41–44

35–39

2 – 4

2 – 4

4 – 8

<2

<0,15

<0,15

ФВТ-1

33

9

MgO+CaO=25

CaF2+NaF=12

20

<1

<0,05

<0,05

K2O,Na2O<2,5

АН-42

30–34

14–19

14 – 20

12–16

13 – 18

<1

<0,06

<0,1

FB 10*

Al2O3+MnO=60; SiO2+TiO2=25; CaO+MgO=5

5

Pil 12 UPS*

<1

37–42

9 – 14

4 – 9

15 – 20

14–17

<5

<0,1

<0,1

АНК-44

15

20

5

2

5

5

30

ФИМС-20П

13

23

15

24

24

<1

<0,05

<0,05

АН-26С

29–33

2,5– 4

15 – 18

20 – 24

4 – 8

19 – 23

<1,5

<0,1

<0,1

C<0,05

ФЦ-19

23

23

20

<6

21

2

<0,03

<0,03

Cr2O3=4,5

НФ-18М

4–10

17–21

2 – 5

6 – 11

16 – 23

14–20

21 – 28

2– 4,5

<0,03

<0,02

F-624*

44–49

8 – 11

16 – 19

3 – 6

10–14

7

<2

<0,08

<0,08

Cr2O3=1,5 – 3,0

ФЦК

<0,2

<2

77

10

<0,02

<0,02

NaF=5, KCl=8

АН-60

42-46

37–41

0,5 – 3

5 – 8

3 – 11

<5

<0,9

<0,09

<0,1

ОФ-6

<4

<3

45 – 60

16–23

20 – 27

<0,05

<0,04

АНФ-5

<2

75 – 80

<0,05

<0,02

NaF=17 – 25

ЖМ-1

8

CaCO3=28; Na2B4O6MgO=3,5; K2Al2Si6O16=57,6; C=2,2; Al=0,8

К-13МВТУ

8 – 10

20

20

CaCO3=15; MgCO3; Al=3-5; Na2B4O7=15-19

АНТ-1

79,5

BaCl22H2O=19; NaF=1,5

АНТ-3

85,5

BaCl22H2O=10; NaF=1,5

АН-А1

KCl=40-50; NaCl=15-30;Na3AlF=30

УФОК-А1

KCl=40-50; NaCl=15-30;Na3AlF=30

МАТИ-10

KCl=30; BaCl2=68;Na3AlF=2

ЖА-64

3

KCl=38; NaCl=15;Na3AlF6=44

• - флюсы иностранного производства.