Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Выражения (16) н '(16') справедливы для сварки с неплавящимся электродом. В случае плавящегося электрода необходимо учитывать плавление как основного, так и электродного металла. Выражение (16') примет вид сойо+ скдн+ ррРср й" (а~+И.)+(рОР ' ('7) (19) " Здесь коэффициент наплавки, а не расплавления, так как в ванну поступает с электрода металл за вычетом потерь на угар, испарение н разбрызгивание и с добав«ами металлических присадок, вводимых в покрытие.
где до и дн — массовые скорости плавлений основного и электродного металла с учетом потерь последнего на окисление и разбрызгивание; с, и ск — содержание элемента в основном металле и в поступающих в ванну каплях электродного металла. Величину с, берут по данным о составе основного металла, а ск рассчитывают по выражению (5).
Скорость плавления электродного металла берут по скорости подачи проволоки либо по коэффициенту наплавки а„*' (дн = аи!). Скорость плавления основного металла до находят из выражения Ыо = РРпр" св « (18) где Рпр площадь зоны плавлениЯ; 0„— скоРость сваРки. Уравнение (16') удобно представить в безразмерном виде: БАРР— +— с, ср ср, р!зР й« 74 Расчетные оценки состава металла и4ва Металлургия сварки где с,/с характеризует полноту протекания еакции а от стояние системы от равнове овесия на стадии ванны. ия реакции, а отношение с,/с — расРассматривая и о есс р ц в целом, т.
е. объединяя стадии капли и ва нны, получим 1+ —, ррР с (20) Ы где у' = йо+ йн представляет собой сумму скоростей плавл наглавления электродного металла а с'— металла, а с,' — гипотетическая исходная концентрация с учетом смещения расплавленного основного металла и капель электродного металла: 05 $; азы 0,Ч или, используя представление о доле основного металла в шве (ванне), со — — се6+ск (1 — 6) (14') Из выражения ~20), принимая для простоты расчетов в = 1, получим ч отн осительное изменение содержания элеучнм, что мента в процессе сварки равно 07 в 0 0 47 Юч Ф' !70 30у% 0 !)о Рис. 6.
Влияние скорости плавления д, отношения ср/с, и произведения 1!РР = В на изменение содержания элемента в процессе сварки (21) н зависит от отношения с /с' и безразмерно РРР р м рного комплекса —,, представляюще со о отношение скорости поступления реагент бой й' его а к скорости плавления металла. Нет дно видеть чт с ру о величина 1 — — будет уменьшаться р с,' ться с увеличением скорости плавления д' и тем больше чем м /;, находилась от равновесия в начальный момент. Также е ~лы~м~ж~~м~) Р( ис 6 М р рис.
). инимальное изменение состава металла и т, е, минимальное значение величины 1 — с,/с,'„будет наблюдаться п и — уд т ыбл~дмыя при больших больших расстояниях системы от разновес ). авновесня). как указыва у ствия или крайней ограниченности сведений о вем тров, входящих в эти уравнения (14, т, 14, с Р й'). П практике часто пользуются другими способ Расчеты по другими способами, которые рассмотрим ниже.
известному составу наплавленного шов (наплавку) у е ного металла. Если выполнить такого металла ч в медную форму, т. е. без ч с р у, у а тия основного металла, то состав асто называемого наплавленным мет менения протекают в ез ым металлом, покажет, какие нзОбозначим си содержание какого-л б н а в напл в результате реакций как на торце элект о а так содержание его в кого-ли о элемента в напл кого-л н а в наплавленном металле. Тогда изменения в хим шве сш (при свапке с час р у тием основного металла), если все небрегая участием в реа ия нести к лектродному металлу, преическом составе металла отнес х основного металла, можно найти (по правилу сш=са6+си (1 — 6), В действительности участие основного металла в реакциях в ванне может изменить конечные результаты.
Однако влияние основного металла обычно невелико, и расчеты по наплавленному металлу позволяют судить о возможном составе шва. Расчеты удобны тем, что значения с„ могут быть найдены сравнительно просто из опыта путем наплавки в медную форму; они, как правило, приводятся в ТУ н паспортах на электроды и порошковую проволоку. Расчеты по коэффициентам перехода. Другим способом оценки состава металла шва является расчет по коэффициентам перехода. Пользуясь выражениями (13) и (14'), можно написать 1 — 6 с =с,6+71с,— (22) Однако, поскольку коэффициенты перехода обычно определяются каи сн/сэ = 11 без Учета ф с =са6+т)сэ(1 — 6), (22') где с — концентрация элемента в электроде, включая металлические присадки. Определив исходную концентрацию элемента н зная коэффициент перехода, можно, пользуясь выражением (22), найти его концентрацию в металле шва.
Значения коэффициентов перехода для некоторых случаев сварки приведены в табл. 6 по данным разных авторов. 6. Коэффициенты перехода Вид сварки 6! Сг Коэффициенты перехода по элементам Сварка на воздухе без защиты: проволокой Св-08А...... 0,3 — 0,4 0,29-0,34 0,39 — 0,56 ОД8 — 0,69 0,5-0,87 Сварка в СОз: проволокой 12Х18нэт .
проволокой Са-! 8 ХГСА 0.78 0,81 0,90 — 0,95 проволокой Св-18ХГСА 0,78 0,80 0.94 0,79 0,37 0,55 0,71 проволокой 1ОГС Сварка в аргоие + 5% Оал проволокой Св-!8ХГСА 0,71 0,92 0,69 0,60 0,32 0,14 — 0,27 проволокой Св-1ОГС Сварка электродами УОНИ-!3/45 0,41 0,45 — 0,55 0,59 Коэффициенты перехода зависят от многих факторов: режима сварки, способа ввода легирующих элементов, окислительных условий в зоне сварки и др. Они больше могут служить характеристикой металлургических условий, существуюп1их в данном конкретном случае сварки, чем средством прогнозирования состава шва. Так, при одной и той же исходной концентрации легирующего элемента переход его будет существенно меньше, если он вводится в покрытие (флюс), а не в проволоку, или в случае более окислительных условий в зоне сварки, например в результате уменьшения количества раскислителей в проволоке или в покрытии.
Так, например коэффициенты перехода марганца существенно увеличивались при введении в покрытие ферросилиция, обладающего ббльшим сродством к кислороду, чем марганец, и играющего по отношению к нему защитную роль. Содержание ферросилиция, %.............
5 1О 20 Коэффициент перехода маргайца ........., . 0,39 0,72 0,85 77 76 Металлургия сварки Л с =с+— л-сс к 1 6' (24) р. Значения й в зависимрстн от й 0« 0,2 51узт' О,й 7. Изменение сестава шва пр высете Р а с стоя мне от низа шва, мм Я. % 0,4 0 20 ЗО «О 50 В,//д О,« ' 70 20 зО «О ОО Ода 02 О« ОВ ОВ В Рнс. 7. Влияние доли 0 участия металла предыдущего слоя в шве и изменения Л содержания элемента в ванне на его предельное содержание в верхних слоях при ср — — О и ск — — 0>1% Рис.
8. Зависимость состава наплавленного металла от длины (напряжения) дуги (/д и силы тока / при окислительных условиях сварки (сварка электродами УОНИ-13/66) Изменения в составе многослойного металла по слоям (по высоте шва). При многослойной сварке состав металла шва, вообще говоря, изменяется от слоя к слозо в связи с изменением степени разбавления его основным металлом (состав поступающих в ванну капель и основного металла обычно различен в той или другой степени) и суммирования результатов химических реакций, протекающих в ванне. Если принять, что доля основного металла (металла предыдущего слоя) остается постоянной (6 = сопз1) и пренебречь реакциями в ванне, то содержание элемента в и-м слое представится в виде сш. п=ск — (ск — ср) 6", (23) где с — содержание элементов в каплях или в наплавке в медную форму; с, = сн Отсюда легко можно найти число слоев и, прн котором обеспечивается любое заданное значение отношения (ск — с,, „)/(ск — с,) = О.
Даже в наименее благоприятном случае при ср = О, когда раз- сев ность ск — ср имеет максимальную величину, малые значения зт достигаются при весьма небольшом и (табл. 6). В предположении 6 сопз1 и с учетом изменения содержания элемента Л в результате реакций в ванне (например, перехода кремния илн серы из шлака при сварке покрытыми электродами или под флюсом), используя выражение (23) для исходного содержания элемента в ванне, для первого слоя получим с,=с,6+си (1 — 6)+А = ск — (ск — ср) 6+А. для второго слоя сз=ск — (ск — ср) 6з+А (1+6) и для п"го слоя си=си (ск ср) ба+А (1+6+62+ +6и з) Влияние параметров /зежима на состав металла шва Выражение в скобках в последнем члене представляет сумму убывающей прогрессии (6( 1) со знаменателем 6.
При и-з- со, В = 1/(1 — 6) и 6"-з-0 выражение для и-го слоя принимает вид Этот предел достигается быстро, но может составлять заметную величину по сравнению с исходной концентрацией, как это иллюстрирует рис. 7, построенл значения с = 0 1. В качестве примера в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
