Неровный В.М. - Теория сварочных процессов (1043833), страница 52
Текст из файла (страница 52)
13) Его удобно записать в виде (2. 14) р = п2сТ, где п = пс + и; 4 п; )с = Я!Л1; п = ЛЧ(', Я = 8,31 Дж!(моль К)— 23 — ! универсальная газовая постоянная; Л! = 6,02 10 моль — число Авогадро. 5 При атмосферном давлении (р = 10 Па) получим зависимость р 7,34.10 концентрации частиц от температуры: п = — = ' . Если )сТ Т 734 10 25 Т= 300 К, то и= ' = 2,7 10 м .
Это так называемое 300 число Лошмидта. В плазме сварочной дуги при р = !0 Па и Т = 5 3 = 6000 К, несмотря на ионизацию, общее число частиц в 1 м 24 — 3 уменьшится почти в 20 раз, т. е. п = 1,2 1О м Отступления от модели идеального газа для плазмы связаны с двумя явлениями, существующими только при больших концентрациях заряженных частиц: электрическим взаимодействием между ними и так называемым вырождением. 2.2.4. Эффективное сечение взаимодействия После возбуждения разряда ионизация в газе может происходить в основном двумя путями: взаимным соударением частиц и поглощением квантов энергии (фотоионизация). Одновременно идут процессы деионизации, т.
е, образование нейтральных частиц при взаимодействии положительных ионов и электронов. Для характеристики вероятности столкновений частиц в газе служат такие величины, как длина свободного пробега частицы Л, среднее время пробега т = Л7о и частота столкновений частиц т = 1!т. Мерой вероятности индивидуального акта определенного рода (например, упругого соударения, ионизации и т. д.) является соответствующее эффективное сечение Д, которое для обычных газов часто называют газокинетическим: (235) где с( — диаметр частицы. Чтобы произошло столкновение, центры молекул должны находиться на минимальном расстоянии, равном диаметру с( частицы.
Принимая модель упругих шаров, можно построить схему для определения О (рис. 2.7), из которой следует геометрический смысл эффективного сечения Д вЂ” это площадь круга радиусом, равным сумме радиусов сталкивающихся частиц. С учетом движе- 48 3 — 2418 49 П рн обосновании выбора флюсов лля сварки разлнчных марок сталей можно ориентироваться на коэффнцнент хнмической активности флюсов согласно следующей классификации: высокоактивные — Аф >0,6 (ОСЦ-45, АН-348-А, ФЦ-6 и др.); активные — А,~ = 0,6...0,3 (АН-42, АН-26); малоактнвные — Аф = 0,3...0,1 (АН-20, АН-22„ФЦЛ-1 н др.); пассивные — Аф < 0,1.
Флюсы с макснмальным значением Аф считают квелыми, Онп обеспечивают нанбслее эффективное легнрованне металла шва кремнием и марганцем через флюс в процессе сварки под флюсом. Как было указано ранее, зти элементы связывают кислород, растворенный в металле, в окснды при температурах, близких к температуре крнсталлнзацнн металла в хвостовой части сварочной мины. В этом случае образующиеся продукты реакции раскпслення в виде твердых частиц ЙОз, МОО н нх возможных соедцненнй (напрнмер, МпО. ЯЩ не полностью удаляются нз металла сварочной ванны в связн со столбчатым строеннем шва и переплетением осей кристаллитов, особенно в узких швах. Они остаотся в металле шва в качестве эндогенных включеннй.
И сследования показали, что почтв весь кислород, захваченный металлом прн сварке, входит именно в такне неметаллнческне включения, а поэтому концентрация кислорода в металле 1О21, определяемая способом вакуумной экстракцнн, характеризует засоренность металла шва немепшлнческимн частнцами. При этом одновременное выделение включений МпО ц ЯОз в соотношениях, приводящих к образованню легкоплавких комплексов ЯОз. МпО (Т„„= 1473 К), способствует более полном лес полному удалению нх нз ванны. Наличие в металле эндогенных шлаковых включений, служащих коицентраторамн сварочных напряженнй, сильно влияет на физико-механические свойства легированного металла шва, в частности на его пластичность н ударную вязкость.
Однако прн малом содержании легнрующнх элементов в шве ударная вязкость является достаточно большой н влиянне на нее концентраторов напряжений мало. Это характерно для швов на ннзкоуглероднстых сталях. К основным флюсам относятся малоактнвные и пассивные флюсы с Аф < 0,3. Они предназначены лля сварки легированных 480 сталей, содержат большое количество СаО (первый необходимый компонент), у которого прн сварочном нагреве диссоциация не происходят (Тд„, > 5000 К).
Поэтому такие флюсы не оказывают окнслительного воздействия на металл. Второй необходнмый компонент таких флюсов — бескнслородный окснд Сарз, вводимый для снижения температуры плавлення основы (Т„„сао = 2973 К). Третий необходимый компонент каждого флюса — ЯОз — вводится в основные флюсы для улучшения отделимости пианолой коркн. Колнчество ЯОз ~праде~лют всходя нз требованн» его полног~ связывания в комплексы, т. е. для перевода в связанное неактнвиое состояние.
Такне флюсы применяют прн сварке низколегированных ц высоколегированных сталей для решения главных задач— защиты металла сварочной ванны от взаимодействия с атмосферой н его рафнннрования. Прн сварке проводят осадочное легнрованце металла шва вводом элементов в электродную проволоку.
Однако многие легнрующие элементы частично окнсляются в каплях н создают неметаллические включения нз оксидов, снижающие ударную вязкость швов. При автоматической сварке ! для более эффективного легнро- ! ! ванна в сварочную ванну подают дополнительную прнсадочную проволоку в нагретом состоянии. 9 ! са Такой процесс называют сваркой 3 с дополнительной горячей присадкой (сварка с ДГП по методу Б.Ф. Якушнна, рис. 10.5). Металл присадочной проволокн расплавляется теплом жидкого металла в глубине сварочной ванны.
Поэта- Рве. 165. Схема легировання му он не взаимодействует с газа- сварочной ванны элементамн, мн луги, не перегревается, не введенными в состав ир~салочпроходит стадию капли и не на- но" проволоки (с, и 1ь — скоро- сти соответственно электрола н сышается вОдОродом. КрОме ТОГО, „„. ), он практически не взаимодействует со шлаком, что позволяет сохранить в полной мере все со- дом; з — пмсволаож 4 — саяр0чяая держащнеся в проволоке легн- аа"ям 3 рующне элементы, химнчески актнвные модификаторы и рафнннрующне элементы (изтрий, церий, лантан н др.). Керамические, или непламеные, флюсы для сварки металлов позволяют сохранять все преимущества механизированной сварки под слоем плавленого флюса (малые потери металла, высокая производнтельность, высокое качество сварных соедннений), но в то же время позволяют легировать и раскнслкзь металл сварочной мины в очень широких пределах, используя Осадочное легнромние при вводе ферросплавов в составе флюса.
Высокая раскнслительнм способность керамических флюсов позволяет вести сварку лаже по окнслеиным кромкам (при монтажных работах в строительстве, в судостроении). Керамнческие флюсы используют для сварки силей различного легнромння н для сварки цветных металлов — меди и ее сплавов, алюмниия и его сплавов и др, Основной недостаток керамических флюсов сосплп в том, что онн обладают понышеннон гн~роскопнчностью, не допускают высокотемпературной прокалки (Г < 873 К), что приводит к повышенному содержанию водорода в сварных швах. Кроме того„для хранения керамических фасо~ ~р~буе~с~ герметичная тара и перед сваркой их нужно прокалимть.
10Л.б. Влияние параметров ракмма сварки на развитие металлургичмкнх процессов прн сварке под фтнзсом Главными параметрамн режима сварки являются напряженне на дуговом промежутке (напряженна дуги) (7д, связанное с длиной дуги, сила сварочного тока 1~ и скорость сварки ека. Вместе они определяют вложение энергии при сварке, которое выражается погонной энергией у/о, . Однако этн параметры по-разному влияют на металлургические процессы формирования металла шва.
Наибольшее влияние имеет напряжение на дутовом промежутке, увеличение которого усиливает Окззслнтельно-восстанов!ггельные процессы на границе раздела металл — шлак. Из ионной теории шлаков следует„что рост падения потенциала в приэлектродной области дуги увеличивает возможность окнслительио-восстановительных процессов, требуюпзнх зазраты электрической энергии (электролиз). Повышение разности потенцналов на дуговом промежутке увеличивает длину дуги и, следовательно, «растягнваети высокотемпературную Область сварки, а также увеличивает температуру перегре- 482 анель мезвлла, проходящих через д)зоной промежуток.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
