Неровный В.М. - Теория сварочных процессов (1043833), страница 53
Текст из файла (страница 53)
ПО аьппение температуры такж~ и Ж способствует переходу Мп из й " 0,3 швкавметалл,таккакреакция й й 02 „,,П ., ' ~~~ ° В рамом направлении (см. гл. 9, 0,1 пример 9.6). к О 0 1 0 2 0,3 0,4 0,5 И,И. фрум ни исследовал и степень перехода Мп и 81 в в щвволоке, % (мас.) металл н выгорания углерода при механизированной сварке Р"е. 106 Выгори""и у"аер'да "ри под флюсом флюс м АН-348 низко.т- автоматической аваРке иод флюсом АН-348 и различном напряжении леродистон стали проволокой 51 ц ( )) 43 В ( Сн-08 в зависимости от напряжения на дуговом промежутке. 'ей катано расчегиое содеркка Ему удалось установить алия- „„ „ л ,„ в е ) нне этого напряжения на развитие металлургических процессов и результате ння расчетного содержания компонентов (штриховые линни иа рнс. 10.6-10.7) с их фактическим содержанием в металле паа.
На рис. 10.6 показано, что концентрация углерода в шне тем меньше, чем выше напряжение на луговом промежутке и меньше исходное содержание углерода в проволоке. На рнс. 10.7 показано «Мв«,%(ма .) 1,4 «8Ц, % (мас.) 0,8 О,б 1,0 0,8 О,4 0,6 О 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0,4 О,8 1,2 1,6 «Я«к, % (мас.) «Ми«к, % (мас.) а 6 Рне. 10.7. Изменение долей перехода и металл шва бй (а) и Ми (б) при сварке под флюсом АН-348 дла разных напряжений дуги: 51 В (криаая 1),43 В(крякая 2) и 34 В(крика« 3) 483 отклонение фактических концентраций кремния и марганца в зависимости от расчетных концентраций н напряжения, (Расчетные концентрации на рис. 10.6-10.7 обозначены штриховыми лнниями,) При переходе этих элементов в металл шва содержание в нем марганца ограничивается 1,2 %, а кремния — прнмерно 0,55 %. Это связано с тем, что активность кремния к кислороду при повышении напряжения на дуговом промежутке и, следовательно, температуры растет, Сварочный ток почти не влияет на процессы легиРОВзния и раскисления металла, так как увеличение пагаинан энергии приводит к увеличению массы расплавленного флюса, но условия протекания реакций на границе раздела металл — шлак существенно не изменяются, 10.1.6.
Снижение седержаним недорода в металле швв при сварке пед флюсем Содержание Водорода в сварочной ванне в процессе сварки может быть существенно снижено следукнцнмн способами: п(юкалкОй сварочных материалов (флкзсов, прнсздачных проволок). Температура прокалки флюса зависит от состава флюса и может изменяться от 627 до 1232 К, Чем выше основность флюса, тем больше температура прокалкн; — проведением операции сушки перед прокалкой при температуре 373...627 К; — сокращением времени между прокалкой и сваркой (для пемзовндных не более 4 ч, а для стекловидиых не более 8 ч). Керамические флюсы просушивают да 313...363 К, а прокзлнвают при 873 К.
Более высокая температура прокалки (1232 К), применяемая для плавленых флюсов, не допустима для керамических флюсов, так как приводит к окислению металлических добавок, входящих в состав флюса. Поэтому при прочих равных условиях применение керамических флюсов приводит к повышению содержания водорода в металле шва по сравнению с его содержанием прн применении плавленых флюсов; — снижением парциального давления водорода в атмосфере дуги путем очистки сварнваемых кромок от ржавчины, окалины н масляных пленок„.
— применением постоянного тока обратной полярности (вместо переменного), препятствующего электростатическому притяжению положительно заряженных ионов Н2 к а~юлу. 2з При сварке с флюсовой защитой, включая комбинированную газошлаковую защиту, существенное снижение главного фактора— 484 парциального давления водорода ва флюсовой полости н в зоне столба дуги достигается его связыванием в нераспюрнмые соеди- нения с фтором (НР) по реакциям, в которых участвуют Сар2 н 8102, входящие в состав флюсов: СВР2 + Н2 = Са + 2НР; СВЕ2 + Н20 = СВО+ 2НР; Сар2+ 38102 -ь СВ81Оз+ ЯР4 (реакция промежуточная); 8184+ 2Н2-1 8~+ 4НР; 8184+ 2Н20-+8102+ 4НР, 1ОЛ.7. Принципы выбора сестава флюсев длм сварки сталей н сплавов.
Флюсы для сварки ннзкеуглередистых сталей При сварке низкоуглерадистых сталей (Ст3сп, сталь 20) необходимо сохранить углерод — единственный упрочннтель. Для этого применяют кислые флюсы и электродные проволоки двух систем. В отечественной практике применяют высокомаргзнцовистый флюс — силикат (МОО + 8102) в сочетании с низкоуглераднстой проволокой Св-ОЗА нли Св-08АА (по ГОСТ 2246-70).
В зарубежной практике применяют безмарганцевый высококремнистый флюс в сочетании с высокомзрганцавнстой проволокой. Общим в обеих практиках являются легирование капли и сварочной ванны кремнием за счет кремневосстановнтельного процесса н легирование металла сварочной ванны марганцем через флюс нли проволоку. Реакция в капле имеет вид 2 (ре) + (ЯЮ2) ~=2 181) + 2(реО). (10.7) Для кипящих сталей, практически не содержащих Я, она имеет особо важное значение, так как только при содержании кремния в Кроме того, тщательная прокалка флюсов, хранение в герметичной таре, очистка поверхности металла и электродной проволоки от ржавчины РС2Оз 2Н20 и масла позволяют снизить уровень водорода в металле шва и предотвратить парообразованне, Прн сварке под кислыми кремнемаргаицевымн флюсами снижению водорода способствует также кислород, связывшощий ега В нерастворимые соединения ОН и Н20.
жидкой сварочной ванне не ниже 0,2 % можно предотвратить в сварочной ванне реакцию окисленця углерода (см. пример 8.9) [С! + [01 —" СО. (10.8) Ввод кремния позволяет сохранить прачносп* шва н одновременно исключить образование пор при выделении из сварочной ванны оксида углерода СО. К повышению содержания 8! приводит и реакция его восстановления марганцем.
Кроме того, наличие в каплях н сварочной ванне прн высоких температурах значнтельнога количества ГеО по реакциям (10.7) и Ге+ МпО (л2 Мп + ГеО (! 0.9) способствует обогащению ванны кислородом, который связывает водород и препятствует образованию других (водородных) пор в результате реакции [ГеО1+ Н2 ~:2 (Н20)+ Ге . (10,! О) При отсутствии кремния углерод выгорает, причем весьма интенсивно при высоких температурах, а также в конце криспилизации, когда все примеси н углерод ликвцруют в последние порции жидкой фазы и его концентрация повышается. Эта реакция жзотермическая и согласно принципу подвижного равновесия должна развиваться и при понижения температуры. Наряду с защитой углерода и железа кислые флюсы обеспечивают легирование металла шва элементамн 8! и Мп.
Кцслые флюсы способствуют рафинированию сварочной ванны с помощью Мп и МпО, связывающих серу в тугоплавкие соединения (МпО выводит серу в шлак). Наибольшее распространение получили плавленные флюсы АН-348А, ОСЦ-45, ФЦ-6, ФЦ-З, ФЦ-9, АН-60, ТА.Я.!О, а также керамические АНК-25, ГВ-106, ЯРБМп-ЗЫОО. Их химический состав приведен в табл. 10.1.
Флюсы ОСЦ-45, АН-348 прнменякггся более 50 лет. Они имеют высокие сварочно-технологические свойства, но сваренные с их применением швы содержат много дисперсных силикатных включений и имеют ограниченную ударную вязкость (КСУ < 2 < 100 Дж/см для образцов с ()-образным надрезом при нормальной температуре). Флюсы для сварки пишолегироваиных сталей. Низколегированные стали содержат в сумме не более 5 % легирующих эле- 0,04 487 ментов, причем содержание каждого из них ие превышает 2% (10ХСНД, 09Г2С, 16Г2АФ н др.).
Такие сталя являются метлллургически законченными продуктами, т, е. в иих прошли все реакции раскислеиия, легцрования, модифнцирования и рафинирования. Основная задача прн их сварке сводится к сохранению их механических свойств путем защиты сварочной ванны от влияния атмосферы н взаимодействия с флюсом. При выборе флюсов следует руководствоваться установленными предельно низкими значениями коэффициента хпмнческой активности флюса в зависимости от эквивалента углерода при сохранении высокого уровня ударной вязкости мепшла шва в исходном, т, е, без 2 термической обработки, состоянии (КСГ > 100 Дк/см ).
Из диаграммы на рис. 10.8 следует, что чем больше легирующнх элементов содержит свариваемая сталь, тем инже должны быль содержание О2 и коэффициент химиче- Он%(мас.) ской активности флюса. Однако при этом ухудшаются сварочно-технологи- 0 08 " КСь > ! ческие свойства Более высокие технологические свойства обеспечивают ак- 006 тинные флюсы (Аф = 0,6...0,3), которые применяются для сварки сталей средней прочности (оа < 600 МПа).
Сюда относятся плавленые флюсы на базе шлаковой системы СаО-МпΠ— О 0,2 0,5 0,7 0,9 С,, % (мас.) -СаГ2 — А!202-8!02 следующих марок: ФЦ-11, ФЦ-15, ФЦ-!6, ФЦ-22, АН-15, Рие. 10.8. Диаграмма ло- АН-42, АН-43, АН-47, ГВ-10, ГВ-20„пустимого содержания ФВТ-1, Г-202 и Г-302.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
