Неровный В.М. - Теория сварочных процессов (1043833), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Сварка ведется по слою флюса полуоткрытой дугой. Для сварки самых распространенных алюминиевых сплавов, легированных магнием, флюсы АН-А1 н УФОК-А1 непригодны, так как натрий из флюса частично восстанавливается магнцем и поступает в шов, вызывая образование пор, горячих трещин и снижая пластичность металла. Ддя сварки этих сплавов применяют флюсы МАТИ-10 и 48-АФ-1 на основе ВаС12 — КС1. Керамические флюсы для сварки алюминия (например, ЖА-64) позволяют выполнять сварку закрытой дугой.
Онн содержат повышенное количество криолита, снижающего электропроводность расплава. 10.1.8. Особенности металлургпческях процессов при электрошлаковой сварке н переплаве металлов Электрошлаковая сварка, разработанная в Институте электросварки им. Е.О. Патона, первоначально использовалась только для сварки стальных конструкций большой толщины (станины прес- сов, толстостенные сосуды), но затем она была трансформирована в самостоятельный процесс — злектрошлаковый переплав металлов с целью повышения их качества (удаление серы, растворенных газов, ле- 5 гирование и т.
д.). Общая схема процесса электрошлаковой сварки представлена на рис. ! 0.9. При электрошлаковой сварке защит- 1- ная газовая атмосфера отсутствует, и все металлургические процессы идут на границе металл — шлак, причем влияние 7 электрохимических процессов в этом слу- чае сильнее„чем при автоматической Рис. 16.9. Схема зашиты сварке под флюсом Прн дуговой сварке м тепла при эле р через шлак проходит, шунтируя дуговой шлаковой сварке: разряд, лишь 12 % тока, а при электро- шлаковом сварочном процессе весь ток l — поповной мптерппл; кополпол; 4 — капля рве- идет через ишак' ппкппеппого электрола; Процессы взаимодействия металла со 5 — ппкпкщпйоп электрол; шлаком в основном не отличаются от расо — папок рпопппппоппото смотренных ранее, ио в связи с попнженметалле; 7 — тпорпмй юоп ной температурой они идут с меньшими скоростями.
При электрошлаковом процессе нужно организовать смену флюса, так как в отличие от дуговой сварки под флюсом состав шлака непрерывно меняется в результате увеличения содержания в нем оксида железа геО. Кроме того, возможно окисление РеО на границе шлак — воздух, также повышающее окнслительную способностыилака. Если шлак не менять, то шов будет иметь различный состав по длине, так как изменяется состав шлака.
На рис. !0.10 приведены данные о переходе марганца (/5Мп) и кремния (Лбй) в слиток при переплавке проволок Св-15Г и Св-10Г2 под флкэсом АН-8 в медном охлаждаемом водой кокиле. Нз рис. 10.10 следует, что происходит изменение состава слитка по его высоте. Обычно раскислители вводят через электродные проволоки, используя их широкий ассортимент. Углерод выгорает при электрошлаковой сварке слабее, чем в дуговом процессе (поскольку при электрошлаковой сварке температура ниже). Для сварки легированных сталей, содержащих легкоокисляющиеся компоненты, используют флюсы с минимальной окислительной способностью. Такие флюсы имеют основу флкюрит СаР2, Рис 16 16 Перехол Мп и 8! прн выплавке слитка пол флюсом АН-8 электрошлакоаым способом проволоками Св-15Г (кривые /) и Св-!ОГ2 (кривые 2) а зависимости от длины слитка О,З 0,2 О,! 0 -0,1 -0,2 -О,З -0,4 -0,5 О 40 80 !20 160 д!О /, мм 10.2.
Дуговая сварка в защитных газах и смесях Идея газовой защиты зоны сварки была предложена Н.Н. Бенардосом еще в конце Х1Х в. в одном нз его изобретений, но реально воплотилась в технологический процесс в конце 40-х годов ХХ в., когда появилась необходимость сварки активных металлов, таких как алюминий и его сплавы, а позднее титан и его сплавы. Для защиты зоны сварки стали применять инертные газы — аргон и гелий. Были разработаны процессы аргонодуговой сварки и соответствующее сварочное оборудование для автоматической н механизированной сварки плавящимся и неплавящнмся электродами. При сварке чистой меди оказалось возможным применять азот высокой чистоты, так как медь не дает с ним соединений, устойчивых в условиях дуговой сварки.
Однако для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей применять дорогие и дефицитные инертные газы было экономически нецелесообразно, поэтому был разработан метод сварки в углекислом газе, который можно легко получить в любом количестве и в баллонах доставить к месту сварки.
к которому добавляют для понюкения элекгропроводности А!205 и СаО. Этн флюсы также активно понижают содержание серы. Длительное пребывание жидкого металла в контакте со шлаком дает возможносп* подавать в шлаковую ванну легирующне элементы, входящие в электродные проволоки или пластины )изличного состава, для их переплава. Таким способом проводят легнрование сварочной ванны и улучшают свойства полученного металлического слитка в результате снижения содержания серы, фосфора, немеиллических включений (РеО н др.).
В настоящее время этот метод сварки получил широкое применение при изготовленни конструкцнй из низкоуглеродистых и низколегированных ста~еЙ с высоким качеством сварных соединений. В последние годы разработаны способы газовой защиты с применением различных газовых смесей (Аг + Не, Аг+ О2, Аг + + СОэ, СОз + Оэ и лр.), что расширяет сварочно-технологические и металлургические возможности данного метода сварки.
Наиболее широко применяют струйную защиту. Более качественную защиту обеспечивают камеры с контролируемой атмосферой, К газовой защите можно также отнести вакуумную защиту, которая используется при дуговой и электронно-лучевой сварке высокоактивных металлов (титан, цирконий, молиблен н т. д.). 10.2.1. Формирование газовой струйной защиты Сварку в струе защитного газа асуществляк«т с помощью специальной сварочной горелки, подакицей в зону сварки защитный газ н электродную проволоку. Схема процесса представлена на рис.
10.1!. С помощью сопла создастся поток запипного газа, омывающий зону дугового разряда и вытесняющий нэ зоны сварки воздушную атмосферу (!Чз, 02). Качеспю сварных швов зависит не только ат чнсппы, но и от расхода защитного пиа и характеиз л неб З еся давлением, обеспечивающим спокойное (ламинарное) истечение, без завихрений. 2 - а 6 7 «« Принято различать автоматическую и 1 .'...' механизированную сварку в защитном газе.
В последнем случае сварочный инструмент, т. е. горелка, перемещается рукой сваРщика, а электРоднвл ПРоволока пода- Рис. 1».1!. Схема струй ется по гибкому шланзу с помощью ат- иой гаэ,л„,й ~щц,д~, мс дельно установленного механизма в го- таллаирисаарке: репку. Механизированная сварка в т — ссяояаая «яятсряал; з— защитных газах имеет наиболее широкое СТРУЯ Яи«во««асс ш«Я«Э- применение при прсч«еленин сварач ~ «х тсяслалясгс 4 — селла. Ф«ч'- работ в судостроении, стрэительстве, ко- гяяк 5 эясятщ,. 6 гда невозможно использовать сварочные дуга; 7 — сварочная ванна; автоматы. с — шоя 494 1»22.
Металлургические процессы при сварке сталей в струе СОз Рост константы равновесия процесса диссоциации при повышении температуры следует из рис. 9.3. В условиях высоких и быстроменяюшихся температур при сварке состав продуктов диссоциации СОз в разных точках дугового разряда будет изменяться. На рис. 10.12 приведена схема- — с„ 7' С' тическая диаграмма распределения температуры и концентраций газов вдоль оси сварного шва при движении сварочной головки с НОстОяннОЙ скОросо стью ася. В точке О на оси столба дуги происходят резкое повышение О! температуры и диссоциация СОз.
С каплями электродного — — Э- металла, проходящими через лУговой ПР ме У к бУдет со- Рм !» 12 И ,„с„„с тем„ пРикасатьсЯ атмосфеРа, состоЯ- ры и концентрации Сгэ, СО и О щая из 66,6 % СО и 33,3 % Оз, при сварке в углскислом газе — х Углекислый газ СОз обладает молекулярной массой 44 и плотностью 1,96 кг(м~, поэтому он хорошо вытесняет воздух, плотность которого ниже (1,29 кг7мэ). Поставляют углекислый газ в баллонах или контейнерах, где он находится в жидком состоянии, так как переход из жидкого в газообразное состояние происходит при следующих критических параметрах газа: Т„„-- 304 К.
р„ 7,887 МПа. Для сварки применяют углекислый газ с пониженным содержмшем врелных примесей — кислорола, азота, оксида углерода, влаги — в соответствии с ГОСТ 8050-74, т. е. отличающийся от пищевого СОз. Углекислый газ в области высоких температур диссоциирует на СО и Оз. На этот процесс расходуется часть тепловой энергии Ддуговаго разряда: 2СОэ ~:2 2СО+ 02 — О.
(10.15) По отношению к металлу она окислптельная: (!О. !б) Поэтому СО2 называ)ат актш)ным защитным газом. Ок запшп)ает зону дуги от компонентов воздуха и прежде всего от азота и водорода. Но в то же время большая концентрация СО будет тормозить этот п!юцесс н, к!юме тога, зваержпвать окисление )тлерода стали (находящегося в соединении РезС), сдвигая реакшпо влево: !РезС) + !РеО) ал! 4Ре + СО 1'. (10.17) Однако чтобы предотврвтпть окисление металла значвтельиым количеством кислорода, образующегоса в атмосфере дугп, необходим дополнительный ввод в сварочную проволоку раскислитслей.
Обычно применяют кремний (около 1 %) н марганец (около 2 %). Поэтому для сварки низкоуглеродиспях сталей применяют специальные сварочные проволоки (Св-ОЗГС, Са-ОЗГ2С). При сварке легированных сталей необходимо использовать специальные сварочные проволоки Св-ОЗХЗГ2СМ, Св-!ОХГ2СМА, Св-ОЗГ2СД)О, также содержащие раскнслители (марганец и кремний), которые предохраняют от окисления легнрующие элементы, входящие в состав стали и сварочной проволоки. Раскнсляющие добавки, содержащиеся в каплях электродного металла, растворяются в жидком металле сварочной ванны и задерживают окисление железа и растворенных в нем элементов. Днссоцнацця содержащихся в СО2 паров воды (10.1З) тоже будет тормозиться вследствие высокого парцпальнога давления кислорода, полученного прн диссоциации СО2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
