Неровный В.М. - Теория сварочных процессов (1043833), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Этот особый случай сварки металлов В активных газах характерезуется тем, что источником теплоты является газовое пламя, а сварка происходит в струе продуктов сгорания— В результате реакции (10.28) получается нейтральное или так называемое нормальное пламя. Примерная зависимость температуры пламени от расстояния х (от среза сопла горелки) приведена на рис. 10.13.
Максимальная температура достигается в рабочей зоне около ядра пламени (см. рис. 3.13). Однако состав продуктов реакции и температура пламени меняются по длине факела. Вследствие подсоса кислорода из окружаюп/ей среды происходит догорание СО и Нг — зта часть пламени носит название ореола, Состав пламени в рабочей зоне обеспечивает также восстановительный характер реакций„ и плавление металла для об- Рис. 16Л3.
Распределение температуры В пламени газосяарочиой горелки по расстоянию Ог среза сопла: l — нормальное пламя; г — ояаеяительиое пламя; 3 — науглепомиаааяпее пламя ацетилена СгНгв кислороде. В качестве горючих газов наряду с ацетиленом используются также смеси различных газообразных ИЛН ЖИДКНХ УГЛЕВОДОРОДОВ.
Считают, что пламя имеет окнслнтельный нлн восстановительный характер, в зависимости от соотношения обьемов Ог н СгНг р 2 02 (10.25) )сгн2 При значении 1) < 1 в пламени Образуется избыток Нг и оксида углерода СΠ— восстановителя. Это препятствует окислению железа н способствует его раскислению. Кроме того, при сварке стали в сварочном ванне растворяется углерод и образуются карбиды; ЗГе+ С - (ГезС); (10.26) Зге+ 2СО~:е [гезС1+ СОг. (10.27) При значении 1) = )...1,2 в результате полного сгорания углерода кислород связывается в СО: СгНг + Ог 1--г 2СО + Нг. (10.28) разования сварочной ванны идет без заметного окисления. Прн сварке углеродистых и низколегированных сталей защитных свойка пламейй достаточйо дяя получеййя высококачественных сварных соединений преимущественно тонколистового металла.
При сварке цветных сплавов, а также при пайке для рафинирования металла сварочной ванны используют флюсы. Так, при сварке медных сплавов, и особенно латуней, применяют жидкий флюс. Он подается в пламя горелки ннжекцией вместе с ацетиленом и, сгорая, образует ВзОз, который закрывает тонкой жидкой пленкой зеркала сварочной ванны, извлекает нз нее оксиды меди и замедляет испарение цинк». Также применяют и твердые флюсы в виде пасты, нанося их на кромки саарнваемого металла.
Такие флюсы содержат бораты, фосфаты н гвллиды щелочных металлов. Газекнелередная резка. При значений 1)я 1 (см. (10,25)) пламя получает резко окнслительный характер н используется при разделительной резке илн поверхностной строжке металла, Процесс резки сталй имеет две стадии, 1. Металл разогревается пламенем ацетилена-кислородной горелки до температуры воспламенения металла в струе кислорода, но ниже температуры плавления.
Эта температура для малоуглеродистой стали составляет 1623 К. „она повышается с увеличением содержания углерода. 2, На нагретый металл подастся под давлением концентрированная струя кислорода, что приводит к локальному окислению железа, т, е. образованию оксидов, обладающих пониженной температурой плавления„и к выносу их в жидкой фазе струей кислорода йз полостй реза.
Такйм образом, металл йа кромках реза йе переходит в жидкое состояние. Теплота окисленйя железа весьма значительна и составляет около 70 % общего теплового баланса процесса резки, превышая теплоту от подогревающего пламени. Это позволяет применять вместо ацетилена другие горючие газы: пропан, пропан-бутановую смесь н др. Высокая температура прн резке стали практически исключает образование ГезОз (см. гл. 9), и в продуктах окисления, выносящихся нз полости реза, обнаруживаются РеО, Еез04 и несгоревшее железо примерно в таком соотношении„%; 20 ге, 30 геО, 50 ЕезОе Кислородно-флюеевая резка. При кислородной резке сталей н чугунов, имеющих большое содержание углерода, возникают трудности, обусловленные тем, что углерод повышает температу- ру воспламенения железа и одновременно понижает температуру плавления, т.
е. нарушает основные условия резки: Т„0ряо < к Т зе Т„„м,о < Т,„„, О,. КРоме того, важна жйдкотекУчесть окислов, удаляющихся из полости реза, Так„кремний н хром, образующйе вязкие шлаки„затрудняют разделительную резку. В этих случаях применяют кислородно-флюсовую резку, при которой в струю режущего кислород» подается железный порошок. Он повышает температуру в области реза и снижает концентрацию препятствующих резке элементов.
Этим методом, который был разработан Г.Б. Евсеевым в МГТУ им. Н.Э. Баумана, можно резать и неметаллические материалы (бетон, шлак) — практически заготовки любой толщины. 16.3, Сварка электродный с пекрьзтием Исторически это метод защиты появился раньше всех уже рассмотренных методов. Он обеспечивает комбинированную газовую и шлаковую защиту и осуществляется при ручной дуговой сварке электродами с покрытием.
Промышленное применение этого спосаба началось в середине 20-х годов ХХ в. В последние десятилетия комбинированный метод зашиты реализуется и прн механизированной сварке порошковой проволокой. Предложенная Н.Н. Бенардосом сварка металлическим элек:тродом без покрытия давала очень низкое качество сварных соединений, так как плавление стали в дуговом разряде приводило к резкому выгоранию углерода, марганца н кремния, Кроме того, металл шва насыщался кислородом, азатом и водородом воздуха.
Данные, характеризующие изменение состава металла при плавлении электродной проволоки в воздушной атмосфере приведены в табл. 10.4, нз которой следует, что в шве уменьшается почти в 4 раза содержание углерода — основного элемента-упрочнителя, а также других легнрующих элементов (Б)„Мп). Одновременно резко возрастает (в 32 раза) содержание азота, а также кислорода (в 1О раэ). Позтому свойства металла шва, наплавленного электродом без покрытия, очень низки. Наиболее резка снижается г ударная вязкость; она падает до 0,5 МДж/м (вместо 8 МДж/м ), что вызвано главным образом увеличением кислорода и азата. р, МПа о,б 0,2 1 2 ьым Рис.
16.15. Зависимость лина ынчсского лавления защитной газовой струи от расстояния между втулкой покрытия н поверхностью металла прн сварке электродами УОНИ-11~55 диаметром 2,5 ым (кривая 1) и 5 мм (крнввл 2) Рнс. 16,14. Схема гаэощлвковой запотты металла при сварке электроламп с покрытием: ) — стер~кель электроде; 3 — сворочило воино; 3 оюв; 4 — оглвк; 5- мгоитвый глэ; б — капли электродного ыствллл; 7 — дуга; 8 -- сввривлемый металл омстру 508 г аблина 16.4. СРавнение массовых лелей, вг!ь кемионегпзв электролного стержня Св 66 и металла щв» прн сварке электродом УОИИ-13/55 и электродом Св4В без покрьгтия (остальное — видело» благодаря разработке покрытий, плавя!лился вместе электрола, удалось повьгсйть качество наплзвленнОГО металла н сварного соединения в целом. Это обеспечило широкое прпменение ручной и механнзированггой сварки в целом ряде отраслей производства — в строительстве, судостроении, энергомашиностроении н лр., где она незаменима из-за ее маневренностк ы возможности выполнения сварочных работ в труднодоступных местах.
В настоящее время разработан пгирокнй ассортимент электродов для сварки сталей разлпчного типа и многих сплавов при изготовлении ответственных изделий. Их доля в общем объеме сварочных материалов составляет около 38 %. Наряду с этим интенсивно увеличивается объем применения порошковых проволок„содержащих внутри оболочки практически те же компоненты, какие используются при изготовлении покрытий. Однако в шихта порошковых проволок нет технологических добавок типа связующих и пластификаторов. Поэтому они обеспечивают более высокое качество швов, а также автоматизацию сварки. 16З.!.
Формирование защиты металла ири сварке электродами с покрытием и пороипсовой провологгой Для получения качественного соединения необходимо предотвратить химическое взаимодействие металла с воздухом. Это практически достигается прн сварке электродамн с защитнолегнруюп)нм покрытием, как показано на рис. 10.14. Электродный Рис. 16.16. Схема замера дниампческого давленая газов„образующихся при дуговой сварке электролами с покрьпнсы: l — электрод; 3 — сввоиввемое толовое; 3 — медный тоил стержень плавится с опережением плавления покрытия, что приводит к образованию конусного углубления — втулки. Она направляет поток защитных газов, выделяемых прн нагреве покрытия, и капли металла в сварочную ванну. Давление газов в дуге, измеренное специальным зондом, достигает 0,5 МПа (р а (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
