Неровный В.М. - Теория сварочных процессов (1043833), страница 60
Текст из файла (страница 60)
В результате горения дуги, плавленпя электрода ц по- Полевой шлат (РВО2+ А!2ОЗ+ и .) Дек ин ( гаиикэ) Окснцеллюлоза Тальк (пластнфнкатор) Примечание. Связующие (жидкое стекло, снликат калия и натрия 1: ! ) составляют 25-30 %. 4. Целлюлозные покрытия Щ)„состоят преимущественно из газообразуклцих веществ (целлюлоза). Они создают хорошую газовую защиту при малом объеме шлака. Шлакообразующими служат (в небольших количествах) оксиды железа, марганец и титан. Для раскисления и рафинпровання сварочной ванны добавляют соответственно ферросилиций и ферромарганец.
Покрытия такого типа имеют электроды ЦЦ-1, ОМА-2, применяемые для сварки труб с узкими разделками кромок и для тоиколистового металла. Все четыре типа покрытия при сварке создают парогазовые выделения, ухудшающие экологию рабочего места. Наибольшую токсичность имеют электроды с покрытием А, содержащим много легкоиспаряюшегося марганца. В настоящее время продолжается работа по созданию новых малотоксичных электродных покрытий с Рис. 10.19. Схема взаимосвязи процессов образования газошлаковой зашиты крытия практически одновременно идут процессы формирования сварочной ванны, ее газовой и шлаковой защиты от насыщения азотом, а также от окисления кислородом воздуха.
Затем плуг процессы нейтрализации водорода, раскисления, легирования н моднфицирования, рафинирования жлдкого металла, его кристаллизации, связывания продуктов всех реакций в шлаковую фазу и отделения шлаковой корки, Однако в разных типах покрытия указанные процессы осуществляются по различным фнзикохимическим реакциям. Сварка злектродамн с рудин-кислым пвкрьпнем (А). Рудно-кислые покрытия создают значительное количество газов (СО2, КС(«, Дж/см з СО, Нъ Н20) в результате разложения н 20 1 окисления крахмала или органических 15 компонентов, что и обеспечивает хоро- шую защиту От атмосферного воздуха.
10 2 Кроме того, при нагреве Резо» выделяется кислород, связываюпшй водород а '80 60 40 20 0 20 нр рм ° пар Н20- Одн д 2 .С противодействия окислению металла кислородом, вылеляющимся нз гематита Рис. 10.20. Зависимое»ь ударной вязкости От теы Ге»О»~ В пОк(эь»тия этОГО типа требуется аературы испытания шаа ввести значительное количество раскнспри сварке электродом с лителей, главным образом ферромарганссновным (кривая ! ) и ца Та»«»» элеат)»олях ЦМ 2 содержится Руяне кислым (кривая 2) до Зз «6 ге»«»аэтг»а н около 3«) Яя ферр«» покрытиями марганца, что достаточно для восстановления почти всего гематита. При вводе большого количес»ва раскисли ил»ей образуется много продукюв раскнсления — оксидов. Часть нз ннх не выходит из шва и создает неметаллические включения, снижающие ударную вязкость и пляс»ичность цпюв (рис.
10.20). Оккслительно-восстановительные процессы при сварке этими электродами можно описать следующими уравнениями реакций: (Ге20») + Мп = (МОО) + 21Гео)„ (Мп) + (Гео) = (Мпо) + Ге; (10.30) (Я02)+ 2Мп = 2(Мпо)+ [%1. Первая реакция зкзотермична и выделяет значительное количество теплоты. За счет восстановления железа из покрытия коэффициент наплавки увеличивается до !0...12 г / (А. ч).
В последнее время этот принцип экзотермичностн покрытия был применен для создания электродов, не требующих при сварке электрического тока. В них усилен эффект «бенгальских огней» путем ввода в покрытие соединений алюминия, магния и лр., применяемых при термитной сварке. Сварка электрвдаь»и с ругилевмм покрытием (Р). Иначе организованы те же процессы прн сварке электролами с рутиловым покрытием Р, Газовую защиту образует СО и С02 при распаде кар- 516 боната МйСО», а также СО, СН и Н2 при распаде декстрина.
Связывание водорода в ОН путем окисления выполняют диссоцинрующне СО2, рутил и полевой шлат, состоящий преимущественно из ЯО2. Шлаковую защиту создает ТЮ2 и 3102 (из полевого шпата). Рутил является слабым окислителем. Он не полностью диссоцинрует (Т102 = Т»0 + 0)„выделяя мало кислорода и сохраняя фо м шлака (Т10). Раскислителем в этом покрьпни служит ГеЯ. Электроды с покрытием такого типа обладиот высокими техно ЛО- гнческими свойствами — обеспечивают достаточную устойчивость горения дуги на переменном токе, хорошее формирование шва и отделяемостыплаковой корки, возможность сварки в любом пространственном положении шва. Рутнловые электроды малотоксичные и обеспечивают высокие механические свойства наплавленного металла. Сварка электродами е Основным покрытием (Б).
В основном электродном покрытии типа Б гиообразующим является СаСО», окислителями — СО» н ЯО2, раскислителями — ГОТ» и ГеЯ„ а рафннирующнм элементом — Сао, Одновременно Сао, СаГ2 и ЯО2 создают шлак, связывающий продукты раскислення. Газовую защиту зоны сварки Осуществляет СО2 вследствие азложения мрамора СаСО», Образукпцийся оксид кальция СаО, разлож не способный к диссоци«щин в зоне дуги, не выделяет 02 и уходпт на образование шлаковой системы основного типа Сао-СаГ2.
Атмосфера сварочной дуги преимуществен»ю состоит из СО„СО2 и Н20 в виде паров воды, выделяющихся из покрытия. Чтобы снизить уровень водяного пара и водорода в зоне сварки, эти электроды перед сваркой необходимо прокаливать при высокой темпера- : 600...790 К (до 840 К). Водород, попадающий в лугу из атмосферы, связывается фтором в не растворимое в метал» »е соединение НГ. Покрытие содержит несколько раскнслителей, что позволяет получить получить мало окисленный и хорошо восстановленный металл с малым содержанием Н2 (табл.
10.6). Поэтому электроды с таким покрытием называют низководород ными. Присутствующий а шлаке оксид Сао хорошо рафинирует металл, что снижает склонность к образованию горячих и холодных трещин. Тадллпа И.б. Массввыс доли вклвчспий, %, прн испввьюваиии для сварки сталей электродов с различным типам покрытия й Вб $~11 ° Й~вй Е$'~й = ~4~ф хязхз х Йййй8 з а х $ В ОООООООО ЗО ЗО ОО ОО ОООО О йй;~$ й > хх ООО О Оаю!! ! ! ! йй„х х х "„„б яй1х~ м ОО О ,» й ! ! ! ! ! 5с и) ей*,~ Ийй ИФ,О, ОО О ч» 'Ф О О О О »» О~Х»» Ф С В~О~О О Вюч» х» » ЯЗ ОО И О Г4 'Ф ~у»»Я»»» ()~Ф»х 513 При сварке корознонно-стойких и жаростойких сталей применяют тот же тип покрытия, но с пониженным содержанием СаСО !» з (15...20 4), увеличивая содержание Сар2 (60...а0 %).
В этом случае удается предотвратить науглерожнвание сварочной ванны н обеспечить содержание углерода в металле шва на уровне 0,05...0,02 %, как это требуется по техническим условиям. Недостаток электродов с покрытием Б — малая устойчивость дугового разряда, что ограничивает выполнение сварки лишь на постоянном токе образз!ой полярности. Таким образом, технологические возможности электродов с покрытием Б, несколько ниже, чем электродов с покрытиями А и Р. Кроме того, повышенное содержание СаЕ2 вызывает образование токсичных соединений и требует создания надежной вентиляции рабочей зоны.
Сварка злектродамн с цсллюлозиым покрытием (Щ. Целлюлозные покрьпне Ц содержит в своем составе до 50 % органических веществ (древесная мука, целлюлоза). При их разложении и окислении вьщеляется большое количество газа, содержащего водород„окись углерода н др., что обеспечивает хорошую газовую защиту от воздушной среды при малом количестве шлака. Для предотвращения водородной хрупкости или образования пор введены выделяющие кислород окнслителн: Т(О2, ЕеО, МпОз. Для связывания водорода в НГ в покрытия вводят также плавиковый шлат Сарз. Надежная газовая зашита позволяет снилапь относительную массу покрытия: К„= 20 %.
Технологические свойства электродов с покрытием Ц (ОМА-2, ВСЦ, ВСП и др.) довольно высокие, что позволяет их применять при сварке в различных пространственных положениях. Электроды с целлюлозным покрытием имеют в наплавленном металле высокое содержание водорода(см. табл. 1О.б). Они предназначены для сварки в монтажных место при приближении скорости электронов к нулю.
В диапазоне малых энергий электронов (1...5 эВ) с увеличением их энергии Д „, как правило, уменьшается. 2.2.5. Эффект Рамзауэра Ц 1О 16 ем~ Зб 24 -Хе 3и о Е 0 б 12 18 22 а,эВ Рис. 2.9. Зависимость эффективного сечения О„для различных газов от энергии электронов по Рамзауэру (штриховые линии— газокинетическне сечения) При малых энергиях электронов в тяжелых инертных газах взаимодействие электронов с атомами сильно ослабляегся в связи с эффектом Рамзауэра.
Это объясняется волновым характером поведения электрона в процессе его упрутого взаимодействия. При определенном соотношении между длиной волны де Бройля Ь ЛБ В1Ю (2.21) соответствующей медленно движущемуся электрону, и размерами атома создаются условия для почти беспрепятственного прохож- 52 Обращает на себя внимание резкое уменьшение эффективного сечения Д, при малых энергиях электронов (е < ! эВ) для ряда тяжелых атомов, в том числе для атомов тяжелых инертных газов.
Это явление называется эффеюиом Ранзауэра (рис. 2.9). ения волны через атом, что дает малое сечение Д . (Здесь -34 ь = б 62б 10 Дж с — постоянная Планка.) В условиях обычных сварочных дуг при температуре в столбе дуги Т = 5000...12 000 К значения полных сечений Рамзауэра Д = Деа 4 Ден ВЫЧИСЛЕННЫЕ МЕККЕ- -16 2 1О ром, составляют от (2...5) 1О см -14 2 о Атомы щелочных ддя инертных газов и до 5 10 см - ! металлов ддя щелочных металлов (рис.
2.10), -,н 2я са, на 10 т. е. отличаются почти в 200 раз. Возникает вопрос: когда и какие 9 С,1Ч,О именно значения длины своболного Я пробега или эффективного сечения следует применять в расчетах? Не Из рис. 2.9 следует, что эффект 9 Инертные Рамзауэра и минимум сечения д = лД, соответствуют энергиям 2 4 6 8 электрона = 1 эВ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
