Неровный В.М. - Теория сварочных процессов (1043833), страница 61
Текст из файла (страница 61)
Число валентных В плазме столба сварочной дуги электронов при Т = 5000„.10 000 К, как будет Рис. 2.10. Эффективные сечения показано ниже, средняя энергия Рамзауэра для атомов с различэлектронов в соответствии с масвел- ным числом внешних валентных электронов (по Меккеру) ланским распределением по скоростям равна = 1 эВ. Поэтому для плазмы в инертных газах следует принять длину свободного пробега электронов равной (2.22) Ле 1! 5е что отвечает минимуму соответствующей данному газу кривой Рамзауэра.
В приэлекгродных областях дуги температуры электронов Т, и газа Та не равны, термическое равновесие не соблюдается (Т, ~ Т ) и электроны могут набирать энергию до 8...20 эВ. На рис. 2.9 это примерно соответствует газокинетическим сечениям молекул. Средний газокинетический пробег иона Л; в слабых полях мало отличается от пробега молекул, т. е. для ионов (если диаметры иона и молекулы считать равными) имеет место соотношение (2.23) 53 условиях неповоротных с тыков труб из незакаливающнхся, низкоуглероднстых и низколегированных сталей.
Наплавленный металл соответствует типам Э42 и Э46 (табл. 10.7), В таком металле, не склОннОм к закалке, ВОДО)юл не Опасен, так как В ессе живания выхо ит дит из металла по диффузионному механизм . у. 10З.6. Сравнительные характермстнкп защитных свойств покрытий Нз сравнения количества Н2, И2, О2 в наплавленном металле зашиты путем вытеси иения воздуха является количеспю азота в шве, содержание кото рого для всех электродов практически одинаково: в 5 аз боль р ше, чем в соответствующем электро стержне. КТРОДНОМ Основное различие защитных свойств покрытий заключается в ак, в покрытии Б получении разного содержания водорода в шве.
Т в результате протекания реакции Н О с С Г Б'Оз »то и Б!Р а 2 и ь.уз Выделя$0тся р н ! 4, котОрые связыВают Воло)юд В нерастВОрим астворимое соедисм. гл., пример 9.6). Благодаря этому химическому процессу прн применении покрытия Б содержание водорода в наплавках в 7-9 аз мен р . еныце, чем при применении электродов с „„- гимн покрытиями. пру кисл Е!Не одно преимущество покрытия Б — малое количество ство рас" й (по шлаковым вклюлителей, что позволяет получать чистый (по чениям) металл !Нва, оЯ , оЯадающпи яысокой ударной вязкостью и хладностойкостью (см. рис. 10.20). Это позволяет крытне для сварки всех высоколегированных сталей„соде ац4их хром, титан н другие активно окисляющнеся элементы. але „содержа- К недостаткам по крытия Б следует отнести иауглероживание шва при сварке коррозионно-стойкнх сталей, в которых углерод предела растворимости (0,02...0,03 %).
Другим не является чувствительность к влаге, ржавчине„вызывающей образование по „а р„также непригодность к сварке переменным током вследствие деионизнрующего алия ф о обра зияния ф ора, образующего отрицательно заряженный ион. Ои связывает вязывает положительно заряженные ионы в ней ьны трал е молекулы, не способные переносить электрические заряды В дуге.
Более технологич огичиы электроды с ругиловым покрытием Р. Однако онн ограничены по назначению: пригодны лишь шь для сварки 520 низколегированных сталей, для которых временное высокое содержание водорода не опасно благодаря отсутствию зон с закаленнымн структурами, где водород усиливает склонность к холодным трещинам. Важные показатели качества металла сварных швов — содержание газов и неметаллических включений, влияющих на прочностные свойства сварных соединений. В табл. 10,6 предсивлены данные сравнительной оценки рассмотренных групп электродных покрытий по содержанию в металле газов и шлаковых включений.
Как следует из табл. 10.6, электроды с основным покрытием Б имеют существенные преимущества по содержанию водорода, а также других газов и включений перел другими покрытиямн. Поэтому злак!роды с покрытием Б рекомендукпся лля сварки отВетственных конструкций из сталей НОВышенной прОчносп! (О« ~ > 500 МПВ), работающих при низких температурах н уларных нагрузках. Металлургические процессы при сварке электродами сильно зависят от характера переноса электродного металла, что, в свою очередь, зависнт от плотности тока на электроде. При малых плотностях тока капли электродного металла крупные, долго находятся на торце электрода и при коротком замыкании между каплей и сварочной ванной переходят в нее лишь частично (40...30 % объема капли). Разрыв металлического «мостика» сопровождается разбрызгиванием. Прн больших плотностях тока (800...1000 А на 1 мм диаметра электрода) наблюдается мелкокапельный перенос металла и капли пролетают дуговой промежуток с большой скоростью.
Это влияет на интенсивность протекания металлургических процессов при сварке. 10З.7. Особеиностм легмроваимя металла шва прн сварке злектредамм с покрытием При сварке электродами с покрытием металл шва образуется из основного металла, электродной проволоки и покрьпмя. Легирование металла шва осуществляется несколькими способамьк 1) введением в покрытие электрода порошкообразных металлических добавок или ферросплавов — марганца, кремния, титана и др. Они входят в сосгав капель, а затем в металл шва„.
2) восстановлением на стадии капли оксидов, входящих в состав покрытия. Это легко осуществляется для малоактивных металлов, таких как никель, медь, и сложнее — для таких элементов, как марганец, кремний и хром; 521 шс == Ки [х)у = и. (10З2) 3) предварительным вводом легируклцих элементов в состав электродного стержня, Этот способ даст самые стабильные результаты,' 4) расплавлении основного металла, содержащего необходимые элементы (применяется при сварке высокопрочных и теплоустойчивых сталей). При определении степени легиронання металла шва при сварке электродами следует учитывать потери легнруиицих элементов, возникающие вследствие испарения, разбрьогнвания Испила и окислительно-восстановительных реакций со шлаком в зоне сварки. Для Оценки изменения сост»ВВ металла при сварке сравнивают полученный (аналитический) состав с расчетньгм.
Доли основного (о по плошади ги) и и»плавленного металла (с + п по плош»ди Р;+и) с учетом перехода элеРн )г и МситОВ ИЗ СтЕРжиа (С) И ПОКРЫ- тия (и) можно определить по макрошлнфу сварного соедн- Г О 4и-1 пения, если известна ГСОмстрия кромок, подготовленных под и 6 сварку (рис. 10.21). В отличие Рис.
1621. Схем» определения со- от сварки под слоем флюса мет»лл площадь наплавкн Ги =- Р;+„ тродного и основного металла при однопроходной (а) и многопро- будет создаваться не только холной (б) сварке электродным металлом„но и ~Стаяло~ из покрытия. Запишем отношение площ»дей участков шлифа основного и наплавле- НОГО металлоВ: ~о = — =М. '»+и С+П Зная отношение массы расплавленного покрытия к массе расплавленного электродного металла К„, а также содержание легируюшего элемента [х1 в покрытии и долю его перехода в сварочную ванну у, можно записать: то, решая совместно уравнения (10.31810.33), получаем численные значения долей о, с, и.
Если обозначить через [х[и. [х), и [х)и массовые доли легирующего элемента соответственно в основном металле, стержне и в покрытии, то расчетная концентрация равна: [х)Р = о[х), + с[х), + п[х)„. (10.34) Сопоставляя фактический состав металла шва с расчетным: 0 (10.35) т(с = И~. [х), (10.3б) где Цс — коэффициент пеРехода элемента из сваРочной пРоволоки; [х),'„— содержание элемента в шве; [х), — содержание элемента в сварочной проволоке, С помощью коэффициента перехода элемента из покрытия (т(и) у читываюг Относительную массу пОкйытил Ки.' [х)' Чи ю [х)„'К„ (10.37) [х)м [х)р п[х) ф можно оценить, что произошло' легирование ( раппе(Л [, ) < О) элемента.
Следует отмстить, что результаты вычислений по расчетному составу являотся весьма приблизительными, так как при этом не учитываются потери легнруюших элементов от испарения, окисления и от разбрызгивания, которое при ручной сварке достигает 15...20%. П и выборе новых электродов или при разработке новых видов покрытий используют коэффициенты перехода или усвоения, с и, Это позволяет помощью которых учитывают указанные потери, раздельно оценивать переход того или иного элемента из электродного стержня, покрытия и основного металла. Использованием коэффициента перехода элемента нз сгержня (сварочной проволоки) учитывают концентрацию данного элемента в шве: Так как о+с+п=1, (10.33) 522 Аналогично коэффициентом перехода (ц ) учитывают переход данного элемента из основного металла: (10.З0) лока Св-08А лока Св-!8Х в среде СОн дока Св-12Х лока Св-18ГС (Ю.40) среле Аг+ ока Св-18Х ока Са-10Г электролами 3(45 И ч*с ° 4 г ° ч*ьк.
(10.41) Общее содержание данного элемента в металле шва равно (х)ш =.(х!'„, +(х);„+ Я", Запишем соотношение коэффициентов перехода: Значение мало потом потому, что ферросплавы реагируют с покрьпнем. Суммарный коэфф р эффнциент перехода ц с учетом основного металла (о) и сварочной проволоки (с), а также добавок в покрьпне (и) определяется выражением Коэффициент перехода зависит от многих факторов, таких как — основность шлака, а также содержание в нем оксидов основного металла; — сродство элемента к кислороду.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
