Якушин Б.Ф. - Физико-химические и металлургические процессы в металлах при сварке (1043835), страница 37
Текст из файла (страница 37)
2.2.4. Эффективное сечение взаимодействия После возбужления разряда ионизация в газе может происходить в основном двумя путями: взаимным соуларением частиц и поглощением квантов энергии (фотоионизация). Одновременно !шут процессы деионизации, т. е. образование нейтральных частиц при взаимодействии положительных ионов н электронов. Для характеристики вероятности столкновений частиц в газе служат такие величины, как длина свободного пробега частицы Л, среднее время пробега т = Л)е и частота столкновений частиц т = 1йе Мерой вероятности индивидуального акта определенного рода (например, упругого соударения, ионизации и т.
д.) является соответствующее эффективное сечение 17, которое для обычных газов часто называют гвзокинетическим: (2.15] где И -диаметр частицы. Чтобы произошло столкновение, центры молекул должны находиться на минимальном расстоянии, равном диаметру г( частишя. Принимая модель упругих шаров, можно построить схему для определения й (рис. 2.7), из которой следует геометрический смысл эффективного сечения Π— это площадь круга радиусом, равным сумме радиусов сталкивающихся частиц. С учетом лвиже- 48 з .из 49 480 481 При обосновшшн выбора флкжов лля сварки различных марок спшей можно ориентироваться на коэффициент химической активности флюсов согласно следующей классификации: высокоактивные — Аф >0,6 (ОСЦ 15, АН-348-А. ФП-6 и др.); активные -Аф .= 0,6...0,3 (АН 42, АН-26); малоакгнвные — Аф = 0,3...0,1 (АН-20, АН-22, ФПЛ-1 н лр.); пассивные — Аф < 0,1.
Флюсы с максимальным значением Аф считжот кнслымн. Они обеспечивают наиболее эффективное легировапие металла шаа кремнисы и марганцем через флюс в процессе сварки под флюсам. Ка»с было указано ранее, эги элементы связывают кислород, растворенный в металле, в оксиды ори температурах, близких к температуре кристаллизации металла в хвостовой части сварочной ванны. В этом случае образующиеся продукты реакции раскисления в виде твердых частиц ЯОз, МпО н их возможных соелинений (например, МпО ЯОз) ие полностью уджтяются из металла сварочной ванны в связи со сголбчатым строением шаа и переплетением асей кристаллитов, особенно в узких швах. Оии остаются в метаале шва в качестве эндогеннык включений.
Исследования показали. что по пи жюь кяслорол, захваченный металлом при сварке, входит именно в такие неметаллические включения, а поэтому концентрация кислорода в металле (Оз), определяемая способом вакуумной зксгракции, характеризует засоренность металла шаа немсталлическнми частицами. При этом одновременное выделение включений МпО и ЯОз а соотношениях, приводящих к обраюванию легкоплавких комплексов ЯОз-МпО (Т, = 1473 К), способствует более полном ее полному удалению их из ванны. Наличие в металле эндогениых шлаковых включений, служашях концентраторами сварочных напраженнй, сильно влияет на физико-механические свойспю легированного металла шва„в частности иа его пластичносп и ударную вязкость. Однако при малом содержании легирующнх элементов в шве ударнал вязкость является достаточно большой и влияние на иее концентраторов напряжений мало.
Зго характерно для шше на низкоуглероднстых сталях. К основным флюсам относятса мшюакгивные и пассивные флюсы с Аф < 0,3. Они преднюначены для сварки легированных сталей, содержат большое количество СаО (первый необходимый компонент), у которого при сварочном нагреве диссоциация не происходит (Тшсс > 5000 К). Поэтому такие флюсм не оказывают окислительнсл о воздействия на металл.
Второй необходимый компонент таких флюсов — бескислородный оксид Сарз, вводиммй для снижения температуры плавления людовы (Тяп!ха .- 2973 К). Третий необхолнмый компонент каждого флюса — ЯОз — вводится в основные флюсы для улучшения отделимости шлаковой корки. Количества ЯОз определяют нсхоля из требования сто полного свюывания в комплексы, т. е. лля перевода в связанное неактивное состояние. Такие флюсы применяют прп сварке низколегированных и высоколегированных сталей для решения главных задач— защиты металла сварочной ванны ат взаимодействия с атмосферой и его рафинирования.
При сварке проводят осадочное легирование металла шва вводом элементов в электродную проваиоку. Однако мноп»с .чегируюшие элементы частично окисляются в каппах н создают неметаллические включения из оксидов. снюкаюшне ударную вязкость швов При автоматической сварке ! для более эффективного легиро- ! вавил в сварочную ванну пода- пл~ ) ! ют дополнительную присадочную проволоку в нагретом состоянии. Такой процесс называют сваркой 3 с дополнительной горячей при- 5 шикай (сварка с ДГП па метолу Б.Ф. Якушина, рис.
10.5). Металл ляшсп теплом жидкого металла в глубине сварочной панны. Поэта- Рис. 10.5. Схема псгпраапнпя му он не взаимОдействует с газа- сюрочной ванны эпеиситзмп, ми дуги, не перегревается, не ааслепнымп в состав прпсадочпрохадит Стадию капли и не на- '"'н проишакп (гк '» с' — скор» стп соо»пстстасмаа электрода и сьнцастся волородом. Кроме того, ои практически не взаимодейст- ! — мсктрпп: 3 цяппп»кк пологвует со шлаком, о озмлм~ сохранить в полной мере все со- Ь»п; З вЂ” тскппслпсп; л - сыасчсм держащиеся в проволоке лети- клякс; 5- мсп руюшие элементы, химически яки!алые модификаторы и рафииируюшие элементы (итгрий, цариц, лаитап и лр.).
Керамические, или цеплавлецые, флюсм длв сварки мепшлав позволяют сохршцпь эсе преимушества механизированной сварки под слоем плавленого фшюса (малые шперк металла, высокая производительность, высокое качество сварных сасдицеиий), ио в то же время позволяют легировать и раскжшпь испил сварочной ваииы в очень цшроких прелелах, испаяьзуя осэлочпое легироваиие при вводе ферросплавов в составе флюса. Высокая раскиалитсльиал способность керамических флкюов позволяет вести сварку лаже по окисленным кромкам (при монтажных работах в страитсльсше, в сулостроецпи). Керамические флнюы используют лля сварки стааей различнаго легировэиия и лля сварки цветных металлов — меди и се сплшюа.
алюминия и его сплавов и др. Основной недостаток керамических флюсов состоит в том, что оии обладают повышенной гигроскопцчпастью, це допускакж высокагемпсратуриой лрокалки ( Т й 873 К)„что привалит к повьцлеилому содержанию водорода в сварных швах. Кроме того, для храпения керамических флюсов требуется гермегичиал та. ра и перел сваркой их пужио прокаливап., 10.1.8. Вяивпцс параметров ршкима сварки па развитие метжялургпчссцих процессов при сварке пад флюсам Главными параметрами режима сварки являются нэпрциеиие ца дуговом промежуше (иыгрюксцие дуги) (»д.
свазэииае с длиной дуги, сила сжРочиого тока 1л и скоРосгь сваРки гйм Вместе оии опРедеэяют вложение энергии при сварке, которое в!цражается погоциой зисргией Ога, . Ошюко эги параметры по-разному капают на мсталлурпгчсские процессы формирования мешлла швв. Наибаль. шее влияние имеет иапряжпше иа дуговом промежутке, увеличение коп!рого усиливает шпюлительцо-восстановительные процессы иа !рапиде развела металл — шлак. Из иопиай теории шлаков сщдуст. что рост падения потенциала в приэлскгродиой обласж луги увеличивает воэможность окислительцо-восстановительных процессов, трсбуюших затраты электрической энергии (электролит».
Повышеяие разнос!и потмапжчов иа дуговом ггрампкутке увс. личнваег двину дуги и, слславатсльно, «рвсзигиваеш высокотемпервгуриую область сварки, а также увсличивжт температуру псрегре- ва хм!ель мепшлэ, прохоляших ц 0 1 ;,Л через лу~овой промежуток. По- це 12 О- 04 кюаГ у рп ду Мп цз ° 0,3 в Р 002 (102) при эюм рээшпжется в пример 9.6). Л О 01 02 0104 05 И.И. Фрумин исследовал я агепеиь перехола Мп и ГИ в а щюаалокс, % (мж.) металл л вы!аралия углерода прц мсгщцизцршшццг,й шшрке Рис. 10.6. Вы!аралия)тяцюдэ лри под флюсом АН-348 цизкоуг- автоматической сжэкс пол флаком ко АИ-348 я рашячно жи3рх жроджчо" ~~" "ро~'"' юпг М В ( р эя 1) 43 В («р м Са-08 в эависцмосш ог иапРЯ- 2), 34 В (кривая И (алржааай яижеиия на дуговом промежутке.
Ему удэлгюь устэиавигь алг!я" ицс упмродэ я цс,с!ля! цвщ) иис этого напряжения ца развитие металлургических процессов в результате сопоставления расчетного соде(акация компонентов (штриховые лилии ца рис, ! 0.6-10.7) с их факшчсским содержанием в металле шва. На рис, И16 показало, что концентрация углерода в цше тем меньше, чем выше папрюкение иа луговом промежутке и меиьше исходное содержаиие углерода в проволоке.
На рис. 10.7 покашиа (ММ, % (мас.) 1,4 (Я1, % (мэс.) 0,8 1,2 0,6 1,О 0,8 0.4 О, 0,2 О 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0,4 0,8 1,2 1.6 18йм % (мэс.) (Мэ)„, % (мэс.) э 6 Рис 1О 7 Измеисяяс дгюсй перехода а металл юаа 82 (а) и Мя (б) прн сварке под флюсом АН-348 ллэ разных напряжений луги: З! Ц (хяяээя !), 41 П (савам 2) э 483 отклонение факшческих концентраций кремния и марганца в зависимости от расчетных кондентраций и напрюкення, (Расчетиыс концентрации на рис.
10.6-!0.7 обозначены штриховыми линиямн.) При переходе этих элементов в метала шва содержание в нем марганца ограничивается 1,2 %, а кремния — примерно 0,55 ть Это связано с тем, что активносп кремния к кислороду прн повышении напряжения на дуговом промежутке и, следовательно, температуры растет. Сварочный ток почти не влияет на процессы летироеания и раскнсления металла, так как увеличение погонной энергии приводит к увеличению массы расплавленного флака, но условия протеканиа реакций на границе раздела металл — шлак существенно не изменяются. 102Бб.
Сшпкенне содержанка напорола в металле шаа прн сварке пел финкам Солсржание аолорода в сварочной ванне в процессе сварки мажет быть сушссшеино снижена следующими способамн: — прокюпгой сварочных материалов (флюсов, присадочиых проволок». Температура прокалил флюса зависит ст состава флюса н мшкст изменяться от 627 до 1232 К. Чем выше основность флюса, тем больше температура прокалки; — провеленлем операции сушки перел прокалкой при температуре 373...627 К; — сокращением времени межлу пршашкой н сваркой (дла пемзовилных ие более 4 ч, а для сюкловидных ие более 8 ч).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
