Якушин Б.Ф. - Физико-химические и металлургические процессы в металлах при сварке (1043835), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Позюму для сварки иизкоуглеролистых сталей применяют специальные сварочные проволоки (Св4)8 С, Св-08Г2С). Прн сааркс легированных сталей необходимо использовать специальные саа. речные проволоки Свл)8ХЗГЗСМ, Св.!ОХХЗСМА, Св-08[2СД)О, глюке содержащие раскислителн (марганец и кремний), которые предохраняют от окисления легирующие элементы, вхаджлие в состав стали и сварочной проволоки. Раскисляющие добавки, содержмциеся в кашщх электродного испила, растворжотся в жидком металле сварочной ванны и задерживают окисление железа и растворенных в нем элементож Днссоцнианя содераащихся в СОЭ паров воды 2НЭО 2НЭ г О (10.
Гб) тоже будет тормозитьсв вследствие высокого парциального давления кислорода, полученного прн лиссоциации СОЭ. На учкомах, удаленных от оси столба лутц. будет происходить догорание окиси углерода, т. е. рекомбинация молекул СО с бояьшнм выделением тепловой энергия, которая раньше расходовалась на диссош7ацию газа (около 30% электрической мощности дуги): 2СО+ С!7 ~~ 2СС77+ (Э. (10.19) Выделение теплоты при обратном процессе на периферийных участках лугового разр7ща Увеличивает глубину проплавлення и ширину шва.
По сравнению с лупэй, горящей в аргонс, прн дуговой сварке в СОЭ проплавление увеличнваеюя, и шцрнна шаа уменьшается, и это приходится учитывать технологам. Газовая атмосфера на участках, удаленных от оси сюлба дуги, будет обогавЭаться СОЭ и водородом, образовавшимся при лиссоциации паров воды. Взаимодействуя с СОЭ, Нз булст связываться в молекулы НэО: НЗ + СОЗ Кд НЗО ь СО.
(10.20) Таким образом, при сварке в струе углекислого газа металл цоглощает водород в меньших количествах, чем цри других ви7шх сварки. В среднем при сварке низкоуглеролистых, низколегированных сталей в струе СОЭ солержание водорода в иаплавленном -5 Э металле колеблется от 0,5 до 2 10 и акт. При вводе 88 и Мп в сварочную проволоку атмосфера будет по-прежнему окислительной, но зэп элементы, попадая в сварочную ванну, будут связывать кислород, растворенный в металле, т. е. раскислять металл шва: [рео) + [Мп) ~ Ее + (МпО)Т; (!0.2!) 2[уеО) + [81) 057 2уе+ (81(:з) ! . П0.22) В хвостовой части сщрочной ванны швак вспдывает на пощрхность меэилла, но обычно его недостаточно, чтобы создать сплошной защитный слой на поверхности шаа. Металл, наплавлеиный при сварке в струе С(~, чище (содержит меньше шлаковых включений), и поэтому его пластические свойства несколько выше, чем при сварке под слоем флюса.
Главный недостаток сварки в с7руе С(~ — разбрызгивание металла электрода (до 12%) Его сводят к минимуыу, добавляя 3 % кислорода к СОЭ. Это позволяет перейти к струйному переносу мещлла электрола. В качестве активного защитного газа в отдельных случаях можно примешпь глюке перегретый водяной пар, который вытесняет из зоны столба дуэи азот н кислород атмосферы (Л.С. Сапиро). Однако при взаимодействии цара с жидким металлом будет выделяться большое количество водорода: (10.23) Н10+ Ре -+ (РеО)+ Нэ; Нэ -+ 2(Н). ЗТг + 2Н20 ~ Т(Оэ -г 2Т)Нэ; Т) + Оз рд Т!(Ь; Это приводит к образованию пор, а в легированных сталях — и к образованию хололных грешим, 16.2З, Метюшургические процессы при сварке в инертных газах и их смесях Из инертных газов наиболее широко используют прн сварке аргон Аг, а также гелий Не.
Плотность аргоиа составляет 1,783 ю Гм, э т. е, значительно больше воздуха, и это облегают получение струйной защити. Гелий в 10 раз легче аргоиа, н для использования при сварке требуетсл больший его расход, чем аргона, что повышает стоимосп сварочного процесса. Наряду со струйной„применяют более эффективную камерную эашдту, т.
е. выполиюот сварку в камерах с контролируемой атмосферой. Аргон и гелий ие образуют химических соединений с металлами и не растворяются в ннх, что обусловлено заполиенностью внешних электронных оболочек атомов у этих газов. Однако при сварке имеют место процессы окисления, азотвроваиия, наводороживания, а также распюрсния газов и вредных примесей в сварочной ванне.
Этн процессы свяэанм с несовершенспюм газовой защиты юны сварки и прониканием в нее атмосферного воздуха, Кроме того, неизбежное присутствие даже небольших концентраций вредных примесей в инертных газах, наличие окнсаенных поверхностных слоев на кромках металла и сварочной проволоки способствуют образованию оксидов, нитридов и лругнх веществ, заметно ухудшакпцик физико-механические свойспм сварных соединений из высокоактивных металлов. Чистота аргона, пос"гавляемого двя сварки, достаточно высока. Различают аргон высшего сорта и первого сорта.
Н зависимости от сорта аргопа в нем содержится различное количество вредных примесей (НэО, СОп Хж Оэ). Эго необходимо учитывать при сварке различных легированных сталей или лестных силаева, содержашнх те или иные легнруюшие добавки. Для повмшения чистпты примепяемсго аргона его следует пропустить через аппарат, содержагинй стружку титана, нагретую до 770 К, в котором развиваются следующие реакции: 2Т' е НЗ рд2Т(М Таким способом можно удалить из аргоиа следы влаги, кислорода и азота.
! 102.4. Осебеяиостн сварки различных сталей и снлавов в инертных гаиш Сварку стальных деилей малой толшнны осушествлают обычно аргонодуговой сваркой иеплавяшимся %-электродом с присадочиой проволокой, что обеспечивает наиболее высокое качество сварных соединений. Спецификой сварки не полностью раскис- ленных нпзкоуглеродиатмх сталей, особенно кипящих, является получение металла шва со склонностью к порнстости вследствие окисления углерода солержашейся в ешли закисью железа и выделения СО из ванны до реакции (1024) (РеэС) + (реО) (гз 4ре + СО, которая идет за счет кислорода, накопленного в сталях во время их выплавки, но может возникнуть при наличии примесей к аргону, а также за счет влажности газа и содержащегося в нем кислоролв.
Для подавления реакции (10.24) в сварочной ванне нужно иметь .досппочное ксличеспю раскислнтелей (Я, Мп, Тг), т. е. использовать сварочные проволоки СвдВГС или СвдВГ2С (табл. 10.3). Можно снизить пористость путем добавки к Аг до 5 54 (ьз, который, вызывая интенсивное кипение сварочной ванны, способствует удалению СО до начааа кристаллизации. Тапаюга 1ДД Светав наплавлевиага металла при сварке проволоками различных марок ивигоуглеродвсгык сталей (ГОСТ 2244-76), 'Ъ ння обеих частиц прн равновесном распределении скоростей принимают С)=н(2нсУ .
)(лина свободного пробега частиц Л зависит кан от Д, так и от 3 и — концентрации частиц в 1 м . С одной стороны, определяя относительную полю площади, занятой частицей, через слой газа единичной площади толщиной о(г (рис. 2,8), получим вероятность Рнс. 2.7. Схема определения эффективного сечения Рнс. 2.8.
Прохождение частиц через тонкий слой каза: а — внн сбоку; б - фронтшьинн ннн соударення на длине ох, равную иД с(х 11. С другой стороны, вероятность столкновения частиц прн малом с(х соответствует отношению толщины слои ох к длине свободного пробега Л и равна с(г(Л, Следовательно, ЛХГЛ = ийсЫ1, откуда 1 Л=— иД 1 ои)'„к (2.17) 50 где о — скорость частию Оказывается, что для молекул газокннетическое сечение (3 мало зависит от нх энергии (прн высоких температурах).
В то же время, чем больше размеры частиц, тем меньше данна нх свободного пробега. Кроме того, согласно уравнению Клапейрона — Менделеева, длину свободного щюбега можно выразить так: Л = — = —. 1 (сТ (2.18) иД рД Подставляяв(2.18)значение/с=1,38 10 ))ж/Кнр=1,0! 10 Па, -гз 5 получаем Л=!,36 10 га —.
(2.19) 0 Нногда в литературе эффективное сечение прнведено не для 3 одной пары частиц, а лля ! м газа. Тогда его обозначают 8 н счнтвзот, что Я= и(3. (2.20) Наличие снл кулоновского взаимодействия межлу элекгронамн п ионами делает нх соударення в плазме значительно бояее сложными, чем соударення нейтральных частиц в гше. Вместо зигзагообразной траектории броуновского движения молекул траектория заряженной частицы становится гпвнлнстой (более сглаженной), соответствующей изменениям (флуктуациям) электрического поля в плазме. Поэтому в плазме, шюбще говоря, слелуст учитывать все возможные эффективные сечения прн соудареннях: нон — вюм .........................,.
(эа (неремрядкв) ион — ион ..........,.................,... (зк (сечение Гвозловсра) электрон — атом ............,,,... )У (сечение Рвмзауэра] электрон — иои .................,..... )уа (нрилипннне нин захват электрона) электрон — электрон .......,...... (3 Тогда для й сортов частиц длина свободного пробега электрона 1 Л,= ЧЬ ИаС7 г а Однако практически в сварочнык гйнвх достаточно учитывать только эффективное сечение ()аа нлн )',)с = йаа + )'„)сь так как лругне эффективные сечения сравнительно малы. Упругие столкновения электронов с нейтральными атомами лолжны быть описаны с позиций квшпоеой механики.
Полное рещение каантово-механической задачи удается получить лишь лля простейших атомов — атомов водорода н гелия. для более сложных атомов обычно используют экспериментальные ланные. В большинстве случаев наибольшее эффективное сечение Дса имеет 51 Срелиелегироваиные стали содержат в своем составе достаточное количество аюивных легируюшнх компонентов для полааления пористоьтн, вызмваемой окислением углерода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
