Якушин Б.Ф. - Физико-химические и металлургические процессы в металлах при сварке (1043835), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Схема езанмосвязн процессов образованна гшошяакоаой зажаты крьпия практически одновременно плут процессы формировании сварочной ванны, ее газовой и шлаковой зашиты ог насыщению азотом, а ты!же от окисления кислоролом шидуха. Затем идут процессы нейтрализации волорода, раскисления, легнроааиня и молифицирования, рафинирования жидкого металла, его кристаллизации, связымния щюдуктов всех реакций в шлаковую фюу н отделения шлаковой корки, Олнако в разных типах покрытия укаэанные процессы осуществлшотся по различным фиэикохимическим реакциям. Сварка электродами с рудин-кислым покрытием (А).
Рулно-кислые покрытия сошают значительное количество гакю (СОм 0 -80 -60 — 40-Д) 0 20 Т, "С (ЯОз)» 2Мп = 2(МпО) + [й!). 517 516 КСи, джгсмз СО, Нз, Н2О) в результате разжвкения и 20 ! окисления крахзшла или оршнических 15 компоненпж, что и обеспечнеаетхоро- шую эшциту от атмосферного воздуха. 10 Кроме того. при нагреве Ге!О! аыжцмет- 5 ся кислород, связывающий водород в нерастворимый пар Нзо. Однако для проти волей«ища окислению мегюша кислоролом, выжяиюнгимся из гематита Рне. 10.20. Зависимость улц',ной'ааж сш от тем. РезОз, в покрьпил эпцо типа требуется пературы исцмшная юаа ввести значительное количеспю расьэюпрн свьркс эас«тродом с лителей, главным обршом ферромаргаиосноввмм (крааая !) в ца, Так, в элшпродах ЦМ-7 содержится РУжю"кисхмм (Ч'"и'Я ) до ЗЗ %«гемвтнта и окою ЗО % ферроче«рмтк»ми марганца, что достаточно лля восстановления ночтн всего гепатита.
Прн вволе большого коаичеспю раскислителей образуепя много пролуктов раскисления — оксидов. Часть нз них не выхолнт из шва и созлает иемегашшческие включения. снижающие уларную вязкость и шжстачность швов (рнс. 10.20). Окислнтельно-восспгновнтельные процессы при сварке этими электролами мох»но описать слелуюшими уравненвямн ршгкцнй: (РезОз) + Мп -" (МпО) + 2[реО[; [Мп) !. [РеО).=(МпО) . Ре; (10.50) Первая реакция экзашрмнчна и выделяет значительное количество теплоты. За счет восстановления железа нз покрытюг коэффициент наплавки уаеличпввегся до 10... 12 г ! (А. ч). В последнее время этот принцип экэотермичности покрытия был применен для создания электродов, не требующих прн сварке электрического тока.
В них усилен эффект «бенпшьскн» огиейи путем ввода в покрьппе соепинений алюминия, магния и лр„применлсммх при термитной сварке. Сварка электролами е рутнловым пвкрьпием (Р). Иначе организованы те же процессы прн спарке электролами с рутнлоаым покрьпием Р, Газовую зацппу образует СО и СОэ прн Распале кар- бона!а МйСОЗ, а также СО, СН и Нз прн ряспале дексэрина, Связывание водорода в ОН пушм окисления выполняют лнссоциируюшие СО1, рутил и волевой шлат, сосюяший преимущественно из ЯОэ.
Шлжювую защиту созлаег ТЮэ и ЯОэ (кэ полевого шпшв). Ругнл является слабым окислителем. Он не полностью лнссошгнрует (ТЮз Т!О + О), выделая мало кнслороля и сохраняя форму ишака (Т!О). Раскнслнклем в этом покрьпин служит РеЯ. Электроды с покрьпием такого типа обладают высокими технологическими саойствамн — обеспечивают достато шую устойчивость горения дуги на переменном токе, хорошее формирование шва и отделяемость шлаковой корки, возмакность сварки в любом пространственном положении шва. Рутиловые электролы малотокснчиые н обеспечивают высокие механические свойства наплав.
ленного металла. Сварка электрвдамв с еснввным покрытием (Б). В основном злектролном покрытии типа Б ппообразующим явлаешя СаСО), окислншллмн — СО! и ЯОз, раскислителями — РеТ! и РеЯ, а рафинирующим элементом — СаО. Одновременно СаО, ЯО2 созлают шлак, связываюнцпг пролукпя раскислення.
Гаювую зшциту зоны шарки осушествлшт СОэ вследспше !хиложення мрамора Са(".Оз. Образую!панса Окон,з валяю!я СаО, не способный к диссацивции в зоне луги, не выделяет Оэ и уходит на образование шлаковой системы основного типа СаО-Сврэ. Атмосфера сварочной дуги преимущественно состоит цз СО, СОз и Н20 в виде паров воды, выделающихса нз покрытия. Чтобы сннзизь уровень водяного пара и водорода в зоне сварки, зги электроды перед сваркой иеобхолимо прокжзивать при высокой температуре: 600...790 К (до 840 К).
Водорол, попалаюший в л)ту из атмосферы, связыввека фтором в ие растворимое в металле соединение НР. Покрытие содержит несколько раскислмгелей, по позволяет получить мало окисленный и хорошо восстановленный металл с малым солержаиием Нз (табл. 10.6).
Поэтому электролы с таким покрытием называют ннзководородными, Присушзвуюцгий в шлаке оксид СаО хорошо рафинирует металл, что снижает склонность к образованию горячих и хололных трещин. Рммики )Дб. Массовые воли включений, %, при иеиввьзоваивв дла сварка сталей элмсгродев с разлвчаым тююм накрытия 4Ф о зз331333 ЕББЦЕ ЦЬ, Ба! Ооооооо З Ц)ВВ В 33 вй и $ 3 Ив о о о~о1- 33!...~...
и в у". .*3 3 в $333 ~ ! 3 3 оао 3 о по с йд х й и ~й о3)3о ййыд оо~ о 3333 1о о й~кэт ~ ~ье Фч ~о с ,О 3 3 чй й~ййеш 338333 й 518 При сварке корозионно-стойких и жаростойких сталей применмот тот же тип покрмтия, но с пониженным содержанием СаСО т 3 (!5...20 ), увеличивая солержаиие СаРг (60...80%). В этом случае удастся прелотвратить нвуглероживание сварочной ванны и 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 обрлпюй полярности.
Таким образом, технологические возможности электродов с покрытием Б, несколько ниже, чем электродов с покрытиями А и Р. Кроме того, повмшеиное содержание Сарэ вызывает образование токсичных соединений и требует создания надежной вентиляции рабочей зоны.
Сварка электродами с целлюлозиьэм покрмпмм (Ц). Целлюлозные похрьпне Ц содержщ в своем сосшве до 50% органических веществ (древесная мука, целлюлоза). При их разложении и окислении вьщеляеюя большое количество газа, содержащего водорол, окись углерода и др., что обеспечивает хорошую газовую защиту от воздушной средм при малом количестве шлака.
Для предотвращения водородной хрупкости или образования пор введены выделяющие кислород окислители: Т(СЭэ, РеО, МпОэ. Для связывания водорода в НР в покрыпш вводи также плавиковый шпаг Сарэ. Надежнал газовая зашита позволяет снижать относительную массу покрьпна: К„= 20 %. Технологические свойсша элеатродов с покрытием Ц (ОМА-2, ВСН„ВСП и лр.) довольно высокие, что позволяет их примеюпь при сварке в различных иространственных положениях. Электролы с целлюлозным покрытием имеют в наплавленном металле высокое содержание водорода (см.
табл. 10.6). 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 1') 4, как правило, уменьшается. 2.2.5. Эффект Рамзауэра Обращает на себя внимание резкое уменыпение эффективного сечения 1'„3„„ при малых энергиях электронов (е < 1 эВ) лля ряда тяжелых атомов, в том числе для атомов тяжелых инертных газов. Это явление называется эффектаи Рамзаузра (,рнс. 2.9). 1) 1О"'4 см! 36 24 .Хс !2 лме й 1- О 6 !2 13 22 е,эй Рнс. 2.9. Зависимость эффективншо сечения ()„лля рашичных газов от энергии элекгроноа по Рамзаузру (нприхоеые линин— газокннспзческис сечения) Ь Лв = —, шс (2.21) При малых энергиях электронов в тяжелых инертных газах взаимолействие электронов с атомами сильно ослабляется в снязи с эффектом Рамзауэра.
Зто объясняетсх волновым характером поведения электрона в пропессс его упругого взаимодействия. При определенном соотношении между длиной волны де Бройля Б !е! (2.22) что отвечает минимуму соответствующей ланиому газу кривой Рамзвуэра. В призлекгродных областях луги температуры электронов 1; и газа 44 ие равны, термическое равновесие не соблюлается [уг Р Т„) и электроны могут набирать энергию ло 8.„20 эВ, На рнс.
2.9 это пРимерно соответствует газокинетичсским сечениям молекул. Средний газокинегическнй пробег иона Л, в слабых полях мало отличается от пробега молекул, т. е, для ионов (если лиаметры иона и молекулы считать равными) имеет месю соотношение !азии! волны через атом, что лает малое сечение 14га. (Здесь 6,626 1О Дж. с — постоянная Планка.) -34 В условиях обычных сварочных дуг лри температуре в столбе дуги уш = 5000...12 000 К значения полных сечений Рачзаузра д = Ог 4 ()м, вычисленные Меккс- -!6 2 Ю ром, составляют от (2...5) 10 см -!4 2 АЮМН ШсзаЧНЫХ для инертных гаюв и до 5.
10 см ! исгьшса ддя щелочных металлов (рис. 2.10), и т, е. отличаются почти в 200 раз. Возникает вопрос: когда и какие $ я именно значения длины свободного х ~'-)1 следует применять в расчетах? ! Нс ! Из рис. 2.9 следует, что эффект Р Иисртнне Рамзауэра и минимум сечения 44 = пЯ, соответствУют энергиям ! 4 электрона =! эВ. Чхсха эззснингХ В плазме столба сварочной дуги ЗХ4КГВЕИаэ ПРИ Т», = 5000...10 000 К, КаК бухе! Рнс. 2.10. Эффекгивныс сечения показано ниже, средняя энергия Рамзаузра для атомов с разлнчэлсгггрОнов в соответствии с масвси- ным чиаюм внешних ншснтнмх электронов (по Мскксру) ловским распределением по скоростям равна = ! эВ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
