Лаба №3 (1043849)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Н.Э. БАУМАНА

Факультет “Машиностроительные технологии”

Кафедра “Технологии и оборудования сварочного производства”

Отчет по лабораторной работе №3 по разделу Б курса

«Теория сварочных процессов»

«Легирование металла шва при сварке плавлением»

Выполнил: Гемберг А.А.

Группа: МТ7-83

Проверил: Якушин Б.Ф.

Москва, 2013 г.

Введение.

Легирование сварного шва отдельными элементами проводят для повышения различных свойств: механических, антикоррозионных, жаропрочных и т.п.

Легирование осуществляют :

- через электродную проволоку при МИГ/ МАГ сварке;

- через присадочную проволоку при ТИТ сварке;

- через флюс при АФ сварке;

- через основной металл или подкладку при электроннолучевой сварке;

- через дополнительный электрод при АФ и МИГ/ МАГ сварке.

При высокотемпературном переходе капель металла с электрода и том, возможно окисление отдельных элементов кислородом воздуха пли в результате протекания химических реакций между шлаком и металлом типа:

Степень перехода легирующих элементов из сварочных материалов в металл шва зависит от сочетания нескольких факторов:

1. Химического сродства элементов к кислороду;

2. Химической активности, т.е. молярной доли элемента в составе электрода;

3. Состава среды (воздух, защитный газ, смесь газов);

4. Количества защитного газа, т.е. его парциального давления в зоне дуги;

5. Климатических условий сварки (влажности, ветра, температуры);

6. Силы тока (I_Д, А);

7. Напряжения на дуге (U_Д, В);

8. Состояния поверхности металла;

9. Характера истечения защитного истечения из сопла (ламинарного, турбулентного).

Цель лабораторной работы. Сравнение эффективности легирования при ручной дуговой сварке и сварке в защитных газах.

Сравнение эффективности легирования производят путем оценки коэффициента перехода:

Коэффициент К_П изменяется в широких пределах (от 1 до 0,25) в зависимости от способа сварки, метода легирования, от массы и химического сродства легирующего элемента к кислороду.

Среднее значение коэффициента даны в таб. 1.

Таб. 1. «Коэффициенты перехода элементов при различных способах дуговой сварки.

В лабораторной работе применительно к ручное дуговой сварке с электродами с покрытием или механизированной дуговой сварк предусматривается применение материалов с варьированием элементов, отличающихся по химической активности (C, Mn, Si), кА также с изменением скорости ветра, силы тока и напряжения (длины дуги). Остальные факторы принимают постоянными в пределах лаборатории.

1. Методика исследования.

Применяют конкретную марку электрода или сварочной проволоки (08Г2С, 08X1ЗТ, 08X1ЗБ), которую переплавляют дугой и формируют слиток в лунке на массивной медной плите для двух вариантов, отличающихся варьированием сочетания следующих факторов:

1. Силы тока и ветра;

2. Напряжения на дуге и расхода защитного газа;

3. Химического состава проволоки, т.е с двумя различными

содержаниями углерода, или Mn, или Si;

4. С повреждением защитно-легирующего покрытия при ручной дуговой сварке.

2. Порядок проведения работы

1.В сварочном материале исследуемой марки (электрод, проволока, флюс) определяют содержание конкретного элемента с помощью спектрометра.

2.Производят с помощью конкретного способа наплавку исследуемого сварочного материала в медную форму.

3.После охлаждения наплавленный металл извлекают из медной формы, подвергают абразивной обработке и исследуют химический состав с помощью лазерного спектрометра.

4. По результатам анализа подсчитывают коэффициент перехода:

5.Путем сравнения коэффициентов перехода выявляют их значения в зависимости от способов и режимов сварки и методов легирования.

На втором этапе работы анализируют коэффициент перехода легирующих элементов из электрода в шов для двух способов сварки:

1. Дуговой плавящимся электродом в защитных газах;

2. Плавящимся электродом с вводом дополнительной горячей присадки в сварочную ванну.

В этом способе дуговой процесс в защитной газовой образован между электродной проволокой небольшого диаметра (1.2-2,0 мм), а в хвостовую часть сварочной ванны подается присадочная легирующая проволока, которая плавится за счет теплоты сварочной ванны. Для достижения высокого коэффициента наплавки присадочная проволока подается в количестве, соизмеримом с расходом электродной проволоки. Качественное усвоение расплавленной панной присадочной проволоки в больших количествах обеспечивается ее подогревом до температуры 1200-1300 °С электроконтактным способом. Подвод тока нагрева осуществляется скользящим контактом. Другой полюс цепи подводится к изделию и соответственно, к сварочной ванне. Напряжение нагрева составляет (3-10 В), что исключает возбуждение дуги на присадочной проволоке. Проволока, введенная в ванну охлаждает ее; а после кристаллизации замедляет охлаждение шва. Металл легирующей проволоки не проходит высокотемпературную стадию капли, что позволяет сохранить легирующие элементы поступающие в ванну.

З. Оборудование, инструменты и образцы для испытаний.

Для реализации этого способа спроектирован и изготовлен комплект оснастки для подачи ДГП установленный на стандартное испатытельное оборудование для сварки и наплавки в защитных газах (рис. 1).

Рис. 1. Структурная схема автомата для сварки с ДГП

1- электродная проволока для наплавки; 2 – электродная проволока в виде дополнительной горячей присадки; 3 – наплавляемая деталь; 4 – сварочный источник установки для наплавки; 5 – источник нагрева ДГП.

Эксперимент.

1. Чем легирование отличается от модифицирования?

Легирование связано с химическим составом сплава, а модифицирование связано со строением сплава.
Модифицирование – это более широкое понятие. Это различные воздействия на структуру сплава, размер и форму структурных составляющих. Модифицирование может производиться как методом введения элементов в расплав, так и энергетическими воздействиями на расплав (ультразвук, импульсное давление), и т.д.

2. Как определяют химическое сродство элементов к кислороду?

Возможность удаления различных примесей из расплавов железа при окислительном рафинировании определяется их химическим сродством к кислороду. Химическое сродство элементов к кислороду можно оценить, сравнив стандартные значения изменения энергии Гиббса реакций их окисления с участием 1 моля кислорода.

3. Почему одновременно легируют несколькими элементами?

Легирование сразу несколькими элементами, при определенном содержании и соотношение дает возможность получить требуемый комплекс свойств.

4. Какую роль играет молярная концентрация легирующего элемента на степень его усвоения?

Суммарный коэффициент усвоения легирующего элемента:

,где – суммарный коэффициент усвоения;

– содержание элемента Х в металле шва;

содержание элемента Х в основном металле, электродном стержне (проволоке) и покрытии (флюсе);

– доли участия в образовании сварочной ванны основного металла, электродного металла и металлических добавок во флюс или покрытие.

5. С какой целью легируют сталь и металл шва азотом?

Введение азота в сплавы позволяет:

- уменьшить в сплавах содержание никеля, марганца и других аустенитообразующих элементов при сохранении заданной аустенитной или иной структуры и, соответственно, уровня ферромагнитности сплава;

- увеличить содержание в сплавах элементов ферритообразователей, положительно влияющих на механические и коррозионные характеристики сплавов;

- улучшить характеристики технологической пластичности в результате расширения интервала существования аустенита в высокотемпературной области;

- повысить термическую стабильность аустенита и снизить вероятность его распада при нагреве с образованием нитридов и других фаз;

- увеличить коррозионную стойкость (сопротивление питтинговой и ножевой коррозии, коррозионному растрескиванию под напряжением, интеркристаллитной коррозии);

- повысить прочность сплавов путем использования деформационного упрочнения при наклепе.

6. Почему сварочный флюс, состоящий из оксидов, может легировать швы?

Оксидные флюсы состоят из оксидов металлов и могут содержать до 10% фторидных соединений. Они предназначены для сварки низколегированных и фтористых сталей.

При дуговой сварке под флюсами, имеющими в своем составе оксиды

металлов, в зоне сварки (на границе «шлак – металл» и в объеме металла) могут развиваться окислительно-восстановительные реакции, равновесие которых зависит от температурных условий существования металла и шлака. При повышении температуры в соответствии с принципом Ле Шателье равновесие рассматриваемых реакций будет смещаться в сторону эндотермических продуктов, при понижении – в сторону экзотермических. Именно этот эффект изменения направления окислительно-восстановительных реакций используют в условиях сварки для легирования металла шва.

Например, при дуговой сварке низкоуглеродистой низколегированной

стали за счет использования специального флюса, содержащего оксиды SiO₂ и MnO, происходит легирование металла сварочной ванны кремнием (Si) и маар ганцем (Mn). В данном случае легирование основано, во-первых, на обратимости окислительно-восстановительных реакций и, во-вторых, на перераспределении продуктов реакции между металлом и шлаком.

7. Можно ли легировать металл шва защитным газом, если да, то каким?

Защитные газы обеспечивают только устойчивое горение дуги, надежную защиту зоны сварки от вредного действия атмосферного воздуха и правильное формирование шва в различных пространственных положениях. Очевидно, что на химический состав металла шва защитные газы непосредственно не влияют. При сварке толстопокрытыми электродами и под флюсом защита зоны сварки обеспечивается обычно как комбинированная газошлаковая защита. Газовую защиту можно обеспечить или непосредственным введением в зону сварки защитных газов, или за счет содержащихся в покрытии или флюсе компонентов, которые при диссоциации и сгорании образуют вокруг зоны сварки атмосферу из защитных газов восстановительного характера (СО, Н2, Н). В последние годы отказываются от элементов, дающих защитную среду Н2 и Н, в связи с отмечавшимся вредным влиянием водорода.

8. На какой стадии процесса наиболее заметно выгорают легирующие элементы?

На стадии капли. На стадии капли параметры в большей мере зависят от параметров режима сварки. Для уменьшения испарения легирующих элементов стремятся сократить стадию капли, проводя сварочный процесс короткой дугой.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лабораторной работы