Якушин - лекции (1043963), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

lgPMn = 15240/T – 3*lgT + 19.44 ;

lgPSi = 1700/T – 1.02*lgT + 12.94 ;

Лучшие пары создает Mn , но это канцерогенное вещество ( он накапливается внутри человека, что вредно). При сварке материалов, содержащих Mn и другие легко испаряющиеся компоненты, необходимо усиливать меры по индивидуальной защите.

Выделение газов из переплава металла происходит в результате взаимодействия содержащихся в нем примесей при нагреве.

[C] + [O] = CO↑ ;

[H₂] + [S] = H₂S↑ ;

[S] + [O₂] = SO₂ .

Движение газов и паров в зоне дуги.

Вводим критерий газовой защиты, равный диаметру струи газа на расстоянии Н от сопла( его конструкции).

Защитные свойства струи газа зависят от :

• расхода газа ( л/мин );

• формы сопла, его диаметра ;

• от формы конца мундштука ;

• от вязкости газа.

Главный фактор защиты – не допущение подачи газа с « завихрениями » ( т. е. турбулентности).

Re = D*V/υ

D – диаметр сопла ;

V – скорость течения ;

υ - коэффициент кинематической вязкости.

Re > 3000 – турбулентный режим .

Особенности сварки в инертных газах ( Ar и He ).

Ar и He не растворяются в Ме и не взаимодействуют с ним (то есть не участвуют в химических реакциях). “He” значительно легче воздуха → огромный расход. “Ar” тяжелее воздуха → небольшой расход.

Различают сварку плавящимся и неплавящимся электродом.

При сварке неплавящимся электродом пополнение Ме ванны обеспечивают присадочной проволокой, нагреваемой до температуры плавления ( но не выше ).

Она не попадает в активную зону дуги.

При сварке Ti и Cu сварка происходит при “ – “ на электроде. В этом случае большая часть тепла выделяется на аноде.→ электрод не расплавится и сохранится острая заточка

Существуют методы сжатия столба дуги:

Применение фтор- паст (резко повышает проплавляющую способность и производительность. Фтор дает “ – “ заряженные ионы. Они снижают поток “ + “ заряженных ионов и дуга сжимается.

Особенности сварки Al и Mg сплавов.

Al сплавы покрыты тугоплавкой ( Тпл = 2300˚С ) пленкой ( ТплAl = 659˚C ) .

→ сварка ведется на обратной полярности. Ме является катодом и очищается за счет эффекта катодного распыления.

Лекция № 10

Сварка на обратной полярности постоянным током применима только для малых толщин (не более 1 мм).

Более производительной является сварка плавящимся электродом в защитных газах (MIG – MAG).

MIG - металлический электрод, инертный газ ;

MAG- металлический электрод., активный газ ;

MIG выполнена на постоянном токе обратной полярности:

- 100% времени идет процесс катодного распыления (очистка от окислов).

• применяется электрод малого диаметра (0,6 до 2 мм), анодное пятно определяется диаметром капли, то есть плотность тока резко возрастает и нет «блуждающей» дуги .

• КПД выше тепло не теряется, скорость сварки может быть очень большой.

Недостатки:

Заключается в характере переноса капли на металл.

Перенос Ме с электрода в ванну при сварке плавящимся электродом.

Виды переноса:

1. Крупно и мелкокапельный с коротким замыканием дуги каплей.

2. Мелкокапельный без короткого замыкания.

3. Струйный перенос.

4. Перенос в виде пара.

Рассмотрим несколько сил влияющих на перенос капли.

Механизм переноса состоит из:

- формирования капли

- образование шейки

- замыкание капли

- обрыва.

Эти процессы происходят под действием следующих сил:

- электродинамическая сила

- сила поверхностного натяжения

- сила тяжести.

Силы поверхностного натяжения появляются в жидком металле.

Электродинамические силы состоят из следующих составных частей:

1. Усилия сжатия: , сила прохождения тока через проводник,

Пинч эффект (усилие сжатия).

1. Закон Паскаля - как только сформировалась шейка и давит сила, появляется противонаправленная сила.

2. Дополнительная - она направлена от меньшего сечения капли к большему, одни из них поддерживают каплю, а другие отрывают.

Дж

При замыкании капли под током резко падает сопротивление дуги, напряжение становится равным нулю. Пропорционально возрастает ток.

Резко увеличивается .

Сила поверхностного натяжения, удерживающая каплю на электроде зависит от удельного поверхностного натяжения, зависящего от природы вещества:

Ст3

Чугун

Сила поверхностного натяжения зависит от наличия поверхностно-активных веществ,

которые ослабляют связи между молекулами.

Резко снижаются силы поверхностного натяжения от повышения температуры капли.

Следовательно, чем больше ток, тем меньше капля.

И чем больше капля, тем больше растворенных в ней примесей.

Увеличивается длительность замыкания под током и перегрев металла

(увеличение роста капли).

Помимо насыщения газами, на стадии капли происходит испарение некоторых легкоиспаряющихся легирующих элементов (марганец - при сварки стали;

Магний – при сварке алюминия)

Преимущества сварки импульсной дугой.

1. Большая плотность тока в импульсе, что увеличивает проплаво способность дуги и ее стабильность.

2. Отсутствие коротких замыканий, т.е. снижение температуры переносимой в ванну металла.

3. Отсутствие коротких замыканий исключающих разбрызгивание (исключаются потери металла).

4. Уменьшение насыщенности капли и шва водородом и азотом.

5. Электромеханическое воздействие на ванну, приводящее к колебанию ванны, что облегчает удаление газов и включений.

6. Можно варить с большой скоростью (до 50-60 м/сек).

Лекция №11

В соответствии со схемой защиты Ме наряду с оттеснением воздуха при сварке в защитных газах применяют метод уменьшения вредного влияния компонентов воздуха, попавших в металл шва. Главным вредным компонентом является азот, приводящий к возникновению в металле шва нитридов железа, резко снижающих пластичность. Введение малого количества Al и циркония в сварочную проволоку, связывают азот в шве в нитриды Al и циркония, обладающие большей дисперсностью и меньше снижают пластичность шва.

/ СВ 08Г2С ЮЦА /

Задача : повышение хладостойкости сварных соединений. Решается путем сварки в защитных газах. Главная задача оборудования - мелкокапельный перенос и отсутствие перерыва капель.

→ С укрупнением капли время ее существования резко увеличивается( она летит в воздухе дольше.

Нужно бороться за мелкую каплю!

Теория шлаковой защиты металла при сварке.

В зоне дуги компоненты воздуха переходят в атомарное состояние и могут растворяться в шлаке, а затем переходить в металл. Шлак не полностью защищает металл от атмосферы. Чем больше этот контакт, тем больше растворяется газа в металле.

Технологические требования к физическим и химическим свойствам

сварочных флюсов.

1. Температура плавления и плотность флюса должна быть ниже, чем у свариваемого металла, чтобы шлак всплывал из ванны и находился на поверхности.

2. Коэффициент температурного сокращения шлака должен быть выше, чем у металла( чтобы возникали внутренние напряжения между шлаком и металлом и происходит самоотделение шлака).

3. Шлак не должен образовывать с металлом промежуточных соединении ( чтобы обеспечить отделимость шлаковой корки).

1. Шлак должен иметь малую вязкость и высокую газопроницаемость( для беспрепятственного выделения газов из кристаллизирующегося металла).

2. Флюсы и шлаки для дуговой сварки не должны быть электропроводны в жидком состоянии( чтобы исключить шунтирование столба дуги).

При электрошлаковой сварке флюс должен быть электропроводным, так как в нем выделяется тепло для сварки.

1. Флюс должен содержать ионизирующие компоненты для стабильности горения дуги.

2. Флюс должен обеспечивать реакции раскисление, легирование, модифицирование и рафинирование металла шва.

Указанный комплекс требований выполняется за счет многокомпонентного состава сварочных флюсов.

Молекулярное строение сварочных флюсов.

Флюсы состоят из оксидов, находящихся как в свободном состоянии, так и в связанном ( в виде комплексов).

( SiO₂*MnO ) – комплекс,

[ SiO₂ ] – находится в металле.

Существует две теории строения флюсов :

1. Молекулярная

2. Ионная

Согласно молекулярной теории, шлаки - система свободных и химически связанных соединений, между которыми подвижное химическое равновесие. С Ме взаимодействуют только свободные оксиды. Наличие заряженных ионов не отрицается, но и не рассматривается.

Ионная теория рассматривает шлак как ионный раствор. Учитывается энергетическое различие ионов и энергия их смешивания, также энергия захвата молекулами SiO₂ ионов О^-2₂ .

В этом случае можно рассчитать активность компонентов. Возможно рассчитать энергию Гибса для всей системы ионного раствора и направление хода реакции.

Характеристики

Список файлов лекций