ДИПЛОМ ПЗ-Гальцева И.А. (1211038), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Наиболее распространенными отечественными флюсами для сварки низкоуглеродистых сталей являются следующие:
- высококремнистые высокомарганцевые – стекловидные АН-348, АНЦ-1, ОСЦ-45, ФЦ-3, ФЦ-6, ФЦ-9 и пемзовидный АН-60; химическая активность – от 0,75 до 0,9–0,95;
- высококремнистые среднемарганцевые стекловидные АН-1, АН-65, ФЦ-7;
- высококремнистый низкомарганцевый флюс ФВТ-4 (стекловидный);
При сварке низколегированных сталей используются флюсы с более низкой химической активностью (от 0,3 до 0,6), чем при сварке низкоуглеродистых сталей. За счет меньшей активности сварочного флюса снижается окисление легирующих элементов в стали и улучшается пластичность шва, однако при этом несколько ухудшается формирование шва, повышается вероятность порообразования.При сварке средне- и высоколегированных сталей обычно используются малоактивные флюсы (от 0,1 до 0,3). В них содержится еще меньшее количество SiO2, практически отсутствует MnO, содержание CaO – до 20 %, CaF2 – от 10–20 до 60 %.
Известные отечественные флюсы для сварки среднелегированных и высоколегированных сталей (таблица 2.2): АН-15, АН-17, АН-18, АН-20, АН-45, АВ-5, ФЦ-17, ФЦ-19, НФ-18, ОФ-6;
Для сварки активных металлов, например, титана, применяются полностью солевые флюсы. В них не добавляются оксиды, поскольку это приводит к загрязнению швов кислородом и резкому снижению их пластичности. Флюсы производят на основе фторидов и хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, например, с таким составом: 85–95 % CaF2, 0–19 % BaCl, 1–6 % NaCl, 0-4 % CaCl.
Таблица 2.2 – Области применения флюсов
| Флюс | Характерная область применения при дуговой сварке |
| АН-348-А | углеродистые низколегированные стали |
| АН-18 | средне- и высоколегированные стали |
| АН-42 | углеродистые низколегированные и среднелегированные стали высокой и повышенной прочности |
| АН-60 | углеродистые низколегированные стали, сварка труб |
| АН-65 | углеродистые низколегированные стали, сварка на высоких скоростях |
| ФЦ-7 | низкоуглеродистые стали, сварка на больших токах |
| ФЦ-17 | высоколегированные стали аустенитного класса |
| ФЦ-22 | сварка угловыми швами углеродистых и легированных сталей |
| ФВТ-1 | сварка углеродистых и легированных сталей с повышенной скоростью (до 150 м/ч) |
| 48-ОФ-6 | сварка высоколегированной проволокой |
2.4 Техника автоматической сварки под флюсом
Перед началом автоматической сварки под флюсом следует проверить чистоту кромок и правильность их сборки и направления электрода по оси шва. Металл повышенной толщины сваривают многопроходными швами с необходимым смещением электрода с оси шва. Перед наложением последующего шва поверхность предыдущего тщательно зачищают от шлака и осматривают с целью выявления наличия в нем наружных дефектов. В начале автоматической сварки под флюсом, когда основной металл еще не прогрелся, глубина его проплавления уменьшена, в связи с чем эту часть шва обычно выводят на входную планку. По окончании сварки в месте кратера образуется ослабленный шов, поэтому процесс сварки заканчивают на выводной планке. Входную и выводную планки шириной до 150 мм и длиной (в зависимости от режима и толщины металла) до 250 мм закрепляют на прихватках до начала сварки. После сварки под флюсом планки удаляют.
При автоматической сварке стыковых соединений под флюсом на весу, практически сложно получить шов с проваром по всей длине стыка из-за вытекания в зазор между кромками расплавленного металла и флюса и, как результат – образования прожогов. Для предупреждения этого применяют различные приемы, способствующие формированию корня шва. Сварку односторонних швов можно выполнять по предварительной ручной подварке, если невозможна автоматическая сварка. Односторонняя сварка под флюсом на остающейся стальной подкладке возможна в тех случаях, когда допустимо ее применение с эксплуатационной точки зрения.
2.5 Оборудование для сварки и наплавки
Промышленность выпускает два типа аппаратов для дуговой сварки под флюсом:
- с постоянной скоростью подачи электродной проволоки, не зависимой от напряжения на дуге (основанные на принципе саморегулирования сварочной дуги);
- аппараты с автоматическим регулированием напряжения на дуге и зависимой от него скоростью подачи электродной проволоки (аппараты с авторегулированием).
В сварочных головках с постоянной скоростью подачи при изменении длины дугового промежутка восстановление режима происходит за счет временного изменения скорости плавления электрода вследствие саморегулирования дуги. При увеличении дугового промежутка (увеличение напряжения на дуге) уменьшается сила сварочного тока, что приводит к уменьшению скорости плавления электрода.
Уменьшение длины дуги вызывает увеличение сварочного тока и скорости плавления. В этом случае используют источники питания с жёсткой вольтамперной характеристикой.
В сварочных головках с автоматическим регулятором напряжения на дуге нарушение длины дугового промежутка вызывает такое изменение скорости подачи электродной проволоки (воздействуя на электродвигатель постоянного тока), при котором восстанавливается заданное напряжение на дуге. При этом используют аппараты с падающей вольтамперной характеристикой.
Аппараты этих двух типов отличаются и настройкой на заданный режим основных параметров: сварочного тока и напряжения на дуге. На аппаратах с постоянной скоростью подачи заданное значение сварочного тока настраивают подбором соответствующего значения скорости подачи электродной проволоки. Напряжение на дуге настраивают изменением крутизны внешней характеристики источника питания.
Необходимую скорость подачи электродной проволоки устанавливают или сменными зубчатыми шестернями (ступенчатое регулирование), или изменением числа оборотов двигателя постоянного тока (плавное регулирование). Для расширения пределов регулирования скорости подачи в последнее время - часто используют плавно-ступенчатое регулирование (двигатель постоянного тока и редуктор со сменными шестернями).
На аппаратах с автоматическим регулятором напряжение на дуге задается и автоматически поддерживается постоянным во время сварки.
Заданное значение сварочного тока настраивают изменением крутизны внешней характеристики источника питания.
Настройка других параметров режима сварки (скорости сварки, вылета электрода, высоты слоя флюса и др.) аналогична для аппаратов обоих типов и определяется конструктивными особенностями конкретного аппарата.
3 РАЗРАБОТКА ФЛЮСА ИЗ МИНАРАЛЬНОГО СЫРЬЯ ДАЛНЕВОСТОЧНОГО РЕГИОНА
3.1 Возможности создания нового флюса из местного минерального сырья
При реализации технологических процессов электрической сварки плавлением температуры намного превосходят температуру плавки сталей в печах, что вызывает более интенсивные окислительно-восстановительные процессы на границе металл-шлак.
Шлаки представляют собой жидкие фазы сложного состава, которые находясь на поверхности расплавленного металла создают благоприятные предпосылки для перехода элементов из шлака в металл и наоборот. В зависимости от того, какой состав имеет шлаковая составляющая сварочной ванны, различные элементы могут или извлекаться из металла, связываясь в шлаке в устойчивые соединения, или диффундировать из шлака в жидкий металл.
Шлаковые составляющие делятся на кислотные окислы (SiO2, TiO2, ZrO2, B2O3), основные (CaO, MgO, MnO, FeO, Na2O, K2O), амфотерные (Al2O3, Fe2O3) и нейтральные соли (CaF2, Na3AlF6, KF, NaF, KCl, NaCl и др.). Если в шлаке превалируют кислые окислы, окислы основные будут связаны в силикаты или алюмосиликаты и их активность будет понижена, а избыточные кислые окислы будут вступать в химические реакции. В случае излишка в шлаке основных окислов, кислые окислы будут связаны в соли, а основные будут реагировать с металлом. Амфотерные окислы ведут себя как основные при наличии в шлаке большого количества кислых окислов и наоборот.
Дальневосточный регион обладает сложным и разнообразным геологическим строением, которое обусловлено многоплановым геотектоническим развитием в течение длительного времени.
Среди структурных главнейших элементов выделяются: юго-восточная часть сибирской платформы; Монголо-Охотская складчатая область; Буреинский массив кристаллических пород; Сихотэ-Алиньская складчатая область; вулканогенные пояса (Восточно-Сихотэ-Алиньский); зоны (Хингано-Баджальская, Западно-Сихотэ-Алиньская и другие), а также наложенные прогибы Торомский, Буреинский, Верхне-Амгунский.
На юге Сибирской платформы (Учуро-Майский район) широко распространены терригено-карбонатные отложения: песчаники, мергели, известняки, доломиты. На южных склонах Становика широко развиты интрузии аляскитовых гранитов, многочисленные перматитовые жилы и проявления слюды. Вдоль юго-восточных и северо-западных склонов хребта Прибрежного выступают карбонатные породы девона (песчаники, доломиты, мергелистые и доломитизированные известняки).
В пределах Удского прогиба и Боконской впадины имеются большие запасы известняков, кремнистых сланцев, железных и марганцевых руд.
На восточной окраинной части Буреинского массива залегают значительные меловые отложения, а его основу по существу составляют палеозойские интрузии с гранитоидным и другими породами от ультраосновных до ультракислых, что весьма важно при производстве разнообразных сварочно-наплавочных материалов.
Дальний Восток занимает одну из ведущих позиций в добыче минерального сырья СНГ: олова, вольфрама, свинца, цинка, титана, бора, меди, графита, фосфора, железа и др. В целом, в регионе выявлено более 70 видов полезных ископаемых.
По запасам вольфрамовых руд Северный Сихотэ-Алинь является вторым в России. Здесь расположены два известных месторождения: «Восток-2» и «Лермонтовское». Руды этих месторождений наравне с высоким содержанием вольфрама имеют медь, фосфор, золото, серебро, серу.
Значительные запасы титансодержащих руд имеет Амурская область.
На юге Дальнего Востока располагаются крупнейшие оловорудные районы, а к разряду комплексных (со значительным содержанием меди, кобальта, серы, серебра, золота) относятся руды Южно-Алданского района.
В Приморском крае находится крупное месторождение борных руд в виде датолита и аксинита, содержащих до 16,5 % В2О3.
В Аяно-Майском районе Хабаровского края разведаны запасы руд, содержащих цирконий. Так, на Алгаминском месторождении получают концентрат, содержащий 52 % ZrO2, который представляет особый интерес для решения поставленных задач, так как цирконий, образуя устойчивые карбиды, нитриды, интерметаллиды, резко повышает при легировании сталей их физико-химические и эксплуатационные свойства.
В качестве шлакообразующих и газообразующих, а также для стабилизации процесса сварки в электродных покрытиях широко используются карбонатные породы: мел, известняк, мрамор, доломит и т.п. Регион располагает значительными запасами таких материалов, которые в настоящее время используются как строительный камень, для производства извести и цемента, для стекольной промышленности.
В Приморском крае действует одно из крупнейших в стране флюоритовых месторождений – Ярославское, расположено в 30 км от ст. Сибирцево ДВЖД. Флюорит используется в сварочном производстве в качестве добавки разжижающей шлак, восстановителя, для рафинирования металла.
Разведанное и доступное, сырьё в значительной степени соответствует требованиям нормативной документации, и может быть использовано для производства флюса как общего назначения, так и специальных, для получения наплавленных поверхностей с особыми свойствами.
Несмотря на богатейшие запасы минерального сырья на сегодняшний день Дальневосточный регион не обладает необходимой базой для его переработки и фактически является поставщиком вольфрамового, полиметаллического, борного, оловосодержащего и других видов сырья для западных регионов России и промышленно развитых стран. Образовать же такую базу в короткие сроки проблематично. Поэтому наиболее рациональным решением следует считать разработку простых технологий получения конструкционных, инструментальных, сварочно-наплавочных материалов непосредственно из вырабатываемого горнообогатительными комбинатами сырья, без его дополнительной затратной переработки и реализовывать эти технологии непосредственно на предприятиях потребителях или небольших специализированных, максимально приближенных к источникам сырья.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
