diplom_pz (1211074), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Газовая защита построена на диссоциации карбонатов и разложении целлю­лозы. Раскисление сварочной ванны происходит за счёт ферромарганца, тальк вводится для улучшения рабочих свойств покрытия при опрессовке, связующее - жидкое стекло, может применяться натриевое, но чаще калиево-натриевое.

При сварке электродами с рутиловым покрытием обеспечивается достаточ­ная газовая и шлаковая защита зоны сварки от атмосферного воздуха. Шлаки, образующиеся при плавлении покрытия хорошо смачивают жидкий металл, пре­пятствуя растворению в нём азота (не более 0,02 %), что понижает вероятность возникновения пор при удлинении дуги и ослаблении газовой защиты. Рутило­вые покрытия, чаще малоосновные, способствуют образованию силикатов, сни­жающих активность железа в шлаке, и как следствие, уменьшается переход ок­сидов железа из шлака в металл. Покрытия данного вида малочувствительны к ржавчине и окалине на кромках свариваемых изделий. Малая окислительная спо­собность шлаков, образующихся при плавлении рутилового покрытия, позволяет строить на его основе высокопроизводительные электроды, путем введения в по­крытие железного порошка. Электродами с рутиловым покрытием можно вы­полнять сварку во всех пространственных положениях, шов формируется хо­рошо, шлак отделяется без затруднений.

Но рутиловое покрытие имеет свои недостатки: образование пор в наплав­ленном металле при сварке на повышенной силе тока или электродами, прока­лёнными при слишком высокой температуре (для рутиловых покрытий темпера­тура прокалки обычно находится в пределах 180-200 ˚С). Это снижает скорость выделения водорода при кристаллизации сварочной ванны, а также с преждевре­менным разложением органических веществ покрытия и нарушением газовой за­щиты зоны сварки. В результате в жидком металле растворяется повышенное ко­личество азота, последний, выделяясь при кристаллизации, вызывает поры. Наплавленный металл в результате взаимодействия с газами дуги, содержащими водород, пары воды и углекислоту, может быть загрязнён кислородом, что сни­жает ударную вязкость и увеличивается склонность к образованию кристаллиза­ционных трещин.

Увлажненные электроды рекомендуется просушить при температуре 180-200 ˚С в течение часа. Металл сформированный электродами описываемого типа соответствует полуспокойной стали и содержит до 0,12 % С, 0,4-0,7 % Mn, 0,1-0,3 % Si, 0,04 % S и Р каждого. Соответствуют типу Э46, обеспечивают удар­ную вязкость наплавленного металла 100-150 Дж/см².

Приведённые выше достоинства рутиловых покрытий сделали их широко применяемыми на производстве при сварке различных конструкций из углеро­дистых конструкционных сталей прочностью до 480 МПа (50 кгс/мм²).

Целлюлозные покрытия (Ц) (ВСЦ-1, ВСЦ-2, ОЗЦ-1) состоят из целлюлозы, органической смолы, ферросплавов, талька. В покрытие также могут входить ти­тановый концентрат и марганцевая руда. Покрытие состоит в основном (на 40 – 45 %) из органических соединений (целлюлоза, крахмал, декстрин, торф, древес­ная или пищевая мука и др.), обеспечивающих при термическом разложении га­зовую защиту. В качестве шлакообразующих обычно применяют рутил, тальк, титановый концентрат, гематит, карбонаты, алюмосиликаты, марганцевую руду. Раскисление производится ферромарганцем. Связующим является натриевое или калий-натриевое жидкое стекло. Благодаря высокому содержанию органики обеспечивается мощная газовая защита зоны сварки. Газовая фаза носит слабо­окислительный характер и содержит большое количество водорода. Для сниже­ния уровня растворенного в металле водорода, в состав покрытия вводят титано­вый концентрат и марганцевую руду (реже железную Fe2O3), дающие при рас­плавлении кислые шлаки. С этой же целью электроды сушат при температуре около 120-130 ˚С, что частично сохраняет влагу в покрытии, несколько повышая его окислительную способность. При соблюдении технологии применения дан­ных электродов наплавленный металл имеет следующий химический состав: уг­лерода меньше 0,12 %, марганца меньше 0,5 %, кремния меньше 0,2 %, азота по­рядка 0,01-0,02 %, кислорода 0,04-0,1 %, водорода 25-35 см³/100гр.

Целлюлозное покрытие не допускает перегрева при сушке и в процессе сварки, что приводит к выгоранию органических составляющих покрытия, и как следствие, к непостоянству химического состава шва по его длине. Связи с низ­ким содержанием в металле марганца и повышенного кремния, швы оказыва­ются загрязнены мелкодисперсными силикатными включениями.

Электроды с покрытием рассматриваемого типа формируют металл с пони­женными пластическими свойствами (ударная вязкость 70-100 Дж/см²), осо­бенно при отрицательных температурах, и ещё один характерный недостаток - сильное разбрызгивание металла при сварке (потери до 20 %). Металл, наплав­ленный электродами с целлюлозным покрытием соответствует полуспокойной стали. Электроды с покрытием этого типа применяются главным образом для сварки низкоуглеродистой стали малой толщины на переменном и постоянном токе любой полярности, очень удобны при монтажных работах (любые про­странственные положения).

Покрытия смешанного вида (П).

Кроме вышеперечисленных видов покрытий существуют так называемые смешанные покрытия. Условно их можно классифицировать следующим обра­зом: рутил-карбонатное (АНО-3, АНО-4, АНО-5); рутил-карбонатно-фтори­стое (ОЗЛ-9); ильменитовое (АНО-6); пластмассовое (ВСП-1) и покрытия разно­об­разных наплавочных электродов. Создание смешанных покрытий основано на комбинировании описанных выше типов покрытий. Такой подход позволяет со­четать в конкретной марке электрода преимущества взятых за основу основопо­лагающих типов [9,11,12,13,14,22]. Некоторые механические свойства металла, наплавленного электродами с различными типами покрытий приведены в таб­лице 1.2 [8].

Таблица 1.2 - Механические свойства металла, наплавленного электродами

с разными типами покрытий

Из приведённых выше сведений видно, что наилучшими механическими свойствами обладает металл, наплавленный электродами с покрытием основного типа. Этим и объясняется выбор направления разработок.

 

2 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ, ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ

Исследование технологических свойств электродов для ручной дуговой сварки, созданных из минерального сырья Дальневосточного региона проводи­лось с использованием установки, изготовленной на кафедре, представленной на рисунке 2.1. Сварка осуществлялась наклонным электродом с постоянным уг­лом наклона 30-45° к наплавляемой поверхности. Нижний конец электрода вы­ступающим краем обмазки опирается на свариваемое изделие, а верхний конец закрепляется в электрододержателе. Дуга возбуждается замыканием конца элек­трода на наплавляемую поверхность. По мере расплавления и опускания элек­трода образуется валик наплавленного металла. Сечение шва регулируется изме­нением угла наклона электрода. При таком способе полностью исключаются от­рицательные факторы, существенно влияющие на параметры и качество форми­рующегося валика и зависящие от индивидуальных способностей сварщика.

Рисунок 2.1 - Устройство для проверки технологических свойств электродов

В качестве источников питания использовались трансформатор ТД-300 и вы­прямители: ВДУ-505, ВКСМ-1000 с пределом регулирования сварочных токов 10-300 А.

2.1 Оборудование для подготовки шихтовых материалов

Для размола и смешивания порошков шихты электродов использовалась ша­ровая мельница. Разделение порошков на необходимые фракции осуществлялось на приборе модели 029 с набором вращающихся и встряхиваемых сит с номе­рами от 0,4 до 0,05.

При формировании весового состава шихты применялись весы марки ВЛКТ-2000 с классом точности 4 и ВЛР с классом точности 5.

Сушка и прокаливание электродов, а также термообработка сплавов, прово­дились в муфельной электрической печи СШОЛ11,6/11-М1.

2.2 Оборудование для контроля параметров связующих

Плотность жидкого стекла (связующего) измерялась ареометром с ценой де­ления 0,01 при температуре 20 ˚С. При других условиях определялась фактиче­ская температура жидкого стекла (Т) и его плотность (ρт) с последующим пере­водом к плотности при 20 ˚С:

, (2.1)

где ρ – плотность жидкого стекла при 20 ˚С.

Вязкость жидкого стекла определялась методом падающего стального ша­рика диаметром 3,5 мм.

Изготовленный для этой цели вискозиметр представляет собой стеклянный цилиндр с внутренним диаметром 40 мм, высотой 750 мм, заглушенный с одной стороны. Расстояние между рабочими рисками 500 мм. Время движения шарика между рисками в среде жидкого стекла замерялось секундомером.

Коэффициент вязкости в сантипуазах определялся по пяти замерам:

(2.2)

где ρ – плотность материала шарика, г/см3;

– плотность жидкого стекла, г/см3;

r² – радиус шарика, см;

g – ускорение свободного падения, см/с2;

v – скорость движения шарика, см/с.

2.3 Оборудование для металлографического анализа

При макроанализе сварных швов и валиков наплавленного металла исполь­зовался бинокулярный микроскоп МБС-9 с увеличением до ×100. Определялись виды изломов, наличие нарушений сплошности (рыхлоты, пористость, свищи, газовые пузыри и др.), грубые неметаллические включения и т.д.

Исследование структуры полученных сплавов при микроскопическом ана­лизе проводилось с помощью металлографического микроскопа ЕС МЕТАМ РВ-21 при увеличении до ×1000 и программно-аппаратного комплекса металлогра­фического анализа «СпектрМет-5.6».

Микротвёрдость определялась на приборе ПМТ-3 с учётом рекомендаций по выбору нагрузки и времени нагружения [28,29]. Измерения проводились в диф­ференциальных по цвету областях, расположенных в различных зонах образцов.

Подготовка и химическое травление образцов при анализах микроструктур осуществлялась по методикам, изложенным в [29,30].

2.4 Оборудование для спектрального анализа

Элементный состав полученных материалов изучался с помощью рентгенов­ского спектрометра "Спектроскан МАКС-GV" и стилоскопа СЛ-13 [30].

Подготовка образцов для исследований осуществлялась по стандартной тех­нологии. Для шлифования поверхности использовалась шлифбумага с части­цами карбида кремния и оксида алюминия различной фракции: от 70 до 20 мкм. Полирование проводилось на фетровой основе, пропитанной алмазной пастой с величиной частиц 3...0,25 мкм.

2.5 Оборудование для анализа физико-механических и

эксплуатационных свойств сплавов

Исследование твёрдости образцов полученных материалов и покрытий про­водилось следующими способами:

- вдавливанием шарика диаметром 5 или 10 мм по методу Бринелля на при­боре ТШ-2М. Пределы измерений от 80 до 4500 НВ, испытательные нагрузки 1840; 2450; 9810; 29430 Н с продолжительностью выдержки 10-15 с. Для измере­ния диаметров отпечатков использовался отсчётный микроскоп МПБ-2;

- вдавливанием алмазного конуса с углом при вершине 120° или стального закаленного шарика диаметром 1,588 мм по методу Роквелла на приборе типа ТК-14-250.

Для определения склонности металла к хрупкому разрушению проводились испытания на ударный изгиб с помощью маятникового копра модели 2010 КМ-30 с запасом потенциальной энергии маятника 300 Дж. и углом подъёма 150±15°. Фиксация заданного угла осуществляется автоматически с помощью пневмати­ческого устройства. При испытании использовались образцы по ГОСТ 9454-75 сечением 10х10 мм, длиной 55 мм, с U – образным концентратором напряжений и радиусом в месте надреза 1±0,2 мм.

Характеристики

Список файлов ВКР