Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва.

Распавляемое при сварке электродное покрытие не считая шлака выделяет газы, осуществляя, таким макаром, газошлаковую защиту металла. Зависимо от состава покрытия либо флюса может выделяться существенное количество газа и наименьшее количество шлака, либо напротив. В первом случае покрытиё именуют газозашитным, а во 2-м— шлакозащитным. Обычно используют смешанную защиту. Металлургическая обработка металла выделяющимися Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. при сварке шлаком и газами заключается в процессах раскисления, легирования и рафинирования металла шва.

Раскисление — это освобождение стали от кислорода, попадающего в ванну из воздуха, покрытий и других источников. В процессе сварки происходит осаждающее раскисление, при котором удаление кислорода из расплавляемого металла капли либо ванпы осуществляется реакциями с другими Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. элементами, более интенсивно взаимодействующими с кислородом, чем железо. Удаление кислорода происходит методом восстановления железа из оксида FeO по реакциям:

При всем этом MnO и SiO2 перебегают в шлак, а СО — в атмосферу. Процесс идет беспрерывно: окисление Fe идет в фронтальной части ванны, где температура более высочайшая, а восстановление железа Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. из оксида — в задней части, где температура более низкая. Вместе с осаждающим раскислением происходит процесс диффузионного раскисления методом реакции меж оксидом железа и другими оксидами

FeO, таким макаром, связывается в стойкий силикат, который перебегает в шлак. При большенном содержании в шлаке силиката кремния реакция может пойти в оборотную сторону Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва., и металл будет окисляться, растворяя FeO. Потому содержание 5Юг в шлаке должно быть в количестве, нужном для диффузионного раскисления. Следует подразумевать, что SiO2 делает шлак «длинным», неподвижным и усугубляет его газопроницаемость. По мере надобности добавляют в покрытие другие материалы, повышающие жидкотекучесть шлака. Из приведенных выше хим реакций видно, что раскисление Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. металла при сварке осуществляется при внедрении в покрытие хим элементов-раскислителей: Mn, Si, Al, T и др. в виде порошка либо ферросплавов (сплавов с железом), также при увеличении содержания этих частей в электродных стержнях.

Легирование металла шва разными полезными примесями для улучшения его свойства осуществляется методом введения нужных Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. частей в электродные стержни либо проволоку, также в состав электродного покрытия. Такие элементы, как кобальт, никель и др., на сто процентов усваиваются наплавленным металлом. Элементы Мп и Si, участвующие в раскислении, при их достаточной концентрации в шлаке в электродном металле также отчасти усваиваются, переходя в сварной шов.

Рафинирование Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. металла шва заключается в освобождении его от вредных примесей, приемущественно от серы и фосфора, которые попадают в ванну из основного металла, электродного стержня и покрытия, проволоки и флюса. Сера может остаться в шве в виде сульфида железа FeS, располагаясь меж кристаллами стали. Это приводит к возникновению жарких трещинок в Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. стали (см. § 9.7). Фосфор, находясь в шве в виде фосфидов Fe3P H^Fe2P, понижает его ударную вязкость, в особенности при низкой температуре, потому удаление из шва серы и фосфора нужно. Это осуществляется методом связывания серы и фосфора в хим соединения, не растворимые в стали и удаляемые в шлак Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва., по реакциям:

Сварочные материалы.

При содержании в проволоке наименее 1% легирующих частей ставят только буковку этого элемента, если содержание легирующего элемента превосходит 1%, то после буковкы в целых единицах указывают содержание этого элемента.

Условные обозначения марок проволоки состоят: из индекса Св-сварочная и последующих за ним цифр, показывающих содержание углерода в Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. сотых толиках процента и буквенных обозначений частей, Входящих в состав проволоки. Буковка А в конце условных обозначений марок низкоуглеродистой и легированной проволоки показывает на завышенную чистоту металла по содержанию серы и фосфора.

К примеру, условное обозначение проволоки поперечником 2 мм из низкоуглеродистой кремнемарганцевой стали, содержащего 1.4 -1.7 Mn и 0.60-0.85 Si, 2Св-08ГС.

По виду Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. поверхности низкоуглеродистая и легированная проволока разделяется на неомедненную и омедненную. Последняя поставляется по особенному требованию заказчика. Не считая того, по особенному требованию заказчика изготовляют проволоку из стали, выплавленной электрошлаковым, вакуум-дуговым либо вакуум-индукционным способом.

Разные виды проволоки имеют условное обозначение:

Э- для производства электродов;

О-омедненная;

Ш Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва.-полученная из стали, выплавленной электрошлаковым переплавом;

Вд-полученная из стали выплавленной вакуум-дуговым переплавом;

ВИ-полученная из стали, выплавленной в вакуум-индукционной печи.

Поверхность проволоки должна быть незапятанной без окалины, ржавчины, грязищи и масла. Предусматривается выпуск проволоки последующих поперечников, мм: 0.3; 0.5; 0.8; 1.0; 1.2; 1.4; 1.6; 2.0; 3.0; 4.0; 5.0;6.0; 8.0; 10.0; 12.0.

Систематизация электродов. Электроды классифицируются по последующим признакам:

по материалу, из Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. которого они сделаны;

по предназначению для сварки определенных сталей;

по толщине покрытия, нанесенного на стержень;

по видам покрытия;

нраву шлака образующегося при расплавлении покрытия;

техническим свойствам металла шва;

по допустимым пространственным положениям сварки либо плавки;

по роду и полярности используемого при сварке либо наплавке тока.

Применение электродов должно обеспечивать Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. последующие нужные технические условия: легкое зажигание и устойчивое горение дуги, равномерное расплавление покрытия, равномерное покрытие шва шлаком, легкое удаление шлака после сварки, отсутствие непроваров, пор, трещинок в металле шва.

Электроды разделяются на группы зависимо от свариваемых материалов: углеродистых и низкоуглеродистых конструкционных сталей-У ( условное обозначение); легированных конструкционных Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. сталей-Л; легированных теплоустойчивых сталей-Т; высоколегированных сталей с особенными свойствами-В; для наплавки поверхностных слоев с особенными качествами -Н.

По видам покрытия электроды разделяются:

А - с кислым покрытием, содержащим окислы железа, марганца, кремния, время от времени титана. Металл шва отличается завышенной окисленностью, плотностью и позволяет делать сварку на неизменном ( прямой Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. и оборотной полярности) и переменном токе;

Б - с главным покрытием, имеющим в качестве базы фтористый кальций (плавиковый шпат) и карбонат кальция (мрамор, мел). Сварку электродами с главным покрытием производят на неизменном токе при оборотной полярности. Вследствие малой склонности металла шва к образованию кристаллизационных и холодны трещинок электроды с этим Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. покрытием употребляют для сварки огромных сечений;

Ц - с целлюлозным покрытием, главные составляющие которых- целлюлоза, мука и другие органические составы, создающие газовую защиту дуги и образующие при плавлении узкий шлак. Электроды с целлюлозным покрытием используют, обычно, для сварки стали малой толщины;

Р - с рутиловым покрытием, основной компонент которых-рутил (TiO Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва.2). Для шлаковых и газовой защиты в покрытия этого типа вводят надлежащие минеральные и органические составляющие, а для увеличения производительности время от времени добавляют металлический порошок. При сварке на неизменном токе разбрызгивание металла некординально. Устойчивость горения дуги высочайшая, формирование швов во всех пространственных положениях не плохое.

П - остальные виды Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. покрытий.

При покрытии смешанного вида употребляют соответственное двойное условие обозначение.

Условное обозначение электродов для сварки конструкционных сталей состоит из обозначения марки электрода, его типа, поперечника стержня, типа покрытия и номера ГОСТа. К примеру обозначение электрода Э46А - УОНИИ-13/45-3.0-УД2 Е432(5)-Б10 ГОСТ 9467-75.

При сварке под плавлеными флюсами защита Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. зоны сварки от окружающего воздуха происходит более отлично. Это подтверждено исследованием содержания азота в металле шва. К примеру, при сварке тонкопокрытыми электродами остаточный азот составляет около 0,2%; при сварке толстопокрытыми электродами - 0,03; при сварке под плавленым флюсом - 0,008%.

Имеется ряд особенностей металлургических процессов при сварке под флюсом. В особенности активно протекают металлургические Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. процессы меж водянистым (расплавленным) флюсом и металлом, в итоге чего меняется состав металла шва. Сварку низкоуглеродистых сталей рекомендуется проводить под марганцовистыми высококремнистыми флюсами, где наблюдается процесс восстановления кремния и марганца, частичное окисление углерода, при всем этом оксид железа растворяется в водянистом металле шва, отчасти перебегает в шлак.

На участках сварочной Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. ванны сзади дуги при охлаждении водянистого металла, прямо до затвердевания, длится раскисление металла. Кремний и марганец подавляют реакцию окисления углерода, что уменьшает образование пор. Обогащение металла марганцем очень принципиально, потому что он обеспечивает вывод сернистых соединений из металла шва, предупреждая тем возникновение жарких трещинок.

Изменение режима сварки оказывает Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. влияние на содержание серы и фосфора в шве. При увеличении сварочного тока возрастает количество расплавленного флюса и, как следствие, содержание фосфора в шве миниатюризируется, а содержание серы несколько растет. Увеличение напряжения дуги при постоянном токе приводит к тому, что расплавленного флюса становится существенно больше, чем требуется для защиты расплавленного металла. В Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. данном случае возрастает переход марганца и кремния в шов, но возрастает и переход фосфора в металл шва.

Сразу содержание серы в металле шва миниатюризируется. Таким макаром, нереально совершенно освободиться от вредных примесей. Улучшения свойства сварного шва можно достигнуть за счет внедрения глиняних флюсов.

Глиняние флюсы содержат огромное количество ферросплавов, что Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. позволяет сделать лучше металлургические процессы при сварке. В процессе сварки происходит более полное раскисление наплавленного металла, легирование наплавленного металла осуществляется в широких границах.

Для улучшения структуры сварных швов в металл шва вводят особые добавки (модификаторы). Металлургические процессы при сварке в защитных газах существенно отличаются от ранее рассмотренных. Из Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. защитных газов наибольшее применение имеют инертные - аргон, гелий и активный - углекислый газ.

При сварке в инертных газах металлургические процессы протекают только меж элементами, содержащимися в металле сварочной ванны. Кислород и азот воздуха оттесняются инертными газами из зоны сварки.

Для предотвращения образования пористости шва при сварке в инертных газах нужно Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. кропотливо удалять ржавчину и загрязнения с кромок основного металла и с поверхности сварочной проволоки.

При сварке в С02 газ оттесняет от сварочной зоны окружающий воздух и защищает расплавленный металл от проникания азота. При сварке С02 углекислый газ распадается под воздействием высочайшей температуры на СО и 02. Дуга интенсивно окисляет Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. металл сварочной ванны, и роль СО2 сводится только к защите сварочной ванны от проникания азота из воздуха. Для предотвращения лишнего окисления железа огромное количество частей раскислителей (марганец и кремний) вводится в сварочную ванну только через сварочную проволоку Се-08ГС и Св-08Г2С. В данном случае наплавленный металл Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. выходит с высочайшими механическими качествами.

Для уменьшения содержания водорода в металле шва нужна добавка в углекислый газ 5-15% кислорода. При всем этом в процессе сварки возрастает глубина противления, потому что энергичнее протекают реакции окисления марганца и кремния с выделением теплоты.

Термические процессы

При конструировании сварных изделий нужно учесть, что в процессе сварки Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. появляются сварочные напряжения, в итоге которых происходит коробление частей конструкций, могут появляться жаркие и прохладные трещинкы в металле сварного шва и околошовной зоны. По этой причине при выполнении сварочных и наплавочных работ нужно верно выбирать рациональные режимы сварки.

Сварочная дуга является концентрированным источником термический энергии, полную термическую мощность можно посчитать по Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. формуле

Q = U I, дж/с,

где Q - полная термическая мощность, Дж/с; U - напряжение, В; I - сила сварочного тока, А.

Но не вся термическая энергия вводится в плавящийся электрод и свариваемый металл; часть ее пропадает в окружающей среде.

Термическая мощность, которая полезно применяется при сварке, именуется Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. действенной термический мощностью и рассчитывается по формуле

Q(эф)=ήUI Дж/с

где ή - коэффициент полезного использования термический энергии.

ή = 0,75 при ручной дуговой сварке, ή. = 0,85 при автоматической сварке под флюсом.

Термическая энергия вводимая в единицу длины сварного шва, именуется погонной энергией и находится в зависимости от 2-ух характеристик: действенной термический мощности и скорости сварки. Она подсчитывается по Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. формуле

Qпог = Q(эф)/V(св)

где Qпог " погонная энергия, Дж/м;

QЭф - действенная термическая мощность, Дж/с; \/св - скорость сварки, м/с,

Предпосылки появления напряжений в сварных конструкциях последующие:

-неравномерность нагрева металла,

-фазовые (структурные) перевоплощения, происходящие в сварном шве и околошовной зоне.

Неравномерный нагрев и изменение объема металла вследствие Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. температурного расширения, фазовых перевоплощений, структурных перевоплощений приводят к появлению упругих и пластических деформаций. В итоге пластических деформаций остаются напряжения, которые именуются остаточными напряжениями. Это может привести как к короблению сварной конструкции, так и появлению сварочных трещинок. Мерами по предотвращению появления напряжений и, как следствие, деформаций являются последующие мероприятия Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва..

Прохладные трещинкы — локальное межкристаллическое разрушение металла сварных соединений, возникающие под действием собственных сварочных напряжений. Формальными признаками прохладных трещинок, отличающими их от жарких, являются факт обнаружения трещинок при зрительном наблюдении, обычно, после полного остывания сварного соединения и блестящий излом без следов высокотемпературного окисления.

Жаркие трещинкы при сварке — хрупкие межкристаллические разрушения металла Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. шва и зоны теплового воздействия, возникающие в твёрдо-жидком состоянии при окончании кристаллизации, также в твёрдом состоянии при больших температурах на шаге преимущественного развития межзёренной деформации. Они могут появляться при неблагоприятном сочетании неких причин, связанных с снижением деформационной возможности металла вследствие наличия в структуре легкоплавких эвтектик, изъянов кристаллического строения Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва., выделения хрупких фаз, включения водорода (водородная болезнь) и т. д.

КОНТАКТНАЯ СВАРКА

Контактная сварка относится к видам сварки с краткосрочным нагревом места соединения без оплавления либо с оплавлением и осадкой нагретых заготовок. Соответствующая особенность этих процессов — пластическая деформация, в процессе которой формируется сварное соединение.

Место соединения разогревается проходящим по металлу Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. электронным током, при этом наибольшее количество теплоты выделяется в месте сварочного контакта (рис. 5.24). Количество выделяемой теплоты определяется законом Джоуля — Ленца:

Q=I2Rt

где Q — количество теплоты, выделяемое в сварочном контуре, Дж; R — полное электросопротивление сварочного контура, Ом; I — сварочный ток, А; t — время протекания тока, с.

Полное электросопротивление сварочного Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. контура R состоит из электросопротивлений выступающих концов L, свариваемых заготовок Rзаг, сварочного контакта Rк и электросопротивления меж электродами и заготовками Яэл, т. е,

R=Rзаг+Rн+Rэл

Контактную сварку систематизируют по типу сварного соединения, определяющего вид сварочной машины, и по роду тока, питающего сварочный трансформатор. По типу сварного Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. соединения различают сварку стыковую, точечную и шовную.

Стыковая сварка — разновидность контактной сварки, при которой заготовки свариваются по всей поверхности соприкосновения. Свариваемые заготовки закрепляют в зажимах стыковой машины (рис. 5.26). Зажим 3 установлен на подвижной плите 4, перемещающейся в направляющих, зажим 2 укреплен на недвижной плите 1. Сварочный трансформатор соединен с плитами гибкими шинами и питается Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. от сети через включающее устройство. Плиты передвигаются, и заготовки сжимаются под действием усилия Р, развиваемого механизмом осадки,

Точечная сварка — разновидность контактной сварки, при которой заготовки соединяются в отдельных точках. При точечной сварке заготовки собирают внахлестку и зажимают с усилием Р меж 2-мя электродами, подводящими ток к месту сварки Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. (рис. 5.31). Соприкасающиеся с медными электродами поверхности свариваемых заготовок греются медлительнее их внутренних слоев. Нагрев продолжают до пластического состояния наружных слоев и до расплавления внутренних слоев. Потом выключают ток и снимают давление. В итоге появляется литая сварная точка.

Точечная сварка зависимо от расположения электродов по отношению к свариваемым заготовкам может Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. быть двухсторонней и однобокой. При двухсторонней сварке (рис. 5.31, а) две (либо больше) заготовки 1 сжимают меж электродами 2 точечной машины. При однобокой сварке (рис. 5.31, б) ток распределяется меж верхним и нижним листами 3 и 4, при этом нагрев осуществляется частью тока, протекающего через нижний лист. Для роста тока, проходящего через нижний лист, предусмотрена

медная Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. подкладка 5. Однобокой сваркой можно соединять заготовки сразу 2-мя точками. Характеристики режима точечной сварки: удельное усилие сжатия, МПа; плотность тока j, А/мм2; время протекания тока t, с.

Шовная сварка — разновидность контактной сварки, при которой меж свариваемыми заготовками появляется крепкое и плотное соединение. Электроды делают в виде плоских роликов, меж которыми Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. пропускают свариваемые заготовки.

В процессе шовной сварки листовые заготовки 1 соединяют внахлестку, зажимают меж электродами 2 (рис. 5.35) и пропускают ток. При движении роликов по заготовкам образуются перекрывающие друг дружку сварные точки, в итоге чего выходит сплошной герметичный шов. Шовную сварку, так же как и точечную, можно выполнить при двухстороннем а и Металлургические процессы при сварке: диссоциация веществ, насыщение металла O, N, H, процессы раскисления, шлакования, рафинирования металла сварного шва. однобоком б расположениях электродов.


metalli-ih-polozhenie-v-periodicheskoj-sisteme-himicheskih-elementov-d-i-mendeleeva-stroenie-atomov.html
metalli-v-periodicheskoj-sisteme-tip-svyazi-v-metallah.html
metallicheskaya-furnitura-dverej.html