При ручной сварке электрическая дуга перемещается вдоль свариваемых кромок, нагревая и расплавляя металл (рис. 39). Основной 9 и ик'нтродный 3 металлы перемешиваются в подвижной сварочной и.ише 1 и, застывая, образуют сварной шов 4. В сварочной ванне юмпоратура металла выше температуры плавления, но не везде оди- ii;iKona: на периферийных участках она близка к температуре плав- лспии металла (1530°С), на участках под дугой — 2300°С, средняя— и г. иле» 1800°С. Таким образом, металл сварного шва претерпевает шмчнтсльные температурные воздействия: нагрев, плавление, затвер- I« и.шне и остывание (рис. 39, а).
Кристаллизация—процесс образования зерен в расплавленном игг.члле при переходе его из жидкого состояния в твердое. Первичная кристаллизация происходит при высоких скоростях охлаждения . образованием столбчатой структуры. Вторичная кристаллизация начинается с распада первичной структуры и заканчивается при низ- Mix температурах образованием устойчивых нераспадающихся структур Кристаллизация начинается в зоне сплавления 7 с неполностью <im.iiпиленных зерен основного металла 9, к решетке которыхпристра- ппаются атомы кристаллизующейся фазы. После кристаллизации образуются зерна, состоящие из металла основного 9 и присадочного Л, что обеспечивает непрерывную металлическую связь (рис. 39, в). I • ,м-п.л.-Iпленный шлак 2, защищая металл от воздействия воздуха, зачем затвердевает и образует шлаковую корку 5 по всей поверхности шна.При движении дуги вдоль кромок в передней части ванны происходит процесс плавления, а в задней-—процесс кристаллизации. Размеры сварочной ванны (А. Б, Н) зависят от типа источника тепла, «томощности, режимов сварки и теплофизических свойств свариваемого металла. .Средняя длина ванны при ручной сварке А= 15—25 мм, ширина Б = 8—12 мм и глубина Н = 2—3 мм. Кристаллизация металла сварных швов имеет прерывистый характер. Под действием сил, появляющихся в процессе сварки и кристаллизации, металл ванны находится в движении и получает слоистый характер при остывании. Слоистый характер выражается чешуйча- тостью шва 6.
В сталях азот образует нитриды с железом и легирующими элементами.
Водород защищает металл от окисления и восстанавливает его, но может образовывать поры и трещины. Химических соединений со многими металлами он не образует, но хорошо растворяется в жидком металле.
Свойства металла шва определяют два процесса — окисление и восстановление.
Кислород с железом образует три окисла: 2Fe + 02s=fc2Fe0— закись железа; 6Fe0-f02=pfc2Fe304— закись—окись; 4Fe304 + 02^ ^6Fe302— окись. Из этих окислов лишь закись FeO растворима в железе и взаимодействует почти со всеми элементами в ванне.
Для восстановления железа в присадочные материалы и флюсы вводят раскислители, т. е. вещества, имеющие большее сродство к кислороду, чем железо (марганец, кремний, алюминий и др.). Рас- кислящее действие имеет углерод, окись углерода и водород:
FeO+Mn^Fe+MnO; 2Fe0 + Si=F*;2Fe + Si02; FeO+C^Fe +СО;
Fe0 + C0^Fe + C02; Fe0+H2^Fe + H20.
Окиси марганца и кремния нерастворимы в металле, легче его, поэтому всплывают на поверхность и переходят в шлаки.
Металл шва, выполненный незащищенной дугой, обладает низ: кими механическими свойствами: предел прочности — 340—380 МПа, относительное удлинение —3—8%, угол загиба — 30 —50°1, ударная вязкость — 0,5—1,5 Дж/м2. Вследствие этих причин сварку незащищенной дугой сейчас не применяют. Для получения высококачественного металла шва применяют газовую, шлаковую или газошлаковую защиту, образуемую при плавлении электродного покрытия.
Кроме защиты расплавленного металла от окружающего воздуха и раскисления металла шва с помощью электродных покрытий можно производить легирование и рафинирование шва.
Легирующие элементы при сварке — марганец, кремний, титан, алюминий, углерод, хром, никель, молибден и другие, придающие металлу шва нужные физико-механические свойства.
Рафинирование заключается в освобождении шва от шлаковых включений и вредных примесей, например сернистого железа (FeS), окиси фосфора (Р2Об) и др. Их обычно удаляют с помощью марганца и кальция: FeS+Mn=MnS + Fe; Р205 + ЗСа0 = Са3Р208. Полученные соединения не растворяются в стали и переходят в шлак. Рафинирование обеспечивается и наличием слоя расплавленного шлака на ванне, ибо это замедляет застывание металла и из него успевают выделиться газовые и шлаковые включения. При сварке любых металлов и сплавов по обе стороны шва из-за воздействия высоких температур образуются зоны термического влияния (ЗТВ). При газовой сварке углеродистых сталей малых толщин величина ЗТВ составляет 8—15 мм, средних толщин — 20—25 мм по обе стороны шва. При дуговой сварке величина этих зон значительно меньше. Характер изменения структуры определяется составом металла и его состоянием перед сваркой. ЗТВ у низкоуглеродистой стали имеет несколько участков с разной структурой (рис. 40)
Соединение, выполненное сваркой плавлением, состоит из четырех зон: 4—-металл шва, 7 — зона сплавления, 8 — зона термического влияния, 9 — основной металл (рис. 39, б).
Процесс сварки, с точки зрения металлургии, протекает в следующих условиях: 1) при высокой температуре происходит диссоциация- молекулярного кислорода, азота и водорода на атомарные с поглощением тепла. Атомарные кислород и азот интенсивно соединяются с железом, ухудшая его свойства, а водород растворяется в жидкой стали, при ее затвердевании не успевает выделиться и образует поры. Кроме того, при высокой температуре сильно выгорают легирующие элементы; 2) в небольшом объеме расплавленного металла, что не позволяет брать пробы, как в металлургии, и доводить металл до нужного химического состава; 3) в течение короткого времени, при этом не успевают выйти из металла растворенные в нем газы и, кроме того, получается специфическая литая структура (дендритная) ; 4) при быстром отводе тепла в прилегающий твердый металл получается столбчатая, вытянутая от центров кристаллизации структура и повышенная твердость металла шва; 5) при участии двух разных, металлов: основной и электродный металлы часто отличаются друг от друга по химическому составу, что отрицательно влияет на состав металла шва; 6) при интенсивном воздействии окружающих газов и шлака. На ход и интенсивность происходящих реакций металла с газами и шлаком влияют степень защиты расплавленного металла от окружающего воздуха, состав газов и шлака, а также режим сварки. При разработке технологических процессов сварки и назначении режимов необходимо учитывать перечисленные.
Кристаллизация—процесс образования зерен в расплавленном игг.члле при переходе его из жидкого состояния в твердое. Первичная кристаллизация происходит при высоких скоростях охлаждения . образованием столбчатой структуры. Вторичная кристаллизация начинается с распада первичной структуры и заканчивается при низ- Mix температурах образованием устойчивых нераспадающихся структур Кристаллизация начинается в зоне сплавления 7 с неполностью <im.iiпиленных зерен основного металла 9, к решетке которыхпристра- ппаются атомы кристаллизующейся фазы. После кристаллизации образуются зерна, состоящие из металла основного 9 и присадочного Л, что обеспечивает непрерывную металлическую связь (рис. 39, в). I • ,м-п.л.-Iпленный шлак 2, защищая металл от воздействия воздуха, зачем затвердевает и образует шлаковую корку 5 по всей поверхности шна.При движении дуги вдоль кромок в передней части ванны происходит процесс плавления, а в задней-—процесс кристаллизации. Размеры сварочной ванны (А. Б, Н) зависят от типа источника тепла, «томощности, режимов сварки и теплофизических свойств свариваемого металла. .Средняя длина ванны при ручной сварке А= 15—25 мм, ширина Б = 8—12 мм и глубина Н = 2—3 мм. Кристаллизация металла сварных швов имеет прерывистый характер. Под действием сил, появляющихся в процессе сварки и кристаллизации, металл ванны находится в движении и получает слоистый характер при остывании. Слоистый характер выражается чешуйча- тостью шва 6.
В сталях азот образует нитриды с железом и легирующими элементами.
Водород защищает металл от окисления и восстанавливает его, но может образовывать поры и трещины. Химических соединений со многими металлами он не образует, но хорошо растворяется в жидком металле.
Свойства металла шва определяют два процесса — окисление и восстановление.
Кислород с железом образует три окисла: 2Fe + 02s=fc2Fe0— закись железа; 6Fe0-f02=pfc2Fe304— закись—окись; 4Fe304 + 02^ ^6Fe302— окись. Из этих окислов лишь закись FeO растворима в железе и взаимодействует почти со всеми элементами в ванне.
Для восстановления железа в присадочные материалы и флюсы вводят раскислители, т. е. вещества, имеющие большее сродство к кислороду, чем железо (марганец, кремний, алюминий и др.). Рас- кислящее действие имеет углерод, окись углерода и водород:
FeO+Mn^Fe+MnO; 2Fe0 + Si=F*;2Fe + Si02; FeO+C^Fe +СО;
Fe0 + C0^Fe + C02; Fe0+H2^Fe + H20.
Окиси марганца и кремния нерастворимы в металле, легче его, поэтому всплывают на поверхность и переходят в шлаки.
Металл шва, выполненный незащищенной дугой, обладает низ: кими механическими свойствами: предел прочности — 340—380 МПа, относительное удлинение —3—8%, угол загиба — 30 —50°1, ударная вязкость — 0,5—1,5 Дж/м2. Вследствие этих причин сварку незащищенной дугой сейчас не применяют. Для получения высококачественного металла шва применяют газовую, шлаковую или газошлаковую защиту, образуемую при плавлении электродного покрытия.
Кроме защиты расплавленного металла от окружающего воздуха и раскисления металла шва с помощью электродных покрытий можно производить легирование и рафинирование шва.
Легирующие элементы при сварке — марганец, кремний, титан, алюминий, углерод, хром, никель, молибден и другие, придающие металлу шва нужные физико-механические свойства.
Рафинирование заключается в освобождении шва от шлаковых включений и вредных примесей, например сернистого железа (FeS), окиси фосфора (Р2Об) и др. Их обычно удаляют с помощью марганца и кальция: FeS+Mn=MnS + Fe; Р205 + ЗСа0 = Са3Р208. Полученные соединения не растворяются в стали и переходят в шлак. Рафинирование обеспечивается и наличием слоя расплавленного шлака на ванне, ибо это замедляет застывание металла и из него успевают выделиться газовые и шлаковые включения. При сварке любых металлов и сплавов по обе стороны шва из-за воздействия высоких температур образуются зоны термического влияния (ЗТВ). При газовой сварке углеродистых сталей малых толщин величина ЗТВ составляет 8—15 мм, средних толщин — 20—25 мм по обе стороны шва. При дуговой сварке величина этих зон значительно меньше. Характер изменения структуры определяется составом металла и его состоянием перед сваркой. ЗТВ у низкоуглеродистой стали имеет несколько участков с разной структурой (рис. 40)
Соединение, выполненное сваркой плавлением, состоит из четырех зон: 4—-металл шва, 7 — зона сплавления, 8 — зона термического влияния, 9 — основной металл (рис. 39, б).
Процесс сварки, с точки зрения металлургии, протекает в следующих условиях: 1) при высокой температуре происходит диссоциация- молекулярного кислорода, азота и водорода на атомарные с поглощением тепла. Атомарные кислород и азот интенсивно соединяются с железом, ухудшая его свойства, а водород растворяется в жидкой стали, при ее затвердевании не успевает выделиться и образует поры. Кроме того, при высокой температуре сильно выгорают легирующие элементы; 2) в небольшом объеме расплавленного металла, что не позволяет брать пробы, как в металлургии, и доводить металл до нужного химического состава; 3) в течение короткого времени, при этом не успевают выйти из металла растворенные в нем газы и, кроме того, получается специфическая литая структура (дендритная) ; 4) при быстром отводе тепла в прилегающий твердый металл получается столбчатая, вытянутая от центров кристаллизации структура и повышенная твердость металла шва; 5) при участии двух разных, металлов: основной и электродный металлы часто отличаются друг от друга по химическому составу, что отрицательно влияет на состав металла шва; 6) при интенсивном воздействии окружающих газов и шлака. На ход и интенсивность происходящих реакций металла с газами и шлаком влияют степень защиты расплавленного металла от окружающего воздуха, состав газов и шлака, а также режим сварки. При разработке технологических процессов сварки и назначении режимов необходимо учитывать перечисленные.
0 коммент.:
Отправить комментарий