Главная


Сварка порошковой проволокой




Листать книгу
Листать
Страницы: 1 ... 21 ... 63 ... 105 ... 147 ... 189 ... 223
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41


скачать книгу Сварка порошковой проволокой




Монография посвящена новому прогрессивному способу механизированной сварки — сварке по­рошковой проволокой. Описаны сущность процесса и его особенности.
...
Рассмотрены процессы, протекающие в твердой фазе при нагреве проволоки, особенности плавле­ния и переноса электродного металла, взаимодей­ствие металла с газами, пористость швов и пути ее предупреждения.
...
Предназначена для научных и инженерно-тех­нических работников, занимающихся вопросами сварочного производства. Может быть полезна студентам вузов и техникумов соответствующих специальностей.
...
Дуговая сварка является основным процессом при изготов­лении металлических конструкций. Механизация этого процесса стала главным направлением развития сварочного производства.
...
В послевоенные годы в нашей стране наиболее распространена была механизированная сварка под флюсом. Абсолютный рост объе­мов применения сварки под флюсом имеет место и сейчас, доля же этого процесса в общем объеме сварочных работ стабилизировалась. Это связано с быстрым развитием сварки в углекислом газе. Высокая производительность, простота, экономичность — отличительные черты сварки в углекислом газе. Однако повышенное разбрызгивание элек­тродного металла, неблагоприятная форма швов и недостаточная их пластичность вызвали необходимость разработки новых электродных материалов. Эффективным решением явилось применение порошко­вых проволок.
...
Сварка под флюсом и в защитных газах применяется сейчас в основном в цеховых условиях. В то же время еще миллионы тони сварных конструкций изготавливаются и монтируются на открытых площадках и в полевых условиях. Здесь пока господствует ручная сварка покрытыми электродами. Для механизации процесса сварки созданы самозащитные порошковые проволоки, которые позволяют в несколько раз повысить производительность сварки в сравнении со сваркой покрытыми электродами, обеспечивая при этом высокое качество швов.
...
Объем производства порошковой проволоки все увеличивается и область применения ее расширяется. С 1965 по 1972 г. выпуск по­рошковой проволоки в СССР возрос в 5 раз.
...
В пятилетнем плане развития сварочного производства иа 1971— 1975 гг. предусмотрено увеличить выпуск порошковых проволок раз­личного назначения в три раза.
...
Работы по созданию порошковых проволок, исследованию про­цесса сварки ими, разработке промышленной технологии производ­ства ведутся иа протяжении последних 15 лет в Институте электро­сварки им. Е. О. Патона АН УССР. Эти работы получили признание в нашей стране и за рубежом. Фирмы ряда капиталистических стран
...
Дуговая сварка является основным процессом при изготов­лении металлических конструкций. Механизация этого процесса стала главным направлением развития сварочного производства.
...
В послевоенные годы в нашей стране наиболее распространена была механизированная сварка под флюсом. Абсолютный рост объе­мов применения сварки под флюсом имеет место и сейчас, доля же этого процесса в общем объеме сварочных работ стабилизировалась. Это связано с быстрым развитием сварки в углекислом газе. Высокая производительность, простота, экономичность — отличительные черты сварки в углекислом газе. Однако повышенное разбрызгивание элек­тродного металла, неблагоприятная форма швов и недостаточная их пластичность вызвали необходимость разработки новых электродных материалов. Эффективным решением явилось применение порошко­вых проволок.
...
Сварка под флюсом и в защитных газах применяется сейчас в основном в цеховых условиях. В то же время еще миллионы тони сварных конструкций изготавливаются и монтируются на открытых площадках и в полевых условиях. Здесь пока господствует ручная сварка покрытыми электродами. Для механизации процесса сварки созданы самозащитные порошковые проволоки, которые позволяют в несколько раз повысить производительность сварки в сравнении со сваркой покрытыми электродами, обеспечивая при этом высокое качество швов.
...
Объем производства порошковой проволоки все увеличивается и область применения ее расширяется. С 1965 по 1972 г. выпуск по­рошковой проволоки в СССР возрос в 5 раз.
...
В пятилетнем плане развития сварочного производства иа 1971— 1975 гг. предусмотрено увеличить выпуск порошковых проволок раз­личного назначения в три раза.
...
Работы по созданию порошковых проволок, исследованию про­цесса сварки ими, разработке промышленной технологии производ­ства ведутся иа протяжении последних 15 лет в Институте электро­сварки им. Е. О. Патона АН УССР. Эти работы получили признание в нашей стране и за рубежом. Фирмы ряда капиталистических стран
...
приобрели лицензии на порошковые проволоки, разработанные в ИЭС им. Е. О. Патона, и организовали их производство. Регистры США, Англии, ФРГ, Франции разрешили применение этих проволок для сварки конструкций особо ответственного назначения.
...
Результаты исследований процесса сварки порошковой проволо­кой н опыт его применения освещались в периодической печати и раз­личных сборниках.
...
Первые три главы книги знакомят читателя с процессами, проте­кающими при иагреве и плавлении порошковой проволоки. На базе экспериментального материала рассмотрены способы раскисления металла, а также рациональные пути создания надежной газовой и шлаковой защиты, обеспечивающие оптимальные сварочно-техиоло-гические характеристики. Содержание последующих глав носит при­кладной характер. В них дается характеристика промышленных марок порошковой проволоки; приведены основные технологические приемы сварки, показана технико-экономическая эффективность при­менения порошковой проволоки в различных отраслях промыш­ленности.
...
Авторы считают своим приятным долгом выразить глубокую при­знательность сотрудникам Института электросварки им. Е. О. Патона инженерам В. Н. Головко, С. А. Супруну, В. Ф. Альтеру, принимав­шим участие в разработке вопросов сварки порошковой проволокой; лаборантам В. Н. Игнатюку и П. В. Колбушкову, сварщику С. И. Сви-риде, участвовавшим в проведении экспериментальных работ, а также кандидату технических наук Б. М. Шинкареву, инженерам П. В. Иг-иатченко, Б. И. Кармазину, И. Г. Шафрановскому, Н. А. Гриценко, М. А. Столпакову, Н. А. Ребриной, А. М. Титову, В. С. Брежневу, О. В. Шишову, П. И. Ладнову, И. Н. Кирееву, Ф. М. Даутову, А. А. Гридину, Р. Г. Шнейдерову, Я- Л. Львовскому, К. В. Лялину, И. Н. Недовизию, В. П. Пацекииу, Т. Е. Михалевскому, А. Е. Элю, Г. М. Манну и многим другим сотрудникам институтов и заводов, принимавшим участие в разработке вопросов технологии изготовления порошковой проволоки, организации ее производства и внедрения.
...
Авторы выражают глубокую благодарность академику Б. Е. Па-тону за помощь и постоянный интерес к работе, а также доктору технических иаук И. И. Фрумину за ценные советы и замечания, сде­ланные при рецензировании книги.
...
приобрели лицензии на порошковые проволоки, разработанные в ИЭС им. Е. О. Патона, и организовали их производство. Регистры США, Англии, ФРГ, Франции разрешили применение этих проволок для сварки конструкций особо ответственного назначения.
...
Результаты исследований процесса сварки порошковой проволо­кой н опыт его применения освещались в периодической печати и раз­личных сборниках.
...
Первые три главы книги знакомят читателя с процессами, проте­кающими при иагреве и плавлении порошковой проволоки. На базе экспериментального материала рассмотрены способы раскисления металла, а также рациональные пути создания надежной газовой и шлаковой защиты, обеспечивающие оптимальные сварочно-техиоло-гические характеристики. Содержание последующих глав носит при­кладной характер. В них дается характеристика промышленных марок порошковой проволоки; приведены основные технологические приемы сварки, показана технико-экономическая эффективность при­менения порошковой проволоки в различных отраслях промыш­ленности.
...
Авторы считают своим приятным долгом выразить глубокую при­знательность сотрудникам Института электросварки им. Е. О. Патона инженерам В. Н. Головко, С. А. Супруну, В. Ф. Альтеру, принимав­шим участие в разработке вопросов сварки порошковой проволокой; лаборантам В. Н. Игнатюку и П. В. Колбушкову, сварщику С. И. Сви-риде, участвовавшим в проведении экспериментальных работ, а также кандидату технических наук Б. М. Шинкареву, инженерам П. В. Иг-иатченко, Б. И. Кармазину, И. Г. Шафрановскому, Н. А. Гриценко, М. А. Столпакову, Н. А. Ребриной, А. М. Титову, В. С. Брежневу, О. В. Шишову, П. И. Ладнову, И. Н. Кирееву, Ф. М. Даутову, А. А. Гридину, Р. Г. Шнейдерову, Я- Л. Львовскому, К. В. Лялину, И. Н. Недовизию, В. П. Пацекииу, Т. Е. Михалевскому, А. Е. Элю, Г. М. Манну и многим другим сотрудникам институтов и заводов, принимавшим участие в разработке вопросов технологии изготовления порошковой проволоки, организации ее производства и внедрения.
...
Авторы выражают глубокую благодарность академику Б. Е. Па-тону за помощь и постоянный интерес к работе, а также доктору технических иаук И. И. Фрумину за ценные советы и замечания, сде­ланные при рецензировании книги.
...
приобрели лицензии на порошковые проволоки, разработанные в ИЭС им. Е. О. Патона, и организовали их производство. Регистры США, Англии, ФРГ, Франции разрешили применение этих проволок для сварки конструкций особо ответственного назначения.
...
приобрели лицензии на порошковые проволоки, разработанные в ИЭС им. Е. О. Патона, и организовали их производство. Регистры США, Англии, ФРГ, Франции разрешили применение этих проволок для сварки конструкций особо ответственного назначения.
...
Порошковые проволоки используются для сварки без дополни­тельной защиты зоны сварки, а также для сварки в защитных га­зах, под флюсом, электрошлаковой. Проволоки, используемые для сварки без дополнительной защиты, называются самозащитными. Входящие в состав сердечника таких проволок материалы при нагреве и расплавлении в дуге создают необходимую шлаковую и газовую защиту расплавленного металла. В настоящее время наибольшее распространение получили порошковые проволоки для сварки в углекислом газе и самозащитные порошковые проволоки.
...
В зависимости от диаметра и состава порошковой проволоки сварка может осуществляться во всех трех пространственных по­ложениях.
...
Схема процесса сварки самозащитной порошковой проволокой со свободным формированием шва приведена на рис. 1. Электриче­ская дуга возбуждается между оболочкой / порошковой проволоки и основным металлом 10.
...
подается в зону сварки. При удалении дуги жидкий металл сва­рочной ванны кристаллизуется, образуя сварной шов 7, покрытый слоем затвердевшего шлака 8.
...
Рис. 1. Схема процесса сварки самоза-щнтной порошковой проволокой.
...
В зависимости от состава сердечника проволоки, применяющие­ся в нашей стране, можно разделить на пять типов — рутил-орга­нические, рутиловые, карбонатно-флюоритные, рутил-флюоритные, флюоритные.
...
Сердечник проволоки рутил-органического типа состоит в ос­новном из рутилового концентрата и алюмосиликатов (полевой шпат, слюда, гранит и др.). В качестве раскислителей используется ферромарганец, а газообразующими
...
материалами служат крахмал или целлюлоза. Проволоки с сердечником рутил-органического типа использу­ются как самозащитные.
...
В состав сердечника проволок ру­тилового типа входят в основном ру-тиловый концентрат, алюмосиликаты и руды. Раскислителями служат фер­ромарганец, ферросилиций, ферроти-тан, ферроалюминий. Проволоки с сердечником рутилового типа исполь­зуются с дополнительной защитой углекислым газом.
...
но-флюоритного типа вводят в ка­честве газообразующих материалов карбонаты кальция, магния, натрия. В качестве шлакообразующих мате­риалов используют рутиловый кон­центрат, алюмосиликаты, окислы ще­лочноземельных металлов, флюори-
...
товый концентрат. Раскисляют металл ферромарганцем, ферросилицием. Для дополнительного раскисле­ния металла и связывания азота в нитриды в сердечник проволок этого типа иногда вводят титан и алюминий. Проволоки с сердеч­ником карбонатно-флюоритного типа чаще всего используют как самозащитные, но применяют и в сочетании с дополнительной за­щитой углекислым газом.
...
Рис. 3. Схема электродугового процесса сварки с принудитель­ным формированием порошко­вой проволокой:
...
В сердечники проволок всех типов с целью увеличения произ­водительности сварки и придания благоприятных сварочно-техно-логических свойств вводят железный порошок.
...
свойства швов, выполненных порошковыми проволоками, сравни­вают со свойствами швов, выполненных электродами различных типов, регламентированных ГОСТом 9467—60.
...
Конструкции порошковых проволок. Из применяющихся кон­струкций порошковых проволок (рис. 4) наиболее распространены проволоки трубчатой конструкции (а, б, в).
...
В сердечники проволок всех типов с целью увеличения произ­водительности сварки и придания благоприятных сварочно-техно-логических свойств вводят железный порошок.
...
В зависимости от назначения проволоки Ка колеблется в широ­ких пределах (10—40%). От величины К3 в значительной мере зависит эффективность защиты расплавленного металла. Стабиль­ность коэффициента заполнения определяет качество изготовле­ния проволоки.
...
Нагрев оболочки порошковой проволоки при сварке происходит преимущественно за счет тепла, выделяющегося при прохождении сварочного тока, и тепла, выделяющегося в активном пятне. При этом на участке проволоки от среза наконечника мундштука до
...
дуги устанавливается квазиста­ционарное температурное поле. Схема распределения температу­ры в порошковой проволоке пред­ставлена на рис. 5. Тепло, выде­ляющееся в активном пятне, наг­ревает лишь небольшой участок величиной не более 1—3 мм
...
Рис. 5. Распределение температур на вылете порошковой проволоки (схе­ма):
...
Рис. 6. Зависимость температуры нагрева оболочки порошко­вой проволоки площадью 2 мм2 (а)
...
Рис. 6. Зависимость температуры нагрева оболочки порошко­вой проволоки площадью 2
...
Из выражения (9) видно, что сокращение времени диссоциации может быть достигнуто увеличением теплопроводности порошка. Минеральные примеси (ТЮ2, А1203, SiOa) имеют коэффициент те­плопроводности такого же порядка, как и продукты диссоциации
...
Рис. 7. Зависимость степени диссоциа­ции ад карбоната от температуры пе­регрева поверхности сердечника и времени:
...
Рис. 8. Зависимость скорости окисле­ния поверхности железа от времени при температурах нагрева, °С:
...
карбонатов (CaO, MgO). Теплопроводность можно повысить, введя в сердечник металлические порошки, теплопроводность которых на порядок выше. Коэффициент теплопроводности порошка железа, например, с крупностью частиц 0,1—0,2 мм
...
рости окисления наблюдается при темпе­ратурах более 1000° С. Окисление метал­лических частиц сердечника в значитель­ной степени зависит от их удельной по­верхности.
...
Экспериментальные данные о процес­сах, происходящих в сердечнике при нагреве проволоки на вылете, были полу­чены с помощью специальной установки (рис. 9). Движущаяся с постоянной ско­ростью проволока нагревалась электри­ческим током, а затем в специальном ста­кане с хладагентом быстро охлаждалась. После охлаждения проволоки из нее извлекали сердечник и исследовали его.
...
Рис. 10. Влияние вылета и силы тока на степень диссоциации кар­бонатов кальция и магния при трубчатой конструкции проволоки:
...
водорода. Увеличение силы тока и соответственно температуры нагрева оболочки приводит к значительному увеличению степени окисленности железа (рис. 12).
...
Приведенные расчеты и эксперименты показывают, что уже при нагреве оболочки порошковой проволоки на вылете интенсивно развиваются процессы диссоциации и окисления составляющих сер­дечника. Завершенность этих процессов к моменту оплавления про­волоки зависит от состава сердечника и условий подвода тепла к его отдельным участкам, определяющихся режимом сварки, разме­рами и конструкцией проволоки и физико-химическими свойствами сердечника.
...
Кинетика процессов, протекающих при нагреве смесей порошков. Особенности диссоциации карбонатов в смесях. Изучению процес­сов, протекающих при нагреве электродных покрытий и флюсов, посвящены работы [15, 19, 38, 88, 90, 112, 137 и др.). Исследования процессов, протекающих в смесях твердых веществ при нагреве, были проведены авторами в Институте электросварки им. Е. О. Па­тона с помощью комплексного термического, рентгеноструктурного и химического методов анализа. Основные результаты этих иссле­дований изложены ниже.
...
Рис. 10. Влияние вылета и силы тока на степень диссоциации кар­бонатов кальция и магния при трубчатой конструкции проволоки:
...
Рис. 12. Влияние вылета и силы тока на степень окисления же­лезного порошка при скорости подачн электрода 230 м/ч:
...
Рис. 12. Влияние вылета и силы тока на степень окисления же­лезного порошка при скорости подачн электрода 230
...
ломита. Поведение их при нагреве изучали с помощью дифферен­циального термического анализа 112, 144]. Многие исследователи отметили значительные смещения температур диссоциации карбо­натов, загрязненных различными минеральными примесями [143, 162, 182]. Данные о характере диссоциации карбонатов в смесях
...
Рис. 14. Зависимость степени диссо­циации карбоната кальция от темпе­ратуры при пропорциональном нагре­ве его в двойных смесях:
...
Рис. 15. Зависимость степени диссо­циации карбоната кальция от темпе­ратуры при пропорциональном нагре­ве смесей его с металлическими по­рошками:
...
с другими минералами и металлами применительно к композициям сварочных материалов были получены с помощью комплексного термического анализа.
...
Добавление окислов, фторидов и металлических порошков, как показывают результаты исследований, приводит к смещению тем­пературного интервала диссоциации карбонатов (рис. 14, 15). До­бавление порошков железа и алюминия к карбонатам магния и кальция вызвало значительное смещение температурного интервала их диссоциации в область низких температур, что связано, прежде всего, с улучшением теплопроводности смеси и развитием экзотерми­ческих реакций окисления.
...
Карбонат натрия разлагается при относительно низких темпе­ратурах при наличии в смеси веществ, способных связать образую­щуюся окись натрия, например, по схеме
...
Рис. 14. Зависимость степени диссо­циации карбоната кальция от темпе­ратуры при пропорциональном нагре­ве его в двойных смесях:
...
примесь (рис. 17). В процессе нагрева такой смеси разлагаются оба карбоната, причем разложение происходит через промежуточные реакции образования легкоплавких эвтектик и двойных кар­бонатов CaNa2(C03)2 или MgNa2(C03)2.
...
Рис. 17. Зависимость степени диссо­циации карбоната от температуры (кривые ТГА) при пропорциональном иагреве многокомпонентных смесей с карбонатом кальция:
...
/ — СаСОз—CaF2—Ti02; 2 — СаСОз—CaF2— А1:03; 3 — СаСОз—CaFj—Si02; 4 — СаСОз— CaF2—А12Оз—Na2C03; 5 — СаСОз—CaF2— ТЮ2—Na2C03.
...
Схема взаимодействия MgNa2(C03)2 с Si02 подобна. Протекание реакции (12) наблюдается при более низких температурах, чем реакции (11).
...
Появление жидкой фазы в результате плавления Na2C03, а также эвтектик и двойных солей в системах с участием карбоната натрия способствует энергичному протеканию процессов силиката-образования [501. Образование расплава в этих условиях может лимитировать отвод углекислого газа от реагирующих частиц кар­боната.
...
Основными факторами, способствующими инициированию и уско­рению диссоциации, являются: улучшение условий подвода тепла к частицам карбоната, снижение парциального давления угле­кислого газа вследствие окисления примесей, экзотермичность ре­акций окисления, взаимодействие компонентов смеси с продуктом диссоциации.
...
О влиянии давления углекислого газа на скорость разложения карбоната можно судить по данным, приведенным на рис. 18. Эти зависимости справедливы для условий, когда диссоциация
...
Рис. 16. Кривые термоанализа смесей карбоната натрия с двуокисью титана
...
продукты. Ускоряющее влияние на диссоциацию карбонатов могут оказывать пары воды. На рис. 19 приведены зависимости скорости разложения карбоната кальция от давления паров воды в атмосфере состава N2 + Н20 при различных температурах [46].
...
Количество твердой примеси оказывает влияние, подобное га­зообразному катализатору (см. рис. 16). Каталитическое влияние примесей, объясняется увеличением скорости образования устой­чивых форм основных окислов.
...
Рис. 18. Влияние парциального давле­ния углекислого газа и температуры иа скорость диссоциации карбоната кальция [46]:
...
(соотношение массы карбоната и примеси в смеси равно двум); Наибольшим ускоряющим действием обладает примесь ферроти-тана. Наличие металлических порошков в смеси вызывает не только инициирование ранней диссо­
...
Окислительные процессы в смесях порошков, содержа­щих железо и ферросплавы. Известно, что на металличе­ских поверхностях, свободно контактирующих с воздухом, всегда имеется тонкая плен­ка окисла. Толщина окисных пленок, если они образуются при комнатной температуре, эбычно не превышает 20— — 100 А [7]. Для железа и ферросплавов, используемых
...
ной пленки дальнейший процесс окисления включает две основные стадии: реакции на поверхностях раздела металл — окисел и оки­сел — кислород, а также перенос реагирующего материала через слой окисла [30]. В начальный момент скорость процесса опреде­ляется поверхностной реакцией, а затем процесс лимитируется диффузией ионов и электронов через слой образовавшегося окисла. При этом электроны перемещаются путем замещения электронных дырок, а ионы — путем замещения ионных вакансий 1150]. Коэф­фициенты диффузии ионных кристаллов зависят от концентрации вакансий решетки или внедренных ионов, способных передвигаться, и от их подвижности [140].
...
Таким образом, при нагреве железа до температур, не превышаю­щих 250° С, получаются тонкие окисные слои, в которых на пере­ход иона через слой окисла влияют химический и электрический градиенты потенциалов. Скорость процесса окисления в этом слу­чае, можно описать уравнением [7]
...
Небольшая интенсивность диффузионных и кристаллохимиче-ских процессов при большой толщине окисного слоя означает, что на границах слоев (например, между металлом и низшим окислом, между двумя разными окислами при определенном парциальном давлении кислорода в газовой фазе) создаются условия, близкие к равновесным. Если известны равновесные условия в системе ме­талл — кислород, можно судить о фазовом составе окалины и на­правлении окислительно-восстановительных процессов, т. е. ка­чественно оценить равновесие с газовой фазой. Для количественной оценки необходим учет дефектности окислов (отклонения от стехиа-метрического состава, дефекты решеток), а также влияния имею­щихся примесей [48, 150].
...
В композициях сварочных порошковых проволок и электро­дов практически не приходится иметь дело с чистыми металличе­скими порошками (без минеральной части). А. А. Ерохин [38] обнаружил, что при нагреве смеси мрамор — ферромарганец в атмосфере аргона до температуры плавления железа окисление мар­ганца достигает 50%. В реальных условиях процесс окисления же­леза и ферросплавов может начаться раньше, чем диссоциация кар­боната. По данным 10. Д. Брусницына [15], в смеси с мрамором и фтористым натрием окисление ферросилиция наблюдается при тем­пературе около 600° С, а ферроалюминия — около 570° С.
...
На участке нагрева, предшествующем температурному диапа^ зону диссоциации карбоната, скорости, окисления ферросплавов без примесей и с примесями, содержащими карбонаты, весьма-близки. Это говорит о том, что в таких смесях не происходит суще­ственного нарушения окисной пленки на частицах железа и фер­росплавов вследствие взаимодействия с компонентами шихты до температур примерно 1000° С. Можно изменить скорости окисления
...
0уш главными факторами: скоростью движения частиц через слои Продукта и скоростью процессов на границах фаз. Условия проте­кания реакции существенно изменяются, если в реакции между твердыми веществами участвует жидкая или газовая фаза [171.
...
К моменту химического превра­щения, протекающего с участием жидкой фазы, исходные вещества остаются в твердом состоянии ли­бо их взаимодействию предшест­вует плавление одного вещества или смеси веществ. В образовании расплава может принимать учас-
...
Согласно существующим представлениям твердофазовое взаимо­действие становится наиболее вероятным при температурах, когда нарушается кристаллическая решетка веществ. В минеральных смесях, содержащих карбонаты, процессы образования двойных соединений получают наибольшее развитие после завершения диссо­циации карбоната [127]. Образование соединений зависит от соот­ношения компонентов в смеси. На рис. 23 представлены термограм­мы комплексного анализа смесей карбоната кальция с глиноземом при различных соотношениях компонентов в смеси. С увеличением содержания глинозема в смеси более заметно выражен экзотерми­ческий эффект образования алюминатов, следующий непосредствен­но за диссоциацией карбоната.
...
На протекание процессов комплексообразования значительно влияет удельная поверхность шихты. При нагревании смесей тонко-измельченных порошков скорость комплексообразования возра­стает. На рис. 24 приведены кривые зависимости скорости взаимо­действия окиси кальция с кварцем от температуры, времени выдерж­ки, а также удельной поверхности шихты для смеси порошков кварца и мрамора из расчета получения двухкальциевого силиката 2CaO-Si02.
...
Появление расплава в смеси резко ускоряет процессы комплек­сообразования. При формировании шлака происходит постепенное растворение тугоплавких компонентов смеси в эвтектических рас­плавах. В табл. 2 приведены результаты рентгенструктурного анализа двух смесей порошков, нагреваемых до температур обра­зования шлакового расплава.
...
легкоплавких составов и предварительно оценивается по фазовым диаграммам. На рис. 25 приведена диаграмма плавкости системы MgO — CaF, — Si02. Сопоставление данных, приведенных в табл. 2 и на рис. 25, говорит о том, что наличие в системе жидкой фазы возможно независимо от соотношения компонентов в смеси.
...
Смеси порошкообразных материалов на базе флюорита пред­ставляют интерес в связи с образованием расплавов при темпера­турах ниже 1200° С и выделением летучих фторидов. Флюорит — основной источник фтора во флюсах, покрытиях и сердечниках порошковых проволок.
...
Протекание первоначально реакции флюорита с кремнезе­мом с последующим взаимодейст­вием образовавшегося тетрафто-рида кремния с водяным паром менее вероятно [71, 72]. Замет­
...
того кальция с кварцем, соглас­но данным работы [71], наблюда­емся при температуре выше 1100° С. При расплавлении такой сме си обнаруживается расслоение на две жидкости, что говорит об ограниченной растворимости кремнезема в расплаве флюорита [142]. При нагревании и плавлении флюсов, содержащих флюорит и крем­незем, образование тетрафторида кремния замечено при более низ­ких температурах [90, 112].
...
Наличие в составе смеси с фтористым кальцием силиката нат­рия приводит к развитию их взаимодействия с образованием фторис­того натрия по реакции
...
Флюорит может при высоких температурах взаимодействовать также с двуокисью титана [701. Комплексный термический анализ порошковых смесей, содержащих флюорит, показал, что при на­греве до Г100° С со скоростями более 10 градIмин
...
сварки получат лишь в высо-котемпературной зоне, т. е. прак­тически в расплавленном шлаке. Флюорит, снижая температуру образующихся расплавов, явля­ется ускорителем многих реак­ций образования силикатов и титанатов [10, 17, 126].
...
Характер плавления и показатели переноса электродного металла оказывают большое влияние на интенсивность протекания металлургических процессов между металлом, шлаком и газами и на технологические характеристики — производительность сварки, разбрызгивание, формирование шва, глубину • проплавления и т. д.
...
Многочисленными исследованиями установлено, что на рас­плавленный металл на электроде действуют сила тяжести, сила поверхностного (межфазного) натяжения, электромагнитная сила, аэродинамическая сила газового потока и реактивное давление па­ров электродного материала.
...
Величины сил и направление равнодействующей определяются режимом сварки, диаметром электрода, полярностью, физико-хими­ческими свойствами электродного металла и газовой атмосферы и т. д. Сила тяжести способствует отрыву капель при сварке швов в положениях, отличных от потолочного.
...
Сила поверхностного натяжения удерживает каплю на торце электрода. Она определяется величиной поверхностного (межфаз­ного, если металл покрыт шлаком) натяжения и геометрическими параметрами капли. Принимая, что капля имеет сферическую по­верхность и основанием ее служит плоскость сечения электрода, силу поверхностного натяжения определяют по формуле
...
Величина поверхностного натяжения зависит от многих факто­ров и в первую очередь от температуры и состава электрода. При увеличении температуры поверхностное натяжение малоуглеродис­тых сталей уменьшается. Снизить поверхностное натяжение также можно, введя в каплю через проволоку, покрытие (флюс) или газ поверхностно-активные вещества, например кислород.
...
Величина электромагнитной силы пропорциональна квадрату силы тока, ее направление определяется соотношением диаметров электрода, активных пятен и столба дуги:
...
где /св— сварочный ток; гст— радиус столба дуги, v ■ При ручной сварке действием электромагнитной силы обычно пренебрегают. Существенное влияние на перенос металла она ока­зывает при сварке в защитных газах.
...
Капля,электродного металла подвергается аэродинамическому воздействию потока паров и газов. Величина этого воздействия за­висит от плотности и скорости газового потока. При сварке в потоке
...
По расчетам, выполненным В. И. Дятловым [37], реактивное давление паров металла пропорционально квадрату силы тока. Ве­личина реактивного давления паров определяется плотностью тока в активном пятне. При увеличении плотности тока в пятне пропор­ционально увеличивается реактивное давление.
...
Изменяя условия сварки, можно изменять соотношение дей­ствующих на каплю сил, а следовательно, и перенос металла. На размер капель значительное влияние оказывает сила тока. С ростом тока размер капель уменьшается. Это явление наблюдается при сварке под флюсом [3, 80, 991, покрытыми электродами [20, 91], в углекислом газе [41], в одноатомных инертных газах [39, 85].
...
При достижении определенных «критических» плотностей тока в случае сварки в аргоне и гелии начинается струйный перенос металла. В работе [37] такое изменение характера переноса метал­ла объясняется изменением соотношения диаметров столба дуги и электрода, вызывающего изменение направления электромагнит­ной силы. Влияние сварочного тока на размеры капель связывают также с силой поверхностного натяжения. С ростом тока повыша­ется температура капель, снижается поверхностное натяжение, уменьшаются размеры капель.
...
Размер капель металла существенно зависит от диаметра элек­трода [39, 91]. При уменьшении диаметра электрода уменьшается площадь контакта капли с электродом, следовательно, уменьша­ется сила поверхностного натяжения. Это способствует мелкока­пельному переносу. Значение «критического» тока, при котором электромагнитная сила начинает способствовать отрыву капель, также снижается.
...
Большое влияние на характер переноса металла и размеры ка­пель оказывает состав защитной атмосферы. При сварке в гелии капли электродного металла более крупные, чем в аргоне. Особен­но это заметно на прямой полярности [101]. Добавка к аргону и гелию азота способствует укрупнению капли, повышению критиче­ского тока [39, 101]. Добавка кислорода, напротив, вызывает умень­шение «критического» тока и размера капель [85], что связано с раз­личным влиянием этих газов на температуру капель, поверхностное натяжение и характеристики столба дуги.
...
При сварке в углекислом газе критический ток, по данным В. И. Дятлова [37], возникает при высоких плотностях и находится за пределами практически применяемых режимов сварки.
...
Плавление и перенос металла при сварке порошковой проволо­кой имеют специфические особенности. Основные закономерности этих процессов изложены ниже.
...
Особенности плавления порошковой проволоки. Характеристи­ки дуги при сварке порошковой проволокой существенно зависят от состава сердечника. Последний, как указывалось выше, обла­дает низкой по сравнению с металлической оболочкой электропро-
...
По расчетам, выполненным В. И. Дятловым [37], реактивное давление паров металла пропорционально квадрату силы тока. Ве­личина реактивного давления паров определяется плотностью тока в активном пятне. При увеличении плотности тока в пятне пропор­ционально увеличивается реактивное давление.
...
Изменяя условия сварки, можно изменять соотношение дей­ствующих на каплю сил, а следовательно, и перенос металла. На размер капель значительное влияние оказывает сила тока. С ростом тока размер капель уменьшается. Это явление наблюдается при сварке под флюсом [3, 80, 991, покрытыми электродами [20, 91], в углекислом газе [41], в одноатомных инертных газах [39, 85].
...
При достижении определенных «критических» плотностей тока в случае сварки в аргоне и гелии начинается струйный перенос металла. В работе [37] такое изменение характера переноса метал­ла объясняется изменением соотношения диаметров столба дуги и электрода, вызывающего изменение направления электромагнит­ной силы. Влияние сварочного тока на размеры капель связывают также с силой поверхностного натяжения. С ростом тока повыша­ется температура капель, снижается поверхностное натяжение, уменьшаются размеры капель.
...
водностью. По этой причине активное пятно дуги занимает не все сечение проволоки, а находится на оболочке или капле рас­плавленного металла. Оно, так же как и столб дуги, хаотично, с изменяющейся скоростью перемещается вокруг сердечника. Сер­дечник плавится за счет излучения дуги и конвективного тепло­обмена с расплавленным металлом и разогретыми газами. В связи
...
с этим при сварке порошковой проволокой плавление оболочки несколько опережает плавление сердечника (см. рис. 1). На рис. 27 приведена кинограмма, иллюстрирующая процесс образования, роста и отрыва одной капли при сварке порошковой проволокой трубчатой конструкции с рутил-органическим сердечником. От­ставание процесса плавления сердечника от плавления оболочки нежелательное явление и вызывает ухудшение показателей сварки и снижение эффективности защиты металла от воздуха. Замедлен­ное плавление сердечника затрудняет сварку короткой дугой, кро­ме того, частицы нерасплавившегося сердечника, попадая в сварочную ванну, засоряют металл шва шлаковыми включениями.
...
На соотношение скорости плавления оболочки и сердечника существенное влияние оказывают режим сварки (сила тока и напряжение дуги), конструкция проволоки и ее состав.
...
Влияние режима сварки на плавление порошковой проволоки иллюстрируется рис. 28. На малом токе и напряжении дуги выступающая часть сердечника имеет форму, близкую к цилиндри­ческой, длиной не более 2—3 мм.
...
водностью. По этой причине активное пятно дуги занимает не все сечение проволоки, а находится на оболочке или капле рас­плавленного металла. Оно, так же как и столб дуги, хаотично, с изменяющейся скоростью перемещается вокруг сердечника. Сер­дечник плавится за счет излучения дуги и конвективного тепло­обмена с расплавленным металлом и разогретыми газами. В связи
...
с этим при сварке порошковой проволокой плавление оболочки несколько опережает плавление сердечника (см. рис. 1). На рис. 27 приведена кинограмма, иллюстрирующая процесс образования, роста и отрыва одной капли при сварке порошковой проволокой трубчатой конструкции с рутил-органическим сердечником. От­ставание процесса плавления сердечника от плавления оболочки нежелательное явление и вызывает ухудшение показателей сварки и снижение эффективности защиты металла от воздуха. Замедлен­ное плавление сердечника затрудняет сварку короткой дугой, кро­ме того, частицы нерасплавившегося сердечника, попадая в сварочную ванну, засоряют металл шва шлаковыми включениями.
...
На соотношение скорости плавления оболочки и сердечника существенное влияние оказывают режим сварки (сила тока и напряжение дуги), конструкция проволоки и ее состав.
...
Влияние режима сварки на плавление порошковой проволоки иллюстрируется рис. 28. На малом токе и напряжении дуги выступающая часть сердечника имеет форму, близкую к цилиндри­ческой, длиной не более 2—3 мм.
...
Рис. 27. Кинограмма процесса плавления порошковой прово­локи с рутил-органическим сердечником.
...
Значительное влияние на характер плавления порошковой про­волоки оказывает содержание металлических порошков в сердеч­нике. Чем больше содержится в сердечнике металлических порош­ков, тем меньше длина неоплавившейся части сердечника. На рис. 29 показаны концы двух порошковых) проволок, отличающихся одна от другой содержанием железного" порошка в сердечнике. Однако увеличение доли железного порошка и соответственное уменьшение количества неметаллических составляющих в сердечни­ке проволоки приводит к сниже­нию эффективности защиты рас-
...
плавленного металла. Поэтому при разработке композиции сердеч­ника количество защитных неметаллических материалов в нем уста­навливают из условия обеспечения надежной защиты металла от воздуха и благоприятного соотношения скоростей плавления обо­лочки и сердечника.
...
О влиянии состава газошлакообразующей части сердечника про­волоки на характер плавления говорят наблюдения за процессом сварки порошковыми проволоками, содержащими в сердечнике карбонаты кальция и натрия (мрамор и кальцинированную соду) или их смесь (при одинаковом суммарном количестве карбонатов в проволоке). Выход углекислого газа при полной диссоциации мрамора, согласно данным термогравиметрического анализа, со­ставляет 41,1%, а при разложении кальцинированной соды — 40,6%, т. е. общее количество выделившегося при плавлении про­волоки углекислого газа примерно одинаково. Из сравнения кино­кадров (рис. 30), иллюстрирующих плавление двух пр'оволок, со­держащих в одном случае мрамор, а в другом — мрамор и соду, видно, что более благоприятным плавлением обладает проволока, содержащая смесь карбонатов. Объяснение этим явлениям можно найти, если обратиться к процессам, происходящим при нагревании
...
смесей порошков, содержащих карбонаты. В параграфе 2 было по­казано, что в смесях, содержащих один из карбонатов (мрамор или соду), выделение углекислого газа происходит в сравнительно узком диапазоне температур. Наличие соды в смеси приводит к раннему образованию шлакового расплава. В смеси порошков мрамора и соды выделение углекислого газа равномерно в широ­ком диапазоне температур и также сопровождается ранним об­разованием расплава.
...
Равномерное плавление сердечника и оболочки достигается так­же применением легкоплавких шлаковых систем эвтектического состава или введением плавней, например фтористого кальция.
...
В состав проволок, применяющихся для сварки в углекислом газе, нет необходимости вводить газообразующие материалы, по­скольку надежная защита расплавленного металла обеспечивается защитным газом. Отсутствие в проволоке карбонатов и других газо­образующих материалов упрощает задачу создания композиции сердечника, обеспечивающего благоприятное плавление, пере­нос металла и минимальное его разбрызгивание.
...
В некоторых случаях при создании самозащитных проволок не удается изменением состава сердечника получить равномерное плавление с сохранением хороших защитных свойств.
...
Для получения благоприятного плавления проволоки необхо­димо улучшить условия подвода тепла к частицам порошкообразно­го сердечника, уменьшить толщину слоя материала с низкой тепло­проводностью. Наиболее полно удовлетворяет этим условиям двух­слойная конструкция проволоки (см. рис. 4, з).
...
смесей порошков, содержащих карбонаты. В параграфе 2 было по­казано, что в смесях, содержащих один из карбонатов (мрамор или соду), выделение углекислого газа происходит в сравнительно узком диапазоне температур. Наличие соды в смеси приводит к раннему образованию шлакового расплава. В смеси порошков мрамора и соды выделение углекислого газа равномерно в широ­ком диапазоне температур и также сопровождается ранним об­разованием расплава.
...
Равномерное плавление сердечника и оболочки достигается так­же применением легкоплавких шлаковых систем эвтектического состава или введением плавней, например фтористого кальция.
...
В состав проволок, применяющихся для сварки в углекислом газе, нет необходимости вводить газообразующие материалы, по­скольку надежная защита расплавленного металла обеспечивается защитным газом. Отсутствие в проволоке карбонатов и других газо­образующих материалов упрощает задачу создания композиции сердечника, обеспечивающего благоприятное плавление, пере­нос металла и минимальное его разбрызгивание.
...
Рис. 30. Влияние состава газошлакообразующей части проволоки на характер плавления сердечника при содержании в проволоке:
...
ляющей, а возможность размещения двух различных шихт в сфор­мированных полостях облегчает создание .надежной защиты металла от атмосферы воздуха.
...
Компоновка сердечника проволоки двухслойной конструкции также влияет на характер плавления и переноса металла. Распо­ложение всех металлических порошков сердечника проволоки во внутренней полости таково, что капля формируется преимуществен­
...
но в центральной части сечения проволо­ки (рис. 31). Выделение газов из этой час­ти невелико, поэтому создаются условия, приближающие проволоку к покрытому электроду, когда втулка покрытия созда­ет защитный барьер для оплавляющего­ся в центре металла.
...
Все рассмотренные пути улучшения ха­рактера плавления порошковой проволо­ки в большей или меньшей степени ис­пользованы при разработке промышленных марок порошковой проволоки.
...
Параметры переноса металла изменяются в значительных пре­делах в зависимости от режима сварки, состава сердечника и дру­гих факторов.
...
Ниже приведены некоторые экспериментальные данные по пе­реносу металла, полученные при сварке самозащитными порошко­выми проволоками рутил-органического и карбонатно-флюоритного типов.
...
Влияние режима сварки на массу капель при расплавлении проволоки с рутил-органическим сердечником иллюстрируется дан­ными, приведенными в табл, 3. Масса капель условно разделена на три группы: мелкие — до 50 мг;
...
Рис. 34. Влияние плотности тока и диаметра проволоки на среднее время между переходами, частоту отрыва капель (а)
...
Рис. 32. Влияние силы тока на среднее время между переходами, ча­стоту отрыва капель
...
зуется переносом более крупных (по сравнению с трубчатой кон­струкцией) капель, поскольку капля формируется, как это отмеча­лось выше, в центральной части сердечника и площадь контакта жидкой капли с проволокой больше.
...
Рис. 35. Влияние вылета на среднее время между переходами, частоту отрыва капель
...
При сварке проволокой карбонатно-флюоритного типа увели­чение вылета не оказывает существенного влияния на перенос ме­талла, поскольку нагрев проволоки на вылете в меньшей степени сказывается на ее защитных свойствах (диссоциация газообразую­щих материалов — мрамора, соды, магнезита — происходит при
...
более высокой температуре). На связь окислительного потенциа­ла проволоки и размеров капель указывают также данные, при­веденные в табл. 4. Проволока, не содержащая крахмала, ха­рактеризуется мелкокапельным переносом, а наплавленный ме­талл—повышенным содержанием
...
лорода в металле, благодаря улучшению газовой защиты уменьшается. Однако увеличение раз­меров капель наблюдается только до определенного содержания крахмала. Если оно более 2%, размер капель уменьшается. Это
...
Рис. 37. Влияние содержания хромпика в проволоке на среднее время между переходами, частоту отрыва капель (а)
...
Повышение окислительного потенциала проволоки за счет вве­дения в сердечник богатых кислородом материалов также способ­ствует мелкокапельному переносу металла. По данным, приведен­ным на рис. 37, с увеличением содержания в проволоке хромпика время между переходами капель и их масса уменьшаются, частота отрыва капель увеличивается.
...
Введение в проволоку карбонатно-флюоритного типа раскис-лителей и легирующих способствует укрупнению капель (рис. 38, 39, 40), что связано с увеличением силы поверхностного натяже-
...
При сварке проволокой карбонатно-флюоритного типа увели­чение вылета не оказывает существенного влияния на перенос ме­талла, поскольку нагрев проволоки на вылете в меньшей степени сказывается на ее защитных свойствах (диссоциация газообразую­щих материалов — мрамора, соды, магнезита — происходит при
...
более высокой температуре). На связь окислительного потенциа­ла проволоки и размеров капель указывают также данные, при­веденные в табл. 4. Проволока, не содержащая крахмала, ха­рактеризуется мелкокапельным переносом, а наплавленный ме­талл—повышенным содержанием
...
Рис. 36. Влияние вылета на содер­жание азота (квадратики) и кис­лорода (треугольники) в металле капель.
...
Рис. 38. Влияние содержания марганца и кремния в проволоке иа среднее время между переходами, частоту отрыва капель (о) и
...
Рис. 39. Влияние содержания титана в проволоке на среднее время между переходами, частоту отрыва капель (а) и среднюю массу капель (б).
...
Рис. 40. Влияние содержания алюминия в проволоке на среднее время между переходами, частоту отрыва капель (а) и среднюю массу капель (б).
...
Рис. 38. Влияние содержания марганца и кремния в проволоке иа среднее время между переходами, частоту отрыва капель (о) и
...
Рис. 39. Влияние содержания титана в проволоке на среднее время между переходами, частоту отрыва капель (а) и среднюю массу капель (б).
...
Рис. 40. Влияние содержания алюминия в проволоке на среднее время между переходами, частоту отрыва капель (а) и среднюю массу капель (б).
...
Рис. 38. Влияние содержания марганца и кремния в проволоке иа среднее время между переходами, частоту отрыва капель (о) и
...
Рис. 39. Влияние содержания титана в проволоке на среднее время между переходами, частоту отрыва капель (а) и среднюю массу капель (б).
...
Рис. 40. Влияние содержания алюминия в проволоке на среднее время между переходами, частоту отрыва капель (а) и среднюю массу капель (б).
...
Рис. 38. Влияние содержания марганца и кремния в проволоке иа среднее время между переходами, частоту отрыва капель (о)
...
ния, обусловленного более глубокой раскисленностью металла. Это подтверждается результатами газового анализа металла, наплав­ленного проволоками с различной степенью легирования (рис. 41).
...
Изменение газо-шлакообразу-ющей части сердечника при пос­тоянном окислительном потенци­але проволоки незначительно сказывается на величинах тср, п
...
Таким образом, характер плав­ления проволоки и переноса ме­талла в сварочную ванну опре­деляется составом сердечника, в первую очередь его окислитель-Рис. 41. Влияние количества рас-
...
Температура расплавленного металла и реагирующих с ним шлака и газов является одним из основных параметров, определяю­щих физико-химические и металлургические процессы сварки — абсорбцию жидким металлом газов, интенсивность взаимодействия между шлаком и металлом, испарение и др.
...
в основном, через капли жидкого металла. С увеличением тока по­верхность капли, занимаемая анодным пятном, растет, тепловой поток в каплю увеличивается. Поскольку теплоотвод в проволоку лимитируется площадью контакта капли с проволокой, капля пере­гревается до температуры кипения.
...
Рис. 42. Зависимость теплосодержания и температуры капель электродного металла от сварочного тока при сварке на обратной (/)
...
боковую поверхность проволоки, чему способствует наличие окис­лов и следов волочильной смазки на поверхности проволоки. Те­пловой поток из дуги в электрод как бы раздваивается. Часть тепла дуги передается проволоке через каплю, часть — непосред­ственно через боковую поверхность проволоки. Перегрев капли снижается, растет скорость плавления проволоки. Изменение ха­рактера теплопередачи приводит к тому, что при одних и тех же скоростях плавления теплосодержание капель при прямой поляр­ности значительно ниже, чем при обратной.
...
Теплосодержание капель, помимо режима сварки и полярности тока, зависит от теплофизических свойств металла электрода — температуры плавления и кипения, теплопроводности, удельного сопротивления и т. д. Так, теплосодержание капель при сварке проволокой из технически чистого железа (Св-08А, температура кипения примерно 3070° С) выше, чем при сварке проволокой из нержавеющей стали (Св-0Х18Н9, температура кипения 2850° С).
...
Следует отметить, что при сварке в аргоне температура капель достигает точки кипения электродного металла при таких значениях сварочного тока, когда обычно наблюдается резкое изменение ха­рактера переноса металла — из капельного в струйный.
...
Результаты измерений теплосодержания и температуры капель при сварке в углекислом газе проволокой Св-08Г2С приведены на рис. 43. Так же, как и при сварке в аргоне, теплосодержание ка­пель при прямой полярности значительно ниже, чем при обратной.
...
в основном, через капли жидкого металла. С увеличением тока по­верхность капли, занимаемая анодным пятном, растет, тепловой поток в каплю увеличивается. Поскольку теплоотвод в проволоку лимитируется площадью контакта капли с проволокой, капля пере­гревается до температуры кипения.
...
Рис. 42. Зависимость теплосодержания и температуры капель электродного металла от сварочного тока при сварке на обратной
...




Материаловедение в микроэлектронике
Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий из них. Учебное пособие для вузов
Вентиляция рабочих мест в сварочном производстве
Сварка порошковой проволокой
Сплавы для термопар. Справоч. изд.
Пайка серебряными припоями в пламени газовой горелки
Электроконтактный нагрев металлов