Металлургия дуговой сварки: Процессы в дуге и плавление электродов

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Металлургия дуговой сварки: Процессы в дуге и плавление электродов

В результате действия электростатических сил и адсорбционных сил атмосферной влаги частицы образуют агломераты, линейный размер которых колеблется в пределах 1—3 мкм
...
Толщина оболочки зависит от температуры, окислительного потенциала атмосферы дуги и увеличивается с повышением содержания отмеченных выше элементов в покрытии электрода
...
Испарение металлическогои шлакового расплавови образование сварочного аэрозоляВ литературе очень мало информации о вкладе металлической и шлаковой фаз в образование сварочного аэрозоля
...
При сварке низководородными электродами, когда образуются высокоосновные фторсодержащие шлаки, в состав сварочного аэрозоля поступает большее количество соединений щелочных и щелочноземельных металлов, чем при сварке электродами с рутиловым, ильмени-товым, кислым и целлюлозным видами покрытий
...
При использовании указанных выше электродов концентрация марганца в расплавленном металле (на стадиях капли и ванны) значительно ниже, чем в расплаве шлака
...
Однако упругость паров марганца над жидким металлом, содержащим растворенный марганец, при прочих равных условиях значительно выше, чем упругость паров марганца над шлаковым расплавом, в котором присутствуют оксиды марганца [222]
...
Каме- I ра ячейки и масс-спектрометр откачи- I вались безмасляной высоковакуумной системой до давления 10 -5 Па, причем камера ячейки откачивалась отдельным насосом
...
С этого МО-рента непрерывно проводилось наблюдение масс-спектра, а его фотографирование осуществлялось с интервалом 1 мин на протяжении всего эксперимента
...
По полученным спектрам определяли шомент появления тех или иных ионов, Образующихся при электронной иониза-ции потока пара, и их относительную концентрацию, которая характеризовала Ьроцесс испарения различных элементов [из образца
...
С этого МО-рента непрерывно проводилось наблюдение масс-спектра, а его фотографирование осуществлялось с интервалом 1 мин на протяжении всего эксперимента
...
По полученным спектрам определяли шомент появления тех или иных ионов, Образующихся при электронной иониза-ции потока пара, и их относительную концентрацию, которая характеризовала Ьроцесс испарения различных элементов [из образца
...
Следует ожидать, что снижение концентрации марганца в шлаке до уровня его содержания в металлическом расплаве существенно уменьшит интенсивность испарения марганца
...
В связи с этим можно предположить, что шлаки с низким содержанием оксидов марганца могут быть использованы в качестве защитного слоя, препятствующего испарению марганца из жидкого металла
...
Интенсивность испарения железа с поверхности шлакового расплава в несколько раз меньше, чем с поверхности расплавленного металла, и практически не зависит от основности шлака
...
Результаты рассмотренных экспериментальных данных свидетельствуют о том, что металлический расплав — основной источник испарения железа, марганца и хрома
...
Интенсивность испарения железа с поверхности шлакового расплава в несколько раз меньше, чем с поверхности расплавленного металла, и практически не зависит от основности шлака
...
Химический состав экспериментальных шлаков, % (по массе)гласно данным работы [315], суммарное содержание оксидов щелочных и щелочноземельных металлов в составе ТССА сопоставимо с суммарным содержанием оксидов железа и марганца (табл
...
Следовательно, интенсивность испарения указанных элементов должна оказывать большое влияние на показатели валовых выделений ТССА при сварке покрытыми электродами
...
Поэтому изучение особенностей испарения щелочных и щелочноземельных металлов наряду с анализом закономерностей испарения железа и марганца из оксидных и металлических расплавов представляет большой практический интерес
...
Интенсивность испарения калия, натрия, кальция и магния (или их соединений) оценивали с помощью указанной выше методики по масс-спектрам паров, образующихся при нагреве и плавлении исследуемых шлаков
...
Видно, что увеличение основности шлака способствует более интенсивному испарению калия, натрия, магния и кальция, причем начало этого процесса смещается в область более низких температур
...
Это можно объяснить ростом активности указанных элементов, обусловленным структурными изменениями в жидком шлаке [11], снижающими энергию активации диффузии
...
Химический состав экспериментальных шлаков, % (по массе)гласно данным работы [315], суммарное содержание оксидов щелочных и щелочноземельных металлов в составе ТССА сопоставимо с суммарным содержанием оксидов железа и марганца (табл
...
Следовательно, интенсивность испарения указанных элементов должна оказывать большое влияние на показатели валовых выделений ТССА при сварке покрытыми электродами
...
Поэтому изучение особенностей испарения щелочных и щелочноземельных металлов наряду с анализом закономерностей испарения железа и марганца из оксидных и металлических расплавов представляет большой практический интерес
...
Результаты эксперимента находятся 1в прямом соответствии с изменением упругости пара указанных элементов над коответствующими однокомпонентнымирасплавами (рис
...
Установлено, что увеличение основности электродного покрытия приводит к значительному возрастанию в составе ТССА содержания соединений калия и натрия, причем этот прирост по абсолютной величине наибольший у ка-Рис
...
Результаты эксперимента находятся 1в прямом соответствии с изменением упругости пара указанных элементов над коответствующими однокомпонентнымирасплавами (рис
...
Что касается содержания в ТССА щелочноземельных элементов, то здесь сохраняется обнаруженная при исследовании шлаков закономерность, причем содержание магния в ТССА (серия ОМ) существенно выше, чем кальция (серия ОК)
...
Таким образом, закономерности, установленные при сварке опытными электродами, совпадают с закономерностями, обнаруженными при изучении особенностей испарения шлаков
...
Для уменьшения валовых выделений ТССА необходимо увеличивать кислотность шлака с целью повышения в нем содержания структурообразующих анионов кремния, титана и алюминия, снижающих интенсивность испарения калия, натрия, магния и кальция
...
К аналогичному результату должно приводить ограничение в шлаке содержания катионов калия, натрия, магния и кальция, оказывающих на шлак модифицирующее действие
...
Взаимосвязь валовых выделений, химического состава сварочного аэрозоля и условий сваркиИспарение электродного и основного материалов при сварке, в результате которого образуется сварочный аэрозоль, в| значительной мере зависит от температурных условий в зоне дугового разряда Последние, как показано в параграфе 3 зависят от режимов сварки: сварочного тока, полярности и напряжения
...
Необходимо отметить, что электрод меньшего Диаметра выделяет больше ТССА, чем электрод большего диаметра, если сварка выполняется на токе одинаковой величины
...
По-видимому, это обусловлено тем, что при одинаковом сварочном токе плотность его на меньшем диаметре электрода Иа следовательно, и температура нагрева капель на торце электрода) выше, чем на электроде большего диаметра
...
Во-вторых, прирост мощности дуги, вызванный ростом напряжения из-за ее удлинения, бесполезно тратится на излучение в окружающее пространство, практически не увеличивая скорость плавления электрода
...
В результате оба показателя, характеризующие валовые выделения сварочного аэрозоля — интенсивность ¿7 и удельное выделение /) ТССА,— растут при удлинении дуги
...
Зависимость удельных выделений ТССА (штриховые кривые) и их интенсивности (сплошные кривые) от величины сварочного тока при сварке электродами с ильменитовым покрытием диаметром 3,2—8 мм
...
Однако в некоторых работах [241] отмечается, что при сварке высокопроизЛ водительными электродами с рутиловыЛ и кислым покрытиями наибольшая ин/ тенсивность выделения ТССА имеет месі то при сварке на прямой полярности
...
При сварке переменным током интенсив! ность выделения ТССА, как правило! ниже, чем при сварке постоянным токомі Такую зависимость можно объяснить пе риодическим снижением сварочного токя до нулевого значения (в отличие от по! стоянного тока), что влечет за собой соот-[ ветствующие температурные изменения нагрева металла на торце электрода и интенсивности испарения плавящегося электродного материала [269]
...
Типичный пример влияния рода тока и полярносте на интенсивность выделения ТССА при сварке электродами диаметром 4 мм с покрытиями различного вида представ/ лен на рис
...
Взаимосвязь валовых выделений,химического составасварочного аэрозоляи составляющих покрытиярСостав электродного покрытия оказывает большое влияние на ряд факторов, от которых зависят показатели валовых выделений сварочного аэрозоля и его химический состав, а именно: содержание в шлаковом расплаве, образующемся в результате плавления покрытия на торце Электрода, соединений с высокой упру-ростью давления пара, которые вносят большой вклад в образование сварочного аэрозоля; характеристика основности Укислотности) шлака, от которой зависит интенсивность испарения отдельных его составляющих; окислительный потенциал атмосферы дуги
...
Шлакообразующую основу покрытий этого вида составляют оксиды железа и марганца (вводятся в покрытие в виде железной и марганцевой руд), а также различные алюмосиликаты (полевой шпат, гранит, слюда, каолин и др
...
Небольшое количество оксидов щелочных металлов попадает в шлак вследствие плавления щелочных алюмосиликатов и сухого остатка связующего — жидкого стекла
...
Образующийся в результате плавления кислого покрытия шлак характеризуется высокой кислотностью главным образом из-за большого содержания в нем диоксида кремния
...
В его состав входят главным образом оксиды железа (иногда с оксидами марганца) и небольшое количество алюмосиликатов, поэтому при плавлении этого покрытия обра-зуется сильно окислительный шлак! Электроды с окислительным покрытие* применяются в настоящее время в небольших объемах
...
Шлакообразукн щую основу покрытия этого вида состав ляют карбонаты и фториды (преимуществ венно бифторид кальция в виде плавикоч вого шпата или флюоритового концент-1 рата), иногда небольшое количество алю| мосиликатов или кремнезема
...
Шлаки, образующиеся при плав-1 лении основных покрытий, содержат] большое количество основных оксидов, и поэтому характеризуются высокой основностью (низкой кислотностью)
...
Большое содержание карбонатов (мрамора, мела, известняка, магнезита, доломита) в покрытии способствует сжатию дуги углекислым газом, образующемся при их разложении, что также приводит к увеличению валовых выделений сварочного аэрозоля
...
Это является результатом испарения его главным образом из металлического расплава, в котором концентрация марганца при сварке различными марками электродов также изменяется в сравнительно узком интервале
...
Эти отличия обусловлены в первую очередь наличием фторидов в составе основного покрытия и высокой основностью образующихся при плавлении покрытия шлаков
...
Необходимо отметить, что содержание оксидов марганца в ТССА, образующейся при сварке электродами с основным покрытием, ниже, чем при сварке электродами других видов, и составляет обычно 3— 5 %
...
Эти различия обусловлены главным образом составом покрытий, который определяет состав шлака (его основность, наличие соединений с высокой упругостью давления паров), величину номинального напряжения сварочной дуги, т
...
Для оценки влияния роли основности на валовые выделения ТССА при сварке электродами с покрытием рутилового вида изготовлены две серии электродов: серия ОП, в которой
...
Для определения валовых выделений ТССА изготовлены электроды диаметром 4 мм, в качестве связующего применялось натриево-калиевое жидкое стекло в количестве 30 % от массы сухой шихты
...
Таким образом, в электродах серии ОМ, кроме основности шлака, изменялся и окислительный по-тенциал атмосферы дуги, так как увелив чение количества мрамора в покрытии электродов приводило к увеличении содержания основных оксидов кальция в шлаке и парциального давления СОЩ (окислительного газа) в атмосфере дуги! Состав покрытий опытных партий элек! тродов представлен в табл
...
В серии ОМ увеличение количества карбоната кальция в покрытии приводит к значительному повышению валовых выделений ТССА, вызванному значительным сжатием столба дуги углекислым газом
...
Видно, что лишь при очень высоких содержаниях оксидов железа (вариант Е-4) наблюдается значительное увеличение валовых выделений ТССА несмотря на незначительное увеличение мощности дуги
...
Вероятно, это объясняется ухудшением защитных свойств шлака, что приводит к более интенсивному испарению расплавленного металла и увеличению содержания кислорода в атмосфере дуги, образующегося в результате диссоциации оксидов железа при высоких температурах в зоне дуги (кислород, как показано выше, интенсифицирует процесс образования сварочного аэрозоля)
...
Следует отметить, что при равных содержаниях е электродном покрытии КМЦ обеспечивает меньшую величину номинального напряжения, чем электродная целлюлоза, и благодаря этому меньшую интенсивность пылевыделения
...
В покрытиях электродов серии В и С массовое содержание железного порошка составляло соответственно 30 и 60 % при пропорциональном изменении остальных составляющих, кроме целлюлозы
...
Независимо от толщины и состава покрытия более высокой мощности дуги соответствуют более высокие показатели валовых выделений ТССА, что обусловлено увеличением интенсивности плавления электродного материала
...
Оценены скорости плавления электродного покрытия, стержня, железного порошка, марганца и диоксида кремния для экспериментальных электродов, скорости поступления железа, марганца и кремния (или их соединений) в ТССА
...
Однако расчеты показывают, что рост валовых выделений ТССА не пропорционален увеличению скорости плавления электродного покрытия и отдельных его составляющих
...
Как показала скоростная киносъемка, с увеличением толщины электродного покрытия возрастает количество капель металла и шлака, попадающих в ванну с периферийных участков электрода (рис
...
Оба фактора обусловливали снижение массовой скорости расплавления содержащихся в электродном покрытии марганца и диоксида кремния, а следовательно, и уменьшение испаряющегося в единицу времени количества этих материалов
...
По-видимому, повышение мощности дуги, связанное с увеличением толщины электродного покрытия, вызвано падением напряжения в столбе дуги, обусловленным увеличением размеров «чехла» электродного покрытия (т
...
Оценивалось влияние составляющих виновного покрытия, способных образовывать летучие фториды (калия, натрия, ■люминия и кремния), на валовые выведения и химический состав ТССА
...
Видно, 1то введение оксидов алюминия в состав ■окрытия основного вида не оказывает ■ущественного влияния на валовые выделения ТССА, однако приводит к заметному увеличению в сварочном аэрозоле фтора
...
По-видимому, оно связано с образованием летучих фторидов алюминия, поскольку наряду с фтором наблюдается одновременное увеличение в составе ■ССА содержания алюминия
...
Особенно осторожно необходимо использовать соединения калия и натрия в покрытиях основного вида, так как при содержании К2С03, №2ОЭ3 свыше 5 % они вызывают значительное увеличение валовых выделений ТССА и рост содержания в зоне сварки фторидов натрия и калия
...
Отмечено, что большое влияние на содержание соединений хрома в аэрозоле, особенно растворимых соединений шестивалентного хрома, оказывает суммарное содержание в покрытии электродов оксидов щелочных металлов К20 и 1Ма20
...
Влияние состава электродного покрытия на показатели валовых выделений ТССА, как правило, проявляется, через его влияние на величину номинального напряжения дуги и окислительный потенциал атмосферы дуги
...
В процессе сварки легированных, в том числе нержавеющих, сталей в составе ТССА, помимо токсичных соединений марганца и фтора, имеются токсичные соединения хрома и никеля
...
При сварке электродами с покрытиями основного вида в составе ГССА присутствуют фтористый водород, тетрафторид кремния и другие фториды, являющиеся токсичными газами
...
Как отмечалось выше, в отечественной и зарубежной практике чаще всего используются следующие санитарно-гигиенические показатели электродов: удельное выделение ТССАД, образующейся при расплавлении 1 кг электродов (г/кг или мг/кг), и интенсивность выделения ТССА С, т
...
Показатель TLV, (Threshold Limit values of the fume — предельно допускаемая концентрация аэрозоля) характеризует предельно допустимую концентрацию ТССА данного состава, которая рассчитывается с учетом токсичности входящих в ее состав элементов и соединений:TLVj ~r TLV2TLV£где Сі, C2, Сі — процентное содержание элементов 1, 2, і в ТССА; TLVX, TLV2, TLVf — предельно допустимые концентрации этих элементов в воздухе рабочей зоны, мг/м3
...
Поэтомуи при одинаковом химическом составе и объемах выделения ТССА один и тот жея электрод может быть отнесен к различным классам в зависимости от величины установленных в каждой стране уровнем ПДК элементов, входящих в состав! ТССА
...
В реальных же условиях свар* ки частицы сварочного аэрозоля состоя-м из сложных соединений, воздействие ко! торых на организм существенно отлив чается от воздействия простых элементом и соединений
...
Комбинированное воздействие на организм группы элементов ила сложных соединений может ослабляти или усиливать воздействие наиболее ток-1 сичных составляющих аэрозоля
...
Поэтому следует учесть, что использование в рас! четах санитарно-гигиенических показав телей величин ПДК, установленных для отдельных элементов, а не для реальных] соединений сложного состава, не даеа достаточно объективной оценки уровня! токсичности ТССА
...
Уста] новка состоит из камеры, в которой про-! изводится сварка, фильтра и пылесосе для отсасывания через фильтр всего обра! зуюшегося в процессе сварки аэрозоля
...
Угол наклона электрода к горизонтали в процессе сварки составляет 70—75°, что обеспечивается щелевым зазором в передней стенке камеры, через который электрод вставляется в камеру
...
Биологическая активность аэрозоля зависит от элементного состава ТССА, его структуры, типа химической связи элементов и кристаллической решетки соединений, входящих в состав ТССА
...
Для этого вместо большого фильтра, который применяется для определения валовых выделений ТССА, в верхнюю часть камеры, в которой происходит сварка, вставляется специальная кассета с шестью фильтрами АФА-В-10 с рабочей площадью 10 см2
...
Для рентгеновского флуоресцентного анализа ТССА могут быть использованы рентгеновские многоканальные спектрометры, работающие в комплексе с ЭВМ как отечественного — СРМ-18 с ЭВМ типа «Электроника», так и зарубежного — АРчЬ-7200 с
...
Установка для отбора проб ГССА состоит из заборной и измерительно-разделительной камер, поглотительных приборов и сосудов для отбора газа, расходомеров, регуляторов расхода газа и побудителя тяги (рис
...
Газы, прошедшие через фильтр, разделяются на два потока, один из которых пропускается через барботеры для поглощения газов в жидких сорбентах, второй используется для заполнения емкостей при определении содержания ГССА физическими методами анализа
...
Установка для отбора проб ГССА состоит из заборной и измерительно-разделительной камер, поглотительных приборов и сосудов для отбора газа, расходомеров, регуляторов расхода газа и побудителя тяги (рис
...
Кинетика плавления покрытых электродов! Характер капельного плавления и переноса электродного металла оказывает большое влияние на условия взаимодействия металла с окружающей средой (продолжительность и поверхность контакта) и на технологические характеристики процесса сварки (устойчивость горения дуги, потери металла, формирование шва и т
...
Размеры отрывающихся частиц значительно меньше длины дугового промежутка, и при нормальных плотностях тока перенос металла, как правило, не сопровождается короткими замыканиями
...
В электродах с крупнокапельным переносом (£ = 0,4 и более) благодаря конвекции и теплопроводности тепло дуги распределяется по объему капли с большой скоростью и изменения массы капли при прочих равных условиях не оказывают существенного влияния на скорость плавления стержня
...
С помощью скоростной рентгено-киносъемки определены показатели переноса металла электродов опытной серии Ф с покрытием на шлакообразующей основе ТЮ2 — СаР2
...
Силы, действующие на каплю электродного металлаИзменение размеров капель и типа переноса металла зависит от соотношения сил, действующих на жидкую каплю на торце электрода
...
Основные из них — сила тяжести, поверхностное натяжение, электромагнитная сила, реактивное давление паров и ионов, нейтрализовавшихся на катоде, аэродинамическая сила, давление газов и паров, образующихся внутри капель, и др
...
Режим сварки, состав электродного металла и газовой среды, состояние поверхности проволоки и ее диаметр, полярность тока определяют величину отдельных сил и направление равнодействующей
...
Это1 приводит к снижению реактивного дав-1 ления паров и, несмотря на возможное возрастание при этом величины Рэм, получению мелкокапельного переноса на| прямой полярности
...
Схема изменения электрических параметров дуги при сварке на постоянном (а) и переменном (б) токах (tK 3 — продолжительность пауз между отдельными короткими замыканиями)
...
Окончание перехода капли (разрушение мостика жидкого металла) сопровождается резким повышением напряжения на дуге, завершающимся достижением максимальной его величины (точка 4)
...
Поэтому изучать характер переноса металла при сварке электродами, характеризующимися переходом капель без замыканий дугового промежутка, по осциллограммам режима сварки довольно затруднительноЧастота отрыва капель /к, их форма, время пребывания на торце электрода тк, а также длительность перехода в сварочную ванну тк
...
Так, при сварке н* воздухе, в гелии и азоте металличеч скими стержнями, покрытыми электродами и угольными электродами на прямой и обратной полярности (ток до 220 А» длина дуги 5 мм) сила давления дуги составляет 3
...

Металловедение сварки алюминия и его сплавов
Применение взрыва в сварочной технике
Поверхностные явления при сварке металлов
Металлургия дуговой сварки: Процессы в дуге и плавление электродов
Металлургия дуговой сварки: Взаимодействие металла с газами
Дефекты сварных швов
Інженерія поверхні: Підручник

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Металлургия дуговой сварки: Процессы в дуге и плавление электродов