Электродуговая сварка и наплавка под керамическими флюсами

Листать книгу

Страницы: ... ... ...

скачать книгу Электродуговая сварка и наплавка под керамическими флюсами

ПРЕДИСЛОВИЕ Для выполнения планов коммунистического строительства требуется изготовление миллионов тонн металлоконструкций зданий, промышленных сооружений, трубопроводов, транспортных, металлургических, обрабатывающих и других машин
...
Эти задачи могут быть решены только при максимальном использовании новейших достижений науки и техники, при широком внедрении наиболее прогрессивных технологических процессов, к числу которых, несомненно, относится и сварка
...
Интенсификация технологических производственных процессов, увеличение скорости обработки, непрерывное повышение температуры и давления приводят к тому, что многие известные и широко применяемые материалы не соответствуют новым требованиям
...
Так, например, развитие реактивной техники и исследования по освоению космического пространства потребовали разработки сверхпрочных и жаростойких сплавов
...
Сваривать эти материалы нужно так, чтобы обеспечивалось высокое качество металла шва, а также равноценность свойств сварного соединения и основного металла, что далеко не всегда можно достигнуть при использовании существующих способов и приемов
...
Ввиду интенсификации работы агрегатов возникла необходимость в упрочнении отдельных их деталей и узлов, повышении износостойкости рабочих поверхностей
...
Совершенствование способов защиты реакционной сварочной зоны, что позволяет иногда обходиться без дополнительной металлургической обработки шва либо значительно ее упрощает
...
Следует отметить, что эти направления выделены, конечно, весьма условно, так как и защита реакционной зоны, и металлургическая обработка металла шва преследуют единую цель
...
Большую группу флюсов в нашей стране и за рубежом изготовляют путем сплавления окислов кремния, марганца, кальция, алюминия и других элементов, а также минералов, смешанных в определенной пропорции
...
В соответствии с технологией изготовления плавленых флюсов нельзя вводить в их состав химически активные и летучие компоненты, так как при расплавлении эти компоненты улетучатся или будут окислены
...
При изготовлении этих флюсов в их состав можно вводить практически любые активные вещества, ферросплавы, лигатуры или свободные элементы, которые в процессе взаимодействия с металлом шва могут служить раскислителями, легирующими компонентами, модификаторами и т
...
Многочисленные положительные результаты лабораторных и производственных испытаний керамических флюсов доказали необходимость широкого промышленного производства их
...
ОКИСЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ Одной из наиболее важных особенностей неплавленых, в том числе керамических флюсов, является то, что они представляют собой смесь компонентов, способных взаимодействовать друг с другом при нагреве и расплавлении
...
До настоящего времени распространено представление о непосредственном взаимодействии компонентов флюса с расплавленным металлом, для чего в состав флюсов вводят раскислителн, модификаторы и легирующие элементы
...
При этом, однако, не всегда учитывают, что существенные химические процессы протекают между компонентами флюса еще до того, как он вступит в контакт с расплавленным металлом капель или сварочной ванны
...
Свободные активные элементы в результате взаимодействия со шлаком могут оказаться прочно связанными, и переход их в металл шва сильно затруднится или вообще окажется
...
Одной из наиболее важных реакций, протекающих при нагреве и расплавлении флюса, является окисление легирующих, раскислителей, модификаторов и других активных элементов шлакообразующей основой или связующим веществом
...
В некоторых случаях влияние окисления шлаком на конечный состав металла шва столь велико, что все попытки расчета процессов окисления и легирования по исходным концентрациям элементов в сварочных материалах оказываются совершенно несостоятельными
...
ОКИСЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ Одной из наиболее важных особенностей неплавленых, в том числе керамических флюсов, является то, что они представляют собой смесь компонентов, способных взаимодействовать друг с другом при нагреве и расплавлении
...
До настоящего времени распространено представление о непосредственном взаимодействии компонентов флюса с расплавленным металлом, для чего в состав флюсов вводят раскислителн, модификаторы и легирующие элементы
...
Коэффициенты перехода справедливы только для тех условий, в которых они определены, и допустимость расширения области их применения каждый раз должна быть доказана
...
Для выяснения механизма массообмена между фазами, взаимодействующими в реакционной сварочной зоне, изучение необходимо вести последовательно, выделяя отдельные стадии, характеризующиеся относительным постоянством условий существования исследуемой системы
...
Свидетельством развивающихся процессов окисления в этом случае является увеличение веса нагреваемых ферросплавов за счет присоединяющегося кислорода
...
Окисление компонентов флюса в жидкой фазе при его расплавлении дугой Процессы, в которые вступают компоненты керамического флюса или электродного покрытия после их расплавления, до настоящего времени не были исследованы, хотя представляют несомненный интерес
...
С этой точки зрения для изготовления электродных покрытий и керамических флюсов следовало бы применять наиболее прочные окислы и соединения, отличающиеся высоким значением свободной энергии их образования
...
Для приближения условий эксперимента к реальным условиям нагрева и расплавления флюса при сварке стержни с помощью аргон оду говой горелки переплавляли в медном водоохлаж
...
При заданной условиями опыта гидродинамической обстановке на реакционной поверхности марганец — шлак, определяющей подвод реагентов и отвод продуктов взаимодействия, горизонтальные участки кривых на графике соответствуют достаточному уровню снабжения процесса кислородосодержа
...
Однако при этом поверхность частицы окружается продуктами взаимодействия и практически прекращается подача окислителя к реакционной поверхности даже при значительном увеличении его концентрации во флюсе
...
От подобных кривых для кислых флюсов отличается по своему характеру кривая окисления Мп для карбонатных флюсов, что свидетельствует о существенных отличиях в механизме связывания Мп
...
Вероятно, реальные процессы связывания химически активных компонентов в шлаке протекают более сложно, однако предложенная схема на примере окисления марганца удовлетворительно объясняет качественный характер изменен нй
...
Тонкий брусок, изготовленный из флюса исследуемого состава, длиной Ь и поперечного сечения Р расплавляли в водоохлаждаемой медной форме дугой с нсплавящимся вольфрамовым электродом под защитой аргона
...
Окисление компонентов флюса кислородом окружающей атмосферы Исследованию влияния кислорода окружающей атмосферы на химический состав металла шва при сварке покрытыми электродами и под плавлеными флюсами посвящено много работ
...
Поэтому влияние внешней среды на окисление металла шва в процессе сварки обычно мало и становится заметным только для реакций окисления очень активных элементов, таких, как А
...
Вместе с тем, полностью избежать потерь легирующих элементов из электродной проволоки при ручной дуговой сварке нельзя даже в случае применения совершенно нейтрального покрытия
...
Учитывая особенности процесса дуговой сварки под флюсом, можно предположить, что прямое окисление металла капель или сварочной ванны внутри флюсового пузыря кислородом воздуха не может протекать интенсивно
...
Гораздо лучшие условия для окисления легирующих компонентов кислородом окружающей атмосферы создаются при нагреве и расплавлении дугой флюса с наружной стороны флюсового пузыря, где большая межфазная поверхность и практически нет препятствий для подвода атмосферного кислорода
...
Для проверки высказанных предположений сопоставляли результаты многослойных наплавок, выполненных под флюсами с разным окислительным потенциалом и разным механизмом окисления
...
Влияние кислорода окружающей атмосферы на химический состав металла шва отчасти объясняет больший переход легирующих элементов в металл шва из электродной проволоки и основного металла, чем из флюса
...
Окисление при легировании через электродную проволоку с использованием флюса, не содержащего легирую Влияние кислорода воздуха на окисление Компоненты флюса Основной металл Электродный металл СаС
...
Составы использованных материалов, а также химические составы пятого слоя валиков, наплавленных в обычных условиях и при дополнительной защите зоны сварки аргоном, сведены в табл
...
Влияние кислорода окружающей атмосферы на химический состав металла шва отчасти объясняет больший переход легирующих элементов в металл шва из электродной проволоки и основного металла, чем из флюса
...
На практике в некоторых случаях при сварке и наплавке может оказаться целесообразной защита легирующего элемента от выгорания путем введения во флюс сильного раскислителя
...
В условиях сварки под флюсом, но мнению большинства исследователей, для многих процессов преобладающее значение в массопередаче имеет обмен между металлом и шлаком
...
Вместе с тем, высказывались мнения и о том, что в условиях дуговой сварки наиболее вероятными являются процессы обмена с газовой фазой на границах газ — металл и газ — шлак
...
Насыщение металла парами и ионами указанного элемента должно наблюдаться в определенной мере как в сварочной ванне, так и в формирующихся электродных каплях
...
Расплавленный электродный металл в процессе образования капель надежно защищали от контакта с расплавленным флюсом тугоплавкой кварцевой трубочкой, плавящейся позже электродной проволоки и создающей защитный козырек
...
Для получения сопоставимых и достаточно надежных результатов с учетом непостоянства условий образования и существования отдельных капель, каждый опыт повторяли не менее
...
Чтобы опенить окислен иеМп кислородом воздуха, заполняющего к началу эксперимента пустоты между частицами флюса, в одной из серий опытов перед каждым зажиганием дуги флюс продували аргоном или гелием
...
Во флюсах серии КФХ количество феррохрома удваивали по сравнению с табличным значением за счет шлакообразующей основы при сохранении в ней отношения СаСО,
...
щего элемента во флюсе содержание его в каплях растет линейно, причем направление массообмена зависит от концентрации элемента в электродном металле и флюсе
...
Массообмен кремнием между металлом капель и шлаком происходит почти исключительно между жидкими фазами и при нарушении контакта между ними практически не наблюдается
...
Таким образом, массообмен легирующими элементами между металлом электродных капель и флюсом осуществляется преимущественно на границе жидких фаз и, естественно, зависит от свойств легирующего элемента и шлака
...
Переход марганца из флюсов, содержащих мрамор, выше, чем из флюсов на флюоритовой ос нове, хотя, казалось бы, ввиду наличия окислительной газовой среды, образующейся при разложении в дуге карбоната кальция, результат должен быть противоположный
...
В общем случае обмен между металлом и шлаком может происходить либо в результате химического взаимодействия компонентов на реакционной границе раздела фаз, либо путем растворения частиц компонента в металле или шлаке
...
Для большинства гетерогенных пирометаллургических процессов лимитирующим звеном является транспорт реагентов, так как скорость растворения и скорость химического превращения быстро растут с повышением температуры, тогда как скорость массооб
...
Условия физического взаимодействия металла и шлака определяются большим числом переменных, часто взаимосвязанных факторов, таких, как относительная реакционная поверхность, время взаимодействия, гидродинамические условия перемешивания металла и шлака, температура и многие другие
...
В свою очередь, эти факторы сами находятся в сложной зависимости от состава металла и шлака, параметров режима сварки, размеров, кинетики образования и времени существования капель и сварочной ванны, от характера зависимости вязкости металла и шлака от температуры и т
...
Методически наиболее правильным путем изучения влияния условий физического взаимодействия на массообмен при сварке является раздельное исследование роли отдельных факторов и составление системы зависимостей, отражающих природу и механизм наблюдаемых явлений
...
Так, например, было исследовано влияние параметров режима дуговой сварки на размеры капель, их относительную реакционную поверхность и время существования
...
Трудности, возникающие при таких исследованиях, связанные с наличием большого числа переменных и взаимодействующих величин, столь значительны, что разработать строгие зависимости, необходимые для расчета металлургических процессов при сварке, не представляется возможным, по крайней мере, в ближайшие годы
...
Значительное упрощение методов исследования и расчетных выражений для определения химического состава металла шва можно получить, если изучать раздельно влияние физических и химических факторов
...
В последнем случае весь комплекс факторов, определяющих физические условия взаимодействия, можно свести к одному показателю, как это будет показано ниже, а влияние химических факторов
...
Для частичек компонентов керамических флюсов, нерастворимых или ограниченно растворимых в шлаке, например, ферросплавов, диффузионный перенос вообще невозможен
...
Поэтому можно считать, что в любой момент времени между слоями металла и шлака, прилегающими к реакционной поверхности, существует состояние, весьма близкое к равновесному, которое постоянно нарушается подводом новых порций металла и шлака
...
Увеличение или уменьшение относительной реакционной поверхности при соблюдении постоянства условий подвода реагентов проявляется только в изменении условий взаимодействия и относительной массы шлака и учитывается коэффициентом
...
Для проверки выдвинутого предположения по описанной ранее методике определяли средний химический состав металла капель, образующихся при зажигании дуги под заданным керамическим флюсом, легированным марганцем
...
Коэффициент эффективности массообмена и методика его определения Сущность предлагаемого метода состоит в том, что в исследуемый флюс вводят небольшое количество
...
Предполагая, что никель при дуговой сварке не вступает в химические реакции, не испаряется и полностью переходит в металл капель из контактировавшего с ним флюса, можно составить уравнение материального баланса Д
...
Коэффициент эффективности массообмена и методика его определения Сущность предлагаемого метода состоит в том, что в исследуемый флюс вводят небольшое количество
...
При рассмотрении всего процесса в целом можно пользоваться значениями рв, так как при выводе зависимости для определения этой величины уже учтены предшествовавшие процессы обмена
...
Поэтому для них в большей мере допустимо использование равновесных констант и уравнений термодинамики при последующем учете влияния химических факторов взаимодействия на конечный состав металла шва
...
В приведенных рассуждениях сделаны недостаточно строго обоснованные предположения и допущения, вследствие чего предлагаемая методика требует тщательной экспериментальной проверки
...
Влияние шлакообразующей основы флюса и параметров режима сварки на коэффициент эффективности массообмена р Для исследования были выбраны три флюса, резко отличающиеся по шлакообразующей основе — плавленый АН
...
Параллельно для каждой серии наплавленных валиков отбирали наиболее полно сформировавшиеся на конце электродной проволоки капли по описанной ранее методике зажигания дуги под флюсом
...
Влияние физических условий существования капель на их химический состав и величину р В настоящее время существует ряд способов управления процессами образования электродных капель и переноса их в дуге
...
При наложении импульсов тока и принудительном сбрасывании капель должна уменьшаться их температура, так как время пребывания электродного металла в зоне дуги снижается
...
Во взаимодействии с металлом капель и сварочной ванны принимает участие не вся масса расплавленного флюса, а только ее часть, определяемая по методу элемента
...
Реакции и процессы между реально взаимодействовавшими массами металла и шлака протекают до состояния, близкого к равновесному, как на стадии капли, так и в сварочной ванне
...
На основании этих допущений расчет можно свести к простой схеме, по которой учет всех физических факторов взаимодействия между металлом и шлаком, производят с помощью единого показателя — коэффициента эффективности массообмена р
...
Таким образом, в общем случае для определения химического состава металла шва необходимо знать концентрации элемента в исходных материалах, доли участия основного и электродного металла в формировании шва, истинную относительную массу взаимодействующего с металлом шлака и константу распределения
...
В ряде случаев Ь может быть определена через константу равновесия реакции или экспериментально, по крайней мере, для наиболее широко применяющихся флюсов
...
В тех случаях, когда при установлении состава металла одновременно протекают несколько процессов, например, прямое растворение в каплях или сварочной ванне металлической добавки из флюса и, вместе с тем, окисление этих добавок при нагреве флюса, его расплавлении, все эти изменения должны быть учтены в расчетной схеме
...
Так, например, при определении концентрации Мп в металле шва необходимо определить его потери на окисление флюсом и кислородом окружающей атмосферы, а после перехода Мп из шлака в металл капель и сварочной ванны — учесть его возможное окисление в металле шлаком
...
Полагая, что металлические компоненты шлака полностью переходят в металл капель или сварочной ванны из объема реально контактировавшего с ним флюса, и учитывая, что окисление элемента из металла флюсом пропорционально окислительному потенциалу последнего С и величине р
...
РАСКИСЛЕНИЕ И ЛЕГИРОВАНИЕ МЕТАЛЛА ШВА Существенно отличающиеся друг от друга процессы осаждающего раскисления и легирования металла рассмотрены совместно, так как в большом числе случаев они тесно
...
Несмотря на то, что при выборе компонентов флюса предусматривается известная специализация их по назначению, очень часто в металлургических процессах сварки один и тот же компонент выступает и как раскислитель, и как легирующий
...
После замешивания флюса на жидком стекле, грануляции, сушки и прокалки небольшая часть Мп окислялась, что было установлено при химическом анализе и учтено
...
Прежде всего, представляла значительный интерес проверка пригодности предложенной схемы расчета для реакции марганца при сварке под плавлеными кислыми флюсами
...
Прежде всего, представляла значительный интерес проверка пригодности предложенной схемы расчета для реакции марганца при сварке под плавлеными кислыми флюсами
...
мых основных и вспомогательных материалов, а также другие возможные отклонения в методике, совпадение данных расчетов и опытов следует признать удовлетворительным
...
С целью проверки применимости полученных выражений для расчета химического состава металла шва были наплавлены однослойные валики на пластины из стали СтЗ под керамическими флюсами, имеющими различные шлакооб
...
ОЧИЩЕНИЕ МЕТАЛЛА ШВА ОТ СЕРЫ ПРИ СВАРКЕ ПОД КЕРАМИЧЕСКИМИ ФЛЮСАМИ Одной из важнейших и трудноразрешимых проблем в области сварки является очищение металла шва от вредных примесей
...
Большой научный и практический интерес представляет оценка возможностей десульфурацин металла шва при его металлургической обработке в процессе дуговой сварки под специальными керамическими флюсами
...
При повышении температуры химические связи серы ослабляются или разрушаются в результате диссоциации сульфидов, что облегчает удаление ее из металла в шлак
...
Десульфурация расплавленного металла, как при выплавке стали, так и при ее сварке, происходит, главным образом, в результате массообмена серой между расплавленным шлаком и металлом
...
Десульфурация расплавленного металла, как при выплавке стали, так и при ее сварке, происходит, главным образом, в результате массообмена серой между расплавленным шлаком и металлом
...
Производственный опыт и данные исследований свидетельствуют о том, что для более полного удаления серы из металла необходимо повышать основность шлака, особенно, содержание в нем СаО
...
Особенности условий десульфурации в процессе сварки определяются более высокой температурой металла и шлака, особенно на стадии образования капель, что способствует диссоциации сульфидов, ослабляет химические связи серы и облегчает удаление ее из металла в шлак
...
Интенсивное перемешивание металла и шлака в каплях и в сварочной ванне в сотни раз увеличивает относительную массу шлака по сравнению с аналогичным показателем в мартеновском производстве
...
Таким образом, несмотря на кратковременность взаимодействия металла со шлаком при электродутовой сварке под флюсом, имеются все возможности для того, чтобы получать металл шва более чистым по содержанию серы, чем основной металл
...
Влияние состава шлакообразующей основы на десульфурирующую способность некоторых флюсов С изменением состава шлакообразующей основы флюсов их десульфурирующая способность меняется в зависимости от изменения активности флюса, от его относительной массы, температуры плавления и др
...
Поэтому рафинирующую способность флюсов оценивали коэффициентом рафинирования Кр, который представляет собой отношение изменения концентрации серы в металле сварочной ванны в результате рафинирования к исходной концентрации серы в сварочной ванне
...
Поэтому рафинирующую способность флюсов оценивали коэффициентом рафинирования Кр, который представляет собой отношение изменения концентрации серы в металле сварочной ванны в результате рафинирования к исходной концентрации серы в сварочной ванне
...
Поэтому рафинирующую способность флюсов оценивали коэффициентом рафинирования Кр, который представляет собой отношение изменения концентрации серы в металле сварочной ванны в результате рафинирования к исходной концентрации серы в сварочной ванне
...
Поэтому рафинирующую способность флюсов оценивали коэффициентом рафинирования Кр, который представляет собой отношение изменения концентрации серы в металле сварочной ванны в результате рафинирования к исходной концентрации серы в сварочной ванне
...
В связи с тем, что исходная концентрация серы в сварочной ванне была примерно одинаковой и определялась содержанием серы в основном и электродном металле
...
Таким образом, с учетом влияния истинной относительной массы шлака и показателей расплавления электрода и основного металла, десульфурирующую способность достаточно точно можно оценить с помощью коэффициента рафинирования
...
Влияние эффективности массовом сна между металлом и флюсом на десульфурацию металла Учет влияния этого фактора на десульфурацию металла шва производят на основе положений о массообмене между металлом и шлаком, изложенных в
...
Таким образом, с учетом влияния истинной относительной массы шлака и показателей расплавления электрода и основного металла, десульфурирующую способность достаточно точно можно оценить с помощью коэффициента рафинирования
...
По результатам ранее выполненных опытов для исследований были отобраны четыре трехкомпонентные системы, обладающие хорошей десульфурирующей способностью
...
Переход раскислителей в металл шва улучшается после достаточно полного раскисления шлака и металла, что соответствует концентрациям, при которых кривые
...
Концентрация, при которой наступает раскисление металла и флюса, различна и зависит как от свойств раскислителей, так и от окислительного потенциала разных шлаков
...
МОДИФИЦИРОВАНИЕ МЕТАЛЛА ШВА ПРИ СВАРКЕ ПОД КЕРАМИЧЕСКИМИ ФЛЮСАМИ Эксплуатационные и технапогические свойства сплавов, в том числе и металла швов, зависят не только от их химического состава, но и от кристаллического строения
...
Поэтому одним из важнейших направлений проблемы управления металлургическими процессами при сварке является изучение возможности регулирования процессов кристаллизации металла шва с целью получения определенной его структуры, так как сварные конструкции в большинстве случаев не подвергаются последующей термической обработке и эксплуатируются в исходном после сварки состоянии
...
При использовании для электродуговой механизированной сварки керамических флюсов вместо плавленых модификаторы поступают в металл шва не только из сварочной проволоки, но и из флюса
...
В качестве критерия технологической прочности металла шва принимается максимальная скорость принудительной деформации ЛкР, при которой еще не появляются кристаллизационные трещины
...
Описание методики ЖдМИ В основе предлагаемого способа оценки технологической прочности металла швов при сварке лежат те же теоретические положения, что и в описанных выше методиках МВТУ и ИМЕТ
...
Крутящий момент, необходимый для поворота образцов, в этом случае незначителен, так как шов за дугой полностью разделен продольной трещиной, жидкая сварочная ванна де Рис
...
Таким образом, по методике ЖдМИ испытанию подвергается слой металла шва, находящийся в ТИХ, тогда как основной металл образцов или металл шва, охладившийся ниже ТИХ, деформации не подвергается, и от их свойств результаты испытаний не зависят
...
Оптимальное содержание модификаторов оценивали по степени измельчения структуры и величине показателя сопротивляемости против образования кристал
...
Оптимальное содержание модификаторов оценивали по степени измельчения структуры и величине показателя сопротивляемости против образования кристал
...
Для исследования влияния титана на структуру металла и его технологическую прочность была изготовлена серия керамических флюсов с добавками этого элемента
...
Для исследования влияния титана на структуру металла и его технологическую прочность была изготовлена серия керамических флюсов с добавками этого элемента
...
При этом наблюдается недостаток углерода и его диффузия из основного металла, о чем свидетельствует появление ферритной полоски вблизи линии сплавления
...
Для исследования влияния ниобия на первичную структуру и сопротивляемость металла шва против образования горячих трещин была изготовлена серия керамических флюсов
...

Коррозионностойкие, жаростойкие и высокопрочные стали и сплавы
Стали и сплавы. Марочник
Машины и агрегаты трубного производства
Электродуговая сварка и наплавка под керамическими флюсами
Теория сварочных деформаций и напряжений
Конденсаторные машины для контактной сварки
Сварка в защитных газах плавящимся электродом

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

admin

Электродуговая сварка и наплавка под керамическими флюсами