ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Защитные свойства углекислого газа из "Автоматическая наплавка в среде углекислого газа " Основное назначение углекислого газа при наплавке — это защита зоны сварки от непосредственного воздействия окружающего воздуха. При наплавке с помощью специальных горелок газ подается в зону сварки через кольцевое отверстие в юрце в виде струи, обтекающей электрод. Кроме того, углекислый газ в зону сварки может подводиться и сбоку посредством сопла или трубки, укрепляемых на мундштуке сварочной головки. Газовая струя оттесняет от зоны сварки воздух. Для надежной защиты газовая струя должна иметь ламинарное движение, так как турбулентное движение газа не устраняет доступ воздуха в зону сварки. Кроме того, газовая струя должна иметь достаточное сечение. При малом сечении вылетающие из сварочной зоны брызги расплавленного металла могут вызвать проникновение воздуха в зону сварки. Характер газовой струи определяется конструкцией горелки и расходом газа. [c.14] Углекислый газ, в качестве защитного газа обладает достаточно благоприятными теплофизическими свойствами. В табл. 1 для сравнения приведены теплофизические свойства различных защитных газов. Сравнительно высокий удельный вес углекислого газа увеличивает надежность защиты зоны сварки. Диссоциация углекислого газа по реакции СО2 СО-Ь / Ог, сопровождающаяся увеличением объема газа в 1,5 раза, также способствует интенсивному оттеснению воздуха от сварочной зоны. [c.14] Величины равновесных отношений СОг СО в газовой фазе-при температурах 1540—2300° С в зависимости от содержания закиси железа (кислорода) в жидком железе, вычисленные по данному уравнению, указывают на весьма активную роль СО как окислителя железа. На фиг. 4 приведены графики изменения отношения СОг СО в зависимости от температуры при содержании РеО в металле 0,1 0,2 и 0,5%, построенные по данным К. В. Любавского [25]. [c.15] Рещением этого уравнения совместно с уравнением Рсо= Ро , так как при диссоциации двух молекул СОг образуется две молекулы СО и одна молекула Ог, определяется состав равновесной газовой смеси в зависимости от температуры. Как видно из фиг. 3, а, при температуре выше 3000° К в составе смеси газов начинает преобладать окись углерода СО, не растворимая в жидком металле и создающая собственно защитную атмосферу дуги. [c.16] На фиг. 5 представлены два графика, показывающие раскисляющую способность элементов при температурах 600 и 2000° С [7]. [c.17] Длительное хранение порошковой проволоки на открытом воздухе вызывает коррозию ироволо-ки. Кроме того, материалы, входящие в порошковую проволоку, а также основной металл имеют водород в растворенном состоянии. В процессе непрерывной наплавки на поверхности наплавляемой детали, а также на предыдущих слоях наплавленного металла оседают мелкие брызги и окислы, имеющие повышенное содержание водорода, азота и влаги. Химический анализ шлама (налет окислов и брызг), собранного с поверхности пластин, наплавленных проволокой ПП-ЗХ2В8ГТ в среде углекислого газа, показывает, что на 100 г шлама содержание водорода составляет примерно 2,39 ж связанного азота 0,017% в серной кислоте и 0,020% в соляной кислоте. [c.18] Из фиг. 7 видно, что растворимость водорода, учитывая значительный перегрев капель электродного металла и сварочной ванны, даже при небольших парциальных давлениях достаточно высока в зоне сварки при наличии высокой концентрации атомарного водорода имеются весьма благоприятные условия для поглощения водорода расплавленным металлом.. На растворимость водорода в железных сплавах оказывает заметное влияние легирующие элементы. По данным А. Н. Морозова [15], углерод, алюминий, хром, кремний снижают, а титан, повышает растворимость водорода в жидком железе. Растворимость водорода существенно зависит и от содержания кислорода в расплавленном металле. На фиг. 8 представлен график совместной растворимости водорода и кислорода (отношение [Н] к [О] постоянно) в расплавленном железе при парциальном давлении Ph =22 мм рт. ст. [13]. Из фиг. 8 видно, что при-повышении содержания в жидком железе кислорода (закиси железа) количество растворенного водорода снижается. [c.19] Опыт показывает, что в порошковых проволоках с повышенным содержанием углерода вполне достаточно иметь 0,5% кремнефторисгого натрия, чтобы предотвратить образование пористости, вызываемой водородом. Следует в то же время отметить, что увеличение содержания в порошковой проволоке кремнефтористого натрия снижает устойчивость сварочной дуги и повышает разбрызгивание электродного металла [18]. [c.21] Раствори.мость азота в железе при парциально.м давлении Рк2 =1 графически показана на фиг. 10. Однако растворимость азота в металле швов может быть значительно большей. Например, при наплавке голой электродной проволокой содержание азота в металле шва может достигать 0,1—0,2 % Здесь, вероятно, часть азота находится в растворенном состоянии и часть — в виде нитридов. На фиг. 10 показана предельная растворимость азота, находящегося в равновесии с нитридами. При температуре расплавления железа растворимость азота, так же как и водорода, скачкообразно возрастает и при кристаллизации падает. [c.23] Растворимость азота в железе при парциальном давлении Pjj = 1 ama. [c.23] В результате азот может явиться причиной пористости наплавленного металла. [c.24] В связи с тем, что практически невозможно полностью устранить попадание азота в зону сварки, при наплавке в среде углекислого газа необходимо предусматривать металлургические пути борьбы с пористостью, вызываемой азотом. Напри-.мер, для этой цели в порошковую проволоку вводится титан, который образует один из самых прочных нитридов TiN. Титан связывает азот и переводит его в нерастворимое состояние. Содержание растворимого азота в стали зависит от величины отношения титана к углероду [И]. Минимальный уровень растворимости азота в стали наблюдается при отношении Т1 С 2. В связи с этим в порошковую проволоку типа ПП-ЗХ2В8ГТ, содержащую 0,5— 0,65% углерода, вводится около 1—1,2% титана. [c.24] Кроме перевода азота в нерастворимое состояние, титан (в случае Т1 С 2) уменьшает общее количество азота в металле шва. Это происходит вследствие образования при кристаллизации в расплаве нитридов или карбонитридов титана, которые имеют удельный вес значительно ниже удельного веса стали и поэтому всплывают на поверхность. Однако процесс всплывания нитридов титана не идет до конца. Часть его остается в стали в виде мелких твердых многогранных кристаллов 1С различным содержанием карбида титана. [c.24] Нитриды и карбиды титана способны образовывать твердые растворы. Химический анализ швов и шлаковых корок при наплавке порошковой проволокой ПП-ЗХ2В8ГТ в среде углекислого газа (табл. 2) показывает, что при возрастании содержания титана (ферротитана) в порошковой проволоке содержание азота в наплавленном металле уменьшается, в шлаковой корке — увеличивается. Азот в шлаковой корке находится преимущественно в виде соединений с титаном. [c.24] При наплЬвке в среде углекислого газа химический состав наплавленного металла зависит не только от исходных материалов— электродной проволоки и основного металла, но и от режимов наплавки. Химический состав шва определяется в большой мере взаимодействием жидкого металла с газовой фазой и испарением легирующих элементов. Газовая фаза при наплавке в среде углекислого газа состоит из СО2, СО, О2, Нг, Н2О, N2, продуктов их диссоциации и паров испаряющихся компонентов. [c.25] В зоне сварки расплавленный металл, нагретый значительно выше точки плавления, способен поглощать кислород, водород и азот в количествах, заметно превышающих их концентрацию в затвердевающем металле. При кристаллизации сварочной ванны вследствие резкого падения растворимости происходит пересыщение маточного раствора Нг, О2 и N2. Эти газы в виде нерастворимых продуктов реакций взаимодействия между собой и другими элементами и соединениями стремятся выделиться из затвердевающего шва. И если условия газовыделения затруднены и имеются предпосылки для зарождения газовых пузырьков, то наплавленный металл может оказаться пораженным порами. Особенно вероятно образование пористости, если нерастворимые газообразные продукты реакций образуются непосредственно в кристаллизующемся металле шва, т. е. в конце сварочной ванны. [c.25] Т — удельный вес жидкого металла. [c.26] Вернуться к основной статье