ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Металлургические процессы при сварке из "Технологические основы сварочных процессов " Металл шва при сварке образуется в результате перемешивания в сварочной ванне основного и присадочного (электродного) металлов. Химический состав металла шва и его свойства зависят от соотношения основного и присадочного металлов и окисляемости расплавленного металла в атмосфере. [c.19] Доля основного металла в шве зависит от вида соединения (с разделкой, без разделки), от разновидности и режима сварки. [c.19] При ручной дуговой сварке покрытым электродом доля основного металла в шве составляет 20...50%. При сварке без защиты расплавленный металл поглощает газы атмосферы, что придает шву низкие механические свойства. Для изоляции металла от воздуха при сварке применяют различную защиту—электродные покрытия, флюсы и защитные газы. Однако и сами защитные средства взаимодействуют с металлом. [c.19] Химические реакции взаимодействия расплавленного металла с газами атмосферы и защитными средствами называются сварными металлургическими реак1(иями. Вьщеляют две зоны реакций расплавленного металла с газами торец электрода с образующимися на нем каплями и сварочную ванну. Полнота реакций зависит от температуры, поверхности, концентрации реагирующих веществ и времени взаимодействия. Характерными условиями протекания металлургических реакций являются высокая температура нагрева, малый объем расплавленного металла и кратковременность процесса. [c.19] Средняя температура капель электродного металла, поступающего в ванну при сварке сталей, составляет 1700...2700°С. Это указывает на большой перегрев стали. Высокая температура обеспечивает большую скорость реакций. Однако большая скорость охлаждения ванны не способствует полноте завершения реакций. [c.19] Высокие температуры и каталитическое действие расплавленного металла обеспечивают диссоциацию (разложение) сложных компонентов на атомы или составные части. В первую очередь диссоциируют молекулы газов — азот, водород, кислород, углекислый газ, пары воды и др. Кислород и водород полностью диссоциируют на атомы, азот диссоциирует меньше. Диссоциации подвергаются пары воды и другие сложные соединения, содержащиеся в электродных покрытиях и флюсах. Газы, находящиеся в атомарном состоянии, химически более активно реагируют с металлом, что определяет качество сварного шва. [c.20] Азот и водород хорошо растворяются в большинстве металлов, что вызывает образование пор и микротрещин в сварном шве. Вредное влияние газов на материал сварного шва нейтрализуется качественной защитой и применением раскислителей в сварочных материалах. [c.20] Наиболее распространенными являются реакции окисления и раскисления (восстановления) металла. Металл сварочной ванны окисляется кислородом, содержащимся в воздухе, шлаках и оксидах (окалина, ржавчина), имеющихся на кромках деталей и поверхности электродов. [c.20] При нагреве имеющаяся в ржавчине вода испаряется и диссоциирует, а получающийся свободный кислород окисляет металл. Окалина при плавлении металла также выделяет свободный кислород. [c.20] Железо с кислородом образуют оксиды ГеО, Ге Оз РвзО . Наиболее опасен для качества шва оксид ГеО, способный растворяться в жидком металле. Оксид ГеО имеет температуру плавления меньше, чем основной металл. При кристаллизации металла шва (при охлаждении) оксид затвердевает в последнюю очередь и располагается в виде прослоек по границам зерен металла. Это вызывает снижение пластичности металла шва. [c.20] При сварке кроме железа окисляются и другие элементы, находящиеся в стали — углерод, марганец, кремний. Окисление происходит за счет атомарного кислорода и при взаимодействии с оксидом железа. Окисление этих элементов уменьшает их содержание в металле шва. Образующиеся оксиды остаются в шве в виде различных включений, снижающих механические свойства сварных соединений. [c.20] Раскислителем служит элемент, имеющий большее сродство к кислороду, чем железо. Раскислителями при сварке могут быть кремний, марганец, титан, углерод. Раскислители вводят в сварочную ванну с электродной проволокой, покрытием электродов и флюсами. [c.21] Оксиды металлов, образующиеся при раскислении, плохо растворимы в железе, после реакции переходят в шлак. [c.21] Сера и фосфор являются вредными примесями в сталях. В сварочную ванну они попадают из основного металла, сварочной проволоки и из покрытия электродов или флюса. Фосфор в металле шва располагается по границам зерен в виде легкоплавкой прослойки. Он является причиной роста зерна, неоднородности металла и снижения пластичности. Удаляют фосфор окислением и последующим связыванием в прочное соединение, выводимое в шлак. [c.21] Сера в металле находится в виде сульфидов Ге8, хорошо растворимых в железе. Наличие сульфидов в металле шва снижает его механические свойства и ведет к образованию трещин. Очистку металла от серы проводят введением в сварочную ванну элементов (марганец, кальций), которые связывают серу и выводят ее в шлак. [c.21] Вернуться к основной статье