Взаимодействие металлов с газами при сварке

Однако следует отметить, что термодинамический анализ, показывая невозможность создания условий безокислительного нагрева для активных металлов, не позволяет судить о скорости развития реакции окисления. В то же время, знание скорости протекания реакции взаимодействия металлов с газами при понижении их парциального давления является первостепенным условием для оценки эффективности применения вакуума при диффузионной сварке. Данные о скорости окисления металлов в вакууме могут быть получены экспериментально или из анализа литературных данных. [c.174]

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕТАЛЛА С ГАЗАМИ И ШЛАКАМИ ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВАРКЕ ПЛАВЛЕНИЕМ [c.70]

В результате значительного взаимодействия металла с газом шов может быть поражен порами. При сварке в углекислом газе поры в шве могут образоваться в результате 1) недостаточного содержания элементов раскислителей в металле шва 2) попадания ржавчины или большого количества окалины в сварочную ванну 3) чрезмерной влажности углекислого газа 4) повышенного содержания азота в углекислом газе или нарушения защиты зоны сварки и попадания в нее воздуха. [c.318]

При сварке металл всегда контактирует с окружающей средой. Это или газовая фаза (воздух, защитные газы, смеси газов и паров, вакуум и пр.), или шлаковые расплавы (различные окислы, галогениды, их смеси и т. д.), или и газы, и шлаки. В процессе сварки происходит взаимодействие металла, особенно перегретого выше температуры плавления, с этими газами и шлаками. Такое взаимодействие может быть для металла полезным, но в большинстве случаев портит его состав и свойства. Поэтому процессы взаимодействия металла с газами и шлаками при сварке следует обязательно учитывать и по возможности регулировать в нужном направлении. [c.53]

Рис. 11.24. Общая схема взаимодействия металла с газами и щлаком при автоматической сварке под флюсом а — продольный разрез через сварочную ванну б — схема взаимодействия металл—шлак—газ

Рис. v.28. Общая схема взаимодействия металла с газами и шлаком при автоматической сварке под флюсом

При сварке в СО2 и его смесях происходит интенсивное взаимодействие металла с газами, в результате чего шов может быть поражен порами, причинами которых могут быть недостаточное содержание элементов-раскислителей (в первую очередь, кремния и марганца) в металле шва попадание большого количества ржавчины и окалины в сварочную ванну повышенная влажность СО2 повышенное содержание азота в СО2 нарушение защиты зоны сварки от воздуха. [c.18]

В результате значительного взаимодействия металла с газом шов может быть поражен порами. При сварке в углекислом газе поры в шве могут образоваться в результате 1) недостаточного содержания элементов раскислителей в металле шва 2) попадания ржавчины или большого количества окалины в сварочную ванну 3) чрезмерной влажности углекислого газа 4) повышенного содержания азота в углекислом газе или нарушения защиты зоны сварки и попадания в нее воздуха. В этих случаях поры могут быть вызваны окисью углерода, азотом или водородом, выделяющимся в момент затвердевания металла шва, [c.49]

Окисляемость металла при сварке определяется химическими свойствами свариваемого материала. Чем химически активнее металл, тем больше его склонность к окислению н тем выше должно быть качество защиты при сварке. К наиболее активным металлам, легко окисляющимся при сварке, относятся титан, цирконий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам. При их сварке необходимо защищать от взаимодействия с воздухом не только расплавленный металл, но и прилегающий к сварочной ванне основной металл и остывающий шов с наружной стороны. Наилучшее качество защиты обеспечивают высокий вакуум и инертный газ высокой чистоты. [c.40]

Для защиты металла от взаимодействия с газами при стыковой сварке химически активных металлов используют защитные среды (инертные газы). [c.109]

При всех способах сварки плавлением в сварочной ванне происходят те же процессы, что и в металлургических печах при выплавке металлов и их сплавов. Это плавление, взаимодействие жидкого металла с газами и компонентами шлаков, легирование металла и выгорание (испарение, окисление) легирующих компонентов, затвердевание металла, структурные изменения в нем. [c.17]

Так как взаимодействие цветных металлов с газами и примесями наиболее интенсивно протекает при высоких температурах, при сварке плавлением этих металлов могут возникать различные трудности. [c.437]

Размеры микрокамер и их форма выбираются в зависимости от вида свариваемого металла и его толщины, режимов сварки, формы изделия. При этом микрокамеры должны обеспечивать надежную защиту инертным газом зоны металла, нагретого до температур, при которых еще может происходить активное взаимодействие металла с кислородом и азотом воздуха. При сварке циркония необходимо защищать зону металла с температурой выше 500° С (773° К). [c.46]

Титан и сплавы на его основе — сравнительно новый конструкционный материал, имеющий большое будущее благодаря высокой удельной прочности в интервале 450—500 °С и хорошую коррозионную стойкость во многих средах. По прочности и коррозионной стойкости этот материал в ряде случаев превосходит нержавеющую сталь. Титан — серебристо-белый легкий металл с плотностью 4,5 г/см (плотность на 40 % меньше стали и только на 70 % больше алюминия) и температурой плавления 1650—1670°С. Свойства титана и его высокая температура плавления требуют при сварке концентрированного источника теплоты. Однако более низкий коэффициент теплопроводности и более высокое электрическое сопротивление создают условия для потребления меньшего количества электроэнергии по сравнению со сваркой стали и, особенно, алюминия. Титан практически не магнитен, поэтому при сварке заметно уменьшается магнитное дутье. Главным отрицательным свойством титана является его способность активно взаимодействовать с газами при повышенных температурах. При комнатной температуре титан весьма устойчив против окисления, но при высокой температуре он легко растворяет кислород, что приводит к резкому повышению прочности и снижению пластичности. Содержание кислорода в титановых сплавах, используемых для сварных конструкций, должно быть не более 0,15%. По эффективности воздействия на тнтан азот является более энергичным элементом, чем кислород и резко повышает его прочностные свойства, понижая пластические. Максимально допустимое содержание [c.15]

Работоспособность сварных соединений и сварных конструкций в целом во многом определяется качеством сварных швов. Вопросы надежности работы сварных конструкций в настоящее время приобретают все большее значение из-за их эксплуатации при высоких и низких температурах, в агрессивных средах, при больших рабочих напряжениях. При обработке материалов, в том числе и при сварке, практически всегда образуются различные дефекты. Вид дефектов и механизм их появления зависят от особенностей технологического процесса. При сварке плавлением образование дефектов определяется характером взаимодействия жидкого и твердого металлов, а также металлов с газами и шлаком. Жидкий металл растворяет определенное количество газов из воздуха и газообразных продуктов разложения электродного покрытия. Основными газами, влияющими на свойства металла и чаще всего присутствующими в металле, являются кислород, водород и азот. Водород физически растворяется в расплавленном металле, а кислород и азот с большим количеством металлов вступают в химическое взаимодействие. В процессе охлаждения вследствие снижения растворимости газов в металле происходит их выделение. [c.228]

Металлургические процессы при газовой сварке характеризуются следующими особенностями малым объемом ванны расплавленного металла высокой температурой и концентрацией тепла в месте сварки большой скоростью расплавления и остывания металла интенсивным перемешиванием, металла жидкой ванны газовым потоком пламени и присадочной проволокой химическим взаимодействием расплавленного металла с газами пламени. [c.88]

Особенности металлургических процессов при сварке плавлением. -К металлургическим процессам при сварке относятся процессы взаимодействия жидкого металла с газами и сварочными шлаками, а также взаимодействия затвердевающего металла с жидким шлаком. [c.45]

В нейтральных защитных средах (аргоне, гелии, бескислородном флюсе) металлургические реакции в зоне сварки протекают весьма слабо. При использовании активных флюсов и газов (содержащих повышенное количество активного кислорода) в зоне сварки протекают сложные металлургические процессы взаимодействия расплавленного металла с газами и шлаками. [c.47]

Наиболее важными при сварке являются реакции взаимодействия металла с кислородом, а также диссоциация, растворение и выделение в металле таких газов, как азот и водород. Большое значение имеют реакции связывания и нейтрализации водорода, а также подавления окисления углерода при затвердевании металла. [c.47]

В шве при прочих равных условиях увеличивается, можно сделать вывод, что в условиях дуговой сварки в углекислом газе время взаимодействия жидкого металла с газом больше влияет на окисление элементов, чем температура и удельная поверхность контактирования взаимодействующих фаз. Этим, по-видимому, и обусловлено более значительное влияние изменения напряжения дуги по сравнению с изменением сварочного тока на выгорание элементов, так как напряжение дуги больше влияет на время переноса электродного металла через дуговой промежуток, чем величина сварочного тока. [c.63]

Вследствие активного взаимодействия титана и его сплавов с газами дуговая сварка покрытыми электродами не обеспечивает требуемых качеств сварного соединения и не применяется. Применяют ручную дуговую сварку вольфрамовыми электродами в аргоне, гелии или в их смеси. Однако обычная защита, применяемая при сварке горелкой с обдувом защитным газом электрода, зоны дуги и ванны, также недостаточна, так как металл уже реагирует с кислородом при нагреве до 450 °С и выше. Следовательно, необходимо обеспечить защиту выполненного горячего шва и обратной стороны соединения, подвергаемой нагреву. Для полной защиты при сварке титана и его сплавов неплавящимся электродом применяют защитные камеры нескольких типов. Прн сварке на воздухе в цехе или на монтажной площадке применяют камеры-насадки (рис. 18.2, а) для местной защиты зоны сварки и нагретого сварного соединения. При местной защите обратная сторона шва может быть защищена специальной подкладкой с канавкой (рис. 18.2,6), куда подают защитный газ. При сварке трубопроводов применяют поддув защитного газа внутрь трубы (рис. 18.2, в). Для общей защиты свариваемой детали применяют жесткие, мягкие или полумягкие герметичные камеры, куда помещают деталь и горелку и наполняют инертным газом под небольшим давлением. Сварщик манипулирует горелкой с помощью гибких или жестких механических рук и наблюдает за процессом сварки через иллюминаторы или через про- [c.236]

В этой главе подробно рассмотрено взаимодействие с металлом водорода и азота, так как системы Ре—О—С и Ре—О— Н уже рассмотрены ранее (см. стр. 287) рассмотрены источники водорода и азота в процессе сварки, их влияние на свойства соединений и методы борьбы с вредным влиянием этих газов при сварке металлов. [c.328]

Основные показатели переноса электродного металла. При плавлении на торце электрода образуется капля жидкого металла. Большая удельная поверхность и высокие температуры капель при дуговой сварке плавлением способствуют интенсивному взаимодействию металла с окружающей средой. Поэтому характер переноса электродного металла оказывает значительное влияние на кинетику процессов взаимодействия металла со шлаком и газами. [c.71]

Одной из главных задач при сварке плавлением является предупреждение вредного воздействия воздуха на металл. Эта задача обычно решается с помощью газовой или шлаковой защиты зоны сварки. Благодаря такой защите предупреждается доступ воздуха и взаимодействие составляющих его азота и кислорода с жидким металлом. Существенную роль при сварке может также играть водород. Перечисленные газы при взаимодействии с металлом могут физически в нем растворяться или же реагировать с ним с образованием химических соединений. В первом случае металл поглощает теплоту, во втором обычно происходит выделение теплоты. Химические реакции в зависимости от растворимости в жидком металле образовавшихся соединений можно разделить на три подгруппы реакции, продукты которых хорошо растворимы в расплаве, реакции со средней их растворимостью и реакции, дающие нерастворимые соединения. [c.96]

Процесс окисления расплавленного металла происходит как при переходе капель с электродной проволоки в сварочную ванну, так и на поверхности последней. Взаимодействие жидкого металла и газа протекает весьма энергично, несмотря на кратковременность их контактирования. Это объясняется высокой температурой в зоне сварки и большой поверхностью соприкосновения жидкого металла с газом. [c.48]

Основные особенности металлургических процессов, протекающих при сварке, определяются следующими условиями высокой температурой процесса, небольшим объемом ванны расплавленного металла, большими скоростями нагрева и охлаждения, отводом теплоты в окружающий ванну основной металл и, наконец, интенсивным взаимодействием расплавляемого металла с газами и шлаками в зоне дуги. [c.40]

При сварке плавящимся электродом в углекислом газе окисление жидкого металла значительно больше, чем при сварке неплавящимся электродом. Взаимодействие жидкого металла с газом происходит в момент нахождения капли жидкого металла на конце электрода и в сварочной ванне. [c.318]

Сварка в среде углекислого газа отличается от ручной дуговой сварки более высокой скоростью переноса расплавленного электродного металла. Исследовано, что при сварке тонкой проволокой через дуговой промежуток пролетает от 70 до нескольких сотен капель в секунду. Изменяя режим сварки, можно получить различные условия переноса, от характера которого зависит степень окисления электродных капель окружающими газами. Чем быстрее образуются капли на конце электродной проволоки и чем скорее они пролетают через дуговой промежуток, тем меньше время, в течение которого электродный металл взаимодействует с кислородом и углекислым газом, тем меньше будет окислен металл шва. [c.29]

Из приведенных примеров следует, что необходимо учитывать и другие факторы, влияющие на интенсивность реакций взаимодействия металла с окружающей средой, в частности, относительную поверхность металла (отношение реагирующей поверхности к объему расплавленного металла). Так, например, при сварке титана в атмосфере аргона с различными дозированными добавками кислорода (азота) [74, 75] при различных режимах дуги и длительности взаимодействия газов с расплавленным металлом ванны были получены приращения кислорода А [О] (азота) в металле, пропорциональные относительной поверхности ванны, времени и парциальному давлению реагирующего газа в газовой фазе [c.68]

Прямое взаимодействие металла с газообразным кислородом имеет место при многих способах сварки плавлением. Так, при газовой сварке в пламени сжигаемого горючего газа всегда имеется свободный кислород, который может взаимодействовать с металлом. [c.73]

Содержание газов в металле шва снижается при сварке на повышенных скоростях вследствие уменьшения времени взаимодействия. В работе отмечается, что при высоком содержании примесей в инертной атмосфере пластичность швов танталовых сплавов увеличивается с уменьшением погонной энергии сварки. Оптимальный диапазон погонной энергии равен 100— 120 кДж/м. [c.412]

Описанная схема окисления и раскисления металла весьма упрощенно отражает процессы, происходящие при сварке в активных газах. При сварке покрытыми электродами и под флюсом реакции взаимодействия металла с защитными шлаками значительно сложнее. При этих способах сварки шлаки содержат различные окислы легирующих элементов, а также некоторые примеси. В результате окислительно-восстановительных реакций легирующие элементы и примеси либо восстанавливаются из флюса и переходят в металл шва, либо, наоборот, окисляются и переходят в шлак. [c.230]

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]

Особенности технологии лазерной сварки связаны, в основном, со стремлением снизить отражение луча от поверхности свариваемого металла, исключить его выброс из сварочной ванны под воздействием паров интенсивно испаряющегося металла и выделяющихся из него газов, при сварке больщих толщин металлов — с необходимостью защиты сварочной ванны от взаимодействия с воздухом. Отражение от металла уменьшают подбором необходимой формы импульса лазера, специальной обработкой поверхности или нанесением на нее покрытия. Выброс металла из сварочной ванны происходит при импульсном режиме сварки и определяется характером нагрева металла. [c.471]

Изменение интенсивности взаимодействия металла с защитным газом. При сварке в защитных газах часто возникает необходи- мость исследования влияния состава газа или примесей в нем на качество и свойства сварных соединений. Наиболее просто такие исследования могут быть выполнены на металле швов ПС, получаемых путем непрерывного изменения состава защитного газа в процессе сварки. Для этой цели А. В. Сурковым был создан специальный регулятор, позволяющий в процессе сварки одного шва плавно изменять состав двухкомпонентного защитного газа от 100 7о одного компонента до 100 % другого компонента. [c.20]

Окисление металла защитным газом при дуговой сварке. Дуговая сварка в окисли-тельиых газах СО.,, Аг—СО.,, Аг—СО.,—О.,. СО.,—О., сопровождается заЕ етнымн потерями ряда легирующих элементов и при.месей переплавляемого дугой металла, образующих в результате взаимодействия с кислородом шлаки (МпО, 5]0.,, Т10.2, АКОд и др.) или газы (СО.,, СО, ЗО и др.). [c.74]

Распределение температуры по длине сварочной ванны в упрощенном чиде показано на рис. 19.4 (кривая /) [4, III]. Максимальная температура в плавильном пространстве приближается при сварке малоуглеродистой стали к 2300°С. Наиболее активно процессы взаимодействия металла с контактирующими фазами (шлак, газы) протекают в передней части ванны, которую называют реакционной зоной. По мере. уменьшения температуры эти процессы затухают или начинают протекать в обратном направлении, однако с меньшей скоростью, чем в горячей части плавильной зоны. Поэтому в закристаллизовавшемся шве содержание элементов отличаете от их концентрации в сварочной ванне. [c.520]

Шлаковые включения состоят из окислов, образо1вавшихся при взаимодействии жидкого металла с газами, окружающими сварочную дугу. Основными составляющими шлака являются окислы марганца и кремния. Шлаковые включения снижают прочность и пластичность наплавленного металла при высоких температурах, и являются причиной уменьщения стойкости сварного шва против образо1вания горячих трещин. Количество шлаковых включений в швах, выполненных в среде углекислого газа, меньше, чем при сварке под флюсом или ручной дуговой сварке. Поэтому при выполнении многослойных швов в среде углекислого газа достаточно удалять шлак после наложения каждых 3—-4 слоев. [c.136]

В случае использования гранулированных порошкообразных флюсов при дуговой сварке расплавляемые частицы создают шлаковый купол над реакционной зоной дуги, заполненный газами. Процессы взаимодействия в этом случае происходят в системе" металл—шлак—газ. При этом в зоне наиболее высоких температур газовый цузырь значительно влияет на процессы взаимодействия, а в хвостовой части ванны он отсутствует и шлак непосредственно контактирует с металлом. [c.211]

При сварке неплавящимся электродом 01шсление металла сравнительно невелико. Это объясняется небольшими размерами сварочной ванны и малым временем взаимодействия металла и газа. С увеличением толщины свариваемого металла, а следовательно, с увеличением размеров сварочной ванны, степень окисления элементов увеличивается и механические свойства металла шва понижаются. При сварке обычной углеродистой стали металл шва обладает малой прочностью и малой пластичностью, вследствие чего в нем возможно образова1ние трещин. Это обстоятельство ограничивает толидану свариваемого металла. [c.42]

Общие сведения. С развитием новых отраслей техники тугоплавкие металлы и их сплавы благодаря высоким жаропрочности, коррозионной стойкости в ряде агрессивных сред и другим свойствам находят все более широкое применение. К тугоплавким металлам, использующимся для изготовления сварных конструкций, относятся металлы IV, V и VI групп периодической системы Менделеева ниобий, тантал, цирконий, ванадий, титан, молибден, вольфрам и др. Эти металлы и сплавы на их основе обладают рядом общих физико-химических и технологических свойств, основными из которых являются высокие температура плавления, химическая активность в жидком и твердом состоянии при повышенных температурах поотношению к атмосферным газам, чувствительность к термическому воздействию, склонность к охрупчиванию, к интенсивному росту зерна при нагреве выше температуры рекристаллизации. Пластичность сварных соединений тугоплавких металлов, как и самих металлов, в большей мере зависит от содержания примесей внедрения. Растворимость азота, углерода и водорода в тугоплавких металлах показана на рис. 1. Содержание примесей внедрения влияет на технологические свойства тугоплавких металлов и особенно на их свариваемость. Взаимодействие тугоплавких металлов с газами и образование окислов, гидридов и нитридов вызывают резкое охрупчивание металла. Главной задачей металлургии сварки химически активных тугоплавких металлов является обеспечение совершенной защиты металла и минимального содержания в нем вредных примесей. Применение диффузионной сварки в вакууме для соединения тугоплавких металлов и их сплавов является весьма перспективным, так как позволяет использовать наиболее совершенную защиту металла от газов и регулировать термодеформационный цикл сварки в благоприятных для металла пределах. [c.150]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...