Основные металлургические процессы в сварочной ванне

Металлургические процессы в сварочной ванне развиваются в соответствии с основными закономерностями металлургии металлов. Особенности состоят, с одной стороны, в высокой скорости протекания процессов, обусловленной высокой температурой, с другой, - их незавершенностью вследствие кратковременности существования сварочной ванны. [c.227]

Реализация большинства сварочных технологических процессов связана с нагревом обрабатываемого материала различными видами сварочных источников теплоты, а эффективность использования того или иного сварочного процесса определяется условиями нагрева и охлаждения изделия и присадочного материала. Так, характер протекания тепловых процессов определяет производительность плавления основного и присадочного металлов, направление и полноту протекания металлургических процессов в сварочной ванне или полости реза, условия формирования структуры металла шва и зоны термического влияния. Условия нагрева и охлаждения во многом определяют характер и уровень внутренних напряжений и деформацию изделия. Поэтому в [c.14]

Все металлургические процессы при ручной дуговой сварке происходят в электродной капле и сварочной ванне. Капля электродного металла разогрета до большей температуры, чем сварочная ванна, и имеет удельную площадь гораздо большую, поэтому химические реакции в ней идут более интенсивно. Основная проблема, затрудняющая получение прочного и плотного шва, -попадание в металл шва атмосферных газов. Главные среди них кислород, водород, азот. Молекулы или ионы этих газов, попадая на поверхность жидкого металла, прилепляются к ней (адсорбируют), а затем растворяются в металле. Причем чем больше температура жидкого металла, тем больше газа в нем может раствориться. Выделение азота и водорода в сварочной ванне является основной причиной образования пор. Чтобы не допустить газы в металл шва, необходимо предотвратить их контакт с жидким металлом. Шлакообразующие вещества в составе покрытия, расплавляясь, образуют плотный защитный слой вокруг сварочной ванны и капли электродного металла, однако при горении дуги шлак может оттесняться с некоторых мест капли и ванны (причем наиболее разогретых), поэтому необходимо не допускать атмосферные газы в дуговой промежуток. Это возможно при использовании газообразующих веществ в составе покрытия электрода. Вещества типа мрамора или известняка, разлагаясь в дуге, выделяют большое количество окиси или закиси углерода, которые оттесняют воздух от дуги и защищают жидкий металл. Диссоциация соединений углерода и кислорода [c.113]

Следовательно, с помощью сварочных материалов реализуется процесс сварки и осуществляется сложная физико-химическая обработка расплавленных электродного и основного металлов, производимая в газовой и шлаковой фазах и завершающаяся в сварочной ванне, что приводит к образованию шва нужного химического состава с требуемыми свойствами. Такую обработку обычно называют металлургической. [c.22]

При сварке в инертных газах в сварочной ванне могут протекать металлургические процессы, связанные с наличием в ней растворенных газов и легирующих элементов, внесенных из основного или присадочного металла. При использовании смесей инертных газов с активными возникают металлургические взаимодействия между элементами, содержащимися в расплавленном металле, и активными примесями в инертном газе. [c.312]

Для металлургических процессов при сварке характерны высокие температуры на отдельных участках дуги, кратковременность пребывания металла в жидком состоянии и быстрое изменение температурного режима. Расплавленный металл электрода или присадочной проволоки переходит в сварочную ванну в виде небольших капель, которые взаимодействуют с газовой фазой и жидким шлаком. Расплавленный слой шлака образуется при плавлении электродного покрытия и защищает металл капли и сварочной ванны от воздействия окружающего воздуха, раскисляет и легирует металл сварочной ванны, в шлаке растворяются вредные примеси. В процессе плавления электродного покрытия наряду с образованием слоя расплавленного шлака выделяются газы, возникающие при разложении газообразующих компонентов покрытия. Реакции между газообразными веществами и жидким металлом протекают быстрее, чем со ш лаком, поэтому действие газовой защиты более интенсивное. Расплавленный металл сварочной ванны взаимодействует также с окружающим ее основным металлом. Поэтому химический состав наплавленного металла может существенно отличаться от химического состава электродов или присадочной проволоки, а металл зоны термического влияния — от исходного состояния основного металла. [c.18]

Процесс кристаллизации сварочной ванны. Образование неразъемного соединения при сварке зависит как от физико-металлургических свойств каждого металла или сплава в отдельности, так и от самого процесса сварки. К основным элементам понятия свариваемости относятся 1) нагрев и последующее плавление металла [c.58]

Ввиду существенной зависимости взаимодействия фаз от температуры рассмотрим характер изменения температуры металла в процессе сварки. Термические циклы, которые проходят основной и электродный металлы при сварке, неодинаковы. Капли расплавленного электродного металла пролетают через дуговой промежуток или переходят через шлаковую ванну. При этом поверхность их нагревается до высоких температур (при переходе через дуговой промежуток — до температуры кипения металла). Затем капли попадают в сварочную ванну. Основной металл свариваемых кромок подвергается менее интенсивному воздействию дуги или шлаковой ванны, а поэтому меньше перегревается над температурой плавления. Последующее охлаждение попавших в сварочную ванну основного и электродного металлов происходит совместно. В связи с этим металлургические реакции между металлом и шлаком в разных частях сварочной зоны проходят по-разному. [c.100]

В дуговой электросварке сочетаются элементы металлургических и термических процессов, протекающих в специфических для сварки условиях. Основной металл и электрод плавятся в атмосфере высокой температуры вольтовой дуги, вследствие чего химическая активность перегретого металла и окружающей газовой среды значительно повышаются. Каплеобразный перенос электродного металла в вольтовой дуге способствует развитию контактной реакционной поверхности между перегретым (частично парообразным) металлом и окружающей его газовой средой. При этом некоторые элементы, входящие в состав электродного металла, легко окисляются и частично испаряются (марганец). Высокая концентрированность нагрева и небольшой объём сварочной ванны обусловливают быстрый отвод тепла большой массой холодного основного металла. Кратковременность процесса плавления и последующей кристаллизации затрудняет регулирование химических реакций, дегазацию и удаление неметаллических включений. [c.303]

Флюсы при газопламенной сварке применяют для разрушения окислов на поверхности свариваемого металла, для его защиты от окисления и для удаления из металла сварочной ванны окислов и других химических элементов, отрицательно влияющих на свойства сварного шва. Флюсы применяют в виде порошков или паст, подавая их на свариваемые кромки в процессе сварки или нанося заранее. К сварочным флюсам предъявляется ряд технологических и металлургических требований. Флюс должен быть более легкоплавким, чем основной и присадочный металл. Расплавляемый флюс должен хорошо растекаться по нагретой поверхности металла, обладать высокой жидкотекучестью. Он не должен выделять в процессе сварки ядовитые газы и не должен способствовать коррозии сварного соединения. Флюс должен иметь высокую реакционную способность, активно раскислять окислы, переводить их в легкоплавкие соединения или растворять их так, чтобы процесс удаления окислов из металла заканчивался до затвердевания сварочной ванны. Образующийся во время сварки шлак должен хорошо защищать металл от окисления и от взаимодействия с газами окружающей атмосферы, а также хорошо отделяться от металла после остывания. Плотность флюса должна быть меньше плотности основного и присадочного металла, чтобы шлак всплывал на поверхность сварочной ванны, а не оставался в металле шва. [c.58]

В перегретой сварочной ванне протекает ряд металлургических процессов испарение или окисление (выгорание) некоторых легирующих элементов, например углерода, марганца, кремния, хрома и др., и насыщение расплавленного металла кислородом, азотом и водородом из окружающего воздуха. В результате изменяется состав сварного шва по сравнению с электродным и основным метал.лом, а также понижаются его механические свойства, особенно вследствие насыщения шва кислородом. Для [c.279]

Процессы, протекающие при электродуговой сварке металлов, являются сложными металлургическими процессами, отличающимися от металлургических процессов, протекающих в плавильных печах, следующими особенностями малым объемом расплавленного и нагретого металла высокой температурой, при которой протекает процесс быстрым отводом тепла от расплавленного металла сварочной ванны в сравнительно холодный основной металл. [c.27]

Для получения заданного состава металла сварного шва в процессе сварки необходимо вести металлургическую обработку сварочной ванны, образующейся из расплавленного основного п присадочного или электродного металла и существующей в жидком состоянии очень непродолжительное время, или создавать ее в атмосфере инертных газов (Аг, Не), или в вакууме. [c.163]

Характер металлургических процессов при ЭШС в основном такой же, как и при дуговой сварке. Шлаковая ванна образуется за счет плавления сварочного флюса, который должен удовлетворять след)тощим специфическим требованиям [c.148]

Предела прочности повышается чувствительность материала к концентрации напряжений. Суш,ественную роль в процессе нивелирования могут играть остаточные напряжения. Поскольку их величина определяется пределом текучести, то при переходе к более прочным сталям остаточные напряжения возрастают, усиливая соответственно свое влияние на выносливость соединений. Определенную роль могут играть и металлургические факторы, обусловленные сваркой. На границе сплавления основного металла и металла шва существенно снижается содержание углерода, никеля и других легирующих элементов. При этом использование электродных проволок, легированных никелем, кремнием, молибденом и др., не приводит к изменению химического состава металла этого участка, так как время взаимной диффузии между жидким металлом сварочной ванны и жидкой прослойки у границы сплавления весьма незначительно. [c.117]

Сварка также является металлургическим процессом, но отличается от других подобных процессов следующими особенностями а) происходит при высокой температуре нагрева б) протекает с большой скоростью в) характеризуется очень малыми объемами нагретого и расплавленного металла г) при сварке имеет место быстрый отвод тепла от расплавленного металла сварочной ванны в прилегающие к ней зоны твердого основного металла д) на расплавленный металл в зоне сварки интенсивно воздействуют окружающие его газы и шлаки е) в ряде случаев для образования металла шва используется присадочный металл, химический состав которого может значительно отличаться от состава основного металла. [c.53]

Сг - N1 — Мо - V сталей [87]. Скорость охлаждения таких швов после технологического <послесварочного) отпуска для снятия напряжений ограничивают, как правило, 10-25 С/ч с тем, чтобы термические напряжения из-за температурного градиента между поверхностными и центральными зонами сечения сварных конструкций не превышали допустимых значений. При этом в металле шва может развиваться отпускная хрупкость, что значительно ослабляет благоприятный эффект термической обработки для снятия напряжений. Проблема осложняется тем, что если в основном металле концентрации кремния и марганца могут быть значительно снижены путем использования специальных металлургических приемов при выплавке стали (подбор шихты, углеродное раскисление в вакууме), то в низколегированных сварных швах содержание марганца, вводимого специально в сварочную проволоку, и кремния, вводимого при раскислении шва, не мржет быть ниже определенных уровней, обусловленных необходимостью обеспечения оптимального содержания продуктов окислительно-восстановительных процессов в сварочной ванне. [c.47]

Следовательно, при сварке осуществляется сложная физи-ко-химическая обработка электродного и основного металла, нронсходян ая в газовой и нглаковой фазах и завершаюгцаяся в сварочной ванне, что приводит к образованию шва нужного состава с требуемыми свойствами эту обработку обычно называют металлургическими или физико-металлургическими процессами сварки. [c.84]

В зависимости от разновидности способа сварки в защитных газах подготовка кромок должна быть различной. Так как ири сварке в защитных инертных газах расплавленный металл изолирован от атмосферного воздуха, то в сварочной ванне могут протекать металлургические процессы, связанные с наличием в нем растворенных газов и легирующих элементов, внесенных из основного или д,ополнителъного металла. При использовании смесей инертпых с активными газами возникают металлургические взаимодействия между элементами, содержащимися в расплавленном металле, н активными примесями в инертном газе. [c.254]

Металлургические свойства. Флюс относится к флюо-ритно-основному типу и к группе низкокремнистых флюсов с химической активностью Лф = 0,134-0,2. Построен иа базе шлаковой системы СаРг—А1аОз—5102. Легирует наплавляемый металл углеродом, хромом и марганцем. Присутствие в составе флюса минимального количества 5 0г практически (юлностью исключает кремневосстановительный процесс. Раскисление металла преимущественно происходит за счет осаждения в сварочную ванну из флюса порошка ферросилиция. [c.450]

Металлургические свойства. Флюс относится к флюо-рнтно-основному типу и к груапе низкокремнистых флюсов с химической активностью Л = 0,14-ь0,21. Построен на базе шлаковой системы MgO— aF —AljOg—SiO,. Легирует наплавляемый металл углеродом, хромом, марганцем и раскисляет кремнием. Присутствие в составе флюса минимального количества SiOj практически полностью исключает кремневосстановительный процесс. Раскисление металла происходит исключительно за счет осаждения в сварочную ванну из флюса порошка ферросилиция. [c.451]

Сварочные процессы в металле в большинстве случаев протекают при быстром изменении температуры в пределах от температуры окружающего воздуха иногда до температуры испарения металла. В этом весьма щироком температурном промежутке развиваются разнообразные физические и химические процессы — плавление основного и присадочного металлов, металлургические реакции в жидкой ванне, кристаллизация расплавленного металла, структурные и объемные изменения в металле шва и в основном металле, процессы местного пластического деформирования. Для управления сварочными процессами необходимо знать, как влияют на них все определяющие параметры, в том числе изменение температуры металла во времени. [c.9]

Особенности металлургических процессов при сварке толстопокрытыми электродами. В общем виде схему процесса сварки толстопокрытым электродом можно представить следующим образом (рис. 15.11). Под действием высокой температуры дугового разряда плавятся электрод и кромки основного металла, образуя сварочную ванну. При плавлении конца электрода, как видно из схемы, нагреваеТ ся и плавится внутренний слой покрытия, которое у конца электрода принимает вид втулки. Шлак тонким слоем покрывает расплавленный металл конца электрода и капли. Несмотря на то, что капли электродного металла находятся в дуговом промежутке весьма малое время, необходимо учитывать результат и.х взаимодействия с газовой атмосферой дуги, состоящей из продуктов, выделяющихся при плавлении обмазки, — СОз, СО, Н2О, Нг. Пройдя дуговой промежуток, капли растворяются в сварочной ванне. При этом шлак всплывает на поверхность металла, вытесняется давлением дуги в стороны и, соприкасаясь с xoлoд ным металлом, застывает. [c.358]

В перегреной сварочной ванне протекает ряд металлургических процессов испарение или окисление (выгорание) некоторых легирующих элементов, например углерода, марганца, кремния, хрома и др., и насыщение расплавленного металла кислородом, азотом и водородом из окружающего воздуха. В результате возможно изменение состава сварного шва по сравнению с электродным и основным металлом, а также понижение его механических свойств, особенно вследствие насыщения шва кислородом. Для обеспечения заданных состава и свойств шва в покрытие вводят легирующие элементы и элемеиты-раскислители. [c.190]

Для сварки низколегированных сталей применяют так называемые основные флюсы [17 и электродные покрытия [4, 5, 14 и др. ]. Не касаясь здесь металлургических характеристик шлаков, образующихся при сварке толстопокрытыми основными электродами (на этом вопросе мы остановимся в 3 этой главы), отметим, что так называемые основные сварочные флюсы лишь весьма условно можно назвать основными. Наличие в их составе довольно больших концентраций двуокиси кремния или алюминия сообщает шлакам скорее кислый, чем основной характер. Эти флюсы (шлаки) заметно уступают силикатным по технологическим свойствам, но обладают способностью снижать опасность появления горячих трещин они, как правило, исключают возможность развития кремневосстановительных процессов и засорения металла шва силикатными включениями. Некоторые из них обладают способностью обессеривать металл сварочной ванны. [c.58]

Аустенитные стали и сплавы обычно содержат небольшое коли- чество серы (в 4—5 раз меньше, чем углеродистые стали), кисло- I рода и т. д. Поэтому сварку плавлением этих сталей и сплавов I можно рассматривать, как пассивный металлургический процесс. Важно только создать такие условия, при которых было бы обеспечено полное усвоение сварочной ванной легирующих эле-/ ментов, содержащихся в основном и присадочном металлах7 Иными словами, важно не допустить взаимодействия жидкого металла с окружающей атмосферой. Следовательно, главное внимание нужно уделять изоляции плавильного пространства от окружающей атмосферы. Эта точка зрения в ряде случаев, в частности применительно тонколистовым изделиям из аустенитны / сталей и сплавов, может быть признана правильной. [c.59]

Дуговая сварка плавлением при помощи электрической дуги или других источников тепловой энергии широко распространена благодаря простоте соединения частей металла путем местного расплавления соединяемых поверхностей. Расплавление основного и присадочного металла облегчает их физические контакты, обеспечивает подобно жидкостям смешивание металлов в жидкой сварочной ванне, одновременно удаляя оксиды и другие загрязнения. Происходят металлургическая обработка расплавленного металла и его затвердевание, образуются новые межатомные связи. В кристаллизуемом металле образуется сварной шов (рис. 1.2, в). Свойства сварного шва и соединения в целом регулируются технологией расплавления металла, процессом его обработки и кристаллизации. Взаимная растворимость в л<идком состоянии и образование сварного шва характерны для однородных металлов, например для стали, меди, алюминия и др. Более сложным оказывается соединение разнородных материалов и металлов. Это объясняется большой разницей их физико-химических свойств температуры плавления, теплопроводимости и др., а также несходством атомного строения. Некоторые металлы, например железо и свинец и др., не смешиваются при расплавлении и не образуют сварного соединения другие — железо и медь, железо и, никель, никель и медь хорошо смешиваются при сварке образуют твердые растворы. Для соединения металлов, не поддающихся смешиванию при расплавлении, применяют особые виды сварки и методы ее выполнения. [c.8]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...