Взаимодействие металла сварочной ванны с газами и шлаком

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛА СВАРОЧНОЙ ВАННЫ С ГАЗАМИ И ШЛАКОМ [c.19]

Зависимость между режимом сварки и составом шва при дуговой и электрошлаковой сварке. При сварке неплавящимся электродом без присадочного металла шов полностью состоит из расплавленного основного металла. При сварке плавящимся электродом или неплавящимся электродом с присадочным металлом металл шва представляет собой сплав основного и дополнительного (электродного или присадочного) металлов. Состав шва определяется долями участия того и другого металла в металле шва, зависящими от режима сварки, характера подготовки кромок и изменений, происходящих в составе шва при взаимодействии электродного металла и металла сварочной ванны с газами и шлаком. Долю участия основного и дополнительного металлов определяют обычно по поперечному макрошлифу. При дуговой однослойной сварке долю участия дополнительного металла определяют по формуле [c.220]

В процессе газовой сварки, кроме расплавления металла сварочной ванны, происходит нагрев и основного свариваемого металла до достаточно высоких температур, приближающихся к температуре плавления на границе раздела со сварочной ванной. Поэтому при сварке одновременно происходит ряд сложных процессов, связанных с расплавлением металла, его взаимодействием с газами и шлаками, а также последующей кристаллизацией, с нагревом и охлаждением металла в твердом состоянии как в пределах шва, так и в основном металле, в зонах, прилегающих к шву. [c.91]

Процессы, протекающие в сварочной ванне. Жидкий металл сварочной ванны соприкасается с газами и шлаками, образующимися из-за окисления поверхностных слоев металла. Такие газы, как кислород и азот, поступают в ванну из воздуха. Кислород может поступать также и из газовой смеси, подаваемой горелкой. Водород попадает в основном из пламени, а также в результате взаимодействия некоторых металлов с влагой, диссоциации водяного пара или разложения углеводородов, входящих в состав различных жиров и масел, которые остались на кромках деталей при плохой очистке их перед сваркой. Газы адсорбируются (поглощаются) поверхностным слоем расплавленного металла и образуют растворы или химические соединения, которые затем проникают в глубь сварочной ванны. [c.10]

С расплавленным металлом сварочной ванны, кроме газов, взаимодействуют шлаки, представляющие собой сплавы различных окислов и солей. Обычно шлаки находятся на поверхности ванны, так как их плотность меньше плотности расплавленного металла. [c.11]

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]

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]

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]

Кристаллизация жидкого металла при охлаждении начинается с неполностью расплавленных зерен основного металла, расположенных на границе расплавления, к решетке которых и пристраиваются атомы кристаллизующейся фазы. После затвердевания металла шва на участках расплавления образуются зерна, состоящие частично из основного металла и металла шва. В сварочной ванне кроме жидкого металла имеются газы и шлаки, которые взаимодействуют между собой, в результате чего изменяется содержание примесей и легирующих добавок в металле шва. [c.211]

При высокой температуре капли расплавленного электродного металла активно взаимодействуют с жидким шлаком и окружающей газовой средой. Электродный и основной металлы сварочной ванны, перемешиваясь, взаимодействуют между собой, а также продолжают контактироваться и взаимодействовать с расплавленным шлаком и газами, образующимися в зоне дуги. Происходит ряд химических реакций, некоторые из которых приведены ниже. [c.25]

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

Взаимодействие жидкого металла с газовой фазой и шлаком происходит как на стадии образования капель электродного металла и перехода их через дуговой промежуток в сварочную ванну, так и на стадии существования жидкого металла в ванне. Наиболее интенсивно и полно реакции протекают на стадии капли. Это относится к газоэлектрической сварке [И], ручной сварке покрытыми электродами [10], сварке под флюсом [35, 51, 28]. Разница между температурами различных зон сварки еще более усложняет картину взаимодействия металла со шлаком и газом. [c.228]

КИМ шлаком от взаимодействия с атмосферой расплавленного металла уменьшить пористость в наплавленном металле, что обусловлено более медленным охлаждением сварочной ванны, в результате чего пузырьки газа успевают всплыть на поверхность металла и удалиться увеличить стойкость сварного шва к образованию трещин, что является следствием благоприятных условий охлаждения сварного соединения. [c.463]

Металлургические процессы при ручной сварке, начиная с момента образования капель электродного металла и до полного охлаждения сварного шва, представляют собой процессы взаимодействия расплавленного и нагретого металла со шлаками, а также с выделяющимися газами и воздухом. Электродный металл переходит в сварочную ванну через дуговой промежуток в виде капель. Этот процесс сопровождается обильным выделением газов, которые частично остаются в наплавленном металле. [c.28]

Кислород, находящийся в сварочной ванне в виде закиси железа, в процессе кристаллизации шва вступает во взаимодействие с элементами, находящимися в металле, и образует с ними шлаки и газы [c.371]

Перенос электродного металла через дуговой промежуток в основном осуществляется каплями. Расплавленное покрытие частично переносится через дуговой промежуток в виде шлаковой оболочки вокруг капель металла, а частично непосредственно стекает в ванну. В процессе сварки наблюдается значительное перемешивание металла и шлака, что увеличивает межфазную поверхность металл-шлак. На торце электрода и в дуговом промежутке капли металла и шлака нагреваются до температуры 2100—2300° С, а средняя температура металла в сварочной ванне составляет примерно 1700—1800° С. Температура газов (плазмы) в столбе дуги достигает 5000—6000° С. Большие межфазные поверхности и высокая температура обеспечивают при сварке интенсивное взаимодействие металла со шлаком и газами. [c.308]

Одновременное плавление электрода и покрытия приводит к образованию на каплях жидкого шлака, поступающего в сварочную ванну и защищающего металл от взаимодействия с атмосферным воздухом. Несмотря на комбинированную защиту, металл шва подвергается окислению, что связано с воздействием выделяющегося защитного газа СО2 либо с окислением специальными добавками из покрытия, введенными для связывания водорода, который выделяется из органических газообразующих (мука, крахмал, селитра, декстрин). [c.47]

Под воздействием теплоты электрической дуги происходит расплавление кромок свариваемого изделия, электродного (или. присадочного) металла и покрытия или флюса. При этом образуется сварочная ванна расплавленного металла, окруженная относительно холодным металлом (иногда значительной толщины) и покрытая слоем расплавленного шлака. При сварке происходит взаимодействие расплавленного металла со шлаком, а также с выделяющимися газами и воздухом. Это взаимодействие начинается с момента образования капель металла электрода и продолжается до полного охлаждения наплавленного металла шва. [c.40]

Во время сварки и наплавки металл ванны и капли электродного металла взаимодействуют с окружающим воздухом, парами и газами дуги, расплавленным шлаком. Такое взаимодействие продолжается недолго из-за кратковременности самого процесса и небольшого объема сварочной ванны. Однако вследствие высокой температуры [c.15]

В процессе переноса металла с электрода в сварочную ванну капли и пары металла, нагретые до высокой температуры, взаимодействуют с жидким шлаком и газовой фазой. Высокая температура дуги способствует интенсивному протеканию реакций между металлом и газами, а также испарению, вследствие чего в дуговом промежутке всегда имеется определенное количество паров металла. [c.70]

В процессе сварочной операции расплавленный металл взаимодействует с окружающей его материальной средой (газами, неметаллическими расплавами — шлаками и пр.) и получает те или иные изменения, связанные с испарением некоторых составляющих при высоких температурах сварочного пространства, образованием различных химических соединений, нерастворимых в металле, и др. В целом эти изменения характерны как для расплавляемого основного металла, находящегося в сварочной ванне, так и для поступающего в ванну добавочного металла. Как правило, поступающий в ванну добавочный металл при основных способах сварки плавлением (электрическая дуговая сварка, особенно плавящимся электродом электрошлаковая сварка) нагревается до более высоких температур, чем в ванне, и имеет большую контактирующую со средой удельную поверхность (отношение поверхности к объему). Поэтому все процессы взаимодействия с окружающей средой, происходящие через поверхность и интенсифицированные более высокой температурой, приводят, как правило, к большему изменению состава добавочного металла, чем расплавляемого составного. Этот измененный в процессе сварки добавочный металл называется наплавленным металлом. [c.16]

При автоматической (или полуавтоматической) сварке под флюсом с расплавленным шлаком и газами взаимодействуют и капли электродного металла, и расплавленный основной металл, находящийся в сварочной ванне. В целом состав металла шва, выполненного в один проход, по любому элементу К можно выразить в виде долевого участия основного и электродного металлов, концентраций этого элемента в них и изменений этих концентраций, происходящих при сварке, формулой [1] [c.16]

В связи с характером плавления добавочного металла в виде капель поверхность их взаимодействия с окружающей средой по отношению к их объему очень велика. Наличие внутри капель и сварочной ванны шлака и газовых частиц еще более увеличивает поверхности взаимодействия металл — газ и металл — шлак. В этих условиях транспортировка реагентов не должна производиться на большие расстояния и скорости реакций при высоких температурах могут быть весьма велики. [c.204]

Под тепловыми процессами при сварке принято подразумевать повышение температуры свариваемых изделий (и присадочного материала) под влиянием источников сварочного нагрева, распространение теплоты по изделию и отвод ее в окружающую среду. Источники сварочного нагрева оказывают тепловое воздействие на основной и присадочный металлы, в результате изменяются структура и свойства металла шва и околошовной зоны. В процессе сварки металл плавится, образуя сварочную ванну, а затем затвердевает в виде сварного шва. В зоне сварки жидкий металл взаимодействует с окружающей средой (шлаком и газом). Температура и длительность нагрева при сварке определяют, помимо явлений плавления и кристаллизации металла, прохождение целого ряда сопутствующих процессов в свариваемом материале структурные превращения, объемные изменения, упругопластические деформации и т.д. Эти процессы оказывают значительное влияние на качество сварного соединения и всей конструкции в целом. [c.34]

В условиях сварки наблюдают активное взаимодействие расплавленного металла с окружающей газовой средой и флюсами, нагретыми до высоких температур. Процессы взаимодействия проходят с большими скоростями. Однако в связи с кратковременностью существования расплава и вступлением во взаимодействие все новых порций реагирующих фаз большинство реакций в сварочной ванне не получает полного завершения, состояние равновесия не достигается. Не происходит полного очищения металла шва от различных неметаллических включений, оксидов и газов, которые из-за быстрого затвердевания расплава не успевают удаляться в шлак и образуют дефекты. [c.61]

Высокая температура сварочной дуги вызывает также диссоциацию (распад) молекул кислорода и азота в атомарное состояние. Обладая большой химической активностью, эти газы интенсивнее взаимодействуют с расплавленным металлом шва. В зоне дуги происходит распад молекул паров воды с диссоциацией молекул водорода, атомарный водород активно насыщает металл шва. Высокая температура способствует выгоранию примесей и тем самым изменяет химический состав свариваемого металла. Небольшой объем ванны расплавленного металла (при ручной сварке он составляет 0,5—1,5 см при автоматической — 24—300 см ) и интенсивный отвод теплоты в металл, окружающий ванну, не дает возможности полностью завершиться всем реакциям взаимодействия между жидким металлом, газами и расплавленным шлаком. Большие скорости нагрева и охлаждения значительно ускоряют процесс кристаллизации, приводят к образованию закалочных структур, трещин и других дефектов. Под действием теплоты происходят структурные изменения в металле околошовной зоны, которые также приводят к ослаблению сварного шва. [c.101]

Выделяют две основные зоны или стадии взаимодействия расплавленного металла с газами и шлаком торец электрода с обра-зуюшдшися на нем каплями и сварочную ванну. Полнота протекания металлургических реакций зависит от температуры, времени взаимодействия, поверхности и концентрации реагирующих веществ. [c.26]

Металлургические особенности сварки характеризуются процессами плавления и кристаллизации свариваемых металлов, протекающими в сварочной ванне, во взаимодействии с газами и шлаками. Отличительными особенностями процессов сварки от металлургических процессов, протекающих в плавительных печах, являются высокая температура сварочной дуги, малый объем расплавленного металла, кратковременность пребывания металла в жидком состоянии, быстрое изменение температурного режима. В этих условиях происходит интенсивное окисление элементов металла. Высокая температура сварочной дуги вызывает диссоциацию газов, т.е. распад молекул кислорода, азота и водорода на атомы [c.35]

В сталях вредными газами и примесями являются азот N2, водород На, кислород Оа, сера 5, фосфор Р и др. Рафинирование выполняют с помош,ью окислительно-восстано-вительных процессов. Легирование металла шва можно получить расплавлением присадочной проволоки либо введением в покрытие или флюс порошкообразных металлических добавок. При расплавлении сварочного флюса и электродного покрытия сердечника порошковой проволоки образуется шлак. В расплавленном состоянии металл и шлак предстваляют собой несмешивающиеся жидкости. Шлаки не растворяются в металлах (кроме некоторых элементов, их составляющих). Сварочные шлаки, которыми покрыт расплавленный металл, защищают его от вредного воздействия воздуха, предохраняют расплавленные капли электродного металла от воздуха при их прохождении через дуговой промежуток. Кроме того, в результате химического взаимодействия между металлом и шлаком шлак раскисляет металл сварочной ванны, растворяет вредные примеси, легирует металл шва, накапливая теплоту, замедляет охлаждение металла шва, что способствует улучшению его качества. В зависимости от элементов, составляющих шлак, его химическое воздействие на жидкий металл может быть окисляющим или раскисляющим. [c.213]

Взаимодействие расплавленного металла с газовой фазой определяется составом атмосферы дуги и химичеср1ми свойствами элементов, содержащихся в расплавленном металле. Атмосфера дуги состоит из смеси газов О2, N2, Нг, СО, СО2, паров воды, металла и шлака. О2, N2, Н2 попадают в нее в основном из воздуха, а также из сварочных материалов (сварочной проволоки, покрытий электродов, флюсов и защитных газов). Дополнительным источником О2 и Н2 могут быть ржавчина, органические загрязнения и конденсированная влага на поверхности проволоки и свариваемого металла. СО2 и СО образуются в результате разложения в дуге компонентов покрытий электродов и флюсов. В случае сварки в защитной атмосфере углекислого газа они составляют основу атмосферы дуги. Количественное соотношение и парциальное давление газов зависят от вида сварки и применяемого способа защиты сварочной ванны. При высокой температуре дуги основная часть г ов диссоциирует и переходит в атомарное состояние. При этом их химическая активность и способность к растворению в расплавленном металле повышаются. [c.227]

Дл-я защиты металла шва от взаимодействия с воздухом в состав электродного покрытия вводят компоненты, образующие при расплавлении шлаки и газы, которые вытесняют воздух из зоны дугового разряда и сварочной ванны. К газообразующим веществам относятся органические вещества и карбонаты (крахмал, целлюлоза, мрамор, магнезит и др.). К шлакообразующим относятся марганцевая руда, рутил (Т Ог), плавиковый шпат (СаРг), мрамор (СаСОз) и др. [c.613]

Активность шлаков прп взаимодействии с металлом в значительной степени яа-висит от их вязкости. Только легкоподвижные шлаки с малой вязкостью и относительно невысокой температурой плавления могут растворять (и связывать) образующиеся в металле окислы. Такие шлакп всплывают на поверхность шва п почти не препятствуют выделению газов из кристаллизующейся части сварочной ванны. [c.119]

Вблизи торца электрода расплавленный металл, покрытие и образующаяся газовая фаза интенсивно взаимодействуют друг с другом. При этом жидкий металл может окисляться выделяющимися из покрытия кислородом и углекислым газом, а также в результате непосредственного взаимодействия с окислами шлака, образующегося при плавлении покрытия. Одновременно происходит и растворение в металле неокисленных элементов из покрытия (железа, марганца, кремния из ферросплава, пррдуктов легко восстанавливаемых окислов покрытия, напрг....ч,р N10, СигО и др.). В результате состав капель металла изменяется по отношению к исходному составу электродного стержня. Эти реакции взаимодействия продолжаются и в период перехода мй-алла через дуговой промежуток в сварочную ванну, находящуюся на свариваемом изделии. [c.264]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...