Взаимодействие металла с кислородом при сварке плавлением

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛА С КИСЛОРОДОМ ПРИ СВАРКЕ ПЛАВЛЕНИЕМ [c.206]

Большим затруднением при сварке титана и его сплавов является высокая активность к кислороду, азоту, водороду и углероду в расплавленном и твердом состояниях при температурах выше 600°С. Для получения при сварке плавлением соединения хорошего качества необходимо полностью защищать свариваемые металлы от взаимодействия с воздухом и вредными примесями сварочной ванны и нагретых выше 600°С металлов основного и шва. [c.14]

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]

В соответствии с термодинамическими расчетами в зоне плавления сварки наиболее вероятна диссоциация влаги по уравнению (3.17). Образующиеся при этом кислород и водород должны растворяться в жидком металле. В связи с этим при сварке стали реакцию взаимодействия водяного пара с жидким железом можно описать следующим уравнением [c.172]

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]

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]

При сварке покрытым электродом происходит плавление стержня и покрытия. Расплавляющееся покрытие образует шлак и газы. Шлаковый слой предохраняет металл от взаимодействия с кислородом и азотом воздуха. Газы оттесняют воздух из зоны плавления (зоны дуги) и обеспечивают дополнительную защиту от контакта с ним. [c.191]

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]

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В ЗОНЕ ПЛАВЛЕНИЯ С КИСЛОРОДОМ (ОКИСЛЕНИЕ МЕТАЛЛА ПРИ СВАРКЕ) [c.57]

При сварке под активными флюсами-силикатами имеет место не только восстановление кремния (или кремния и марганца одновременно), но и окисление жидкого металла в зоне плавления. Кремне- и марганцевосстановительные (или окислительные) процессы наиболее активно протекают в высокотемпературной части сварочной ванны. При дальнейшем охлаждении жидкого металла (тыльная часть сварочной ванны) начинается взаимодействие растворенных в нем кремния и марганца с кислородом по реакции (23), а также реакции [c.104]

Наиболее вероятным процессом всегда будет окисление металла свободным кислородом, попавшим в зону сварки из воздушной атмосферы. Окисление металла происходит при взаимодействии с СОг и Н2О в атмосфере дугового разряда, а также при взаимодействии со шлаками, полученными в результате плавления сварочных флюсов или электродных покрытий. [c.260]

При сварке покрытым электродом происходит плавление стержня и покрытия. Расплавляющееся покрытие образует щлак и газы. Шлак обволакивает капли металла, появляющиеся при плавлении электродной проволоки. В ванне шлак перемешивается и, всплывая на ее поверхность, образует шлаковый слой, предохраняющий металл от взаимодействия с кислородом и азотом воздуха. Кроме того, всплывая на поверхность ванны, шлак очищает расплавленный металл. Выделяющиеся при расплавлении покрытия газы оттесняют воздух из зоны плавления (зоны дуги) и, таким образом, способствуют созданию лучших условий защиты. [c.107]

Стыковая сварка циркония, тантала, ниобия из-за высокой температуры плавления и активного взаимодействия с кислородом, азотом и частично водородом сопровождается растворением этих газов в металле и интенсивным горением расплавляемых частиц с появлением большого количества окислов в виде хлопьев и дыма. Эти металлы обычно сваривают стыковой сваркой в защитных камерах с нейтральным газом при отсосе образующихся окислов. При кратковременном нагреве ниобий и молибден можно сваривать без защиты. Сваривае.мость редких металлов зависит от способа их получения. Легко свариваются спеченные в вакууме, деформированные, отожженные мелкозернистые металлы. [c.46]

Ранее отмечалось, что в условиях сварки металл в результате взаимодействия с окружающей материальной средой может поглощать нежелательные элементы, ухудшать свой состав и свойства. Так, например, при выполнении сварки в обычной воздушной атмосфере без специальной защиты металла от ее воздействия происходят процессы окисления и азотирования. Для некоторых металлов, в частности сталей, наиболее значительными в этих условиях являются окисление и азотирование жидкого металла — капель расплавленного добавочного металла или сварочной ванны. При сварке других металлов, например титановых сплавов, опасно взаимодействие с кислородом, азотом (и некоторыми другими элементами и соединениями) не только жидкого, расплавленного металла, но также и твердого, нагретого ниже температуры плавления. [c.208]

При сварке меди необходимо учитывать специфические свойства этого металла, из которых главными являются высокая теплопроводность, большая жидкотекучесть и значительная активность металла при взаимодействии с кислородом и водородом в расплавленном состоянии. Вследствие высокой теплопроводности меди (почти в 6 раз большей, чем у стали) для сварки плавлением необходимо применять источники нагрева с большой тепловой мощностью, а также повышенную по сравнению со сталью погонную энергию. Высокие тепло- и температуропроводность приводят также к существенным скоростям охлаждения металла шва и околошовной зоны и малому времени пребывания сварочной ванны в жидком состоянии. Это ухудшает формирование шва и вызывает затруднения при металлургической обработке ванны. Улучшение формирования шва можно обеспечить с помощью предварительного подогрева. Предварительный и сопутствующий подогрев основного металла улучшает условия кристаллизации сварного шва, снижает внутренние напряжения и устраняет склонность металла шва к образованию трещин. Изделия толщиной более 10-15 мм подогревают газовым пламенем, рассредоточенной дугой и другими способами до следующей температуры из меди - 250-300 °С, латуни - 300-350 °С, бронзы - 500-600 °С. [c.120]

При дуговой сварке плавлением расплавленный металл, взаимодействуя с окружающей атмосферой, поглощает кислород, азот и водород, что существенно сказывается на свойствах металла щва. [c.67]

Высокие температуры, используемые при сварке плавлением, с одной стороны, понижают термодинамическую устойчивость оксидов, как это было показано в п. 9.2, но, с другой стороны, скорость их образования резко увеличивается и за очень небольшое время сварочного цикла металлы поглощают значительное количество кислорода. Поглощенный кислород может находиться в металле или в растворенном состоянии в виде оксидов (обычно низшей степени окисления), или субоксидов (TieO, TisO, Ti20), а также может создавать неметаллические включения эндогенного типа, образовавшиеся при раскислении металла более активными элементами. И то, и другое резко снижает качество сварных соединений, особенно пластичность металла шва. Исследования этого вопроса показали, что основная масса кислорода в металле обычно находится в неметаллических включениях [20]. Источниками кислорода в металле при сварке служат окислительно-восстановительные реакции между металлом и атмосферой сварочной дуги, металлом и шлаками, образующимися в результате плавления флюсов или при разложении и плавлении компонентов электродного покрытия, а также при взаимодействии с наполнителями порошковой проволоки. [c.317]

Высокая химическая активность в сочетании с низкой теплопроводностью, высоким электросопротивлением и температурой плавления, склонность к росту зерна в околошовной зоне определяют особенности сварки титана и его сплавов. Большая химическая активность титана при высоких температурах по отношению к азоту, кислороду и водороду затрудняет его сварку. Необходимым условием для получения качественного соединения при сварке титана плавлением является полная двухсторонняя защита от взаимодействия с воздухом не только расплавленного металла, но и нагретого выше 600°С основного металла и шва. При нагреве до высоких температур титан склонен к росту зерна-. Для устранения этого сварку следует выполнять при минимально возможной погонной энергии. Вследствие загрязнения металла сварного шва газами понижается его пластичность, что приводит к образованию холодных трещин. Загрязнение металла шва водородом можно предупредить, применяя электродную или присадочную проволоку, предварительно подвергнутую вакуумному отжигу. Содержание водорода в такой проволоке не превышает 0,004—0,006%. Большое влияние на качество сварного соединения оказывает состояние поверхности кромок и присадочного металла. Для удаления окиснонитридной пленки, образующейся после термообработки, ковки, штамповки, используют опеско-струивание и последующее травление в смеси солей с кислотами или щелочами. [c.146]

Отличительными особенностями при сварке этих металлов являются высокие, как и для металлов IV группы, окисляемость, активность и чувствительность к примесям внедрения. Ниобий и тантал образуют тугоплавкие оксиды, однако температуры их плавления ниже температуры плавления металла (1460 °С для КЪгОз и 1900 °С для ТагОз). Удельный объем оксидов значительно превьппает удельный объем основного металла, поэтому оксидные пленки растрескиваются и отслаиваются, открывая доступ кислороду к поверхности металла. Оксид ванадия (УгОз) летуч и имеет низкую температуру плавления (675 °С) поэтому оксидная пленка не защищает металл от окисления. Окисление начинается с температур (в °С) >200...250 для ниобия >300 для тантала и >400 для ванадия. С азотом эти металлы взаимодействуют в меньшей степени, чем с кислородом, и устойчивы до следующих температур (в °С) ниобий - до 350 тантал - до 450 ванадий - до 800. Нитриды представляют собой твердые тугоплавкие соединения. [c.151]

Видимо, соверщенно неокисленными могут быть флюсы, не содержащие окислов, в частности, состоящие из галогенидов. Такие бескислородные флюсы на базе плавикового шпата были предложены Институтом электросварки им. Е. О. Патона [56, 77]. Хотя их технологические характеристики заметно хуже, чем у флюсов, содержащих и окислы и галогениды, они получили в ряде случаев практическое применение. Например, при сварке титановых сплавов, как при автоматической под флюсом, так и при электрошлаковой, используются флюсы на базе aFj с некоторыми добавками. В связи с относительно невысокой температурой плавления этих флюсов (менее 1318° С — температуры плавления aFj) они ограничивают сварочные режимы. Так, при больших силах сварочного тока шлак сильно перегревается и перестает выполнять свои защитные функции. Наряду с этим между гранулами флюса находится воздух, который взаимодействует с расплавленным металлом. При этом большое значение имеет время нахождения металла ванны в расплавленном состоянии, т. е. время реакции кислорода с расплавом. Поэтому сварка титановых сплавов под флюсом оказывается целесообразной только при относительно небольшой толщине свариваемого металла (т. е. при малом времени взаимодействия металла и флюса). [c.222]

Пр 1 газовой сварке плавлением газосварочное пламя в значительной степени изолирует области расплавленного при сварке металла от его взаимодействия с воздухом. В связи с этим при газовой сварке практически азотирование металла не наблюдается. Однако при сварке обычно применяемым ацетилено-кислородным пламенем в зависимости от его регулировки (соотношения кислорода и [c.197]

Большинство пар свариваемых разнородных металлов или сплавов различается температурой плавления, плотностью, температурными коэффициентами линейного расширения, типом решетки и ее параметрами. Тугоплавкие и химически активные титан, ниобий, тантал, молибден при нагреве активно взаимодействуют с азотом и кислородом (при температуре выше 873 К), что ухудшает их свойства. Эти металлы и их сплавы, а также стали необходимо сваривать в вакууме не менее 6,7-10" Па, Медь (бескислородную), ниобий и молибден следует отжигать непосредственно перед сваркой в водороде при 873, 1673 и 1173 К в течение 30, 20 и 10 мин соответственно, а никель НП1 и сплав 29НК при 1123 и 1073 К в течение 15 и 30 мин. [c.140]

Титан получил широкое распространение благодаря своим особым свойствам малой плотности (4,5 г/см ), высокой температуре плавления (1665°С), высокой коррозионной стойкости во многих агрессивных средах, высокой прочности. Высокое электрическое сопротивление и низкая теплопроводность создают условия, при которых для сварки титана затрачивается значительно меньше электроэнергии, чем при сварке алюминия и даже стали. Кроме того, титан маломагнитен, и поэтому значительно снижается влияние магнитного дутья. Основной трудностью сварки титана и его сплавов является большая химическая активность титана при высоких температурах в отношении кислорода, азота и водорода. Поэтому для получения качественных соединений при сварке необходима хорошая защита от взаимодействия с атмосферой не только сварочной ванны, но и всей зоны металла, нагретого свыше 500°С. [c.294]

В процессе сварки все металлы и их сплавы, взаимодействуя с кислородом и азотом окружающего воздуха, образуют окислы, которые имеют более вьюо-кую температуру плавления, чем сам свариваемый металл. Для защиты расплавленного металла от окисления и для удаления образовавшихся при сварке окислов применяются специальные сварочные порошки, пасты или жидкости, называемые флюсами. [c.39]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...