Окисление и раскисление металла при сварке

ОКИСЛЕНИЕ И РАСКИСЛЕНИЕ МЕТАЛЛА ПРИ СВАРКЕ [c.126]

Раскисление металла при сварке. Применяемые при сварке защитные меры не всегда обеспечивают отсутствие окисления расплавленного металла. Поэтому требуются меры по его раскислению. Раскислением называют процесс восстановления металла из его оксида и перевод кислорода в форму нерастворимых соединений с последующим их удалением в шлак. Окисление и раскисление, в сущности, представляют два противоположных направления одного и того же химического процесса. В общем случае реакция раскисления ста- [c.64]

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]

Советские ученые разработали теорию металлургических процессов, вопросы термических воздействий и напряжений при сварке, а также теоретические основы сварочного металловедения и создали теорию сварочных процессов. Эта теория позволила глубоко проанализировать существо вопросов окисления и азотирования в процессе сварки, раскисления наплавленного металла, действия защитных газов, флюсов, сварочных шлаков. Она же определила обоснованный подход к вопросам разработки электродов и их покрытий и обусловила возможность управления этими процессами и регулирования их в нужном направлении в зависимости от конкретных потребностей производственной практики [79]. [c.140]

При газовой сварке металл ванны интенсивно перемешивается с газовым потоком пламени и вступает во взаимодействие с ним, в результате чего происходит окисление (соединение с кислородом), испарение отдельных компонентов (составляющих) металла, раскисление расплавленного металла, насыщение металла углеродом, водородом и др. В основном металл шва окисляется газами пламени горелки или кислородом воздуха. Растворяясь в стали, кислород вступает в соединение с легирующими компонентами, что увеличивает общее содержание кислорода в металле шва. Таким образом, избыточное содержание кислорода (в виде окислов или в чистом виде) приводит к снижению механических свойств сварного соединения. Кроме того, в процессе сварки содержание некоторых элементов (углерода, кремния, марганца и т. д.) в металле шва уменьшается, так как они выгорают. Вследствие этого также происходит - снижение механических свойств наплавленного металла. Процессы окисления и раскисления происходят одновременно и находятся во взаимосвязи. Так, например, восстановление железа из окислов в условиях сварки осуществляется в основном за счет окисления углерода, кремния, и марганца. Возможность протекания этих реакций зависит от температуры и процентного содержания элементов. [c.90]

Первоначальная высокая раскисленность как основного, так и добавочного (присадочного) металла при сварке высоколегированных аустенитных сталей позволяет обойтись без необходимости обязательного раскисления металла, что требуется при сварке некоторых углеродистых сталей [84]. Однако при этом необходимо по возможности исключать дополнительное окисление л еталла в процессе выполнения сварки. [c.49]

При сварке расплавленный металл активно взаимодействует с окружающей газовой средой и флюсами, нагретыми до высоких температур. Процессы взаимодействия протекают с большими скоростями. Однако в связи с кратковременностью существования расплава и вступлением во взаимодействие все новых порций реагирующих фаз большинство реакций в сварочной ванне полностью не завершаются и состояние равновесия не достигается. Металлургические процессы сопровождаются химическими реакциями, которые приводят к окислению, раскислению, легированию сварочной ванны определенными элементами, растворению и выделению в ней газов и др. [c.25]

При сварке железа и никеля газы средней зоны нормального ацетиленокислородного пламени предотвращают образование оксидов этих металлов, так как они сравнительно хорошо восстанавливаются оксидом углерода СО и водородом Н2. Однако такие металлы, как медь, магний, алюминий и цинк, не восстанавливаются газами пламени. Для их восстановления используют флюсы — вещества, вводимые в сварочную ванну для раскисления расплавленного металла и извлечения из него образующихся оксидов и неметаллических включений. Кроме того, флюсы создают на поверхности ванны пленку шлака и тем самым предохраняют металл от дальнейшего окисления и азотирования. [c.284]

При сварке плавлением происходит окисление наплавленного металла и выгорание его составных элементов, легирование наплавленного металла и его раскисление, диффузия между наплавленным и основным металлом, выравнивание их состава и поглощение наплавленным металлом различных газов (азота и др.). [c.340]

Для улучшения качества сварного соединения при газовой сварке часто применяют флюсы, вводимые в сварочную ванну. Назначением флюсов является раскисление металла сварочной ванны, извлечение из него неметаллических включений и образование шлаковой пленки на поверхности расплавленного металла, защищающей его от окисления. [c.504]

При сварке некоторых металлов (алюминий, медь, латунь) применяют флюсы, в состав которых входят отдельные компоненты, способствующие образованию легкоплавких соединений. Таким образом, под раскислением следует понимать удаление из металла шва кислорода, находящегося в нем в виде различных окислов. Процессы раскисления и окисления происходят одновременно и взаимосвязанно. [c.19]

При сварке малоуглеродистой стали всегда следует помнить о неразрывной связи между окислением железа и потерей углерода, так как, применяя раскисление, мы можем удалить кислород из металла сварочной ванны, но углерод, потерянный в виде-газообразных окислов, компенсировать при сварке удается с большим трудом. [c.291]

Достаточно высокое содержание в покрытии электродов сильных раскислителей (например, в электродах УОНИ-13 суммарное содержание Ti, Si, Мп составляет около 20%) позволяет получить хорошо раскисленный металл, малочувствительный к образованию горячих трещин вследствие связывания марганцем серы (MnS). Несмотря на то что электроды второй группы по сравнению с электродами первой группы характеризуются меньшей окисленностью наплавленного металла и более высокими механическими свойствами сварного соединения, они не могут обеспечить требуемых свойств металла шва при сварке высоколегированных сталей и сплавов, содержащих элементы с высоким сродством к кислороду (А1, Ti). [c.360]

Флюс предназначен для раскисления металла сварочной ванны и перевода неметаллических включений в шлак. При сварке на поверхности расплавленного металла образуется шлаковая пленка, которая защищает металл от окисления. [c.268]

При осаждающем раскислении процессы окисления железа и его восстановления происходят при сварке беспрерывно. Окисление железа происходит в передней части ванны, где температура более высокая. Восстановление железа из закиси, находящейся в металле, происходит преимущественно в задней части сварочной ванны, где температура более низкая. [c.29]

В качестве присадочного металла при газовой сварке чугуна применяют чугунные прутки или забракованные поршневые кольца двигателей следующего химического состава углерода 3,4% кремния 2,45% марганца 0,6% хрома до 0,3% никеля до 0,2% серы 0,1 % и фосфора 0,6%. Присадочный металл должен содержать повышенное количество таких графитизирующих элементов, как кремний и марганец. При пайке чугуна применяют латунные и бронзовые прутки, в которых содержится меди 60—65%, олова 2,5—3,0% и цинка — 30—40%. Для раскисления, а также для защиты от окисления расплавленного металла применяют флюсы, состав которых зависит от рода свариваемого металла. Флюс, состоящий из 34,0% буры 6,5% хлористого натрия 58,0% углекислой соды и 1,5% окиси железа или 70% борной кислоты и 30% углекислого натрия, применяют для сварки углеродистых и легированных сталей. Для горячей сварки серого чугуна применяют либо буру (100%), либо смесь, состоящую из 50% буры, 47% двууглекислого натрия и 3% окиси кремния, или из 56% буры, 22% углекислого калия и 22% углекислого натрия. Для сварки—пайки ковкого чугуна латунным сплавом применяют флюс, состоящий из борной кислоты (50%) и буры (50%). [c.234]

Основное условие получения качественного наплавленного металла — это предупреждение окисления путем создания различных защитных сред. Принимаемые при сварке защитные меры не всегда обеспечивают отсутствие окисления, поэтому требуется произвести раскисление наплавленного металла, т. е. восстановить металл из окислов и каким-либо путем удалить окислы из наплавленного металла. [c.59]

Степень окисления металла зависит также и от техники сварки. В ряде случаев при работе длинной дугой получают окисление больше, чем при сварке короткой дугой. Применение качественных электродов обеспечивает частичное удаление из металла шва кислорода, находящегося там в виде различных окислов. Этот металлургический процесс называется раскислением, или восстановлением. [c.16]

Металлургические процессы, происходящие при сварке в среде углекислого газа, слагаются из окисления, раскисления и легирования металла шва. Все эти процессы происходят одновременно и связаны друг с другом. Реакции окисления нежелательны. Но так как они неизбежны из-за способности углекислого газа окислять металл, то процессом сварки управляют так, чтобы устранить последствия вредного действия окисления. [c.26]

Более эффективным является применение активированного пламени, т. е. пламени с несколько повышенным количеством кислорода. При этом одновременно с повышением эффективности прогрева и расплавления будет происходить и окисление расплавленного металла. Для раскисления жидкого металла необходимо в ванну вводить достаточное количество раскислителей (при сварке углеродистых сталей обычно 51 и Мп), которые, как правило, вводятся с присадочным металлом (например, для стали применяется присадочная проволока с содержанием 51 0,5—0,8% и Мп [c.100]

Более эффективным является применение активированного пламени, т. е. пламени с несколько повышенным количеством кислорода. Но, одновременно с повышением эффективности прогрева и расплавления, будет происходить и окисление расплавленного металла. Для раскисления жидкого металла необходимо в ванну вводить достаточное количество раскислителей (при сварке углеродистых сталей обычно 51 и Мп), которые, как правило, вводятся с присадочным металлом (например, для стали применяется присадочная проволока с содержанием 51 = 0,5-т-0,8% и Мп = 0,8-н1%). Добиваясь повышения производительности сварки, следует учитывать увеличение стоимости присадочного металла. [c.107]

В процессе сварки все металлы и их сплавы, соединяясь с кислородом окружающего воздуха и кислородом сварочного пламени, образуют оксиды, которые имеют более высокую температуру плавления, чем сам металл. Для защиты расплавленного металла от окисления и удаления образовавшихся при сварке оксидов применяют сварочные порошки или пасты, называемые флюсами. Следовательно, флюсы — это вещества, которые вводят в сварочную ванну для раскисления расплавленного металла и удаления из него образовавшихся окидов и неметаллических включений. [c.33]

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]

В связи с ЭТИМ При наличии СОг в газовой фазе необходимо применять меры для предохранения металла при сварке от окисления, либо раскислять окисленный металл. Поэтому применение СО2 в качестве защитного газа может обеспечить защиту от азота воздуха, но не исключает окисления. В связи с этим для раскисления металла в электродную проволоку обычно вводятся в необходимом количестве раскнслители, как правило, 51 и Мп, при определенном соотношении ме>вду ними. [c.224]

Особенности металлургических процессов при сварке под керамическими флюсами. Керамические или неплавленые флюсы для сварки металлов позволяют сохранять все преимущества автоматической сварки под слоем плавленого флюса (малые потери) металла, высокая производительность, высокое качество сварных соединений), но в то же время позволяют легировать и раскислять металл сварочной ванны в очень широких пределах. Керамические флюсы представляют собой порошки различных компонентов, образующих шлаковую фазу, изолирующую металл от окисления, н ферросплавы или свободные металлы для раскисления и легирования. Все эти порошковые материалы замешивают на растворе силиката натрия NaaSiOs ( жидкое стекло ) и подвергают грануляции на специальных устройствах. После этого их просушивают, прокаливают для удаления влаги и хранят в герметической таре. Так как в процессе изготовления они не подвергаются нагреву, то все даже активные металлы в них сохранены и при плавлении флюса они переходят в металл шва, раскисляя его и легируя до нужного состав а. [c.373]

В определеиной степени раакйсяение сварочной ванны осуществляется окисью углерода или водорода, имеющимся в сварочном пламени горелки, при этом пламя не только восстанавливает окислы, но и защищает расплавленный металл от воздействия кислорода и азота воздуха, при растворении которых в металле шов становится хрупким. Следует отметить, что ацетилено-кислородное пламя по отношению к расплавленному металлу является в основном защитной средой, затрудняющей доступ кислорода к сварочной ванне и замедляющей окисление металла. Особенно это ярко выявляется при сварке высокоуглеродистых сталей, а также при сварке меди, лату- ней, бро1нз и других цветных металлов и шлавов, раскисление которых одним пламенем недостаточно. В этом случае применяются флюсы, способствующие удалению окислов из металла. Для полного раскисления ме- [c.90]

Сварка угольным или графитовьш электродом производится электродами диаметром 4—20 мм на постоянном токе прямой полярности длинной дугой (10—15 мм) в нижнем положении при напряжении 40—55 В. Для предотвращения образования закиси меди сварку необходимо выполнять быстро, без остановок и перерывов, со скоростью не менее 0,25 м/мин. Сечение присадочного прутка должно быть не меньше 20—25 мм . В этом случае расплавленный металл прутка не перегревается и предохраняется от интенсивного окисления. Конец присадочного прутка должен находиться между концом электрода и сварочной ванной, а сам присадочный пруток наклоняется под углом 30° к свариваемому изделию. Электрод располагается углом вперед под 20—30° к вертикали, стыковые швы рекомендуется сваривать за один проход, так как повторное воздействие термического цикла на металл шва приводит к снижению его прочности. Для раскисления металла шва в качестве флюса применяют плавленую буру или борный шлак. Флюс обычно наносится на смоченную жидким стеклом поверхность прутка присадочного металла или на свариваемые кромки в виде пудры с последующей просушкой на воздухе. Перед нанесением флюса кромки необходимо тщательно очи- [c.143]

Рутиловое покрытие (условное обозначение Р) содержит значительное количество титановых соединений (рутил, титановый концентрат, ильменит), создающих шлаковую защиту, а газовая защита обеспечивается целлюлозой, мрамором, мелом, декстрином. Раскисление и легирование производится ферромарганцем. Электроды с рутиловым покрытием обладают хорошими сварочно-технологическими свойствами — дуга горит стабильно на переменном и постоянном токе любой полярности, хорошо формируется шов с плавным переходом к основному металлу, легко отделяется шлаковая корка, потери металла на разбрызгивание небольшие. Металл шва мало склонен к образованию пор при сварке ржавого, влажного и окисленного металла, при колебаниях длины дуги. Технологические свойства электродов зависят также от толщины покрытия. Но технологическим свойствам и содержанию железного порощка в покрытии электроды разделяют на три группы для сварки в любом положении для сварки в любом, но преимущественно в нижнем для сварки в нижнем и наклонном положениях. Основное назначение электродов первой группы — сварка металлов средней толщины (3—12 мм) в монтажных и заводских условиях, где преобладают короткие и криволинейные швы, расположенные э различ [c.54]

Кромки металла перед сваркой должны быть хорошо очищены, аргон защищает мета.ал от окисления, но он не восстанавливает окислов, имевшихся до сварки. Некоторые затруднения может представлять сварка обычной малоуглеродистой стали. Если это спокойная сталь хорошо раскисленная при изготовлении и имеющая некоторый избыток кремния, то она хорошо сваривается в аргоне, если же сталь плохо раскислена, является кипящей по способу изготовления, содержит очень мало кремния, то при расплавлении дугой сталь кипит за счет содержащегося в ней кислорода и дает пористьп наплавленный металл. [c.444]

Сварочное пламя по отношению к расплавленному металлу является не раскислителем, а защитной средой, затрудняющей доступ кислорода к сварочной ванне и замедляющей окисление металла. Особенно ярко это выявляется при сварке высокоуглеродистых и высоколегированных сталей, а такй е при сварке меди, латуни, бронзы и алюминиевых сплавов, раскисление которых одним пламенем недостаточно. В этом случае необходимо применять флюсы, способствующие удалению окислов из металла. [c.19]

Окисленный во время сварки металл необходимо раскислить, т. е. удалить из него кислород, находящийся в металле в виде различных окислов. Процессы раскисления и окисления происходят при сварке одновременно. Наиболее полно процесс раскисления произойдет в том случае, если окислы, попадая в шлак, связываются в сложные соединения, не растворимые в стали (силикаты, алюмосиликаты). В связи с большой скоростью кристаллизации сварочной ванны значительная часть образующихся окислов — продуктов раскисления не успевает всплыть и остается в металле шва в виде неметаллических включений. Полнота удаления продуктов раскисления из жидкого металла в большой степени зависит от их состава и свойств. Количество кислорода, находящегося в металле шва в виде неметаллических включений, зависит от состава покрытия (рис. 7-21). [c.319]

Электроды с рудно-кислым покрытием. Шлакообразующую основу рудно-кислого покрытия составляют окислы железа и марганца (преимущественно в виде руд) и различные алюмосиликаты (полевой шпат, пегматит, гранит и др.). Газовая защита расплавленного металла в основном обеспечивается за счет разложения органических составляющих покрытия (оксицеллюлозы, крахмала, декстрина, древесной муки). Раскисление металла осуществляется марганцем, который вводят в покрытие в виде ферромарганца. При сварке электродами с рудно-кислым покрытием активно протекают реакции окисления марганца (7-2) и железа [c.321]

При сварке латуней окисление металла не опасно, так как цинк является хорошим рас-кислителем, связывающим кислород, поэтому металл шва достаточно раскислен. При растворении водорода в жидком металле значительно интенсивнее начинает испаряться цинк. Вместе с тем, любое выгорание и испарение цинка снижают прочность металла шва. Поэтому при электродуговых видах сварки и газовой сварке для з еньшения потерь цинка в сварочные прутки, проволоки, флюсы, покрытия электродов и т.д. вводят более активные раскислители, например кремний, образующий тугоплавкий оксид 8Ю2, температурный интервал кристаллизации которого 1625...1750 °С. Пленка этого оксида покрывает ванну жидкого металла и препятствует окислению и испарению цинка. [c.117]

Электродная проволока, применяемая для сварки углеродистых сталей, должна содержать повышенное количество марганца и кремния. Это необходимо для того, чтобы обеспечить процессы раскисления металла, поскольку окисление легирующих компонентов повышается за счет кислорода, выделяющегося в дуге при диссоциации углекислого газа по реакции СОг СО-ЬО. Обычная сварочная проволока Св-08 и Св-08А непригодна для сварки в углекислом газе. Наибольшее применение находят проволоки Св-08ГС, Св-08Г2С и др. Для сварки легированных сталей следует применять проволоки, имеющие несколько большую степень легирования, чем у основного металла. Для полуавтоматической сварки применяются проволоки малого диаметра. Поскольку длина участка сварочной проволоки, нагруженного током, невелика, то сварку выполняют на режимах, характеризуемых повышенной плотностью тока. Это обеспечивает возмож- [c.47]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...