Основные реакции в зоне сварки

Основные реакции в зоне сварки [c.40]

При отсутствии химических реакций в зоне сварки содержание любого элемента в металле шва (Сщ) может быть найдено по формуле Сш оФо+С9(1—фо). где Со, Ср — исходное содержание элемента в основном н электродном металле, ф — доля основного металла, например, определим содержание никеля в металле шва при дуговой сварке стали, содержащей 1,2% никеля, с использованием электродной проволоки с содержанием никеля 1,5% (сварка встык без разделки). Принимая среднее значение фо=0,3, получаем Сщ (N1%) = 2-о,3+1,5 (1—0,3)=1,41%. [c.25]

Одним из характерных дефектов является также пористость, связанная преимущественно с насыщением сварного соединения водородом вследствие различной растворимости газов в твердом и жидком состояниях, перемещения водорода из основного металла в зону сварки, реакций взаимодействия с примесями. Отмеченные обстоятельства требуют очень высокой культуры производства при сварке цветных металлов и их сплавов. [c.132]

Большая часть теплоты сварочной дуги идет на нагрев и плавление присадочного и основного металлов, электродного покрытия либо флюса и на химические реакции в зоне сварки, часть рассеивается в окружающей среде. В связи с этим значения основных составляющих теплового баланса дуги принято определять, пользуясь понятием эффективных КПД нагрева изделия дугой, нагрева электрода дугой, нагрева флюса дугой и т.д. [c.18]

Больщая часть теплоты сварочной дуги идет на нагрев и плавление присадочного и основного металлов, электродного покрытия либо флюса и на химические реакции в зоне сварки, часть теряется в окружающей среде. Тепловая мощность дуги, теряемая бесполезно, зависит от многих трудно учитываемых факторов. В связи с этим значения основных составляющих теплового баланса дуги принято определять, пользуясь понятием эффективных КПД, например эффективный КПД нагрева изделия дугой, нагрева электрода дугой, нагрева флюса дугой и т.д. [c.35]

Высокая температура нагрева при сварке значительно ускоряет процессы плавления электродного металла, основного металла, электродного покрытия и флюса. При этом имеет место значительное испарение, разбрызгивание и окисление веществ, участвующих в химических реакциях в зоне сварки. [c.53]

Таким образом, основность флюса является его важной металлургической характеристикой и наряду с концентрационными условиями позволяет регулировать реакции взаимодействия между флюсом-шлаком и металлом на межфазной границе в зоне сварки. Поэтому выполнение более или менее достоверных расчетов по химической активности флюсов без учета одной или другой из названных характеристик практически невозможно. [c.189]

Металл в зоне плавления и контактирующие с ней фазы (шлак, покрытие газ) непрерывно изменяют свою температуру (фиг. 5). Кроме того, зона плавления непрерывно разбавляется новыми порциями еще непрореагировавших веществ (расплавление присадочного и проплавление основного материала, плавление флюса и покрытия, подача в зону сварки защитного газа и т. д.). Следовательно, понятие термодинамического равновесия неприменимо к зоне плавления в целом. Тем не менее это понятие, а также расчетные и опытны данные о константах равновесия отдельных реакций оказываются весьма полезными для анализа металлургических реакций при сварке по следующим причинам [c.57]

Газы в сварочную ванну попадают из пламени и окружающей атмосферы как непосредственно, так и в результате протекающих там химических реакций. Процесс растворения газов в жидком металле может быть разбит на три стадии поглощение атомов газов поверхностью металла взаимодействие этих газов с металлом поверхностных слоев диффузия образовавшихся продуктов в глубь жидкой ванны. Источниками кислорода и водорода являются воздух, электродные покрытия, флюсы, защитные газы, а также оксиды, поверхностная влага и другие загрязнения основного и присадочного металла. Азот попадает в зону сварки главным образом из воздуха. Характер взаимодействия газов с различными металлами различен. [c.211]

Основные химические процессы в зоне сварки. Рассмотрим их при сварке стали как наиболее распространенного промышленного металла (сплава). Химический состав металла шва зависит от состава электродного и основного металла, а также от химических реакций, протекающих в зоне сварки. На ход и интенсивность этих реакций влияет окружающая атмосфера, степень защиты зоны сварки, состав электродных шлаков, режим сварки. При высокой температуре происходит интенсивное испарение и выгорание из стали отдельных элементов. В атомарном состоянии газы активно вступают в реакцию с расплавленным металлом, растворяются в нем. Б результате снижается пластичность и повышается хрупкость металла шва. [c.79]

В области высоких температур 7=5000° С водяной пар диссоциирует в основном по реакциям, способствующим повышению окислительных условий в зоне сварки [c.374]

Следует всегда иметь в виду, что металлургические процессы при дуговой сварке должны обеспечить получение металла шва с определенными механическими свойствами и определенного химического состава, которые определяются не только составом присадочного и основного металла, но в значительной степени зависят от характера и интенсивности реакций, протекающих в процессе сварки. При этом каждому способу сварки соответствуют определенные химические реакции, и металл шва имеет различные свойства и химический состав, зависящие от характера и интенсивности реакций, происходящих в зоне сварки. А это, в свою очередь, зависит от реакций, протекающих в газовой среде, на границах раздела металл — газ, металл — шлак, газ — шлак — металл. [c.58]

Кислород интенсивно окисляет железо и примеси сталей. При сварке углеродистых сталей, окисление углерода и образование окиси углерода, происходящие при затвердевании шва, могут быть одной из основных причин образования пор в шве. Введение в проволоку элементов-раскисли-телей — кремния, марганца, титана и алюминия — подавляет реакцию окисления углерода и обеспечивает получение плотных швов. Кислород также интенсивно окисляет водород, попадающий в зону сварки, и серу, что повышает стойкость металла шва к образованию пор и горячих трещин, а также повышает механические свойства шва. [c.16]

Основной причиной образования газовых включений в плохо раскисленных сталях является реакция выгорания углерода. Элементы-раскислители, находящиеся в сварочной ванне, подавляют реакцию выгорания углерода, и образование пор не происходит. Большую пористость также вызывает водород, который попадает в зону сварки в основном из влаги. При наличии водорода в составе сварочной атмосферы дуга становится малоустойчивой, ухудшается формирование шва. [c.15]

Для обеспечения требуемого состава металла шва, а следовательно, хотя бы ориентировочного учета степени окисления (выгорания) элементов присадочного и основного металлов или, наоборот, обогащения ими металла шва за счет флюса либо покрытия электродов, а также возможного рафинирования жидкого металла и требуемого в связи с этим состава сварочной проволоки необходимо знать направление и примерную степень развития окислительно-восстановительных реакций на отдельных стадиях жидкого металла в зоне сварки. Это зависит от концентрации, температуры, удельной поверхности и продолжительности контактирования реагирующих веществ, а также от химического сродства к кислороду различных элементов, содержащихся в металле электродных капель и сварочной ванны. Чем больше концентрация, удельная поверхность и продолжительность контактирования жидкого Л1е-талла с газовой фазой и компонентами шлака, тем полнее протекают реакции их взаимодействия. Химическое сродство элементов к кислороду меняется с изменением температуры металла, а все перечисленные [c.228]

В связи с этим необходимо учитывать условия, в которых осуществляется технологический процесс сварки химический состав, размеры и толщину свариваемого металла температуру окру каю-щего воздуха режим сварки, определяющий долевое участие основного металла в формировании шва скорость охлаждения металла шва и зоны термического влияния (з. т. в.) химический состав присадочных материалов их долевое участие в формировании шва, характер протекающих в капле, дуге и сварочной ванне реакций величину пластических деформаций растяжения, возникающих в металле шва, и з. т. в. при его охлаждении. [c.171]

При газовой сварке на металл сварочной ванны активно воздействует газовая фаза всего пламени и особенно сварочной зоны, содержащей, в основном, СО + Н2 и частично пары воды, а также СО2, Н2, О2 и N2 и некоторое количество свободного углерода. Состав газовой фазы определяется соотношением кислорода и горючего газа в газовой смеси, температурой пламени и различен в ее различных зонах. От этого зависят металлургические взаимодействия газовой фазы с металлом сварочной ванны. Основные реакции при сварке - это окисление и восстановление [c.84]

Следствием плохой свариваемости металлов являются трещины в сварных соединениях, которые разделяются на горячие и холодные. Трещины образуются в процессе сварки в результате действия сварочных напряжений в периоды времени, когда отдельные зоны-сварного соединения находятся в разупрочнением и хрупком состояниях. При сварке почти всегда возникают остаточные сварочные напряжения (как правило, растягивающие в шве и сжимающие в основном металле). Процесс возникновения сварочных напряжений можно представить следующим образом (рис. 198). Вследствие неравномерного разогрева изделия при сварке свободное термическое расширение шва и околошовной зоны ограничивается реакцией менее нагретых зон основного металла. Вместо удлинения отдельных слоев свариваемого металла по кривой СтГ происходит [c.422]

Большая скорость подачи тепла сварочной дугой и его отвода в основной металл и в атмосферу влияет на характер кристаллизации ванны. В отличие от основного металла шов имеет структуру литой стали. По химическому составу он может отличаться от основного металла, так как образуется в результате перемешивания основного и электродного металла и под влиянием реакций, происходящих между металлом, газом и шлаком в процессе сварки. Термический цикл, который претерпевает сварное соединение, оказывает существенное влияние на структуру шва и прилегающие к нему зоны основного металла. [c.114]

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]

Теоретические предпосылки восстановления титана и алюминия при сварке под флюсом. По мнению автора, основная причина проявления окислительных свойств флюсов с АЬОз и ТЮг-—обменные реакции указанных окислов с углеродом и кремнием. Сродство углерода к кислороду повышается с увеличением температуры, поэтому окисление его окислами титана и алюминия не может вызывать сомнений, тем более, что с увеличением содержания во флюсе Т Ог и АЬОз концентрация углерода в металле шва заметно понижается (см. рис. 44). Поэтому в реакционной зоне сварки возможно взаимодействие по следующим уравнениям [c.72]

Состав металла шва при сварке в защитных газах плавящимся электродом определяется составом газа, составом электродного и основного металлов, их долями в металле шва ходом металлургических реакций. При сварке в Og и его смесях в зоне высоких температур у дуги происходит разложение СОг по реакции [c.16]

Основные проблемы повышения конструктивной прочности сварных изделий из перлитных и мартенситных сталей и а- и а+р-сплавов титана связаны с высокой склонностью этих материалов к образованию холодных трещин при сварке и задержанному разрушению, а также с понижением пластичности и прочности соединений в сравнении с основным металлом. В ряде случаев известные методы упрочнения за счет легирования и термической обработки не позволяют удовлетворительно решать эту проблему без специальных методов регулирования структуры и свойств сварных соединений в процессе сварки. Указанные стали и сплавы титана обладают повышенной реакцией на термический цикл сварки, в результате чего в околошовной зоне, шве и других участках сварных соединений происходят неблагоприятные изменения структуры и свойств. К основным явлениям, лимитирующим повышение конструктивной прочности сварных изделий из этих материалов, следует отнести развитие химической и физической неоднородности в сварных швах (внутрикристаллическая неоднородность, полигонизация), в околошовной зоне (рост зерна, перегрев) и на границе сплавления, образование хрупких закалочных структур в шве и околошовной зоне, разупрочнение основного металла в участках высокого отпуска или рекристаллизации обработки и т. д. [c.8]

Реакция многих металлов высокой прочности на сварочный термический цикл такова, что околошовная зона становится слабым звеном сварного соединения. В ней происходит разупрочнение основного металла, заметное ухудшение вязких свойств, появление трещин в процессе сварки. Поэтому одним из главных свойств основного металла является его свариваемость. [c.20]

Исследования показали, что температура капель жидкого металла в зоне дуги составляет 2150—2350 , а температура газа 2900 . Температуры же в сварочной ванне ниже и составляют металла 1700 и газа 2300 . Как известно, чем выше температура, тем реакции окисления идут интенсивнее. Поэтому при сварке в среде углекислого газа в большей степени происходит выгорание (окисление) элементов, содержащихся в электродной проволоке и в меньшей степени — элементов основного металла. При указанном распределении температур большая часть углекислого газа (60%) расщепляется на окись углерода и кислород в зоне дуги и меньшая (15%) — в месте контакта с ванной. [c.228]

При анализе факторов, определяющих работоспособность сварного соединения при высоких температурах, необходимо прежде всего рассмотреть условия образования последнего. Это рассмотрение особенно важно потому, что обусловленное сваркой изменение структуры и свойств отдельных зон сварного соединения, во время эксплуатации при высоких температурах сказывается значительно сильнее, чем при комнатной температуре. Вследствие нестабильности структурного состояния различных зон сварного соединения интенсивность развития в них диффузионных процессов, определяющая степень разупрочнения при высоких температурах будет выше по сравнению с основным металлом, что приводит в зависимости от уровня температуры и длительности нагружения, к повышению или снижению прочности. Следует также отметить, что в высокотемпературных установках используются преимущественно легированные стали, обладающие повышенной реакцией на термический цикл сварки и поэтому в наибольшей степени изменяющие свои свойства. [c.34]

Реакции хрома, кремния и марганца. При сварке обычных сталей с малым содержанием хрома, когда исходная концентрация его в каплях электродного металла, переносимых через дуговой промежуток, и в сварочной ванне невелика, он обладает меньшей раскисляющей способностью, чем такие легирующие элементы, как марганец, кремний, углерод (рис. 15). Поэтому окисление хрома в жидком металле почти не происходит. С возрастанием концентрации хрома в сварочной проволоке и в основном металле до пределов, характерных для аустенитных сталей и сплавов, активность его в сварочной зоне сильно повышается. Окисление хрома происходит, вероятнее всего, в результате взаимодействия с окислами марганца, кремния и железа, содержащимися во флюсе [c.64]

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]

Термодинамика представляет собой науку, изучающую переходы энергии в системах, а также возможность самопроизвольного течения процессов в данных условиях. Термодинамическое равновесие основано на законе сохранения содержания всех веществ, участвующих в реакции, как угодно долго при постоянных температуре и давлении. Поэтому, если подходить строго, то понятие термодинамического равновесия в целом неприменимо к зоне плавления при сварке, поскольку металл в сварочной ванне и контактирующие с ним фазы непрерывно изменяют свою температуру, а зона плавления непрерывно разбавляется новыми порциями еще непрореагировавших веществ—флюса, основного металла и сварочной проволоки. [c.150]

Сварку производят восстановительной зоной пламени, состоящей в основном из окиси углерода и водорода. Расплавленный металл ванны вступает во взаимодействие с газами сварочного пламени, в результате чего происходят реакции окисления и восстановления. Взаимодействие газов с различными металлами различно. Наиболее легко окисляются металлы, обладающие большим сродством к кислороду. Окисление расплавленного металла происходит как за счет окислов, находящихся на поверхности свариваемого металла и присадочной проволоки, так и за счет кислорода окружающего воздуха. С увеличением содержания кислорода в свариваемом металле ухудшаются механические свойства сварного соединения. Поэтому при газовой сварке для большинства металлов и сплавов для устранения окислительных процессов в присадочные материалы и флюсы вводят специальные раскислители. [c.99]

Рассмотрим основные реакции в зоне сварки, характерные для стали, как наиболее распространенного в промышленности металла. Особенности процессов, протекающих при сварке других металлов и сплавов, будут рассматриваться при описании технологии сварки этих сплавов. [c.54]

Поры в сварных соединениях, которые чаще располагаются в виде цепочки по зоне сплавления, снижают статическую и динамическую прочность сварных соединений. Их образование может вызываться попаданием водорода вместе с адсорбированной влагой на присадочной проволоке, флюсе, кромках свариваемых изделий или из атмосферы при нарушении защиты. Перераспределение водорода в зоне сварки в результате термодиффузионных процессов при сварке также может привести к пористости. Растворимость водорода в титане уменьшается с повышением температуры. Поэтому в процессе сварки титана водород диффундирует от зон максимальных температур в менее нагретые области, от шва - к основному металлу. Важнейшими мерами борьбы с порами, вызванными водородом при высококачественном исходном материале, является тщательная подготовка сварочных материалов, в частности прокалка флюса, применение защитного газа гарантрфованного качества, вакуумная дегазация и зачистка перед сваркой сварочной проволоки и свариваемых кромок (удаление альфированного слоя травлением и механической обработкой, снятие адсорбированного слоя перед сваркой щетками или шабером, обезжиривание), соблюдение защиты и технологии сварки. В сварном шве поры могут образоваться вследствие задержания пузырьков инертного газа кристаллизующимся металлом сварочной ванны при сварке титана в среде защитных газов захлопывания микрообъемов газовой фазы, локализованных на кромках стыка, при совместном деформировании кромок в процессе сварки химических реакций между поверхностными загрязнениями и влагой и т.д. [c.127]

Если требуется-сварка, ее выполняют перед покрытием. Как правило, нельзя сваривать уже покрытые детали, так как в зоне сварки или сварочной наплавки в результате реакции между основными металлом и покрытием могут образоваться хрупкие сплавы и соединения. Часто трудно нанести покрытие на сварной шов, так как во время операции сваркц образуются разнообразные окислы. Тщательная очистка сводит к минимуму эти трудности. [c.292]

Чувствительностью ПКМ к концентраторам напряжений объясняются рекомен дации при сварке добиваться монолитизации материала в зоне сварного шва и плав ных переходов от шва к основному материалу, например, заваркой корня V-образно го шва при осуществлении процесса с помощью нагретого газа и с применением присадочных прутков. При склеивании необходимо исключать образование незаполненных клеем участков соединяемых поверхностей ( непроклеев ), воздушных включений и прочих дефектов в клеевом слое, применением различных приемов (нанесение грунта нанесение достаточного для протекания реологических процессов количества клея, причем на обе поверхности создание давления на зону соединения, превышающего давление летучих продуктов реакции отверждения и т. п.). [c.39]

Широкие экспериментальные исследования, базирующиеся на основных положениях физики. и химии полимеров, начались позднее, в 1950-е-1960-х гг. Для объяснения механизма сварки термопластов в середине 1950-х гг. была привлечена диффузионная теория аутогезии [2, с. 92]. В первоначальном варианте эта теория описывала один из этапов процесса сварки — этап формирования контакта на микроуровне, в то время как реологическая концепция — этап формирования контакта на макроуровне [29]. Имеется много доказательств того, что в основе взаимодействия между поверхностями при сварке ПМ всевозможного типа лежит прохождение различного рода химических реакций, приводящих в итоге к возникновению не только межмолекулярных, но и межатомных связей [30]. Предположение, что при сварке ПМ происходит химическое взаимодействие между поверхностями в результате частичной деструкции полимера и последующей полимеризации мономера, было высказано в одной из первых монографий по сварке ПМ [31]. На возможность разрыва и рекомбинации молекул полимера при высокой температуре сварки, что способствует восстановлению структуры полимера в зоне сварного шва, указали С. С. Воюцкий и Н. А. Гришин [2, с. 98]. [c.330]

Низколегированная низкоуглеродистая конструкционная сталь по реакции на термический цикл сварки мало отличается от обычной низкоуглеродистой стали. Различие в основном состоит в несколько большей склонности к образованию закалочных структур в металле шва и околошовной зоны при повышенных скоростях охлаждения. Дополнительное легирование стали марганцем, кремнием и другими элементами способствует образованию в сварных соединениях закалочных структур. Поэтому режим сварки большинства этих сталей ограничивается более узкими пределами погонной энергии, чем при сварке низкоуглеродистой стали. Обеспечение равнопрочности металла шва с основным металлом достигается главным образом за счет легирова- [c.106]

Оба указанных типа флюсов содержат значительные концентрации основных оксидов (MgO и СаО) и кислых, обладающих повышенной термической стойкостью в зоне плавления при сварке (AI2O3 и ZrOg), с целью сведение до минимума окислительно-восстановительных реакций между флюсом-шлаком и металлом. [c.366]

Поры представляют собой пузырьки газа, не успевшего выделиться из металла при его затвердевании. Они обычно имеют округлую или продолговатую форму и располагаются либо по центру шва, либо у линии его сплавления с основным металлом. Газами, образующими поры, могут быть водород, азот или окись углерода. Поры образуются обычно вследствие чрезмерного насыщения жидкого металла водородом или азотом, поступающим из окружающей дугу среды (зоны сварки) и последующего их выделения при кристаллизации металла. Возможно о15разова-ние пор непосредственно перед началом кристаллизации металла в результате запоздавшей реакции раскисления углеродом из-за недостатка в шве других раскислителей — Si, Мп, AI (см. гл. III). [c.316]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...