Сварка порошковой проволокой - Фрумин И.И.
Скачать (прямая ссылка):
Теплосодержание металла при температуре плавления S™ определяли по формуле
5„л=ств (^-25) + ^ 4-^, (31)
где ств— средняя удельная теплоемкость металла в интервале температур 25° С — tnjl\ I,q1—теплота превращений; q2 —скрытая теплота плавления.
Величины, входящие в формулу (31), определяли по справочным данным и расчетным путем. Было принято ств=0,152 кал! г-град, tnjI= 1539° С, 2f7i|= 19,3 кал/г и q2 = 65 кал/г, теплосодержание при температуре плавления металла составило 314,1 кал/г. Общая ошибка измерений теплосодержания ± 27 кал/г, что соответствует температуре ±150°.
44
Данные о влиянии силы тока на температуру капель tM приведены в табл. 5. Сварка выполнялась на постоянном токе обратной полярности при напряжении дуги 23—25 в. С увеличением тока температура капель повышается. В диапазоне исследованных режимов температура капель металла не достигает точки кипения, как это наблюдается при сварке малоуглеродистой проволокой в аргоне, что, по-видимому, связано с различными энергетическими характеристиками дуги в аргоне и на воздухе. Более высокая температура капель металла наблюдается при повышении напряжения дуги (табл. 6). Это можно в определенной мере объяснить дополнительным нагревом капель в дуговом промежутке.
Экспериментальные данные о влиянии плотности тока на температуру капель иллюстрируются рис. 45. Температура капель растет при увеличении плотности тока.
Температура капель при сварке порошковой проволокой зависит от соотношения масс железа оболочки и сердечника. Поскольку сердечник порошковой проволоки практически не электропро-воден, нагрев и плавление его происходят, в основном, за счет излучения дуги. Чем большая доля «холодного» железа сердечника поступает в каплю, тем ниже ее температура (табл. 7).
Таблица 5 Таблица 6
/св. а SM, кал/г UVe SM, кал/г *м. “С
200 394 2000 23 418 2100
270 415 2100 26 442 2220
310 427 2180 30 510 2630
400 486 2500
Анализируя экспериментальные данные, можно заметить, что при сварке порошковой проволокой сохраняются те же закономерности влияния режима сварки на температуру капель, которые присущи процессу сварки сплошной проволокой в защитных газах. При одинаковых плотностях тока теплосодержание капель близко к теплосодержанию капель, измеренному при сварке в углекислом газе, и значительно ниже, чем при сварке малоуглеродистой про-
Рис. 45. Влияние плотности тока на температуру капель электродного металла при сварке порошковой проволокой с ру-тиловым сердечником.
45
Таблица 7
Доля Fe в п оболочки ро волоке,% железного порошка Плотность тока, а/ммг Su, кал/г tu, 'С
70 18 55,5 425 2160
76 12 48,0 440 2240
85,5 2,5 39 486 2560
Примечание. Режим сварки: /св=200-г210 о, [/д=24-г26 в.
волокой в аргоне. Это связано со значительными затратами тепла на диссоциацию газов воздуха, что приводит к сжатию столба дуги и изменению условий передачи тепла в каплю.
Значительная часть энергии тратится на плавление шлаков. Теплосодержание шлака составляет 10—15% общего теплосодержания расплавленной проволоки.
ГЛАВА II
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛА С ГАЗАМИ
5. Азот в металле оварных швов
Азот в сварных швах на малоуглеродистых и низколегированных сталях — вредная примесь. Присутствие его вызывает снижение пластичности швов; при пересыщении сварочной ванны азотом повышается склонность металла шва к пористости.
Проблема предотвращения вредного влияния азота — одна из наиболее сложных проблем в металлургии сварки вообще и при сварке открытой дугой в особенности. Согласно современным представлениям азот в металле находится в виде атомов или группировок, содержащих атомы, а также в виде самостоятельных нитридных фаз. Растворению предшествуют поверхностные реакции и диссоциация молекул азота.
Растворимость азота в железе зависит от температуры и наличия примесей. В твердом железе с объемноцентрированной решеткой зависимость растворимости азота от температуры описывается уравнением [73]
lg[W, %] = —1,010. (32)
Для ^-железа, имеющего гранецентрированную решетку, эта зависимость имеет вид [73]
lg[tf, %] = ip — 1,932. (33)
В а- и 8-железе растворимость азота растет с повышением температуры. В у-железе растворяется значительно больше азота, однако с повышением температуры его растворимость падает.
В жидком железе при температуре плавления растворяется, по данным многочисленных исследований, около 0,040% азота. Растворимость в интервале температур плавления и кипения рассчитана [135] и определена экспериментально.
Согласно данным работы [1193, растворимость азота в жидком железе в интервале температур 1700—2500°С описывается уравнением
IgSjv = —— 0,815 + 0,5lg (1 —pFe), (34)
гДе Ppe— упругость пара железа, атм.
47
Максимум растворимости наблюдается при температуре около 2300° С и составляет 0,059% . При дальнейшем повышении температуры увеличивается упругость пара железа, что приводит к уменьшению парциального давления азота в пограничном слое и снижению растворимости.
Во всем диапазоне температур 1700—2600° С растворимость азота в железе подчиняется закону Сивертса. Подобная закономерность установлена также для сплавов железа [74, 177]. Отклонения наблюдаются лишь при появлении в системе металл — газ третьей фазы — нитрида [ 1, 74, 166, 167].
