Сварка порошковой проволокой - Фрумин И.И.
Скачать (прямая ссылка):
рода в наплавленном металле:
Исум; 2— Идиф-
вития. В металле шва фиксируется количество водорода, близкое к его среднему содержанию в сварочной ванне [91].
Получение высокой скорости охлаждения и кристаллизации металла является основным принципом современных методик определения общего содержания водорода в металле сварочной ванны и капель. Общее содержание водорода в металле [Н1сум получают, суммируя содержание диффузионно-подвижного водорода [Н]диф и остаточного [Н]ост.
Наиболее точные, хорошо воспроизводимые результаты определения содержания диффузионного водорода [Н]диф в сварочной ванне получаются при использовании метода наплавки валика на составной охлаждаемый образец [100]. Наплавленный на специальном приспособлении образец непосредственно после сварки помещают в эвдиометры под слой глицерина. Выделившийся водород 1Н]ДИф относят к единице массы металла сварочной ванны. Содержание остаточного водорода [Н]^ определяют методом вакуум-плавки.
С использованием такой методики были проведены исследования влияния различных факторов на содержание водорода в металле шва при сварке порошковой проволокой различных типов. Результаты этих исследований изложены ниже.
Сварка проволокой рутил-органического типа. Шлаковую основу проволоки этого типа составляют рутил и алюмосиликаты, часто содержащие кристаллизационную влагу; газовая защита зоны плавления обеспечивается преимущественно продуктами разложения органических материалов. Легко разлагающиеся в дуге материалы органического происхождения (крахмал, целлюлоза) позволяют значительно снизить долю воздуха в атмосфере дуги. С увеличением
количества, например, крахмала в сердечнике проволоки снижается содержание азота и кислорода в наплавленном металле. Однако крахмал является источником водорода. Поэтому атмосфера дуги, с которой контактирует расплавленный металл, содержит большие количества водорода и паров воды.
Исследование газонасыщенности металла, наплавленного проволокой с различным содержанием крахмала, показывает (рис. 72), что содержание водорода в металле наплавки изменяется незначительно, причем тенденция к росту содержания водорода заметна лишь при переходе от проволоки без крахмала к проволоке с содержанием его 0,5%.
Таблица 12
Содержание, % Содержание водорода, см3/100 г
Si с f ^-1диф [^Пост f^CyM
0,1 0,08 15,2—17,6 6,0—7,7 23,5
16,6x3 6,9x2
0,19 0,09 14,3—17,0 6,5—8,9 23,3
15,6x3 7,7x3
0,1 0,18 8,4—9,7 11,8—17,5 23,7
9,0x3 14,7x2
Изменение степени раскисленности металла путем введения кремния или углерода существенно не сказывается на суммарном содержании водорода в металле наплавки. В табл. 12 приведены данные о содержании водорода в металле наплавок, выполненных проволокой рутил-органического типа с различным содержанием ферросилиция и графита в сердечнике. Содержание [Н]сум в металле наплавок отличается незначительно. Это говорит о том, что решающую роль в процессе насыщения металла газом в этом случае играет концентрационный фактор, остающийся неизменным. В то же время с ростом содержания кремния и углерода в металле заметно возрастает доля остаточного водорода в общем его содержании. Такое перераспределение связано с влиянием этих элементов на скорость десорбции газов из металла. Оба элемента тормозят выделение водорода.
При сварке порошковой проволокой рутил-органического типа не обнаруживается заметного влияния напряжения дуги на содержание водорода в наплавленном металле [123]. На рис. 73 представлена зависимость содержания водорода в металле наплавки от напряжения дуги. Сварка производилась порошковой проволокой ПП-АН1 диаметром 2,8 мм.
Влияние силы тока проявляется в большей степени (рис. 74).
75
При увеличении силы тока от 200 до 350 а наблюдается снижение содержания водорода в металле наплавки. Параметры плавления и переноса электродного металла с ростом сварочного тока изменяются существенно: сокращается время взаимодействия металла с газами на стадии капли tB3, уменьшается величина параметра взаимодействия со. Это может оказывать влияние на содержание водорода в наплавленном металле. При сварке на токах
[ft], см*/шог
20
!6
12
/
1 -> 3 Г"
!
20 22
24
2В 28 ид,6
Рис. 73. Влияние напряжения дуги на содержание водорода в наплавленном металле:
150 250 350 IcS,a
Рис. 74. Влияние силы тока на содержание водорода в наплавленном металле:
/-[Н]
сум:
2- [Н]
диф*
/-Исуи! 2-[Н]
диф-
более 250 а температура капель электродного металла уже находится в диапазоне, соответствующем максимальной растворимости водорода в железе (см. параграф 4). Повышение температуры металла и степени диссоциации водорода в дуге при увеличении тока должны способствовать большему насыщению металла водородом. Следует заметить, что с увеличением силы тока увеличиваются также размеры и время существования сварочной ванны, вследствие чего большее количество водорода успевает выделиться при кристаллизации ванны.
Результаты исследований показывают, что содержание водорода в металле, наплавленном проволокой рутил-органического типа, высокое и определяется преимущественно потенциальным содержанием водорода в самой проволоке и условиями его выделения из жидкого металла. Металлургические пути снижения содержания водорода в металле шва при сварке проволокой этого типа ограничены.
