Сварка порошковой проволокой - Фрумин И.И.
Скачать (прямая ссылка):
В двойных системах СаО — CaF2 и MgO — CaF2 получить легкоплавкий шлак можно в определенных пределах концентраций составляющих (рис. 86). В многокомпонентных смесях, как ука-
t,°C
то
1900
то
то
/300
О 40 SO 100 о 40 80 100
ЩО Ыоя.% CaFg СаО Моп% CaFz
а 5
Рис. 86. Диаграммы плавкости двойных шлаковых систем: а — MgO—CaF2i б — СаО—СаРг.
зывалось ранее (см. параграф 2), жидкая фаза может возникнуть при любых соотношениях компонентов, однако ее развитие определяется приближением системы к эвтектическим расплавам.
Наличие основных окислов в шлаке благоприятно с точки зрения удаления серы и фосфора из металла. Десульфация при наличии окиси кальция может протекать по реакции
СаО + FeS ->• CaS FeO. (61)
Несколько меньшим обессеривающим действием обладает окись магния. Фосфор в металле сварочной ванны находится в виде фосфидов железа Fe3P или Fe2P. Удалить фосфор из металла в шлак можно окислением его и последующим связыванием окисью кальция по схеме
2Fe3P + 5FeO Z р205 + HFe, (62)
2Fe2P + 5FeO Z P2O5 + 9Fe (63)
и далее
P205 + ЗСаО Ca3P208, (64)
или
P205 + 4Ca0-^Ca4P209. (65)
Имеющиеся в шлаке фтористые соединения способны непосредственно взаимодействовать с парами воды, снижая содержание
106
последних. Поэтому увеличение количества фторидов способствует предупреждению пористости при увлажнении материалов сердечника. Однако деионизирующее действие фтора в дуге требует ограничения его содержания в проволоке.
Шлаки, образующиеся при сварке проволокой карбонагно-флюоритного типа, плохо покрывают капли электродного металла, облегчая их контакт с воздухом. Недостаточная защита расплавленного металла при сварке трубчатой порошковой проволокой требует в ряде случаев дополнительного введения в сердечник проволоки нитридобразую-щих элементов (титана, алюминия). Способ раскисления металла при сварке проволокой карбонатно-флюоритного типа во многом определяется качеством защиты металла [110].
Легированная нитри-добразующими элементами проволока обладает достаточным диапазоном рабочих напряжений сварки и хорошими сварочно-технологическими свойствами. Поскольку титан и алюминий являются также активными раскислителями, то введение их в проволоку для борьбы с пористостью, вызываемой азотом, уже предопределяет низкое содержание кислорода в металле. В этих условиях марганец и кремний, обладающие меньшим сродством к кислороду, могут играть роль легирующих примесей и использоваться для регулирования прочностных показателей металла шва. Коэффициенты перехода этих элементов близки к единице (рис. 87). На рис. 88 приведены зависимости, отражающие влияние марганца и кремния на показатели механических свойств металла швов, выполненных титансодержащей проволокой. Кремний оказывает большее упрочняющее действие, однако показатели пластичности при этом значительно падают.
Влияние концентраций алюминия и титана на механические свойства металла шва рассмотрено выше. При высоких напряжениях дуги в металле швов, легированных титаном или алюминием, фиксируются значительные количества азота в виде нитридов титана или алюминия. Как было показано в главе II, высокое содержание легирующих и азота в металле шва резко снижает пластические свойства металла. Поэтому содержание данных элементов в металле шва необходимо строго контролировать.
Легирование титаном и алюминием порошковой проволоки кар-бонатно-флюоритного типа можно выполнять двумя способами.
107
Q35 0.70 105 !А
Мп 6про5оше,% а
0J5 0,30 0,1*5 Q6
<Si 8 проволоке, %
$
Рис. 87. Переход элементов в металл шва при сварке проволокой, легированной алюминием (2,0% А1 в проволоке):
а — марганца; б— кремния.
Первый из них состоит в добавлении небольших количеств титана и алюминия. В этом случае содержание легирующих в металле шва далеко от «критического», благодаря чему обеспечиваются его высокие механические свойства. Однако такое содержание нитрид-образующих в проволоке оказывается недостаточным для связывания азота, когда напряжение дуги превышает номинальное, вследствие чего шов поражается порами. Технологические возможности
<?.%
а 5
Рис. 88. Влияние марганца при содержании кремния 0,16—
0,21 % (а) и кремния при содержании марганца 0,78—0,92% (б) на показатели механических свойств металла шва, выполненного титансодежащей проволокой (0,14—0,17% Ti):
/_Ов; 2 От; 3-6; 4 - ав.
применения такой проволоки для полуавтоматической сварки открытой дугой ограничены. Второй способ — введение в проволоку нитридобразующих в количествах, предотвращающих пористость в диапазоне наблюдающихся на практике колебаний напряжения. Эта проволока обладает хорошими технологическими свойствами и проста в применении. Содержание титана или алюминия в металле швов, наплавленном такой проволокой, в определенных условиях может достигать «критических» значений. В случае сварки при большем, чем рекомендовано, напряжении возрастает содержание азота в металле шва, что резко снижает его пластичность. Поэтому такая проволока рекомендуется лишь для сварки однослойных швов, у которых достаточно большая доля основного металла, а содержание нитридобразующего редко превосходит «критическое» значение.
