Сварка порошковой проволокой - Фрумин И.И.
Скачать (прямая ссылка):
Мелкокапельный и даже струйный перенос электродного металла удается получить при нанесении на поверхность проволоки активирующих веществ [16, 42]. Однако широкого промышленного применения активирование проволоки пока не получило из-за неблагоприятной формы и ухудшения механических свойств сварных швов.
Одним из наиболее эффективных средств улучшения процесса сварки в углекислом газе является применение порошковой проволоки. При введении в сердечник материалов с низким потенциалом ионизации повышается устойчивость горения дуги даже при применении проволоки больших диаметров (3—4 мм и выше). Подбором композиции шлака можно достичь благоприятного переноса электродного металла и обеспечить минимальное его разбрызгивание.
Поскольку активное пятно дуги находится на оболочке проволоки, нагрев основного металла при сварке порошковой проволокой, в отличие от сварки проволокой сплошного сечения, менее концентрированный. Это дает возможность получить благоприятную форму швов при высоких скоростях плавления металла. Процесс сварки порошковой проволокой в углекислом газе происходит, как правило, без коротких замыканий.
Некоторые металлургические особенности сварки порошковой проволокой в углекислом газе. При сварке порошковой проволокой в углекислом газе жидкий металл защищен от воздуха как самим защитным газом, так и шлаком, образующимся при плавлении сердечника проволоки.
Углекислый газ в условиях дугового разряда является активной средой по отношению к жидкому металлу. Диссоциируя по уравнению
он обладает сильным окислительным действием и, в отличие от инертных газов (Аг, Не), выполняет не только защитные функции, но и сам активно участвует в металлургических процессах.
Степень диссоциации углекислого газа зависит от температуры. Константа равновесия реакции (66) в зависимости от температуры выражается уравнением
Углекислый газ начинает заметно диссоциировать при нагреве до температуры 1800°К; диссоциация заканчивается при температуре выше 4000°К.
2СО, = 2СО + 02
(66)
Рсо2
(67)
117
Таблица 34
Парциальное давление газов при температуре, °К
Газы 1500 2000 2500 3000 3500 4000 5000 6000 8000
со2 1 ,о 0,985 0,92 0,70 0,34 0,06 0,0 0,0 0,0
о2 0,0 0,005 0.03 0,09 0,14 0,08 0,01 0,0 0,0
со 0,0 0,010 0,05 0,20 0,40 0,49 0,50 0,43 0,04
с 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,01 0,05 0,31
О 0,0 0,0 0,0 0,0 0,12 0,37 0,48 0,52 0,65
Практически в различных зонах дуги присутствуют С02, СО, Oj и О. В табл. 34, по данным [36], приведен расчетный состав равновесной газовой смеси, образующейся в результате диссоциации С04 при условии, что сумма парциальных давлений компонентов в дуге составляет 1 атм. В высокотемпературных областях дуги реакция (66) идет вправо с образованием окиси углерода и кислорода, а в «холодных» зонах — влево с образованием двуокиси углерода.
В зоне дуги могут иметь место следующие реакции:
Ре(ж) "Ь СОг(г) ^ РеО(Ж) -(- С0(Г), (68)
Рб(Ж) -(- 0(г) = РеО(ж), (69)
Si(ж) -(- 20(г) = Si02W, (70)
Мп(Ж) ~Ь 0(Г) = МпО(ж), (71)
С(Ж) + 0(Г) = СО(г). (72)
Эти реакции происходят в зоне высоких температур.
В сварочной ванне окись железа может восстанавливаться примесями стали, обладающими большим сродством к кислороду, чем железо.’
2FeO(*) -f- Si(*) ^ 2Ре(Ж) + Si02(>K>» (73)
FeO(*) -f- Мп(Ж) ^ Fe^j -j- МпО(Ж). (74)
При высоких концентрациях в шлаке Si02 и МпО реакции (73) и (74) могут протекать влево с образованием FeO. Если жидкий металл содержит недостаточное количество раскислителей, возможна такая реакция:
FeO(*) -j- С(Ж) = Ре(Ж) СО(Г). (75)
Основу сердечника проволоки, предназначенной для сварки в углекислом газе, составляют шлакообразующие материалы и раски-слители. Газообразующие материалы не вводятся или вводятся в ограниченных количествах. Благодаря хорошему раскислению металла сварочной ванны, интенсивной обработке его шлаком в со-
пя
четании с надежной газовой защитой снижается количество газов и неметаллических включений в металле шва и достигается высокая пластичность наплавленного металла. В качестве шлакообразующей основы порошковой проволоки используются системы: ТЮ2 — Si02; ТЮ2—CaF,; MgO— ТЮ2 — CaF.2; СаО — ТЮа — CaF2; СаО — Si02 — CaF2 и др.
Система ТЮ2 — Si02 составляет основу сердечников проволоки рутилового типа, а система ТЮ2— CaF2 — основу сердечников проволоки рутил-флюоритного типа. Шлаки, образующиеся при плавлении проволоки рутилового типа, имеют низкую основность. При высоких концентрациях кремнезема в шлаке происходит восстановление кремния железом. Металл в основном раскисляется марганцем, который вводится в рутиловую проволоку в значительных количествах. Вследствие этого возможна реакция
2Mn + Si02 = Si + 2МпО. (76)
Содержание марганца и кремния в шве и их коэффициенты перехода при сварке проволокой рутилового и рутил-флюоритного типов приведены в табл. 35. Проволока рутил-флюоритного типа обычно не содержит кремнезема, но имеет более высокие исходные концентрации кремния при низких концентрациях марганца. Поэтому при сварке этой проволокой реакции окисления кремния протекают интенсивнее.
