Анализ и совершенствование технологии ручной дуговой сварки неповоротных кольцевых стыков магистраль...
Реферат - Экономика
Другие рефераты по предмету Экономика
де конуса полем высокой напряженности.
Плазменные потоки также могут сильно влиять на перенос металла в дуге. В некоторых случаях, например в Ме-дугах, мощный катодный поток от электрода к изделию вызывает отраженный анодный поток, который может концентрически охватывать катодную струю. Такой анодный поток затрудняет перенос металла, вызывая сдвиг капли металла в сторону или даже подъем ее над уровнем торца электрода.
1.3.1.9 Краткая характеристика сварочных дуг с плавящимся электродом
Ручная дуговая сварка Ме-дугой ведется обычно электродами диаметром 26мм на постоянном и переменном токах силой 100300А при плотностях тока по сечению электрода j<20А/мм2 в любом пространственном положении. Широко применяются электроды с качественными обмазками (покрытиями), поэтому поверхность катода предлагается рассматривать как сложную систему из расплавленного металла и шлаковых пленок. Перенос металла в дуге крупнокапельный, обычно с короткими замыканиями. КПД дуги составляет около 75%.
Анализ энергетической структуры таких дуг показывает, что мощность в столбе дуги составляет примерно от 7 до 30% общей мощности дуги. Остальная мощность выделяется в приэлектродных областях. Важным фактором при ручной сварке является устойчивость дуги. На устойчивость дуги оказывают влияние внутренние условия в самой дуге (состав и свойства плазмы) и внешние условия статические и динамические свойства источника питания и свойства электрической цепи, определяющие в большой мере переходные процессы в дуге.
Наиболее известна оценка устойчивости дуги по ее разрывной длине. Чем больше разрывная длина дуги, тем выше ее устойчивость.
Введение в дугу элементов с низким потенциалом Ui повышает ее устойчивость. Такие элементы облегчают возбуждение дуги, горение ее на переменном токе, а также уменьшают блуждание и разбрызгивание на постоянном токе. Объяснение действия элементов-ионизаторов можно связать с воздействием их на работу выхода катода, поскольку значение работы выхода тесно связано с потенциалом ионизации. Пары веществ-ионизаторов попадают в зону катода, понижают его работу выхода, что снижает катодное падение, повышает электропроводность катодной области и устойчивость дуги в целом. Введение элементов-ионизаторов уменьшает мощность, выделяемую в приэлектродных областях, и увеличивает долю энергии, затрачиваемой в столбе дуги. Производительность расплавления при этом обычно снижается. Примерная диаграмма баланса энергии открытой Me-дуги при I = 200А, U = 26В приведена на рис.16.
1.3.2 Металлургические процессы при сварке
1.3.2.1 Процессы окисления металла шва
При сварке плавлением металл нагревается до высоких температур, его химическая активность резко возрастает, и он вступает во взаимодействие с окружающей средой. В результате окисления, т.е. процесса потери электронов с внешнего энергетического уровня и перехода металла в соединение с атомами более электроотрицательного элемента, свойства металла шва резко ухудшаются, а сварные конструкции теряют свою работоспособность. Сварочная металлургия характеризуется высокой температурой термического цикла, малым временем существования сварочной ванны в жидком состоянии, т.е. в состоянии, доступном для металлургической обработки металла сварного шва.
Металлы, обладая малым числом электронов на внешних энергетических уровнях, легко отдают их атомам элементов с высокой электроотрицательной способностью(F, Cl, S, O и др.). Окисление происходит по схеме:
Me0 2eMe2+
O0 + 2eO2
Обратный процесс восстановления металлов будет определяться термодинамической устойчивостью их оксидов (галидов, сульфидов). Разложение соединения требует той же энергии, что пошла на его создание и, тем самым, определяет возможности данного металлургического процесса.
В области высоких температур соединения металлов с элементарными окислителями могут разлагаться, выделяя окислитель в газовую фазу:
?+
Высокие температуры, имеющие место при сварке, с одной стороны понижают термодинамическую устойчивость оксидов, но с другой стороны резко увеличивают скорость их образования, и за очень небольшое время сварочного цикла металлы поглощают значительное количество кислорода. Поглощенный кислород может находиться в металле в растворенном состоянии в виде оксидов (обычно низшей степени окисления) или субоксидов. А может образовывать неметаллические включения эндогенного типа, создавшиеся при раскислении металла более активными элементами. В них находится основная масса кислорода. Все это резко снижает качество сварных соединений, особенно пластичность шва.
Особенно велика скорость взаимодействия металла с окружающей средой в высокотемпературной зоне сварки, к которой можно отнести каплю расплавленного металла на конце электрода, дуговой разряд и переднюю часть ванны (рис. 17). Более медленно эти процессы развиваются хвостовой части ванны. Температурный перепад между этими областями так велик, что реакции окисления-восстановления меняют там свое направление. Кроме того, взаимодействие металла с кислородом при сварке сильно осложняется образованием растворов оксидов в металлах, что очень повышает термодинамическую устойчивость оксидов (из-за возрастания энтропии в процессе растворения).
Восстановление металла сварного соединения требует удаления кислорода из сварочной ванны, пока она находится в жидком состоянии.
1.3.2.2 Раскисление металла св?/p>