Анализ и совершенствование технологии ручной дуговой сварки неповоротных кольцевых стыков магистраль...
Реферат - Экономика
Другие рефераты по предмету Экономика
°рочной ванны
Раскисление (т.е., восстановление) металла сварочной ванны можно осуществлять несколькими путями:
1)извлечение кислорода более активными металлами раскисление осаждением;
2)восстановление металла газовой атмосферой, контактирующей с металлом сварочной ванны;
3)извлечение оксидов из сварочной ванны путем обработки ее шлаками.
Раскисление осаждением основано на плохой растворимости металлами оксидов и сульфидов других металлов. Тогда возможен процесс:
[MeO] + [Э] ? Me + ЭО
в результате которого образуются восстановленный металл и шлаковое эндогенное включение. В качестве раскислителей выбираются металлы, имеющие большее сродство к кислороду, нежели Fe, Mn, Si, Ti, Al. Эти элементы вводятся из электродной проволоки или из покрытия электрода:
[FeO] + [Mn] ? Fe + MnО
2[FeO] + Si ? 2Fe + SiО2
2[FeO] + Ti ? 2Fe + TiО2
3[FeO] + 2[Al] ? 3Fe + Al2О3
Сравнительно малая активность марганца как раскислителя создает значительные остаточные концентрации его в металле, но в количестве до 1% они не влияют на механические свойства стали. Несмотря на невысокую раскислительную способность, марганец широко применяется в сварочной металлургии, т.к. кроме кислорода он извлекает из расплавленного металла серу, переводя ее в тугоплавкий (Тпл=1883К) сульфид марганца MnS. Это понижает влияние легкоплавкой сульфидной эвтектики при кристаллизации металла шва и повышает его сопротивление образованию горячих трещин.
Углерод, присутствующий в стали, также является раскислителем:
[FeO] + [Fe3C] ? 4Fe + CO^
Реакция эта эндотермическая, поэтому углерод будет выступать как раскислитель только при высоких температурах в каплях электродного металла или в сварочной ванне в основании дугового разряда, что приводит к выгоранию углерода при сварке плавлением.
Кремний более активный раскислитель стали, и для него характерны малые остаточные концентрации кислорода в металле. Большой недостаток раскисления осаждением образование эндогенных неметаллических шлаковых включений. Они представляют собой концентраторы напряжений и могут снижать как прочностные, так и пластические свойства соединения, особенно если будут иметь неправильную геометрическую форму с малым радиусом кривизны. Во избежание этого вводят не один, а два и более раскислителя, с тем чтобы их оксиды взаимно понижали температуру плавления и включения имели глобулярную форму.
1.3.2.3 Защита металла сварочной ванны от воздействия атмосферы
Воздух представляет собой смесь различных газов. Все они могут контактировать с расплавленным металлом сварочной ванны, вступать с ним в реакции и снижать качество сварного соединения.
Азот, составляющий основную часть воздуха, всегда в какой-то степени участвует в процессах сварки плавлением, и по его содержанию можно судить о качестве защиты зоны сварки от атмосферы. Образование соединений азота с железом приводит к выпадению кристаллов Fe3N при кристаллизации или при распаде твердых растворов. В результате, металл шва теряет пластичность, а сварное соединение становится склонным к образованию холодных и горячих трещин.
Водород также является вредной примесью, поскольку резко снижает пластичность металла (водородная хрупкость). В сварных соединениях он, в силу своей большой подвижности, в течение сварочного цикла распределяется неравномерно, и при средней допустимой концентрации водорода могут создаваться локальные концентрации, вызывающие появление дефектов сварного соединения (поры, трещины). Общей теории водородной хрупкости пока еще не существует, т.к. водород (а точнее, протон) в твердых металлах ни одним из известных экспериментальных методов не обнаруживается.
Для защиты о воздействия атмосферы применяются шлаки жидкие минеральные фазы, отделяющие зеркало расплавленного металла от непосредственного действия газовой атмосферы. Шлак не изолирует металл от окружающей среды, а только заменяет непосредственное ее воздействие диффузионным. Через шлак газы или металлы (в виде своих низших оксидов) могут диффундировать на границу раздела с атмосферой, там окисляться и, возвращаясь в металл, передавать захваченный кислород.
При сварке толстопокрытыми электродами реализуется смешанный газошлаковый метод защиты сварочной ванны. Подобная защита образуется при сгорании покрытия электрода.
1.3.2.4 Покрытие электродов, его компоненты и их функции
В состав этого покрытия входят компоненты, выполняющие следующие функции:
1)защита зоны сварки от кислорода и азота воздуха;
2)раскисление металла сварочной ванны;
3)легирование металла сварочной ванны нужными компонентами;
4)стабилизация сварочной дуги.
Таким образом, компоненты покрытия можно условно разделить в зависимости от их функционального назначения на следующие группы:
1)ионизирующие соединения, содержащие ионы щелочных металлов (Na2CO3, K2CO3), пары которых снижают сопротивление дугового промежутка и делают разряд более устойчивым;
2)шлакообразующие соединения, дающие при плавлении шлаки различного состава и основности (полевой шпат K2OAl2O36SiO2, мрамор и мел CaCO3, магнезит MgCO3, глинозем Al2O3, флюорит CaF2, рутил TiO2, кварцевый песок SiO2, иногда гематит Fe2O3);
3)газообразующие компоненты, разлагающиеся с выделением большого объема газа (мрамор, мел, декстрин, крахмал, целлюлоза; продукты сгорания CO2, CO, H2, H2O);
4)раскислители и легирующие компоненты (металлические порошки или порошки ферросплавов фе?/p>