Сварка порошковой проволокой - Фрумин И.И.
Скачать (прямая ссылка):
сварки получат лишь в высо-котемпературной зоне, т. е. практически в расплавленном шлаке. Флюорит, снижая температуру образующихся расплавов, является ускорителем многих реакций образования силикатов и титанатов [10, 17, 126].
Результаты исследования процессов, протекающих в емесях порошков при нагревании, позволяют заключить следующее.
Введение в сердечник порошковых проволок металлических порошков смещает температурный диапазон диссоциации карбонатов в область низких температур. Диссоциация карбоната способствует интенсификации окисления железного порошка и ферросплавов.
Введение смесей карбонатов способствует более равномерному выделению углекислого газа в широком диапазоне температур при диссоциации карбонатов, чем введение отдельных карбонатов.
Газообразующие материалы органического происхождения диссоциируют при невысоких температурах в узком температурном интервале.
Приближение состава шлакообразующей части сердечника к составу эвтектических смесей способствует быстрому образованию расплава. Шлакообразованию предшествуют и сопровождают его реакций образования комплексных соединений.
Рассмотренные процессы в значительной мере определяют формирование газовой и шлаковой защиты металла в реакционной зоне при сварке. Они начинаются при нагреве проволоки на вылете и продолжают развиваться при оплавлении проволоки.
Рис. 26. Потери веса при изотермической выдержке флюорита (5) и его смесей с кремнеземом (/, 2, 3) и двуокисью титана (4):
1 — 1000° С; 2, 4— 1050° С; 3, 5 — 1100° С.
28
3. Оссбвнясстн плавления и переноса металла
Характер плавления и показатели переноса электродного металла оказывают большое влияние на интенсивность протекания металлургических процессов между металлом, шлаком и газами и на технологические характеристики — производительность сварки, разбрызгивание, формирование шва, глубину • проплавления и т. д.
Многочисленными исследованиями установлено, что на расплавленный металл на электроде действуют сила тяжести, сила поверхностного (межфазного) натяжения, электромагнитная сила, аэродинамическая сила газового потока и реактивное давление паров электродного материала.
Величины сил и направление равнодействующей определяются режимом сварки, диаметром электрода, полярностью, физико-химическими свойствами электродного металла и газовой атмосферы и т. д. Сила тяжести способствует отрыву капель при сварке швов в положениях, отличных от потолочного.
Сила поверхностного натяжения удерживает каплю на торце электрода. Она определяется величиной поверхностного (межфазного, если металл покрыт шлаком) натяжения и геометрическими параметрами капли. Принимая, что капля имеет сферическую поверхность и основанием ее служит плоскость сечения электрода, силу поверхностного натяжения определяют по формуле
где о — поверхностное натяжение; R — радиус кривизны поверхности капли; гэ— радиус электрода.
Величина поверхностного натяжения зависит от многих факторов и в первую очередь от температуры и состава электрода. При увеличении температуры поверхностное натяжение малоуглеродистых сталей уменьшается. Снизить поверхностное натяжение также можно, введя в каплю через проволоку, покрытие (флюс) или газ поверхностно-активные вещества, например кислород.
Величина электромагнитной силы пропорциональна квадрату силы тока, ее направление определяется соотношением диаметров электрода, активных пятен и столба дуги:
где /св— сварочный ток; гст— радиус столба дуги, v . При ручной сварке действием электромагнитной силы обычно пренебрегают. Существенное влияние на перенос металла она оказывает при сварке в защитных газах.
Капля,электродного металла подвергается аэродинамическому воздействию потока паров и газов. Величина этого воздействия зависит от плотности и скорости газового потока. При сварке в потоке
(18)
(19]
29
защитных газов сила аэродинамического воздействия способствует отрыву капли.
По расчетам, выполненным В. И. Дятловым [37], реактивное давление паров металла пропорционально квадрату силы тока. Величина реактивного давления паров определяется плотностью тока в активном пятне. При увеличении плотности тока в пятне пропорционально увеличивается реактивное давление.
Изменяя условия сварки, можно изменять соотношение действующих на каплю сил, а следовательно, и перенос металла. На размер капель значительное влияние оказывает сила тока. С ростом тока размер капель уменьшается. Это явление наблюдается при сварке под флюсом [3, 80, 99], покрытыми электродами [20, 91], в углекислом газе [41], в одноатомных инертных газах [39, 85].
При достижении определенных «критических» плотностей тока в случае сварки в аргоне и гелии начинается струйный перенос металла. В работе [37] такое изменение характера переноса металла объясняется изменением соотношения диаметров столба дуги и электрода, вызывающего изменение направления электромагнитной силы. Влияние сварочного тока на размеры капель связывают также с силой поверхностного натяжения. С ростом тока повышается температура капель, снижается поверхностное натяжение, уменьшаются размеры капель.
