Присадочный материал

Присадочный материал и флюсы

Тепловое взаимодействие пламени с металлом

Нагрев металла пламенем обусловлен вынужденным конвективным и лучистым теплообменом между потоком горючей смеси пламени и соприкасающимся с ним участком поверхности металла. Значение лучистого теплообмена невелико и составляет 5—10% величины общего теплообмена пламени и металла. Таким образом, газовое и, в частности, сварочное пламя, являющееся местным поверхностным теплообменным источником, можно в первом приближении рассматривать как конвективный теплообменный источник.

Интенсивность вынужденного конвективного теплообмена в основном зависит от разности температур пламени и нагреваемой поверхности металла и от скорости перемещения потока пламени относительно этой поверхности.

Направленный на поверхность металла газовый поток пламени деформируется и, растекаясь, нагревает значительный по размерам участок поверхности металла. Этот участок поверхности называют пятном нагрева.

Характер распределения удельного теплового потока пламени по пятну нагрева зависит от угла наклона пламени, расстояния от сопла до нагреваемого металла и средней скорости истечения горючей смеси из сопла горелки.

Эффективная тепловая мощность и эффективный к. п. д. пламени. Эффективная тепловая мощность пламени есть количество теплоты, вводимой пламенем в металл за единицу времени, и зависит в основном от расхода горючего газа, с увеличением которого она возрастает (рис. 40)

,

Эффективность нагрева металла газовым пламенем оценивается эффективным к. п. д. η_и представляющим собой отношение эффективной мощности пламени q, определяемой калориметрированием, к полной тепловой мощности пламени (q_и), подсчитываемой по низшей теплотворности горючего:

Тепловая эффективность процесса проплавления металла сварочным пламенем. Эффективность использования вводимой в металл теплоты движущимся сварочным пламенем характеризуется термическим к. п. д. проплавления η_п, представляющим собой отношение теплоты, затрачиваемой на проплавление металла объемом (ωF_пр, к полной тепловой мощности пламени q_н:

Процесс газовой сварки можно проводить как с введением в сварочную ванну присадочной проволоки или стержня, так и без них — при сварке в торец или встык с отбортовкой кромок.

При сварке с присадочной проволокой механические свойства шва определяются в основном ее химическим составом при условии хорошей защиты сварочной ванны средней зоной пламени. При газовой сварке конструкций и изделий из низкоуглеродистой стали широко применяется низколегированная присадочная проволока, обеспечивающая достаточно высокие механические свойства наплавленного металла.

Влияние примесей в стали на ее свариваемость. Влияние примесей в стали на процесс сварки весьма не одинаково.

Углерод ухудшает свариваемость стали при содержании его свыше 0,2—0,3%. Повышенное содержание углерода вызывает значительное газообразование в ванне и кипение ее в процессе сварки, способствует росту зерна при нагреве и образованию закалочных структурх.

Марганец весьма мало влияет на свариваемость стали, но повышает производительность сварки при содержании его в низкоуглеродистой проволоке до 1%. Марганец—хороший раскислитель. Содержание марганца в сварочной проволоке для сварки низкоуглеродистой стали как при дуговой, так и при газовой сварке может составлять до 0,8—1,1%.

Кремний — нежелательная примесь присадочной проволоки для сварки стали, так как при его повышенном содержании наблюдается образование силикатных соединений типа FeO-SiO₃, MnO-SiO₂ и др., образующих на поверхности ванны тугоплавкую и вязкую шлаковую пленку, препятствующую выходу газов из сварочной ванны при ее застывании. Поэтому, несмотря на то, что кремний является хорошим раскислителем, содержание его в низкоуглеродистой проволоке должно составлять не выше 0,03%.

Содержание серы в присадочной проволоке ограничивается 0,03—0,04%.

Содержание фосфора ограничивается 0,03—0,04%.

Никель повышает прочность и прокаливаемость стали и несколько увеличивает ее пластичность. В присадочной проволоке для сварки хромоникелевых нержавеющих и жароупорных сталей содержание никеля достигает 8—10% и более. В этих сталях никель способствует образованию устойчивой аустенитной структуры.

Хром резко повышает, прокаливаемость стали. В проволоке для сварки стали «хромансиль» и низколегированной хромомолибденовой стали содержание хрома составляет 0,8—1,1%. В проволоке для сварки специальной хромомолибденовой стали содержание его достигает 5—7%. Особенно высоко содержание хрома (12—27%) в проволоке для сварки высокохромистых и хромоникелевых нержавеющих и жароупорных сталей.

Молибден повышает прокаливаемость стали и ее сопротивляемость перегреву. Он устраняет явление хрупкости при отпуске, повышает пластичность стали при ударных нагрузках, улучшает обрабатываемость стали в холодном и горячем состоянии. В сварочную проволоку для сварки хромомолибденовых сталей молибден вводят в количестве 0,15—0,6%.

Присадочный материал для сварки чугуна. Марки присадочных стержней для сварки чугунных отливок выбирают с учетом необходимости наиболее полной графитизации чугуна. При сварке массивных чугунных отливок могут быть применены стержни, содержащие меньший процент кремния, обладающего сильным графитизирующим действием.

При сварке же тонкостенных чугунных деталей, скорость охлаждения которых после сварки, несмотря на предварительный подогрев, за счет интенсивной теплоотдачи может быть достаточно высокой, следует применять стержни, содержащие большее количество кремния.

Присадочные проволоки для сварки меди и латуней. В связи с повышенной окисляемостью меди при высоких температурах и большой ее жидкотекучестью препятствующей выполнению сварки в вертикальной плоскости, качественное выполнение сварки этого металла во многих случаях требует применения специальной присадочной медной проволоки, содержащей раскислители (преимущественно фосфор) и элементы, понижающие жидкотекучесть сварочной ванны, в частности кремний, который создает на поверхности ванны вязкую пленку шлака, препятствующую растеканию жидкой меди.

Сварка латуней представляет еще большие трудности в связи с обильной испаряемостью из сварочной ванны цинка — одного из основных компонентов сплава и, как следствие, возникновением в шве значительной пористости. Поэтому для качественного выполнения сварки латуней, помимо флюсов и соответствующих технологических приемов сварки, необходимы специальные присадочные проволоки с добавками кремния и олова. Кремний в этом случае вводят для образования вязкой пленки на поверхности сварочной ванны, препятствующей испарению цинка, а олово — для разжижения сварочной ванны и лучшего проплавления свариваемых кромок латуни.

Введение бора в присадочный материал придает последнему новое свойство — самофлюсование.

Разработка самофлюсующей присадочной проволоки значительно упрощает процесс сварки латуней.

Дата добавления: 2014-01-04