Розділ 4 металургійні процеси при дуговому зварюванні

1. Особливості металургійних процесів при зварюванні

Металургійні процеси при зварюванні — це процеси взаємодії рідкого металу з газами та шлаками. Ці процеси проходять під час плавлення електрода, при переході краплі рідкого металу через ду­гу, а також у самій ванні. Зварювальні металургійні процеси мають такі особливості:

• висока температура нагрівання металу;

• малий об’єм зварювальної ванни;

• активна взаємодія розплавленого металу з навколишнім сере­довищем і шлаками;

• короткочасність процесу.

Висока температура дуги й зварної ванни призводить до розпаду (дисоціації) молекул кисню, азоту, водню на атоми та іони. У цьому стані гази стають дуже активними й вступають у хімічні з’єднання з металом шва, погіршуючи його властивості.

Малий об’єм зварної ванни сприяє її швидкому охолодженню. При цьому створюються перешкоди очищенню металу від немета­левих включень та оксидів, які не встигли вийти на поверхню шва.

Активна взаємодія розплавленого металу з навколишнім сере­довищем і шлаками сприяє додатковому насиченню металу шва газами й шлаковими включеннями.

Короткотривалість процесу зварювання призводить до того, що хімічні реакції між розплавленим металом і шлаком не завершуються. Швидка кристалізація вливає на структуру й механічні властивості металу шва. Час від початку розплавлення до застигання зварної ванни становить декілька секунд. За секунду метал охолоджується від 5 до 15°С.

1. Забруднення металу шва

Метал шва насичується шкідливими речовинами з навколишньо­го повітря, вологи, іржі, масла, мінералів, які входять до складу зва­рювальних матеріалів, різних хімічних сполук, що утворюються під час взаємодії розплавленого металу із зварювальними матеріалами.

Забрудненню металу шва можна запобігти такими способами:

• просушування зварювальних матеріалів для видалення воло­ги, кисню й водню;

• видалення іржі, масла та вологи з поверхні зварюваних де­талей;

• створення газового й шлакового захисту дуги та зварюваного металу;

• розкиснення — переведення оксиду заліза в нерозчинні спо­луки з наступним видаленням у шлак (розкиснювачі вводяться у зварну ванну через електродний дріт, покриття, флюси). Розкисню- вачами є марганець, кремній, титан, алюміній, вуглець та інші еле­менти;

• рафінування — видалення сульфідів, фосфідів, нітридів, вод­ню за допомогою хімічних реакцій та утворення нових хімічних сполук, які не розчиняються в залізі, а переходять у шлак.

4.1,2. Легування металу шва

Легуванням називається процес введення в метал шва різних елементів (хром, нікель, титан, марганець, вольфрам, молібден, ва­надій та ін.), надаючи йому необхідних властивостей (міцності, в’язкості, корозієстійкості та ін.). Ці елементи вводяться до складу електродного дроту, присаджувального металу, електродного по­криття або флюсу. ГІри зварюванні легуючі елементи частково ви­горяють і неповністю переходять у шов. Це треба враховувати при виборі марки електрода, присаджувального дроту, флюсу.

Контрольні запитання та завдання