Билет 9
Вопрос 1 Основные показатели процесса дуговой сварки
Posted in
Сварочные работы
Коэффициент расплавления При сварке метала шов образуется вследствие расплавления присадочного и проплавления основного металла. Расплавление присадочного металла характеризуется коэффициентом расплавления
где αр, — коэффициент расплавления; Gр — масса расплавленного за время t электродного металла, г; t — время горения дуги, ч; I — сварочный ток, А. Коэффициент расплавления зависит от состава проволоки и покрытия электрода, веса покрытия, а также рода и полярности тока. Коэффициент потерь Коэффициент характеризует потери металла электрода на разбрызгивание, испарение и окисление. Ψ = (Gр — Gн / Gр) ּ 100%, где ψ — коэффициент потерь; Gн — масса наплавленного металла, г; Gp — масса расплавленного металла, г. Коэффициент потерь зависит не только от состава проволоки и ее покрытия, но также и от режима сварки и типа сварного соединения. Коэффициент потерь возрастает при увеличении плотности тока и длины дуги. Он несколько меньше при сварке втавр, с разделкой кромок, чем при наплавке. Коэффициент наплавки Для оценки процесса наплавки вводят понятие коэффициента наплавки:
где αн — коэффициент наплавки; Gн — масса наплавленного за время t металла, г (с учетом потерь). Коэффициент наплавки зависит от рода и полярности тока, типа покрытия и состава проволоки, а также от пространственного положения, в котором выполняют сварку. Зависимость величины сварочного тока от диаметра электрода При ручной дуговой сварке сварочный ток и диаметр электрода связаны следующей зависимостью: I = K ּ d, где I— величина сварочного тока, А; К— коэффициент,зависящий от марки электрода (K = 40 ÷ 60; 40 — для легированных электродов, 60 — для углеродистых); d— диаметр электрода, мм. Приведенная формула применима для электродов, имеющих диаметр 3—6 мм. Зависимость между диаметром и величиной сварочного тока выражают так же следующей опытной формулой: I = (m + n ּ d) ּ d, где m=20; n = 6 (для ручной сварки стальными электродами). Производительность процесса дуговой сварки Производительность сварки определяется количеством наплавленного металла G = αн ּ I ּ t, где G — масса наплавленного металла, г. Чем больше ток, тем выше производительность. Однако при значительном увеличении сварочного тока для применяемого диаметра электрода — последний может быстро нагреваться теплом Ленца — Джоуля, что резко понизит качество сварного шва, так как металл шва и зона сплавления основного металла будут перегреты. Необходимо отметить, что перегрев электрода увеличивает разбрызгивание металла. |
Вопрос 2
Эта зона имеет несколько участков с различной структурой и свойствами (рис. 9.6):
Рис. 9 6. Микроструктура зоны термического влияния
1 — участок твердожидкого состояния; 2 —участок перегрева; 3 —участок перекристаллизации (нормализации), 4— участок неполной перекристаллизации» 5 —участок старения при рекристаллизации, 6 — участок синеломкости
участок зоны сплавления (1); здесь происходит сварка — формирование кристаллитов, соединение основного металла и металла ванны; свойства этой зоны сплавления часто определяют качество сварного соединения;
участок перегрева (2), подвергавшийся нагреву до температуры 1100—1400°С, имеет крупнозернистую структуру и при повышенной погонной энергии в стали с увеличенным содержанием углерода может стать причиной низкой пластичности и вязкости сварного соединения;
участок перекристаллизации (нормализации) (5), подвергавшийся воздействию температур 850—1100 °С. Эта температура благоприятно влияет на образование мелкого зерна, что обеспечивает высокие механические свойства участка;
участок неполной перекристаллизации (4), подвергавшийся воздействию температур 720—850°С, характеризуется частичным появлением новых зерен в основном металле;
участок старения при рекристаллизации (5), подвергавшийся воздействию температур 450 — 700 °С. Здесь происходят рост зерен феррита из их раздробленных частей (рекристаллизация), полученных при пластической деформации металла, и процесс старения, заключающийся в выделении избыточного С и N в виде нитридов и карбидов вокруг решетки стали, что сопровождается повышением прочности и снижением пластичности. При сварке литых сплавов, не подвергавшихся пластической деформации, этот участок отсутствует;
участок синеломкости (6), подвергавшийся нагреву до 100—450 °С, не имеет заметных структурных изменений, однако при сварке низкоуглеродистой стали, содержащей повышенный процент газов (O2, N2, Н2), наблюдается на этом участке выделение их избытка в структурную решетку металла, что также повышает прочность, но снижает пластичность и вязкость металла.