4.10 Контрольные вопросы к разделу 4

1.Какие силы действуют на каплю электродного металла при дуговой сварке?

2.Назовите виды переноса электродного металла через дуговой промежуток.

3.Как изменяется время существования капель и величина их удельной поверхности с ростом сварочного тока или напряжения на дуге?

4.Напишите уравнения диссоциации двух и трехатомных газов, наиболее часто встречающихся в атмосфере дуги.

5.В чем проявляется влияние кислорода на свойства стали?

6.Как влияет азот на свойства стали?

7.Как влияет водород на свойства стали?

8.Какими путями попадают кислород, азот и водород в реакционное пространство при дуговой сварке?

9.Назначение шлаков при сварке.

10.Что такое кислотность или основность шлака?

11.Охарактеризуйте основные физические свойства сварочных шлаков.

12.В чем различие длинных и коротких шлаков?

13.Дайте характеристику важнейших простых оксидов, входящих в состав сварочных шлаков.

14.В чем заключаются металлургические функции шлаков?

15.Что такое коэффициент эффективности массообмена и как его определяют?

16.Виды раскислительных процессов.

17.Приведите пример раскисления стали с получением конденсированных продуктов реакции.

18.Дайте характеристику основных раскислителей.

19.Опишите процесс раскисления стали углеродом и водордом.

20.В чем особенность раскисления стали кислыми и основными шлаками.

21.Пути легировния металла шва, их особенности достоинства и недостатки.

22.Что такое коэффициент перехода и коэффициент усвоения?

23.Каков механизм рафинирования стали от серы и фосфора?

24.Какова роль СаО и марганца в процессе рафинирования стали от серы?

25.Опишите механизм удаления фосфора и з стали в процессе рафинирования.

26.Как осуществляется газовая защита при сварке покрытыми электродами?

Раздел 5. Сварочная ванна, кристаллизация при сварке и формирование металла шва

5.1 Сварочная ванна

В результате воздействия сварочных источников тепла основной металл расплавляется. Металл, ограничиваемый изотермической поверхностью Т = Т_пл, образует ванну расплавленного металла – сварочную ванну.

Рис. 5.1. Сварочная ванна.

Сварочная ванна разделяют на головную (рис.5.1) 1 – 2 – 3 и хвостовую 4 – 5 –6 (заднюю) части. После затвердевания ванны образуется металл шва. Поперечное сечение переплавленного металла делят на площадь наплавки F_н и площадь провара (проплавления) основного металла F_o. При этом доля основного металла в шве может быть рассчитана по выражению

γ = F_o/(F_o + F_H), а наплавленного

1 – γ = F_H/(F_o + F_H).

Очертания зоны проплавления основного металла характеризуются коэффициентом формы проплавления ψ_пр = b/h или обратной ему величиной – относительной глубиной проплавления, т.е. h/b, а также коэффициентом полноты проплавления μ = F_o/bh, где b и h – соответственно ширина и глубина проплавления.

Очертания зоны наплавки характеризуется коэффициентами формы валика ψ_B = b/c и полноты валика μ_B = F_H/bc, где с – величина усиления шва.

Строгих методов расчета всех основных размеров сварочной ванны и шва нет. Но приближенные методы расчета возможны по методам расчета температурных полей. Так, для сосредоточенного источника тепла на полубесконечном теле длина ванны может быть определена

Так как при сварке определенного материала λ и Т_пл являются постоянными, то L = kq.

Ширина проплавляемой зоны при b = 2r для точечного источника на массивном теле приближенно определится уравнением

Соотношение длины ванны к ее ширине (коэффициент формы ванны φ =L/b) получается из этих уравнений:

где А – постоянный коэффициент для определенного свариваемого металла.

При точечном источнике на полубесконечном теле глубина проплавления h = b/2. Тогда b = 2h, а из L = φb = 2φh получим h = q/(4πλTφ), т.е. глубина проплавления пропорциональна тепловой мощности. Учитывая, что при дуговой сварке напряжение дуги изменяется в небольших пределах, можно считать, что глубина провара применительно к точечному источнику, действующему на полубесконечное тело, примерно пропорциональна силе сварочного тока h = BI. При сварке низколегированных сталей В обычно составляет 1/80 – 1/100 мм/А.

Площадь поперечного сечения наплавленного металла F_H может быть получена из общего количества наплавленного металла m_H в единицу времени (г/с): m_H = ρvF_H.

Количество наплавленного металла зависит от от характеристик свариваемого и присадочного металлов, способа и режима сварки. При сварке плавящимся электродом эта величина определяется через коэффициент наплавки α_н г/(А*час). Тогда

m_H = Iα_H/3600; или F_H = Iα_H/(3600ρv).