Сварочные н напла
|
келэТипт р о д а |
элааркМек тр ода |
|
пааркМр ов ол ок и |
ТСОГоп 2 2 4 6 - 6 0 |
покрыТиптия * |
^ |
мяче |
й£ |
jg 1 п Н |
га |
га |
'р о д 1 |
§ |
|
алрахмК |
£ |
авиковылП й ш пат |
ойеволП ш пат |
варцК |
цнгараМо в а я р у д а |
е |
сиорерФл и ц и й |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
си |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
га |
|
|
|
|
|
|
|
|
Q* |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
си |
|
|
|
|
|
|
|
|
со |
|
|
|
|
си |
|
|
|
|
|
|
|
|
1—1 |
|
|
|
|
й> |
|
Э 42 |
О М М -5 |
С в -08 |
Р |
9 — |
— 13 |
— 21 |
20 |
— |
|||||
Э 50 А |
У О Н И |
13/55 |
С в -08 |
Ф |
|
54 |
15 |
|
9 |
___ |
5 |
5 |
|
|
|
|
|||||||||||
Э 85 |
У О Н И |
13/85 |
С в -08 |
Ф |
|
54 |
1 5 ,5 |
|
8 |
|
7 |
3 |
|
Э А 1Г 6 |
Н И И -48 |
С вХ 20 Н 10 Г 6 Ф |
|
45 |
35 |
— — — |
6 |
10 |
|||||
Э Н 1 5 Г З -2 5 |
- Ц Н -250** |
С в -08 |
Ф |
_ |
44 |
21 |
12 |
___ |
___ |
14 |
9 |
||
Э Н 1 8 Г 4 -3 5 |
Ц Н -350** |
С в -08 |
Ф |
|
40 |
21 |
12 |
|
|
18 |
9 |
||
*Р — рудно-кислое; Ф — фтористо-кальциевое.
**Цифры в маркировке наплавочных электродов показывают примерную твер
дость Н В наплавленного слоя металла.
вочные электроды
покры тий в % по в есу
|
|
|
I | |
|
итановыТ й к он ц ен тр ат |
|
о б - |
|
ерФроти тан |
С |
иЖдк ое стек л о в °/0 к емщу в е с у покры тия |
|
|
|
га |
|
|
|
то |
|
|
|
ь |
|
|
|
о |
|
—37 —
12 '
1 2 ,5 - —
о
СО
■1*
ю
сч
— — 4
Т а б л и ц а 12
|
к |
а |
|
|
О тн ош ен и е в еса покры тия |
в е с у стерж ня в % (тол щ и н покры тия в м м ) |
К оэф ф и ц и ен т нап лавки в zja-ч |
3 0 - 3 5 |
7 ,5 |
|
3 0 - 4 0 |
9,0 |
|
3 0 - 4 0 |
9,5 |
|
|
|
|
тока |
|
|
Н а зн а ч ен и е |
р од |
|
|
|
й |
|
||
|
|
|
авке |
|
|
э л е к т р о д а |
ему ы |
||
|
|
|
||
|
|
|
м ен д |
н ап л |
|
|
|
ек о |
р и |
|
|
|
Р |
п |
Д л я |
сварки |
к он стр ук ц . |
П ер ем ен н ы й |
|
и з н и зк о л ег . |
сталей |
и п о с т о я н |
||
|
|
|
ный |
|
Д ля |
св а р к и |
к он стр ук ц и |
П остоянны й |
|
онн ы х стал ей повы ш . |
|
|
||
п р о ч н о ст и и л ег и р о в а н ны х ста л ей
2 0 — 30 |
1 2 ,0 Д ля св арк и бр он ев ы х |
П остоян н ы й |
( 0 , 8 - 1 , 0 ) |
стал ей |
о бр ат н ой |
|
|
п ол я р н ости |
— |
— |
( 1 , 2 |
- 1 |
, 4 ) |
9 .0 |
Д л я наплавки |
д ет . из |
П остоян н ы й |
|
— |
( 1 , 2 |
- 1 |
. 4 ) |
9 .0 |
стал ей |
с р е д н е й |
т в е р |
о б р а т н о й |
|
|
|
|
|
|
|
до ст и |
( Я Д - 2 5 0 - 350) |
п о л я р н ости |
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 13 |
|
Определение диаметра электрода н величины сварочного тока |
||||||
(при сварке углеродистой стали) |
|
|
|
|||
Толщина металла в мм |
До 2 |
2—4 |
4 - 6 |
1 |
оо |
Свыше 8 |
|
<£> |
|
|||||
Диаметр электрода в м м |
До 2 |
3 |
4 |
5 |
|
6 |
Величина сварочного |
30—65 |
80—140 |
120—200 |
160-250 |
250-320 |
|
тока в а |
||||||
212 |
213 |
ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ И ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА И НАПЛАВКА СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ ПОД СЛОЕМ ФЛЮСА
При электродуговой автоматической наплавке (рис. 124) дуга горит под слоем флюса. Сварочная проволока по мере оплавления автоматически подается к детали. Она также автоматически пере мещается вдоль шва. Автоматическая электродуговая наплавка под слоем флюса по сравнению с ручной обладает значительными преимуществами.
-<г
о
<М r\J
-0
Рис. 124. Принципиальная схема автоматической электро дуговой наплавки под слоем флюса
Вследствие того, что ток к электродной проволоке подводится на расстоянии 45—55 мм от места горения дуги, электрод нагре вается незначительно и представляется возможность повысить при наплавке ток до 140—160 а на 1 мм диаметра электрода. Так как сварочная дуга горит под слоем флюса, ее тепловая энергия ис пользуется более концентрированно, что увеличивает глубину про плавления металла наплавляемой детали. Концентрированный нагрев металла и возможность применения большого сварочного тока позволяют повысить скорость сварки до 40 м/ч и более. Про изводительность наплавки по сравнению с ручной повышается в не сколько раз.
В результате уменьшения разбрызгивания металла значительно повышается экономия сварочной проволоки.
Концентрированный нагрев металла также способствует повы шению коэффициента полезного действия дуги до 0,65 (при ручной сварке к. п. д. 0,35). Коэффициент наплавки составляет 16— 17 г/а-ч; при ручной наплавке он равен 7—10 г/а-ч. Поэтому обес печивается экономия электрической энергии.
Следующим технологическим преимуществом автоматической электродуговой наплавки под слоем флюса является высокое ка чество сварного шва; наплавленный металл отличается повышен ной плотностью и пластичностью. Технологические преимущества определяются металлургическими особенностями процесса.
Полуавтоматическая электродуговая наплавка под слоем флю са (рис. 125) отличается от автоматической наплавки только тем, что перемещение электрода вдоль наплавляемой детали произво
214
дится вручную. Флюс в зону дуги поступает из небольшого бунке ра, укрепленного на держателе.
При полуавтоматической электродуговой наплавке под слоем флюса качество наплавленного металла, при прочих равных усло виях, зависит от равномерности перемещения электрода вдоль де тали. Опытом установлено, что достаточно высокая равномерность перемещения проволоки вдоль детали обеспечивается при скорости наплавки 30—40 м/ч.
Следующей отличительной особенностью полуавтоматической наплавки под слоем флюса является применение электродной про волоки малого (1,6—2,0 мм) диаметра.
При использовании тонкой электродной проволоки увеличи вается доля тепла, расходуемого на плавление электрода, и повы шается коэффициент наплавки. Кроме того, несколько увеличи вается глубина провара. Это объясняется значительным повыше нием плотности тока. При больших плотностях тока и малом диа метре проволоки повышается интенсивность выгорания углерода. Поэтому при полуавтоматической наплавке под слоем флюса уменьшается опасность образования горячих (кристаллизацион ных) трещин в металле валика.
Рис. 125. Схема полуавтоматической электродуговой наплавки под слоем флюса:
1 — регулятор тока; |
2 —сварочный трансформатор; |
3 — аппаратный ящик; |
4 — кассета; |
«5 — подающий механизм; 6 — шланговый провод; 7 — держатель |
|
||
Учитывая все эти особенности полуавтоматической наплавки, для уменьшения глубины проплавления основного металла на 25— 30% снижают ток по сравнению с автоматической наплавкой. С уменьшением глубины проплавления значительно уменьшается до ля основного металла в наплавленном валике.
215
Особенности металлургических процессов при автоматической и полуавтоматической наплавке под слоем флюса. Вследствие эффек тивной защиты металла слоем расплавленного флюса примерно в 10 раз уменьшается содержание азота и кислорода в расплавленном металле. Исследованиями установлено, что содержание азота в ме талле не превышает 0,002%- Кроме того, резко уменьшается выгора ние легирующих компонентов металла. Поэтому металл шва отли чается высокой пластичностью.
Расплавленный металл под слоем шлака более продолжительное время, чем при ручной наплавке, находится в жидком состоянии, вследствие чего создаются благоприятные условия для выхода газа из ванночки расплавленного металла. Шов получается плотный и вязкий.
Постоянство режима автоматической наплавки под слоем флюса обеспечивает стабильный химический состав и высокие механиче ские свойства металла'шва.
При высокой температуре в зоне сварочной дуги металлургиче ские реакции между металлом и шлаком протекают энергично. В результате этих реакций изменяются составы обеих фаз. Поэтому, изменяя состав флюса, можно регулировать (уменьшать или увели чивать) содержание отдельных элементов в наплавленном металле.
Наиболее существенное значение имеет взаимодействие атомов железа, находящихся в металле, с ионами марганца и кремния, присутствующими в шлаке. В результате обмена зарядами по ложительные ионы марганца и кремния восстанавливаются и пе
реходят в металл. Атомы железа |
отдают |
электроны, становятся |
||
положительными ионами и переходят в шлак |
|
|||
МпО(шл) Ре(мет) ^ |
РеО(шл) -f- Мп(мет); |
|||
5Ю,(шл) -f- 2Ре(мет) ^ |
2РеО(шл) + |
S i(M e T ). |
||
Следовательно, |
марганец и кремний |
поступают в сварочную |
||
ванну из основного |
металла, из электродной |
проволоки и в ре |
||
зультате взаимодействия металла и шлака.
Как известно, марганец и кремний оказывают положительное влияние на металл шва. Марганец уменьшает опасность образова ния горячих трещин и улучшает механические свойства наплавлен ного металла. Кремний способствует спокойному плавлению ме талла и обеспечивает получение плотного шва. Поэтому желатель но в состав флюса вводить кремнезем и закись марганца.
В процессе наплавки наблюдается также частичное окисление углерода электродной проволоки и удаление его в атмосферу в виде окиси углерода.
Кислород в расплавленную ванночку металла может поступать из флюса или из окалины и ржавчины на поверхности электродной проволоки или детали. Исследованиями установлено, что интенсив ность перехода кислорода в металл увеличивается при повышенном содержании во флюсе окислов марганца, кремния и железа или влаги.
216
В процессе обменных реакций между металлом и шлаком воз можно повышение содержания серы и фосфора в наплавленном металле.
Сера попадает во флюс с коксом, используемым для раскисле ния флюса при плавке. Фосфор вводится во флюс с марганцовой рудой.
Сера вызывает образование горячих трещин, а фосфор — хлад ноломкость металла шва. Поэтому содержание этих примесей строго ограничивают.
Интенсивность перехода серы из флюса (шлака) в наплавленный металл зависит от содержания закиси марганца (МпО) во флюсе. При достаточно высоком содержании закиси марганца во флюсе и марганца в наплавленном металле содержание серы в сварочной ванне уменьшается.
Переход фосфора из флюса в металл также уменьшается при наличии в ванне ионов марганца.
Несмотря на благоприятные условия для формирования вали ка при автоматической и полуавтоматической наплавке под слоем флюса, в кристаллизирующемся металле также образуются поры. Наиболее важной причиной образования пор в наплавленном ме талле является растворение водорода и азота в каплях жидкого электродного металла. Как видно из диаграммы (см. рис. 119) наи более высокая растворимость газов наблюдается при температуре 2200—2400°С. Такую температуру имеют капли металла, проходя щие через дуговой промежуток. Однако до окончания кристаллиза ции металла часть газовых пузырьков не успевает выйти из сва рочной ванночки и остается в наплавленном металле, образуя по ры. Благодаря тому, что вероятность образования пор в шве зави сит от скорости охлаждения металла, желательно применять меры, уменьшающие скорость охлаждения шва. Для этого необходимо правильно выбрать ток и скорость перемещения дуги; рекомендует ся также предварительный подогрев и медленное охлаждение де тали после наплавки.
Учитывая, что при автоматической и полуавтоматической на плавке под слоем флюса основной причиной образования пор в наплавленном металле является водород, в состав флюса вводят элементы, связывающие водород и образующие надежную защиту расплавленного металла от воздуха. Для связывания водорода в состав флюса вводят в определенных количествах фтористый каль ций и кремнезем, которые образуют тетрофторид кремния
2CaFa + 3Si02 £ SiF* + 2CaSiOs.
Тетрофторид кремния (SiF<i) в зоне электрической дуги всту пает в химическую реакцию с водородом и связывает его
SiF4 -f- ЗН £ SiF + 3HF.
Образующийся при этом фтористый водород (HF) не растворяется в металле.
217