МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ СВАРКЕ ПЛАВЛЕНИЕМ

[1], с. 183...263 или [2], с. 313...402

 

При изучении раздела надо обратить внимание на особенности металлургического процесса, связанного с форми­рованием сварочной ванны за счет плавления основного и электродного металлов при активном взаимодействии с рас­плавленным шлаком и окружающей газовой средой, насы­щением жидкого металла кислородом, азотом, водородом.

Необходимо иметь в виду температурные условия и ло­кальность зоны плавления; усвоить не только условия насы­щения газами, но и меры, ограничивающие газонасыщение.

Особое внимание надо обратить на функциональное на­значение шлаков, их химические и физические свойства, хорошо себе представлять свойства важнейших простых оксидов, входящих в состав шлаковой фазы, условия взаимо­действия между расплавленным металлом, газовой средой и шлаком. Следует иметь представление об основных системах сварочных флюсов и электродных покрытии, принципах их классификации.

При изучении окислительно-восстановительных процессов необходимо усвоить основные механизмы раскисления, свой­ства наиболее важных раскислителей.

В связи с активностью легирующих элементов нужно изучить, условия введения их в сварочную ванну, уметь оце­нивать эффективность легирования посредством коэффици­ентов перехода и усвоения.

При сварке большое значение имеет рафинирование сва­рочной ванны. Надо обратить внимание на особенности условий десульфурации и обесфосфоривания, источники по­ступления серы и фосфора в сварочную ванну.

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Какие силы действуют на расплавленный металл электрода при ручной дуговой и автоматической сварках?

2. Напишите уравнения диссоциации кислорода, водорода и азота.

3. Каков механизм насыщения металла газами?

4. Как влияет кислород, азот и водород на свойства стали?

5. Дайте характеристику основных химических и физических свойств шлаков. Назначение шлаков.

6. Дайте характеристику важнейших простых оксидов, входящих в состав шлаковой фазы.

7. Каковы основные виды окисления составляющих металла и шла­ка? Приведите примеры реакций прямого окисления.

8. Виды окислительных процессов.

9. Напишите реакции раскисления с получением конденсированных продуктов реакции.

10. Напишите реакции раскисления с получением газообразных про­дуктов реакции.

11. В чем заключаются особенности диффузионного раскисления?

12. Как происходит раскисление с помощью шлаков?

13. Каковы основные требования при проведении легирования на­плавленного металла? Что такое коэффициент перехода и усвоения эле­мента?

14. Каковы особенности десульфурации и обесфосфоривания металла в сварочной ванне?

 

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ МЕТАЛЛА ПРИ СВАРКЕ И СТРУКТУРА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

[1], с. 264...291, 303...308 или [2], с. 433...474

 

В процессе изучения материала необходимо хорошо изучить механизм кристаллизации, причины появления неме­таллических включений в металле шва и меры по их сни­жению. Следует тщательно рассмотреть явление химической неоднородности сварного соединения, ликвационные и диф­фузионные процессы в зоне сварки.

Необходимо иметь четкие представления о процессах фор­мирования вторичной структуры в металле шва и основном металле, влиянии на них скорости охлаждения.

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Что такое первичная и вторичная кристаллизации металлов?

2. Каков механизм возникновения пор в металле шва?

3. Каковы причины образования шлаковых включений в металле шва?

4. В чем заключаются причины химической неоднородности сварного соединения?

5. Каковы особенности структуры металла шва и околошовной зоны при сварке низкоуглеродистых сталей?

 

6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ [1], с. 291...303, 310...382 или [2], с. 406…433, 474…548

 

Этот раздел является наиболее важным. В процессе его изучения необходимо внимательно рассмотреть термодефор­мационные процессы при сварке, причины возникновения сварочных деформаций и напряжений, основные факторы, определяющие возникновение горячих трещин. При этом надо обратить внимание на практические методики опреде­ления склонности металла шва к образованию таких трещин, изменение свойств металла в зоне термического влияния, особенности структуры сварных соединении, выполненных многослойными швами.

Нужно остановиться и на причинах возникновения холод­ных трещин и мерах, которые позволяют предотвратить их появление. Следует обратить внимание на замедленный ха­рактер разрушения.

Завершая изучение раздела, нужно систематизировать комплекс мер по повышению технологической прочности свар­ных соединений.

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Поясните термин «термодеформационный цикл» сварки.

2. Каков характер упруго-пластических деформаций, возникающих в металле шва при дуговой сварке?

3. Каковы причины возникновения горячих и холодных трещин? Ос­новные меры, предотвращающие их возникновение.

4. В чем заключается сущность методики Ждановского металлурги­ческого института (ЖдМИ) для определения сопротивляемости металла шва образованию кристаллизационных трещин?

5. Как влияет термический цикл при сварке на конечную структуру и прочность сварных соединений?

6. Дайте определение технологической свариваемости.

7. Как влияют габариты, назначение конструкции и свариваемого ме­талла на возможность разработки технологии сварки?

8. Что такое эксплуатационная прочность конструкции?