Наблюдаемые при сварке поры связаны с процессом генерации газа в макро- и микрообъемах.
Когда расплавленный металл ванны становится перенасыщенным газом из-за снижения растворимости из-за снижения температуры металла, в основном образуются макропоры.
В этом случае рост пузырьков происходит в основном за счет конвективной диффузии газа из окружающего объема металла. Скорость роста пузырьков определяется степенью пересыщения газа и скоростью десорбции газа из ядра.
Из-за локального перенасыщения жидкого металла на фронте кристаллизации, зародышеобразование и развитие пузырьков, скорее всего, произойдут на стадии, когда рост кристаллов остановлен.
- Пузыри в этом случае генерируются в основном за счет диффузии атомов газа (ионов) из соседних мельчайших объемов металла.
Размер пузырьков определяется в основном временем остановки роста кристаллов.
Во время начальной кристаллизации слоя и времени остановки от 0,1 до 0,2 секунд, характерных для большинства используемых режимов сварки, в линии расплава могут образовываться мельчайшие поры. Роль азота в образовании крупных пор при отсутствии газового конвективного массопереноса невелика.
Во время сварки покрытыми электродами и порошковой проволокой для достижения плотного сварного шва содержание газа в расплавленной ванне должно быть ниже предела растворимости твердого металла при температуре плавления. В этом случае образование пузырьков при кристаллизации не происходит. Этот способ обеспечения герметичного соединения реализован на электроде с базовым покрытием.
Когда электродное покрытие основного типа является влажным, содержание водорода в расплавленной ванне увеличивается за пределы предела растворимости твердого железа при температуре плавления и наиболее опасной концентрации зоны скачка растворимости (12 … с точки зрения образования пор. 27 см3 / 100 г)
Такая концентрация водорода замедляет образование и удаление пузырьков из сварочной ванны, что приводит к образованию пор.
При сварке длинными дугами с использованием электродов, покрытых карбонатным флюоритом, поры, видимые в сварном шве, обусловлены образованием азота. Плохое смачивание капель и ванн электродного металла электродным шлаком этого типа создает условия для непосредственного контакта металла с газовой фазой и увеличения поглощения азота.
- Газ, который создает сварные отверстия при сварке рутиловыми и кислыми электродами, в основном водород.
- Выбросы окиси углерода и азота играют второстепенную роль.
Чтобы получить плотный шов во время сварки этими электродами, увеличьте поглощение водорода во время фазы каплеобразования и создайте благоприятные условия для быстрого удаления пузырьков воздуха из сварочной ванны, пока сварочная ванна не кристаллизуется. Эта ситуация достигается, когда содержание водорода в расплавленной ванне значительно выше предела плавления расплавленного железа при температуре плавления, то есть 27 см3 / 100 г.
Введение материала, содержащего кристаллизованную влагу, в рутиловое и минерально-кислотное покрытие способствует интенсивному поглощению водорода каплями электродного металла и высокотемпературной области сварочной ванны, после чего образуются пузырьки, пока сварочная ванна не кристаллизуется, Создаются благоприятные условия для роста и удаления.
При сварке электродами, покрытыми рутильной и минеральной кислотами, увеличение силы тока связано с тем, что металл сварного шва находится на опасном уровне концентрации из-за перегрева второй половины электрода, уменьшения содержания влаги в перегретом покрытии и перегретой части электрода.
Увеличивает вероятность образования пор металла сварного шва за счет снижения содержания водорода (12 … 27 см3 / 100 г).
Введение большого количества алюминия, титана и кремния в рутиловые и сернокислотные электродные покрытия увеличивает концентрацию кремния в металле сварочной ванны, увеличивая вероятность образования пор.
Кремний, поверхностно-активный элемент, подавляет десорбцию водорода, замедляет дегазацию ванны и образует поры в металле. Сера и другие поверхностно-активные элементы имеют аналогичные эффекты.
- Раскисление рутиловых или рудно-кислотных электродных покрытий из-за высокого содержания в них кремния, титана, алюминия, углерода, основных металлов этих элементов, повышенной температуры обжига, пониженного потенциала окисления покрытия и т. Д. Снижает скорость образования газа и пористость Это приводит к образованию секса.
Увеличивая основность шлака, вводя карбонаты в покрытие и окисляя кремний водяными парами, скорость образования водорода увеличивается за счет подавления процесса восстановления кремния. Предложенный способ увеличения выделения водорода был использован для создания рутиловых карбонатных электродов промышленного ряда серии АНО.
Смотрите также:
Примеры решения задач по материаловедению
