Расчет состава шлака при сварке покрытыми электродами

Методические рекомендации по расчету расхода электродов при проведении сварочных работ

Расчет состава шлака при сварке покрытыми электродами

ФЕДЕРАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ № 79
ФЕДЕРАЛЬНОЙ СЛУЖБЫ ИСПОЛНЕНИЯ НАКАЗАНИЙ

Филиал № 7

Методические рекомендации

по расчету расхода электродов при проведении сварочных работ

Рассмотрено

на заседании методической комиссии

пос. Социалистический, 2015 г.

Методические рекомендации по расчету расхода электродов при проведении сварочных работ предназначены для учащихся филиала № 7 ФКП образовательное учреждение № 79, обучающихся по программе подготовки квалифицированных рабочих, служащих по профессии СПО 15.01.05 Сварщик (электросварочные и газосварочные работы) при выполнении ими лабораторно-практических и выпускных письменных экзаменационных работ.

Данными рекомендациями могут также руководствоваться мастера производственного обучения для определения нормативного количества сварочных электродов на стадии подготовки учебно-производственных заданий для проведения учебной и производственной практик и контролем над расходом электродов при их списании.

Методические рекомендации разработал преподаватель Матюхов Д.Н.

Введение.

Точный расчет количества необходимых для проведения сварочных работ электродов – это одна из важных составляющих подготовительного этапа сварочных работ.

От того, насколько точно будут произведены данные расчеты, зависит и результативность самого сварочного процесса, и его эффективность, а также то, насколько правильно будут распределены средства, выделяемые на приобретение основных и вспомогательных материалов.

Существует несколько методик, помогающих наиболее точно рассчитать расход электродов при проведении сварочных работ.    В данных рекомендациях рассматривается методика расчета норматива расхода электродов по массе.

Нормы расхода электродов на сварку покрытыми электродами металлоконструкций определены расчетно-аналитическим методом с проверкой величины коэффициентов расхода сварочных материалов лабораторным методом.

В настоящих методических рекомендациях приведен расход сварочных электродов при ручной дуговой сварке для работ, выполняемых учащимися в рамках программ учебной и производственных практик по профессии СПО 15.01.05 Сварщик (электросварочные и газосварочные работы).

Конструктивные размеры и условные обозначения сварных соединений соответствуют ГОСТ 5264-80 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные».

Таблица 1

Основные типы сварных соединений.

Стыковое

Без скоса кромок

Односторонний

1 — 4

С2

Без скоса кромок

Односторонний на съемной подкладке

1 — 4

С4

Без скоса кромок

Двухсторонний

2 — 5

С7

Со скосом одной кромки

Односторонний

3 — 60

С8

С двумя симметричными скосами одной кромки

Двухсторонний

8 — 100

C15

Со скосом кромок

Двусторонний

3 — 60

С21

С двумя симметричными скосами кромок

Двусторонний

8 — 120

С25

Угловое

Без скоса кромок

Односторонний

1 — 6

У4

Без скоса кромок

Односторонний

1 — 30

Без скоса кромок

Двусторонний

2 — 8

У5

Без скоса кромок

Двусторонний

2 — 30

Со скосом одной кромки

Односторонний

3 — 60

У6

С двумя симметричными скосами одной кромки

Двусторонний

8 — 100

У8

Тавровое

Без скоса кромок

Односторонний

2 — 10

Т1

Без скоса кромок

Двусторонний

2 — 10

Т3

Со скосом одной кромки

Односторонний

3 — 60

Т6

С двумя симметричными скосами одной кромки

Двусторонний

8 — 100

Т8

Нахлесточное

Без скоса кромок

Двусторонний

2 — 60

Н2

Раздел 1.

Методика расчета нормативов расхода покрытых электродов по массе.

Одной из самых распространенных во многих странах  является методика, основанная на массе наплавленного металла, в данном случае расход электродов считается в килограммах.

Для того, чтобы рассчитать расход электродов с использованием данной методики, применяется следующая формула расхода электродов:

Н = М х Кр ,

где

М – масса наплавленного металла (в килограммах);

Кр – коэффициент расхода электродов данной марки. Этот коэффициент учитывает потери при сварке на угар и разбрызгивание, длину огарка не более 50 мм.

Для определения коэффициента расхода электродов необходимо точно знать марку электрода, так как именно от нее зависит количество угара и разбрызгивание металла в процессе сварки, а также длина огарка электрода. Нормой считается при этом длина огарка в 50 мм при общей длине электрода в 450 мм.

Значение Кр для некоторых наиболее часто применяемых электродов длиной 350 и 450 мм приведены в таблице ниже.

Таблица 2

Коэффициент расхода покрытых электродов.

Марка покрытого электрода для сварки сталей

Углеродистых и низколегированных

Теплоустойчивых и высоколегированных

1,5

І

АНО-1, АНГ-1К, ОЗС-17Н, АНО-19М, ДСК-50, АНП-6П, НИАТ-3М

ТМЛ-1У, ТМЛ-3У, ОЗЛ-25, ЦТ-28, 
АНВ-17, АНЖР-1, АНЖР-2

1,6

ІІ

ОЗС-23, ВН-48, УП-1/45, АНО-5, АНО-13, АНО-19, АНО-20, ОЗС-6, АНО-10, АНО-11, АНО-30, АНО-ТМ, ВСО-50СК, ОЗС-18, ОЗС-25, УОНИ-13/55У, АНО-ТМ60, ВСФ-65, АНО-ТМ70, АНП-2, УОНИ-13/65, УОНИ-13/85

ЦЛ-20, КТИ-7А, ОЗЛ-6, ЗиО-8, ОЗЛ-8, АНВ-13,  АНВ-34, НИАТ-4, НИАТ-5, НИИ-48Г

1,7

ІІІ

АНО-4, АНО-6, АНО-6У, АНО-21, АНО-24, АНО-29М, АНО-32, МР-3, ОЗС-4, ОЗС-12, ОЗС-21, СМ-11, УОНИ-13/45, УОНИ-13/45,УОНИ-13/45СМ, АНО-27, АНО-25, УОНИ-13/55, 
УОНИ-13/55СМ, ИТС-4С, ОЗС-24

ЦУ-5, ТМУ-21У, ЦЛ-51, УОНИ-13/НЖ, ОЗЛ-9А, ЦТ-15, ОЗЛ-17У, ЦЛ-11

1,8

ІV

ВСЦ-4, К-5А

НЖ-13, ЭА-395/9, 
ЭА-981/15

Для того, чтобы определить массу наплавленного металла М, берут площадь его поперечного сечения и умножают на плотность металла, найти которую можно в специальных таблицах, и на длину сварного шва.

М — масса наплавленного металла на 1 м шва для сварных соединений типов С1, С3, С26, У1, У2, У4, У5, Т1, Т3, Н1 и Н2 определяют по формуле:

где F — площадь поперечного сечения наплавленного металла шва данного сварного соединения, рассчитываемая по номинальным размерам конструктивных элементов подготовленных кромок свариваемых деталей и шва сварного соединения по ГОСТ 5264-80, см2 (смотри Приложение 1);

р — плотность металла, принятая для углеродистых и низколегированных сталей равной 7,85 г/см3;

L – длина шва, равная 100 см.

Для остальных типов сварных соединений площадь поперечного сечения наплавленного металла рассчитывают с учетом поперечного укорочения шва. В этом случае формула принимает следующий вид:

где S – толщина свариваемого металла, мм.

При расчете расхода электродов необходимо также учитывать поправочный коэффициент k, учитывающий пространственное положение выполнения типа шва. В зависимости от положения шва в пространстве поправочный коэффициент k имеет следующие значения:

— для нижнего — 1,0;

— для вертикального и горизонтального на вертикальной плоскости — 1,1;

— для потолочного — 1,2.

В связи с тем, что учащиеся выполняют работы не как квалифицированные сварщики, то следует еще учитывать переводной коэффициент 1,5.

Расход покрытых электродов для выполнения прихваток определяют на основании площади поперечного сечения шва и суммарной длины прихваток. В этом случае данные, приведенные в табл. 2, следует применять с коэффициентом 0,5.

Общий расход электродов на прихватку:

где Lпр – длина всех прихваток, м.

Раздел 2.

Нормы расхода электродов.

Расчет нормы расхода сварочных электродов при ручной дуговой сварке для работ, выполняемых учащимися в рамках программ учебной и производственных практик рассчитан по выше приведенной методике расчета нормативов расхода покрытых электродов по массе и сведен в общую таблицу.

Таблица 3

Норматив расхода электродов

Для того чтобы рассчитать расход сварочных электродов в штуках необходимо норматив расхода электродов по группам марок электродов (кг) разделить на массу одного электрода. В приложение 2 приведена средняя масса одного электрода (г) в зависимости от его марки, длины и диаметра.

Приложение 1

Площадь поперечного сечения в зависимости от типа соединения

Приложение 2

Средняя масса одного электрода (г) в зависимости

от его марки, длины и диаметра.

Источник: https://infourok.ru/metodicheskie-rekomendacii-po-raschetu-rashoda-elektrodov-pri-provedenii-svarochnyh-rabot-4090925.html

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами — Осварке.Нет

Расчет состава шлака при сварке покрытыми электродами

Ручная дуговая сварка — дуговая сварка с использованием покрытого металлического электрода, при которой операции подачи электрода, его перемещения вдоль оси шва и поперечные манипуляции выполняется сварщиком вручную. Наиболее старый и универсальный метод сварки, требующий хорошей квалификации и опыта сварщика.

Сущность метода ручной дуговой сварки

Сварка деталей покрытым металлическим электродом возможна благодаря высокой тепловой мощности сварочной дуги, под воздействием которой металлы расплавляются.

При сварке покрытым электродом сварная дуга расплавляет основной металл и, в то же время, металлический электрод. Участок расплавленного металла называют сварной ванной.

Капли электродного металла расплавляются и переносятся в сварную ванну, увеличивая ее объем, поэтому покрытый электрод является еще присадочным материалом.

Под воздействием сварочной дуги расплавляется покрытие нанесенное на поверхность электрода. В состав покрытия входят измельченные компоненты разного назначения — шлакообразующие, газообразующие, связывающие, раскислители и другие.

Шлак, полученный плавлением покрытия, обволакивает сварную ванну и защищает жидкий металл от взаимодействия из атмосферными газами. Считается, что при ручной сварке наблюдение за формированием шва ограниченное из-за наличия на поверхности сварной ванны шлака.

Также покрытие выделяет газы при расплавлении его компонентов, защищающие дугу и зону сварки от воздуха. Это способствует стабильному и стойкому горению дуги.

По мере того как сварщик формирует шов, перемещая электрод и дугу вдоль оси сварного соединения, сварная ванна с жидким металлом постепенно кристаллизуется. На поверхности кристаллизованного шва застывает шлак и превращается в шлаковую корку.

После обрыва сварочной дуги необходимо очистить шов от шлаковой корки при помощи специального молотка, кирки и/или щетки. Если были выбраны правильные режимы сварки без ошибок в техники выполнения шва, под шлаковой коркой получим сварной шов необходимой формы, качества и геометрических размеров. Качество сварного шва в значительной степени будет зависеть от профессионализма сварщика.

Схема оборудования для сварки покрытым электродом

Ручная дуговая сварки имеет наиболее универсальную и простую схему оборудования необходимого для сварки.

В комплект оборудования для сварки покрытым электродом входит источник питания сварочной дуги, комплект кабелей, электрододержатель и электропроводящий зажим подключаемый на кабель массы. Этого оборудования достаточно для выполнения работ.

В зависимости от используемого источника питания, вида сварочного поста и технологии сварки может применяться вспомогательной сварочное оборудование.

Сварка покрытым электродом может выполняться от источника питания постоянного и переменного тока. Для сварки переменным током используют сварочные трансформаторы, а для постоянного тока — выпрямители и преобразователи.

В последнее время, с развитием технологий, для сварки используют также инверторе источники питания.

Преимуществами сварочных инверторов являются меньшие габариты и вес оборудования, более стабильное горение дуги, простое регулирование силы тока, дополнительный функционал, — анти-залипание, горячий старт, пульсирующий ток. Появление и распространение инверторных источников питания сделало оборудование для дуговой сварки более мобильным.

Для сварки в местах где отсутствует сеть питания можно использовать сварочные агрегаты. Агрегаты позволяют вырабатывать электрический ток при помощи сварочного генератора и двигателя внутреннего сгорания.

К вторичной обмотке источника питания подключается комплект кабелей. В зависимости от силы тока сечение кабелей можно ориентировочно выбрать используя таблицу ниже.

Эдектрододержатель предназначен фиксирования сварочного электрода, его быстрой замены и подведения к нему тока, а также для комфортного управления дугой сварщику.

Токопроводящий зажим крепится к кабелю массы для подведения тока к изделию, хорошего контакта и крепления его с основным металлом.

Дополнительное оборудование

Дополнительно в электрическую цепь при сварке могут включаться балластный реостат и осциллятор.

С помощью балластного реостата можно ступенчато регулировать силу сварочного тока. Балластный реостат формирует падающую вольт-амперную характеристику источника питания, а также компенсирует постоянную составляющую тока при сварке от трансформатора.

Осциллятор предназначен для бесконтактного зажигания и стабилизации горения сварочной дуги.

Покрытые электроды для дуговой сварки

Согласно истории развития сварки, до 1935 года использовались металлические электроды без покрытия или с тонким ионизирующим покрытием.

Основными функциям покрытых электродов являются: подведение тока к сварочной дуге; защита дуги, расплавленного металла и зоны сварки от атмосферных газов; дополнительная подача расплавленного металла для заполнения зазора между кромок и наплавки валика шва.

Существует большое количество марок сварочных электродов отличающихся химическим составом металлического стержня, покрытием, предназначением и т.д. Краткую классификацию покрытых электродов можно посмотреть на рисунках ниже.

Классификация покрытых электродов для ручной дуговой сварки

Классификация покрытых электродов для ручной сварки, наплавки и резки

Техника и технология ручной дуговой сварки

По сравнению с другими видами сварки, ручная сварка требует больше навыков и умений от сварщика, так как все операции выполняются вручную.

Условно выполнение сварочного шва можно разделить на три этапа: зажигание дуги, выполнение шва, окончание сварки или заварка кратера.

Существует два способа зажигания сварочной дуги — касанием и чирканьем. По окончанию сварки нельзя сразу обрывать дугу, иначе в месте окончания образуется кратер. Перед тем как оборвать дугу ее сначала перемещают на верхний край сварной ванны, а потом резко обрывают. При окончании сварки можно также использовать технику заварки кратера.

Техника выполнения шва зависит от пространственного положения, типа соединения, толщины сварных деталей, протяжности соединения и доступности шва. Во время сварки покрытым электродом от сварщика требуется одновременно перемещать электрод в трех направлениях.

Ручная дуговая сварка стыковых швов в нижнем положении

Сварка деталей толщиной до 4 мм встык выполняется без разделки кромок. При этом диаметр электрода подбирается равный толщине основного металла.

Стыковые соединения без скоса кромок толщиной до 6 мм выполняются односторонним швом.

Листы без скоса кромок толщиной от 2 до 8 мм можно сваривать двусторонним швом.

Если толщина металла более 8 мм необходимо выполнять разделку кромок.

Чтобы избежать прожогов при выполнении корневого шва или сварке тонких деталей используют съемные медные или стальные подкладки.

Ручная дуговая сварка угловых швов в нижнем положении

Сварка угловых швов в нижнем положении выполняется при сварке угловых, тавровых и нахлесточных соединений. Угловые швы в нижнем положении с катетом шва до 10 мм свариваются за один проход, электродами до 5 мм без колебательных движений концом электрода.

Угловые швы без скоса кромок с катетом более 10 мм выполняют за одни проход с поперечными колебательными движениями электрода треугольником с задержкой конца электрода в корне шва для лучшего провара.

При этом дугу зажигают на горизонтальной полке, а не вертикальной, чтобы избежать натекания металла на холодную горизонтальную полку.

По возможности угловые швы рекомендуется сваривать в лодочку.

Для избежания непроваров в таком положении лучше вести сварку опирая покрытие электрода на кромки. Сварку швов в лодочку лучше вести углом назад.

Сварка в симметрическую лодочку, когда между электродом и поверхностью детали образуется угол, примерно, 45 градусов.

В несимметрическую лодочку, когда угол между деталью и электродом по одной из сторон детали равняется, примерно, 30 градусам.

Ручная дуговая сварка в вертикальном положении

При сварке вертикальных швов сварку можно вести снизу вверх (на подъем) и сверху вниз (на спуск).

Силу сварочного тока при сварке в вертикальном положении уменьшают на 10% по сравнению из нижним положением, а сварку ведут короткой дугой.

Это необходимо для того, чтобы жидкий металл не вытекал из сварочной ванны. Использовать сварочные электроды допускающие сварку в вертикальном положении.

Сварка способом снизу вверх используется чаще всего. Это удобный и производительный метод сварки вертикальных швов, для которого используются электроды диаметром до 4 мм. Поперечные колебательные движения: полумесяцем, углом или елочкой.

Дугу возбуждают в нижней части сварного шва. После этого колебательными движениями наплавляется полочка размером равным сечению шва. Наибольшая глубина плавления достигается при перпендикулярном положении электрода к основному металлу.

Чтобы избежать стекания металла электрод наклоняют вниз.

Способ сверху вниз при ручной сварке используется редко. Его можно использовать для сварки тонкого металла до 5 мм с разделкой кромок.

Не все электроды позволяют вести сварку на спуск, поэтому необходимо смотреть информацию в паспорте на электроды. Дугу возбуждают в верхней части сварного шва.

Когда формируются капли жидкого металла необходимо наклонить электрод вниз, чтобы дуга направлялась на жидкий металл.

Сварка горизонтальных швов выполняется вертикально расположенным электродом. Ток уменьшается на 15-20% по сравнению с нижним положением, а сварку ведут короткой дугой.

При подготовке кромок делается скос только верхней кромки, скос нижней кромки не требуется. Начинают сварку на нижней кромке, а потом перемещают дугу на верхнюю кромку.

Соединения толщиной более 8 мм сваривают многопроходными валиками.

Ручная сварка в потолочном положении

При сварке в потолочном положении расплавленный металл пытается вытечь вниз из сварочной ванны, поэтому сварку выполняют только короткой дугой. Силу сварочного тока уменьшают на 15-20% по сравнению с нижним положением. Детали толщиной более 8 мм сваривают многопроходными швами.

Газы, которые выделяются при плавлении электродных покрытий, поднимаются вверх и могут остаться в сварном шве. Чтобы избежать этого используют только хорошо просушенные электроды.

Валики шва накладываются в разделку тремя способами: лесенкой, полумесяцем и обратно-поступательно.

Лесенкой. При сварке потолочных швов лесенкой электрод располагают к плоскости под углом 90-130 градусов, подносят к металлу и возбуждают дугу.

После образования небольшой капли металла электрод отводят на 5-10 мм от металла и возвращают. Возвращаясь необходимо перекрыть предыдущую порцию металла на 1/2 или 1/3 ее длины.

Такая техника позволяет постепенно кристаллизоваться металлу и избежать стеканию вниз.

Полумесяцем. Сварочный электрод располагают под углом 90-130 градусов, зажигают дугу и выполняют колебательные движения полумесяцем, беспрерывно заводя дугу на отвердевшую часть шва.

Обратно-поступательно. Сварщик возвращает конец электрода назад, на кристаллизовавшуюся часть шва, постоянно удлиняя. валик.

Сварку толстостенных конструкций невозможно выполнить однослойным швом за один проход, поэтому сварка металла большей толщины выполняется слоями за один проход или за несколько проходов.

Многослойный шов — шов выполняющийся несколькими слоями, каждый за один проход. Используется чаще для стыковых швов. Однопроходные швы рекомендуется использовать при ширине шва не более 14-16 мм. При таком подходе остаточные деформации наименьшие.

Многопроходный шов — шов выполняющийся за несколько проходов. Многопроходный шов является одновременно и многослойным. Подходит больше для угловых и тавровых соединений. При толщине шва более 15 мм не рекомендуется выполнять сварку каждого слоя за проход. Первый слой в металле такой толщине успевает остыть, и в нем возникают трещины.

Для равномерного нагревания конструкции по всей длине используют несколько техник наложения швов: двойным слоем, каскадом, блоками, горкой и поперечной горкой.

При способе двойного слоя сразу после наложения первого слоя и очистки соединения от шлака накладывают второй. Второй слой необходимо накладывать в обратном направлении на длину 200-400 мм.

Сварка каскадным методом требует предварительно разбить шов на короткие участки по 200 мм. После сварки первого участка его очищают от шлака. Второй слой необходимо начинать на втором участке и вести до полного перекрытия первого. Таким образом выполняется каждый следующий слой, перекрывающий предыдущие и не дающий им остыть.

Сварка горкой это техника похожая на каскадный метод, но для ее реализации необходимо участие двух сварщиков. В этом случае сварка ведется от середины сварного соединения до краев. В обоих случаях сварка обратно ступенчатая не только по длине, но и по сечению шва, а зона сварки всегда остается горячей.

Сварка блоками прежде всего предназначена для сталей склонных к закалыванию во время сварке. При сварке блоками шов накладывают отдельными ступенями по всей высоте сечения шва.

Преимущества

  • Универсальная и сравнительно недорогая схема оборудования для сварки.
  • Мобильность оборудования.
  • Сварка ручным дуговым методом выполняется во всех пространственных положениях и в местах с ограниченным доступом.
  • Благодаря большому количеству различных марок электродов можно сваривать разные стали и металлы, а переход между свариваемыми материалами происходит очень быстро.

Недостатки

  • Производительность труда и КПД по сравнению с другими видами сварки очень низкие.
  • Качество сварных соединений зависит от квалификации сварщика.
  • Дуговая сварка покрытыми электродами оказывает вредное воздействие на организм человека.

Обучающий видео фильм по ручной дуговой сварке.

Источник: http://osvarke.net/mma/

Металлургические процессы при сварке покрытыми электродами

Расчет состава шлака при сварке покрытыми электродами

ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ РУЧНОЙ СВАРКИ

Металлургические процессы при сварке по своему характеру и скорости протекания значительно отличаются от подобных процес­сов в большой металлургии, где они проходят в течение длительно­го времени и достигают равновесного состояния.

Для ручной дуговой сварки характерны следующие отличитель­ные особенности: малая масса расплавленного металла (масса капли до 0,4-0,5 г, сварочной ванны — до 4-5 г); краткое время существо­вания металла в жидком состоянии (капли — до 0,4-0,5 с, сварочной ванны — от 1 до 6-8 с); быстрый отвод теплоты от сварочной ванны в прилегающие к ней участки основного металла; высокая скорость нагрева, сопровождаемая перегревом расплавленного металла на 500-800°С выше температуры плавления; очень высокая темпера­тура окружающей расплавленный металл газовой фазы, приближа­ющаяся к температуре дуги (до 5200-5600 °С); постоянное движе­ние капли, металла сварочной ванны, шлаковой и газовой фаз; су­щественное различие температур металла в капле (2100-2300 °С), головной (1700-2100 °С) и хвостовой (1500-1700 °С) частях ван­ны; одномоментное протекание различных стадий металлургичес­кого процесса — раскисления, легирования, рафинирования и др.; площадь взаимодействия поверхности капель жидкого металла и сварочной ванночки с газами и шлаком, приходящаяся на единицу массы жидкого металла в единицу времени, в несколько тысяч раз превосходит аналогичный показатель при выплавке стали.

Кроме того, если при выплавке металла в металлургии ванна жидкого металла находится в нижнем положении, то расплавление электродного металла часто происходит в пространственных поло­жениях, отличных от нижнего.

Образование и кристаллизация сварочной ванны. При дуговой сварке основной металл расплавляется и перемешивается с жид­ким металлом, переходящим с плавящегося электрода отдельными каплями.

Число капель, образующихся на торце электрода, зависит от состава металла стержня, его диаметра, состава и количества по­крытия, силы сварочного тока, рода тока и может колебаться от 2 до 30 капель в секунду.

Головная часть образующейся сварочной ванны, которая нахо­дится под непосредственным воздействием электрической дуги, имеет высокую температуру. В задней (хвостовой) части темпера­тура лишь несколько превышает температуру плавления металла. Средняя температура сварочной ванны при сварке углеродистой стали оценивается в 1700-1800°С.

Длина сварочной ванны зависит от ряда факторов. Она растет при повышении силы сварочного тока, увеличении диаметра элект­рода и скорости сварки, при уменьшении до определенного предела толщины свариваемого металла, зависит от вида электродного по­крытия.

Под давлением газов, поступающих от электрода, в головной ча­сти сварочной ванны образуется углубление, называемое кратером. Выдуваемый из кратера жидкий металл перемещается в хвостовую, менее горячую часть ванны.

По мере удаления источника тепла (сварочной дуги) происходит дальнейшее охлаждение и затверде­вание (кристаллизация) металла хвостовой части. Кристаллиза­ция — это процесс перехода металла ванны из жидкого состояния в твердое с образованием кристаллов (зерен).

Так как теплоотвод на­правлен, главным образом, в сторону основного металла, то крис­таллизация шва начинает происходить на частично оплавленных зернах этого металла, образуя кристаллы, одновременно принадле­жащие свариваемому металлу и металлу шва.

Это обеспечивает прочную связь металла шва с металлом свариваемого изделия.

Таким образом, образование капель жидкого металла на торце электрода и их перенос в расплавленную ванну происходит в тече­ние весьма короткого промежутка времени, измеряемого долями секунд.

В это время капли взаимодействуют с атмосферой свароч­ной дуги и жидким шлаком из плавящегося покрытия электрода.

Взаимодействие жидкой сварочной ванны с газовой фазой и шла­ком более длительно, но и оно не превышает нескольких секунд.

Все это приводит к интенсификации металлургических процес­сов при сварке и обеспечивает возможность получения высокого качества наплавленного металла за весьма короткий срок.

В то же время скоротечность процессов требует точного соблюдения техно­логии изготовления и применения электродов, так как даже не­большие отклонения могут привести к нарушению течения свароч­ного процесса и вызвать появления брака.

Сварка голыми или тонкопокрытыми электродами. В годы зарождения ручной дуговой сварки в качестве электродов служили голые стержни из низкоуглеродистой стали. В дальнейшем для по­вышения стабильности горения сварочной дуги на стержни стали наносить тонкий слой (1-4% от массы стержня) стабилизаторов ду­ги — чаще всего мел, замешанный на жидком стекле малой плотнос­ти.

Такое количество, облегчая выполнение сварки, практически не влияет на ход металлургических процессов. Как и при использова­нии голых стержней в наплавленном металле наблюдается сниже­ние содержания углерода, марганца и кремния.

Например, при ис­пользовании стержней с 0,09% углерода, 0,42% марганца и 0,04% кремния содержание этих элементов в наплавленном металле соот­ветственно составляет около 0,03; 0,20 и 0,01%. При этом содержа­ние вредных примесей, таких как сера и фосфор, возрастает на 10-15% по сравнению с их исходным содержанием в проволоке.

По­скольку сварку практически выполняют без какой-либо защиты об­разующихся капель и сварочной ванны от воздействия атмосферы воздуха, то наплавленный металл насыщается кислородом и азотом.

В табл. 15 приведены данные о содержании этих газов в метал­ле, наплавленном голыми электродами различного диаметра с ис­ходным содержанием в стержнях кислорода

Источник: https://msd.com.ua/proizvodstvo-elektrodov-dlya-ruchnoj-svarki/metallurgicheskie-processy-pri-svarke-pokrytymi-elektrodami/

Расчет состава шлака при сварке покрытыми электродами

Расчет состава шлака при сварке покрытыми электродами

Санкт-Петербургский Государственный Морской Технический Университет

Кафедра Сварки Судовых Конструкций

Курсовая работа

на тему:

«Расчет состава шлака при сварке покрытыми электродами»

Выполнил: студент гр.1470

Им Р.И.

Проверил: Мурзин В.В.

Санкт-Петербург, 2009 г.

1.Исходные данные.

2.Расчет состава шлака.

2.1. Расчет Si02.

2.2. Расчет СаО.

2.3.Расчёт Плавикового шпата.

2.4. Расчет Ферросилиция.

2.5.Расчет Ферромарганца.

2.6. Расчет Ферромолибдена.

2.7. Расчет жидкого стекла.

1. Исходные данные.

Электрод ВИ-10-6

Мрамор – 52 %

Плавиковый шпат – 18 %

Кварцевый песок – 9 %

Ферросилиций (Си — 45) – 3 %

Ферромарганец (Мн-1) – 2%

Ферромолибден – 3%

Жидкое стекло – 26-32 % к массе сухой шихты

2. Расчет состава шлака.

2.1. Расчет Si02. Пока считается, что двуокись кремния дает только шлаковую составляющую. кремнезема, поступившего из мрамора принимаем как 5% от массы мрамора (38,2%, графа 3), т. е. (SiO2)ш = 38,2%*0,05 = 1,9% (записываем в графу 9).

2.2. Расчет СаО. При содержании в мраморе 93% СаС03 содержание этого со­единения в покрытии составляет 38,2%*0,93 =35,5%. Это количество СаС03 при сварке диссоциирует по реакции

СаС03=СаО + СО2

100 56 44

35,5 xy

т. е. дает:

x= (СаО)ш = 35,5 * 56/100 = 19,9 % (графа 7);

y= (С02)г = 35,5 * 44/100 = 15,6 % (графа 14).

2.3. Расчет Плавикового шпата. Из него 5% в виде Si02 поступает в шлак:

(Si02)ш= 10,3%*0,05 = 0,5% (графа 9)

Количество CaF2 получаем из расчета 10,3%*0,95 = 9,8%. При сварке CaF2 реагирует с Si02 по формуле: nCaF2 + mSi02 = (n — 2m) CaF2 + 2mCaO + mSiF4

Возьмем n— 2m=0,55n

Тогда т = 0,225n.

Таким образом, для т = 1 можно рассчитать:

10,3 (CaF2) + 0,225*10,3 (Si02) = 0,55*10,3 (CaF2) + 0,45*10,3 (CaO)+ 0,225*10,3 {SiF4}

или 10,3 (CaF2) + 2,31 (Si02) = 5,7 (CaF2) + 4,6 (CaO) + 2,31 {SiF4}

В результате имеем (CaF2) = 5,7 (графа 8). Количество CaF2, распавшегося с образованием СаО и SiF4 в сумме вычисляется

10,3—5,7= 4,6.

Из этого количества доля кальция составляет: 4,6*40/78 = 2,4 (где 78 — молекулярная масса CaF2),

доля фтора — 4,6*38/78 = 2,2.

В результате получаем:

Са +1/2 02 = СаО хСао = 2,4*56 / 40 = 3,36 (графа 7);

40 56

2,4 x

Si + 4F = SiF4

28 76 104 xSiF4 = 2,2 * 104 / 76 = 3,0 (графа 14)

y 2,2 x

ySi = 2,2 * 28 / 76 = 0,81

По значению уSi = 0,81 который восстанавливается из шлака, находим расход Si02

SiO2 = Si + ½ O2 xSiO2 = 0,81 * 60 / 28 = 1,7

60 28

x 0,81

(60 и 28— молекулярные массы Si02 и Si (чистого кремния)).

Это коли­чество Si02 = 1,7 нужно вычесть из суммарного количества (Si02)ш (в шлаке) или из любой составляющей.

Вычтем его из (SiO2)Ш, по­лучаемого из кварцевого песка.

Из кварцевого песка получаем 6,6 (Si02). Но, вычитая 1,7 на образование SiF4, заносим в графу 9 разность 6,6—1,7 = 4,9.

2.4. Расчет Ферросилиция. Из ферросилиция, в котором содержится: 5,9*0,75 =4,4 крем­ния, часть его пойдет на раскисление, а часть на легирование.

Известно, что количества раскислителей, содержащихся в по­крытии типа ВИ-10-6 (кремний — из ферросилиция и ферротитана, титан и алюминий — из ферротитана и марганец — из ферро­марганца) достаточно для связывания кислорода из СО2. При этом обеспечивается легирование наплавленного металла кремнием примерно до величины 0,3% и марганцем до 1%.

Коэффициент перехода легирующих элементов в шов примерно составляет Кпер = 0,55 — 0,6. Для расчета расхода кремния на легирование используем кремний из ферросилиция (т. е. считая кремний ферротитана идущим только на раскисление, так как это не меняет результатов расчета).

По паспорту относи­тельная масса покрытия ВИ-10-6 равна

К мп = Мпокр / Мстержня = 0,3—0,35;

возьмем среднюю величину ~ 0,33. Тогда для получения 0,3% Si в наплавленном металле из электродного покрытия должно расходоваться кремния

[Si]эп = [Si] нм / К мп = 0,9 (графа 6)

Остальное количество кремния из ферросилиция (4,4—0,9 = 3,5) пойдет на раскисление с образованием кремнезема в шлаке (SiO2)ш:

(SiO2)ш = 3,5 * 60 / 28 = 7,5 (графа 9).

2.5. Расчет Ферромарганца.Из ферромарганца часть марганца пойдет на легирование с ко­эффициентом перехода, равным 0,55, а остальная часть образует оксид марганца в шлаке (МnО)ш:

[Mn]эп = 3,7[Mn]FeMn = 3,7% * 0,8 = 2,96% (в ферромарганце 80% марганца);

На легирование:

[Mn]лег = 2,96 * Кпер = 2,96 * 0,55 = 1,6 (графа 6).

Остальное количество марганца (2,96 —1,6 = 1,36) пойдет на образование МnО:

Mn + ½ О2 = MnО х MnО = 1,36 * 71 / 55 = 1,8 (графа 12)

55 71

1,36 x

2.6. Расчет Ферротитана. Из ферротитана все учитываемые элементы (титан 22%, кремний 3%, алюминий 5%) пойдут на соединение с кислородом.

Ti + ½ O2 = TiO2

48 80

Si + ½ O2 = SiO2

28 44

4 Al + 3 O2 = 2 Al2O3

4*27 2* (54+ 48)

Титан в количестве 22% (см. табл. ) 2,2 * 0,22= 0,5%

дает 0,5 * 80 / 48 = 0,8 TiO2 (графа 10);

кремний в ко­личестве 3% 2,2 * 0,03 = 0,07

дает примерно 0,07*44/28 = 0,11 SiO2 (графа 9)

и алюминий в количестве 5% 2,2 * 0,05 = 0,11 дает

0,11 * 102 / 54 = 0,2 % Al2O3 (графа 13).

2.7. Расчет жидкого стекла.

Жидкое стекло с модулем m = 2,7 разлагается на Si02 и Na20,

( Na20) * (2,7 * Si02) = Na20 + 2,7 (SiO2)

62 60

причем, содержание SiO2 = 33 * 2,7 / (2,7 + 1) * 60 / 62 = 23,3

т.е., на 1 молекулу Na20 приходится 2,7 молекулы SiO2. Всего в жидком стекле 2,7 + 1 = 3,7 . 60 и 62 — соответственно, молекулярные массы Si02 и Na20, содержание

Na20 = 33 * 1,0 / (2,7 + 1) * 62 / 60 = 8,9 .

Значения для SiO2= 23,3, и Na20 = 8,9, заносим в графы 9 и 11 таблицы.

Расчетный и аналитический составы шлака при сварке электродами марки ВИ-10-6

Источник: https://mirznanii.com/a/194654/raschet-sostava-shlaka-pri-svarke-pokrytymi-elektrodami

Refy-free
Добавить комментарий