ТЕОРИЯ сварочных процессов

Сравнительные характеристики защитных свойств покрытий

Из сравнения количества Н2, N2, О2 в наплавленном металле следует (см. табл. 10.6), что главным критерием качества газовой защиты путем вытеснения воздуха является количество азота в шве, содержание которого для всех электродов практически оди­наково: в 5 раз больше, чем в соответствующем электродном стержне.

Основное различие защитных свойств покрытий заключается в получении разного содержания водорода в шве. Так, в покрытии Б в результате протекания реакции Н2О с CaF2 и Si02 выделяются фтор и SiF4, которые связывают водород в нерастворимое соеди­нение HF (см. гл. 9, пример 9.6). Благодаря этому химическому процессу при применении покрытия Б содержание водорода в на­плавках в 7-9 раз меньше, чем при применении электродов с дру­гими покрытиями.

Еще одно преимущество покрытия Б - малое количество рас­кислителей, что позволяет получать чистый (по шлаковым вклю­чениям) металл шва, обладающий высокой ударной вязкостью и хладностойкостью (см. рис. 10.20). Это позволяет применять по­крытие Б для сварки всех высоколегированных сталей, содержа­щих хром, титан и другие активно окисляющиеся элементы.

К недостаткам покрытия Б следует отнести науглероживание шва при сварке коррозионно-стойких сталей, в которых углерод рассматривают как вредную примесь. Его содержание снижают до предела растворимости (0,02...0,03 %). Другим недостатком по­крытия Б является чувствительность к влаге, ржавчине, вызываю­щей образование пор, а также непригодность к сварке переменным током вследствие деионизирующего влияния фтора, образующего отрицательно заряженный ион. Он связывает положительно заря­женные ионы в нейтральные молекулы, не способные переносить электрические заряды в дуге.

Более технологичны электроды с рутиловым покрытием Р. Од­нако они ограничены по назначению: пригодны лишь для сварки низколегированных сталей, для которых временное высокое со­держание водорода не опасно благодаря отсутствию зон с закален­ными структурами, где водород усиливает склонность к холодным трещинам.

Важные показатели качества металла сварных швов - содер­жание газов и неметаллических включений, влияющих на прочно­стные свойства сварных соединений. В табл. 10.6 представлены данные сравнительной оценки рассмотренных групп электродных покрытий по содержанию в металле газов и шлаковых включений.

Как следует из табл. 10.6, электроды с основным покрытием Б имеют существенные преимущества по содержанию водорода, а также других газов и включений перед другими покрытиями. Поэтому электроды с покрытием Б рекомендуются для сварки от­ветственных конструкций из сталей повышенной прочности (ов > > 500 МПа), работающих при низких температурах и ударных на­грузках.

Металлургические процессы при сварке электродами сильно зависят от характера переноса электродного металла, что, в свою очередь, зависит от плотности тока на электроде. При малых плот­ностях тока капли электродного металла крупные, долго находятся на торце электрода и при коротком замыкании между каплей и сварочной ванной переходят в нее лишь частично (40...30 % объе­ма капли). Разрыв металлического «мостика» сопровождается раз­брызгиванием. При больших плотностях тока (800... 1000 А на 1 мм диаметра электрода) наблюдается мелкокапельный перенос металла и капли пролетают дуговой промежуток с большой скоро­стью. Это влияет на интенсивность протекания металлургических процессов при сварке.