Расплавленного материала

1 — металлический стержень; 2 — покрытие электрода; 3 — газовая атмосфера дуги; 4 — сварочная панна; 5 — затвердевший шлак; П — закристаллизовавшийся металл шва; 7 — основной металл (изделие); 4' — капли расплавленного электродного металла; 9 — глубина проплавления

Ввиду того что от токоподвода в электрододержателе сварочный ток протекает по металлическому стержню электрода, стержень разогревается. Этот разогрев тем больше, чем дольше протекание по стержню сварочного тока и чем больше величина последнего. Перед началом сварки металлический стержень имеет температуру окружающего воздуха, а к концу расплавления электрода температура повышается до 500—600° С (при содержании в покрытии органических веществ — не выше 250° С). Это приводит к тому, что скорость расплавления электрода (количество расплавленного электродного металла) в начале и конце различна. Изменяется и глубина проплавления основного металла ввиду изменения условий теплопередачи от дуги к основному металлу через прослойку жидкого металла в сварочной ванне. В результате изменяется соотношение долей электродного и основного металлов, участвующих в образовании металла шва, а значит, и состав и свойства металла шва, выполненного одним электродом. Это — один из недостатков ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

При правильно выбранном диаметре электрода и силе сварочного тока скорость перемещения дуги имеет большое значение для качества шва. При повышенной скорости дуга расплавляет основной металл на малую глубину и возможно образование непроваров. При малой скорости вследствие чрезмерно большого ввода теплоты дуги в основной металл часто образуется прожог, и расплавленный металл вытекает из сварочной ванны. В некоторых случаях, например при сварке на спуск, образование под дугой жидкой прослойки из расплавленного электродного металла повышенной толщины, наоборот, может привести к образованию непроваров.

Существуют разновидности сварки под флюсом, когда в некоторых случаях целесообразно применение двухдуговой или многодуговой сварки. При этом дуги питаются от одного источника или от отдельного источника для каждой дуги. При сварке сдвоенным (расщепленным) электродом (рис. 26, а) дуги, горягцио в общую ванну, питаются от одного источника. Это несколько повышает производительность сварки за счет повышения количества расплавленного электродного металла.

Во все стадии процесса скорость подачи электродной проволоки постоянна, а скорость ее плавления изменяется и в периоды III и IV меньше скорости подачи. Поэтому торец электрода с каплей приближается к сварочной ванне (длина дуги и ее напряжение уменьшаются) до короткого замыкания (F). При коротком замыкании резко возрастает величина сварочного тока и, как результат этого, сжимающее действие электромагнитных сил, совместное действие которых разрывает перемычку жидкого металла между электродом и изделием. Во время короткого замыкания капля расплавленного электродного металла переходит в сварочную ватту. Далее процесс повторяется.

где гф — коэффициент потерь, под которым понимают отношение количества металла, потерянного в виде брызг и угара, к полному количеству расплавленного электродного металла;

При сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей для защиты расплавленного электродного металла и металла сварочной ванны широко используют углекислый газ. В последние годы в качестве защитных газов находят применение смеси углекислого газа с кислородом (до 30%) и аргоном (до 50%). Добавки кислорода, увеличивая окисляющее действие газовой среды на расплавленный металл, позволяют уменьшать концентрацию легирующих элементов в металле шва. Это иногда необходимо при сварке низколегированных сталей. Кроме того, несколько уменьшается разбрызгивание расплавленного металла, повышается его жидкотекучесть. Связывая водород, кислород уменьшает его влияние на образование пор.

Электрические свойства дуги описываются статической вольт-амперной характеристикой, представляющей собой зависимость между напряжением и током дуги в состоянии устойчивого горения (рис. 5.3, а). Характеристика состоит из трех участков: / — характеристика падающая, // — жесткая, /// — возрастающая. Самое широкое применение нашла дуга с жесткой и возрастающей характеристиками. Дуга с падающей характеристикой малоустойчива и имеет ограниченное применение. В последнем случае для поддержания горения дуги необходимо постоянное включение в сварочную цепь осциллятора. Каждому участку характеристики дуги соответствует определенный характер переноса расплавленного электродного металла в сварочную ванну: / и // — крупнокапельный, /// — мелкокапельный или струйный.

Защита от отравлений вредными газами, пылью и испарениями. Состав и количество вредных газов, пыли и испарений зависит от вида сварки, состава защитных средств (покрытий, флюсой, газов), свариваемого и электродного материалов. Количество сварочной пыли (аэрозоли) и летучих соединений при сварке составляет от 10 до 150 г на 1 кг расплавленного электродного металла. Основными составляющими являются окислы железа (до 70%), марганца, кремния, хрома, фтористые и другие соединения. Наиболее вредными являются хром, марганец и фтористые соединения. Кроме аэрозоли, воздух в рабочих помещениях при сварке загрязняется различными вредными газами: окислами азота, углерода, фтористым водородом и др.

Зная отношение массы расплавленного покрытия к массе расплавленного электродного металла /(„, а также содержание легирующего компонента в покрытии и долю его перехода в сварочную ванну ty*, можно записать:

При использовании сварочной проволоки диаметром 1,2 мм устойчивое горение дуги, хорошее формирование и очень малое разбрызгивание могут быть обеспечены при напряжении дуги 19 — 23 в при изменении сварочного тока в широких пределах (90—270 а). Однако при наплавке в вертикальном, горизонтальном и потолочных положениях лучшие результаты получаются тогда, когда сила тока будет равна или несколько выше, чем ее критическое значение, при котором обеспечивается мелкокапельный (струйный) перенос расплавленного электродного металла з сварочную ванну.

Центробежное литье применяют для получения крупногабаритных и толстостенных деталей из термопластов (кольца, шкивы, зубчатые колеса и т. п.). Центробежные силы плотно прижимают залитый материал к внутренней поверхности формы. После охлаждения готовую деталь извлекают из формы и заливают новую порцию расплавленного материала.

При затвердевании расплавленного материала слабые адгезионные связи заменяются прочными химическими связями, соответствующими природе соединяемых материалов и типу их кристаллической решетки. При сварке плавлением вводимая энергия (обычно тепловая) должна обеспечивать расплавление основного и присадочного материалов, оплавление стыка, нагрев кромки и т. д. При этом происходит усиленная диффузия компонентов в расплавленном и твердом материалах, их взаимное растворение. Эти процессы, а также кристаллизация расплавленного металла сварочной ванны (или припоя) обеспечивают объемное строение зоны сварки, что обычно .повышает прочность сварного соединения.

термическая энергия плазмы /7Т= Ua-{-2kTn и потенциальная энергия электронов ф преобразуются на поверхности анода изделия в термическую энергию расплавленного материала сварочной ванны (здесь Us — анодное падение напряжения; k — постоянная Больцмана; Тп — температура плазмы столба дуги; Ф — работа выхода электронов для анода);

Для всех термических процессов сварки, независимо от вида носителя энергия (инструмента), в стык она вводится в конечном итоге всегда через расплавленный материал. Энергия хаотически движущихся частиц расплавленного материала носит в термодинамике название термической, чем обосновано наименование этих процессов.

где Ор — коэффициент расплавления электрода, составляющий для ручной сварки 6.. .14, а для автоматической 12.. .24 г/(А-ч); ДЯ — теплосодержание расплавленного материала; для сварки стали ДЯ » 2,300 Дж/ч

Предлагаемый моделирующий образец, представляет собой толстостенное кольцо со впаянными в него мягкими прослойками (рис. 4.3). Процесс пайки образцов осуществляется заливкой расплавленного материала (например, припоя ПОС-30, свинца С-1 и др.) в специальное корытообразное приспособление, в котором установлены элементы кольца с зазором, равным ширине прослойки h. После остывания кольцевой паяный образец вынимается из приспособления и подвергается окончательной механической обработке — фрезерованию и шлифованию. При изготовлении кольцевых образцов варьир\тотся относительные размеры прослоек к = hit, кольца У = t/R и степень механической неоднородности Ks =0g/a" (здесь а в, a" —соответственно временные сопротивления основного металла кольца и паянного шва).

Предлагаемый моделирующий образец, представляет собой толстостенное кольцо со впаянными в него мягкими прослойками (рис. 4.3). Процесс пайки образцов осуществляется заливкой расплавленного материала (например, припоя ПОС-30, свинца С-1 и др.) в специачьное корытообразное приспособление, в котором установлены элементы кольца с зазором, равным ширине прослойки И. После остывания кольцевой паяный образец вынимается из приспособления и подвергается окончательной механической обработке — фрезерованию и шлифованию. При изготовлении кольцевых образцов варьируются относительные размеры прослоек к-hlt, кольца Т = / / R и степень механической неоднородности Ks =CTg/cjg (здесь Qg, о" —соответственно временные сопротивления основного металла кольца и паянного шва).

Одной из существенных проблем в оценке аварий водо-водя-ных реакторов с расплавлением активной зоны является оценка возможности парового взрыва вследствие контакта горячей массы расплавленного топлива с водой. Последние теоретические и экспериментальные исследования показывают, что в условиях аварии с расплавлением активной зоны мощный паровой взрыв, вызывающий быстрое разрушение защитной оболочки, по-видимому, невозможен. Проникновение расплавленного материала активной зоны сквозь бетонное основание реактора не обязательно должно привести к контакту расплава с водой приямков.

Существует ряд приемов позволяющих дополнительно выбрать из обрабатываемого отверстия часть расплавленного материала. Один из них — создание избыточного давления сжатым воздухом или другими газами, которые подаются в зону сверления с помощью сопла, соосного с лазерным излучением (см. рис. 67). Этот способ использовался для сверления отверстий диаметром 0,05—0,5 мм в керамических пластинках толщиной до 2,5 мм при использовании СО2-лазера, работающего в непрерывном режиме [250].

следнем случае вначале наблюдалось легкое подплавление материала, а затем происходило оплавление всего рабочего слоя, приводившее обычно к расслоению полимера на отдельные кольца. Как установлено ранее [22], тепловыделение при трении происходит в деформируемом поверхностном слое, а не на поверхности трения, так как работа пластического деформирования переходит в теплоту. В результате этого при увеличении глубины деформирования создаются благоприятные условия для появления так называемого «термического ножа». Этот процесс обусловлен затрудненным теплоотводом от внутренних областей слоя полимера — материала с весьма низким коэффициентом теплопроводности. Лишь при оплавлении втулок из АТМ-2 расслоения не наблюдается вследствие наличия значительного (более 50 %) количества коксового наполнителя, что приводит к меньшей подвижности расплавленного материала и увеличению теплопроводности.

Высокая сепарационная способность циклонной камеры обеспечивает улавливание больших масс расплавленного материала, стекающего в виде жидкой пленки по стенкам.