Получение чугунов повышенного качества

Сверление отверстий с отношением длины к диаметру больше пяти (для глубоких отверстий) связано с большими трудностями. При этом возникает значительное образование тепла, ухудшаются условия охлаждения режущей части сверла, затрудняется отвод стружки. При обработке глубоких отверстий спиральным сверлом происходит значительный увод сверла и искривление оси обработанного отверстия, поэтому сверление глубоких отверстий производят на специальных горизонтально-сверлильных станках сверлами специальной конструкции. Устройство станка облегчает установку и процесс обработки заготовок большой длины. Заготовку, как правило, в виде вала закрепляют в патроне станка и поддерживают люнетом. Сверло навинчивают на трубу, которую устанавливают на продольном суппорте. Смазочно-охлаждающая жидкость подается под большим давлением через специальный маслоприемник в зону резания, и она вымывает сружку через трубу. Главным движением является вращение заготовки, а движение подачи совершает инструмент.

В 1952 г. ЦНИИТМАШ была разработана технология дуговой сварки стали плавящимся электродом в защитной среде углекислого газа, что явилось крупным достижением советской сварочной техники, направленным на дальнейшее усовершенствование методов сварки. Дуга образуется между концом голой проволоки, являющейся плавящимся электродом, и свариваемым изделием; горение дуги происходит в атмосфере углекислого газа, который подается в зону сварки по наружному мундштуку и защищает расплавленный металл от кислорода и азота окружающего воздуха.

Преимущество сварки в среде углекислого газа перед сваркой под флюсом состоит в том, что сварщик может наблюдать за ходом сварки и горением дуги, так как она не закрыта флюсом; отсутствие флюса делает ненужными приспособления для его подачи и отсоса, усложняющие сварочное оборудование; отпадает необходимость в последующей очистке швов от шлака и остатков флюса, особенно при многослойной сварке.

Коэффициент наплавки при сварке в среде углекислого газа выше, чем при сварке под флюсом. При сварке током прямой полярности этот коэффициент в 1,5--1,8 раза выше, чем при сварке током обратной полярности. Процесс сварки отличается высокой производительностью, достигающей 18 кг/час наплавленного металла. Скорость сварки достигает 60 м/час. Производительность сварки в среде углекислого газа в 2,5--4 раза выше, чем производительность ручной сварки покрытыми электродами, и в 1,5 раза выше, чем при сварке под флюсом.

Стоимость наплавки 1 кг металла при сварке в среде углекислого газа в 2--2,5 раза меньше, чем при ручной сварке, и на 10--20% меньше, чем при автоматической сварке под флюсом.

Сварка в защитной среде углекислого газа сейчас широко при меняется в промышленности и во многих случаях успешно вытесняет не только ручную, но даже полуавтоматическую и автоматическую дуговую сварку под флюсом.

Наибольшее применение сварка в среде углекислого газа нашла в судостроении, машиностроении, при сварке трубопроводов, в том числе магистральных, при выполнении монтажных работ, изготовлении котлов и аппаратуры из теплоустойчивых и легированных сталей, заварке дефектов стального литья и прочих областях производства и строительства.

Главным достоинством процесса сварки в защитной среде углекислого газа являются:

1. Высокая степень использования тепла сварочной дуги, вследствие чего обеспечивается и высокая производительность сварку.

2. Высокое качество сварных швов.

3. Возможность сварки в различных пространственных положениях и на монтаже с применением аппаратуры для полуавтоматической и автоматической сварки.

4. Низкая стоимость защитного газа.

5. Возможность сварки металла малых толщин и сварки электрозаклепками.

6. Возможность сварки на весу без подкладок.

Металлургические процессы при сварке в среде углекислого газа имеют свои особенности, состоящие в следующем.

При высокой температуре дуги молекулы углекислого газа расщепляются (диссоциируют) на СО и О по уравнению СО гСО + +0. Образующаяся СО в свою очередь диссоциирует на С и О по уравнению СОС -)- О. Атомарный кислород О обладает высокой химической активностью и способен окислять все элементы, входящие в состав проволоки и основного металла.

Исследования показали, что температура капель жидкого металла в зоне дуги составляет 2150--2350е, а температура газа 2900°. Температуры же в сварочной ванне ниже и составляют: металла 1700° и газа 2300°. Как известно, чем выше температура, тем реакции окисления идут интенсивнее. Поэтому при сварке в среде углекислого газа в большей степени происходит выгорание (окисление) элементов, содержащихся в электродной проволоке и в меньшей степени -- элементов основного металла. При указанном распределении температур большая часть углекислого газа (60%) расщепляется на окись углерода и кислород в зоне дуги и меньшая (15%) -- в месте контакта с ванной.

В зоне сварки при указанных условиях протекают следующие реакции окисления элементов и восстановления их из окислов:

Выделение газообразной окиси углерода (СО) из жидкого металла вызывает «кипение» сварочной ванны и приводит к образованию пор. При сварке в среде углекислого газа пористость шва может возникнуть в результате: 1) недостаточного содержания элементов -- раскислителей (кремния, марганца и др.) в проволоке; 2) присутствия ржавчины и окалины, попадающих с кромок металла и с проволоки в ванну; 3) повышенного содержания влаги в углекислом газе; 4) попадания в зону сварки азота из воздуха при недостаточной защите дуги углекислым газом.

С целью восполнения марганца и кремния в металле шва, уменьшающихся в результате удара, и для подавления реакции окисления углерода при сварке в среде углекислого газа применяют электродную проволоку с повышенным содержанием марганца и кремния. При сварке мало- и среднеуглеродистых сталей присутствие в металле шва кремния более 0,2% и марганца более 0,4% предупреждает образование пор.

На степень окисления углерода, кремния и марганца при сварке в среде углекислого газа сильно влияют напряжение и величина сварочного тока, а также диаметр электродной проволоки. С повышением напряжения окисление увеличивается, а при возрастании сварочного тока и уменьшении диаметра проволоки (повышении плотности тока) -- уменьшается. Сварка на постоянном токе обратной полярности дает меньшее окисление, чем на токе прямой полярности. При сварке проволокой диаметром 0,5--1,2 мм происходит значительно меньшее окисление элементов, чем при сварке проволокой диаметром 1,6--2 мм. Поэтому более тонкая проволока, имеющая низкое содержание кремния и марганца, обеспечивает получение плотных беспористых швов. Плотность тока при сварке в среде углекислого газа должна быть не ниже 80 а/мм2. При этом потери металла на разбрызгивание не превышают 10--15%.

В качестве электрода применяется проволока различных марок по ГОСТ 2246--60 в соответствии с маркой основного металла. Диаметр проволоки может колебаться в пределах 0,5--2,5 мм в зависимости от толщины свариваемого металла и типа сварочного полуавтомата. Поверхность проволоки должна быть чистой, не загрязненной смазкой, органическими антикоррозийными веществами, ржавчиной, окалиной и пр., повышающими разбрызгивание и пористость швов. Иногда проволоку подвергают травлению в 20%-ном растворе серной кислоты с последующей прокалкой в печи при 250--280° в течение 2--2,5 час. Это обеспечивает получение плотного наплавленного металла с минимальным содержанием водорода. Хорошие результаты дает сварка омедненной (покрытой слоем меди) проволокой.

Размещено на Allbest.ru