filebar
Методические пособия по сварочным работам

Кристаллизация металла шва и образование горячих трещин

Процесс кристаллизации представляет собой переход вещества из жидкого состояния в твердое и должен сопровождаться уменьшением свободной энергии. С точки зрения термодинамики должна существовать вполне определенная температура T0, при которой чистый жидкий металл находится в равновесии с твердым металлом. При этой температуре свободные энергии или термодинамические потенциалы твердой и жидкой фаз равны. Ниже T0 (температуры кристаллизации) стабильной является твердая фаза, поскольку ее энергия меньше, а выше T0 -— жидкая фаза по тем же причинам. Уменьшение энергии системы при переходе жидкости ...

Способность окислять металл и поддерживать окисную пленку

Для предупреждения пористости было предложено вводить в состав флюсов добавки, содержащие кислород, например хромпик, соду, марганцевую руду и др. Они придают флюсу и атмосфере газового пузыря способность окислять металл и поддерживать на большей части поверхности ванны окисную пленку, защищающую металл ванны от диффузии водорода. Флюсы МАТИ позволили получить плотные швы при сварке очень тонкого металла (1—1,5 мм) и таких чувствительных к пористости сплавов, как сплав АМгб.При переходе на сварку под флюсом плавящимся электродом принятый принцип защиты металла от растворения водорода оказался ...

Взаимодействие водорода при сварке

Приведенные выше особенности взаимодействия водорода с алюминием позволяют сделать некоторые общие выводы и предположения о поведении его при сварке. Можно считать, что основным источником водорода, растворяющегося при сварке, является влага, вносимая в реакционную зону со сварочными материалами. Особенно опасной является реакция непосредственного взаимодействия влаги с металлом, сопровождающаяся выделением атомарного водорода.В связи с большими скоростями кристаллизации и своеобразной кристаллизацией металла в виде отдельных порций (волн) можно ожидать возникновения значительных закалочных яв...

Установление равновесия между концентрацией водорода и пузырьками

В связи со сказанным становится также понятным, что соотношение количества окислов и водорода, связанного с ними, в условиях одной плавки может меняться, поскольку при одинаковом содержании окислов может меняться число окисных частиц. Отмеченный авторами работы распад раствора до определенных концентраций при выдержке расплава можно объяснить установлением равновесия между концентрацией водорода в растворе и пузырьками водорода вокруг частиц. Из-за частично протекающего диффузионного выделения водорода концентрация его в растворе действительно может быть меньше равновесной при PH2 = 1.Концентр...

Анализируемый металл и концентрация водорода в нем

Допустим, что в анализируемом металле содержится концентрация водорода. При понижении внешнего давления в котле установки растворимость водорода в расплаве уменьшится и в какой-то момент станет равной концентрации растворенного в металле водорода. Для образования пузырьков необходимо дополнительно понизить давление водорода до некоторой величины с тем, чтобы из-за дальнейшего понижения растворимости часть растворенного водорода могла бы выделиться в виде пузырьков. Если расчет вести на 100 г металла, то объем водорода, перешедшего из раствора в пузырьки при понижении давления в котле до велич...

Заполнение объема пузырька окисной частицей

Для расчета это окажется возможным, т. е. при условии, что 70% объема пузырька займет окисная частица. Тогда суммарный объем водорода в оболочках, окружающих частицы окисных включений, должен быть невелик. Так, например, при содержании в металле 0,006% окиси алюминия объем водорода, связанного с окисными частицами, оказывается близким к 0,0013 см3/100 г, что, действительно, не превышает 1% общей концентрации водорода, растворенного в металле, и совпадает с имеющимися литературными данными, на которые ссылаются авторы работы.Всплывание пузырьков различного радиуса без учета влияния окисной част...

Искажения результатов определения водорода

В этой же работе подчеркивается, что отмеченные факты находят удовлетворительное объяснение с позиций, предусматривающих существование в алюминии растворенного и связанного водорода, но вызывают возражения по другим пунктам: Наличие комплексов должно приводить к значительным искажениям результатов определения водорода методом Дарделла—Гудченко, что противоречит результатам собственных исследований авторов работы, которые показали, что с увеличением окисных включений результаты определения водорода вакуумной экстракцией и методом первого пузырька хорошо согласуются. При одних и тех же условиях ...

Дегазация жидкого металла

В этом случае появление пузырьков водорода в жидком металле возможно при исходной концентрации растворенного в нем водорода, большей. Действительный объем образовавшихся в жидком металле пузырьков зависит от условий охлаждения его и времени, с которого начинается диффузия водорода в зародыши пузырьков. При направленном отводе тепла, например со стороны наружных стенок отливки, в слое жидкого металла, примыкающего к фронту кристаллизации, возникает градиент температур. По мере повышения скорости охлаждения градиент температур возрастает, а слой металла, в котором возможно увеличение в ...

Концентрация растворенного в жидком металле водорода

При исходной концентрации растворенного в жидком металле водорода образование пор возможно только в том случае, если охлаждение и кристаллизация протекают сравнительно медленно. При уменьшении скорости кристаллизации становится возможным частичный переход водорода из твердого металла в жидкий. В этом случае по мере кристаллизации металла концентрация водорода в незакристаллизовавшейся жидкости возрастает. В момент, когда величина, т. е. концентрация водорода, растворенного в жидком незакристаллизовавшемся металле, превысит величину, появятся условия для увеличения зародышей пузырьков в объе...

Условия сварки и литья для внешнего давления

В условиях сварки и литья величина внешнего давления, как правило, сохраняется постоянной. Поэтому условия для увеличения объемов зародышей пузырьков создаются в процессе охлаждения и кристаллизации металла за счет двух основных факторов: уменьшения равновесной растворимости водорода в жидком металле по мере его охлаждения и увеличения концентрации водорода в незакристаллизовавшемся жидком металле в процессе кристаллизации в связи с частичной диффузией водорода из закристаллизовавшегося металла в жидкий. В зависимости от условий кристаллизации могут действовать или оба фактора или оди...

Несмачиваемые сплавы для промышленных металлов

Для промышленного металла, имеющего взвеси, несмачиваемые расплавом, т. е. готовые зародыши пузырьков, величина мала и ею можно пренебречь. В поверхностных слоях ванны давление водорода приближается к внешнему атмосферному 1 am и увеличивается по мере увеличения глубины ванны. Вероятность появления пузырьков в различных участках ванны определяется концентрацией растворенного в жидком металле водорода. Если в выражении закона Сивертса принять равновесная растворимость водорода в металле при выбранной температуре T и парциальном давлении молекулярного водорода, находящегося в равновес...

Количество взвесей в сплавах алюминия

В алюминии и сплавах алюминия промышленной чистоты всегда имеется достаточное количество взвесей, не смачиваемых расплавом (в основном частицы окислов), поэтому зарождение пузырьков в алюминии промышленной чистоты практически не требует дополнительных затрат энергии и происходит в условиях, близких к равновесным. Взвеси, не смачиваемые расплавом, в большинстве случаев имеют неровную развитую поверхность, на которой имеются полости, не заполненные жидкостью. Эти полости можно рассматривать как готовые зародыши пузырьков с конечной величиной радиуса. Поэтому при рассмотрении процессов образовани...

Выделение водорода в виде пузырьков

Образование пузырьков водорода можно рассматривать как зарождение новой фазы в двухкомпонентной системе газ—металл. В процессе образования новой фазы следует различать два этапа: а) образование зародышей новой фазы критического размера (в нашем случае пузырьков); б) увеличение размеров зародышей (в нашем случае увеличение объема зародышей пузырьков). Для сферического газового пузырька радиусом г изменение свободной энергии системы.Из полученного выражения следует, что уменьшение свободной энергии системы при образовании новой фазы пропорционально кубу радиуса пузырька (первый член правой части...

Растворение водорода в алюминии

В отличие от других газов водород обладает способностью растворяться в алюминии. По мнению Н. А. Галактионовой, термин растворение так же, как и понятие твердый раствор, к системе водород—металл неприемлем. В этом случае следует говорить не о растворении, а об абсорбции или оклюзии, понимая под этим поглощение и удержание водорода в объеме металла.Основанием для этого утверждения служит то обстоятельство, что состояние водорода в металле, строго говоря, нельзя отнести ни к растворам замещения, поскольку атомы водорода не находятся в узлах, решетки металла (растворителя), ни к растворам внедрен...

Реакция непосредственного взаимодействия влаги с металлом

Реакция непосредственного взаимодействия влаги с металлом, как правило, сопровождается растворением в нем больших объемов водорода. Объясняется это тем, что реакция протекает на поверхности металла и сопровождается образованием атомарного водорода. В пограничном слое атмосферы, контактирующей с поверхностью металла, парциальное давление атомарного водорода может быть высоким. Концентрация растворенного в металле водорода. Таким образом, для появления в металле значительной концентрации водорода в контакте с чистой поверхностью алюминия достаточно поддерживать ничтожно малое парциальное давлени...

Взаимодействие алюминия с азотом и сложными газами

Кроме кислорода, в атмосфере, окружающей ванну в процессе сварки, могут присутствовать в заметных количествах азот, водород и сложные газы или продукты их диссоциации. Алюминий энергично взаимодействует со всеми газами, образуя нитриды, карбиды и окислы. Об этом свидетельствуют высокие отрицательные значения изменения свободной энергии соответствующих реакций, приведенных в табл. 2. Сопоставление величины для различных реакций позволяет сделать также вывод о том, что образование нитридов и карбидов алюминия возможно лишь в атмосфере, в которой отсутствует кислород или соединения, способные е...

Меры по разрушению и удалению пленки и защите металла

Для осуществления сварки должны быть приняты меры по разрушению и удалению пленки и защите металла от повторного окисления. Предварительное удаление окисной пленки перед сваркой не может дать положительных результатов, поскольку пленка мгновенно образуется на воздухе вновь. До применения при газовой сварке алюминия специальных флюсов окисную пленку разрушали в процессе сварки механически, с помощью прутка присадочного металла, которым перемешивали ванну. Впоследствии при газовой сварке для удаления пленки стали применять флюсы, а при дуговой сварке — специальные электродные покрытия, что значи...

Разрушение и удаление окисной пленки в условиях сварки

Снижение окисляющего действия атмосферы и применение покрытий на электродах способствуют уменьшению размеров переходящих капель, так как повторное окисление разрывов в пленке идет менее энергично. Если в составе покрытия содержатся элементы, способные растворять окись алюминия, размер капель снижается быстрее. Поэтому с увеличением в составе покрытия активных растворителей окиси алюминия типа криолита размер капель закономерно снижается.Искусственно измельчить переходящие капли и повысить устойчивость горения дуги можно, применив сварку вибрирующим электродом. Встряхивание электрода в момент у...

Влияние окисных пленок на плавление и перенос присадочного металла

При сварке под флюсом сплава АМц концентрация входящих в его состав элементов в металле шва не только не снижается, а, наоборот, возрастает. Поскольку возможность легирования шва в принятых условиях сварки полностью исключается, то такой на первый взгляд маловероятный факт может быть объяснен лишь большими потерями алюминия в результате его испарения и окисления по сравнению с потерями присутствующих в нем примесей.По результатам термодинамических расчетов многочисленных экспериментальных данных магний окисляется наравне с алюминием, присутствуя в сплаве в долях процента. Это обстоятельство за...

Окисная пленка, образующаяся на поверхности

Окисная пленка, образующаяся на поверхности двойных сплавов алюминия при окислении на воздухе твердых и жидких образцов, аналогична по структуре пленке на чистом алюминии, если в сплаве присутствуют более благородные элементы (медь, марганец, кремний, железо, цинк). При содержании в сплаве 0,03% Mg окисная пленка представляет собой ?-?1203, а при 0,05%—1,5% Mg состоит из магнезиальной шпинели Al2O3-MgO и окиси магния. При содержании свыше 1,5% Mg окисная пленка практически состоит из чистого магнезита.Исключительно эффективное действие на снижение окисляемости алюминиево-магниевых сплавов оказ...
Перейти к странице:
Яндекс.Метрика