Витражные изделия в технике "Тиффани" являются прекрасным украшением квартиры. Можно ли их сделать самому? Да, конечно! узнать подробности >>
Камин - украшение загородного дома, печь-каменка - основа русской бани. Можно ли их построить самому? Что для этого нужно? Читаем! узнать подробности >>
Хотите превратить свой дачный участок в неповторимый уголок отдыха? Тогда воспользуйтесь нашими советами! узнать подробности >>
Если вам знакомо такое понятие, как стяжка, то вы наверняка разбираетесь и в том, что такое сухая бетонная смесь, ибо эти два понятия традиционно идут в одной строительной упряжке. Не будем замалчивать о недостатках... прочитать полностью >>
Неправильно рассчитанная нами стратегия поиска радиатора отопления может привести только к одному: разочарованию. Радиатор в итоге будет выбран далеко не тот, что нам требуется, и он не преминет доказать нам не раз на практике то, что мы – довольно никчемные теоретики. прочитать полностью >>
Малярные кисти могут быть различной формы, имеют разный тип щетины и изготовлены из разнообразного материала. Различия кистей по форме и остальным параметрам далеко не случайны. Каждый тип кистей предназначается для проведения определенного типа малярных работ... прочитать полностью >>
Каждый вид обоев, по сути, приверженец и защитник своего особого стиля. Кожаные обои – сторонник стилистики, которую иначе, как настенный престиж и шик, не назовешь. Недаром у истоков «моделирования» кожаных обоев стоят не кто иные, как всем известные, пусть даже понаслышке, несгибаемые крестоносцы. прочитать полностью >>
Облицовка кафельной плиткой – самый практичный и удобный способ оформления интерьера ванных комнат, а также рабочих поверхностей кухонь. Современный дизайн кафельной плитки позволяет выбрать свой стиль: классический или кантри, хай-тек или под старину... прочитать полностью >>
Лаки всякие нужны, лаки всякие важны. Но основное правило выбора лака забывать не следует: сначала тщательно знакомимся с характеристиками данного лака, а затем уже приступаем непосредственно к лакированию... прочитать полностью >>
Керамическая плитка не просто модный декоративный материал - это долговечность красоты в сочетании с гигиеничностью многих помещений, например, кухни, прихожей, коридора, ванной комнаты, холла... прочитать полностью >>
Кристаллизация сварочной ванны, формирование шва и его макроструктура
При сварке плавлением процесс образования шва условно можно разделить на три этапа, непосредственно зависящие от режима и особенно от метода сварки:
1) расплавление основного металла дугой или газовым пламенем на некоторую глубину и вытеснение жидкого металла назад (по ходу сварки);
2) постепенное заполнение углубления смесью расплавленного электродного и основного металла (образовавшегося от расплавления впереди лежащих участков) по мере движения источника тепла;
3) совместная кристаллизация электродного и основного металла в зоне, подвергавшейся расплавлению.
Таким образом, металл шва кристаллизуется в условиях, с одной стороны, подогрева теплом дуги, а с другой стороны, охлаждающего действия окружающего ванну основного металла и верхнего покрова (воздуха, шлака, защитного газа). Кристаллизация металла сварочной ванны происходит при достаточном удалении источника нагрева, когда преобладает охлаждающее действие. Процесс кристаллизации начинается от нерасплавившихся кристаллов основного металла и развивается в направлении, перпендикулярном к поверхностям охлаждения. Этот процесс протекает непрерывно, но складывается из отдельных последовательно протекающих периодов. Периодичность кристаллизации связана с периодичностью охлаждения, так как после кристаллизации первого слоя происходит некоторая задержка, связанная с замедлением охлаждения, которое вызвано ухудшением теплоотдачи и выделением скрытой теплоты кристаллизации первого слоя. После некоторой остановки, намечающей границу между первым и вторым слоем, благодаря продолжающемуся теплоотводу в глубь основного металла начинается кристаллизация второго слоя. После образования второго слоя и выделения им скрытой теплоты кристаллизации теплоотвод снова замедляется, снова происходит остановка и т. д. Процессу «послойной кристаллизации» способствует также волнообразное поступление жидкого металла по мере его плавления при движении источника тепла.
Для режимов ручной сварки характерна небольшая (по сравнению с шириной шва) глубина проплавления основного металла, а для (режимов сварки под флюсом (автоматической и полуавтоматической) - значительно большая глубина проплавления. В зависимости от формы проплавления и формы ванны расположение отдельных кристаллитов и кристаллизационных слоев будет различным.
М. В. Шаманин установил, что при дуговой сварке скорость роста отдельных кристаллов VK зависит от скорости сварки VCB и определяется уравнением VK = VCB cos a, где а - угол между векторами скорости сварки и скорости роста кристаллов. Образующиеся крупные кристаллы начинают формироваться от границы сварочной ванны (а = 90°) и по мере роста, искривляясь, переходят к оси шва (а = 0°). Искривление осей кристаллов обусловлено криволинейностью поверхностей охлаждения шва, что вызывает взаимный наклон кристаллов. Вследствие этого каждый новый кристалл при кристаллизации следующего слоя несколько отклоняется от оси кристалла предыдущего слоя, от которого он начал кристаллизоваться. Таким образом, средняя линейная скорость образования кристаллов, т. е. скорость роста кристалла по его оси постепенно увеличивается от минимальной вблизи границы сварочной ванны до скорости сварки у оси шва.
При обычном травлении макрошлифа выявляется характерная крупнодендритная (столбчатая) структура металла шва, а при глубоком травлении специальными реактивами обнаруживаются кристаллизационные слои.
Процессу кристаллизации металла шва сопутствует явление ликвации, т. е. неравномерного распределения химических элементов, входящих в состав сплава. Для сварных швов характерны два вида ликвации: зональная и межкристаллическая (дендритная).
Зональная ликвация вызывается неодновременностью кристаллизации шва. По мере кристаллизации жидкий металл в значительной степени обогащается примесями, дающими сплавы с более низкой температурой плавления. Эти примеси скапливаются в средней части шва, которая затвердевает в последнюю очередь. Таким образом, неизбежна разница в химическом составе периферийной и центральной частей шва. Зональной ликвации способствует также разница в физических свойствах жидкого металла и той части шва, в которой уже произошла кристаллизация. Разница в удельном весе кристаллов и жидкого металла будет вызывать их перемещение, что усилит зональную ликвацию. Очевидно, что при правильно выбранных материалах зональная ликвация при сварке не должна получить заметного развития в связи с большой скоростью сварки и кристаллизации и небольшим объемом жидкого металла.
Межкристаллическая (дендритная) ликвация возникает в результате того, что части дендритов, кристаллизующиеся в первую очередь, будут содержать меньше примесей, чем исходный жидкий сплав, а также части дендрита, кристаллизующиеся позже. Поэтому химический состав дендритов, образовавшихся в результате кристаллизации шва, не однороден. Центральные и начальные части дендритов будут состоять из наиболее чистого металла, а периферийные части и междендритное пространство будут в наибольшей степени загрязнены примесями.
Дендритная ликвация в сварных швах обусловливается высокими скоростями охлаждения и кристаллизации, в результате чего диффузионные процессы в жидкой и твердой фазах подавляются, а также уменьшается диффузия через контактные межфазовые поверхности. Это затрудняет процесс выравнивания химического состава дендритов за счет диффузии, и при обычных режимах сварки этот вид ликвации является основным.
В ряде случаев при очень высоких скоростях охлаждения могут развиваться бездиффузионные процессы кристаллизации, при которых дендритная ликвация не получает значительного развития.
Процессы ликвации зависят также от температурного интервала затвердевания металла шва (разность температур начала и конца кристаллизации). Для малоуглеродистых сталей температурный интервал кристаллизации составляет всего 20-30°, поэтому значительного развития ликвация не получает. Для сталей с повышенным содержанием углерода температурный интервал кристаллизации резко возрастает, что способствует интенсивной ликвации металла шва.
При просмотре макрошлифов иногда обнаруживается нарушение сплошности макроструктуры из-за газовых включений, пор и неметаллических включений.
Прежде чем дать характеристику возможных включений, следует подчеркнуть, что наличие их не говорит о каком-то особом загрязнении металла шва. Наоборот, металл сварных швов всегда получается значительно чище, чем основной свариваемый металл, благодаря применению соответствующих сварочных материалов (толстопокрытых электродов, флюсов, проволоки). Однако в некоторых случаях включения могут быть в недопустимо большом количестве.
Газы выделяются из сварочной ванны в течение всего периода ее существования, однако они смогут преодолеть давление слоя металла, атмосферное давление и силы поверхностного натяжения металла только при определенном объеме. Выделению газов препятствует также рост кристаллов, так как отдельные газовые пузырьки задерживаются между разветвленными кристаллами шва. В связи с этим в металле шва могут образоваться заполненные газом полости - поры,- размеры которых достигают 1-2 мм и выше. Особенно сильная пористость швов наблюдается при сварке по ржавым кромкам.
Газовые включения и поры нарушают плотность и прочность сварного соединения, поэтому наличие их допустимо в очень ограниченных размерах, лишь при статической нагрузке и только тогда, когда они носят единичный характер.
Неметаллические включения в наплавленном металле могут появляться в результате недостаточной очистки сварочной ванны от шлаков, окислов или нитридов. С этой точки зрения большое значение имеют размеры и время существования сварочной ванны. Состав включений зависит, главным образом, от типа применяемых покрытий и флюсов.
При сварке электродами с ионизирующим покрытием в наплавленном металле могут иметься включения двух основных видов: закись железа (FeO) и нитриды (Fe2N и Fe4N). При сварке толстопокрытыми электродами могут оказаться, главным образом, окислы электродного покрытия. Неметаллические включения в металле шва часто находятся в виде комплексных соединений МnО-SiO2, FeO -SiO2. В недостаточно очищенном металле шва могут встречаться сульфиды марганца MnS.
Соединения типа FeS, FeS + Fe (легкоплавкие эвтектики) располагаются по границам зерен в виде тонких слоев и пленок; мелкодисперсные включения, состоящие из эвтектик этих включений с металлом, располагаются в виде мельчайших зерен. Отдельные крупные включения имеют игольчатую, глобулярную или вытянутую форму и располагаются внутри зерен металла шва. Количество шлаковых включений при сварке толстопокрытыми электродами и под флюсом в значительной степени зависит от чистоты свариваемых кромок и тщательности удаления шлака при многослойной сварке.
Размеры шлаковых включений обычно колеблются в пределах от тысячных до двух-трех сотых долей миллиметра и зависят от способностей шлаков к коагуляции, т. е. к переходу от состояния раствора к состоянию затвердения, а также от скорости всплытия частиц шлака и скорости диффузии их в твердом металле.
При большом количестве неметаллических включений, особенно крупных, нарушаются сплошность и однородность металла шва. Может значительно снизиться прочность сварного соединения, особенно при вибрационной нагрузке. Кроме того, физические свойства шлаковых включений и металла различны. Так например, различие в коэффициентах линейного и объемного расширения будет приводить к созданию напряженного состояния в металле шва в районе шлаковых включений, что может явиться одной из причин возникновения микротрещин в шве.
Очевидно, что борьба за чистоту металла шва, за удаление газовых и шлаковых включений из сварочной ванны является одной из важнейших задач при разработке и осуществлении процесса сварки.
Популярные статьи
Выбор умывальника для квартиры
Один из важных элементов интерьера ванной комнаты является умывальник. Выбирая его, следует обращать внимание не только на цвет, форму и общую эстетическую привлекательность, но и на практические характеристики, касающиеся монтажа, удобства в пользовании, и доступности в обслуживании. Остановимся на практических характеристиках... прочитать полностью >>
Выбираем деревоалюминиевые окна
Дерево - великолепный материал для окон, но дереву необходима защита, ведь само себя оно защитить не сможет, - в отличие от алюминия. Напротив, алюминий не способен аккумулировать жизненно важное тепло «охраняемой» им территории, почему и хорош лишь с точки зрения банальной лоджии или зимнего сада. прочитать полностью >>
Стеклоблоки - элитный материал
Декоративный стеклоблок внешне нередко мало отличим от самого хрусталя, и вы вряд ли ошибетесь, избрав столь художественно продуманный стройматериал дизайнерски просчитанной деталью внутреннего интерьера. Появились целые коллекции художественно окрашенного стеклоблока, и не только однотонные... прочитать полностью >>
Потолок - украшение дома
Недостатки потолка практически невозможно скрыть, ведь там нет мебели и ковров. Существует огромное количество видов отделки потолка, которые способны удовлетворить не только требования наиболее щепетильного клиента, но и внести определенную изюминку в интерьер Вашей квартиры... прочитать полностью >>
В настоящее время в качестве альтернативы стандартным окнам строительные компании предлагают так называемые евроокна. Деревянные евроокна намного лучше стандартных по своим качествам и отличаются от пластиковых окон определенными особенностями. прочитать полностью >>
У краски несколько характеристик. Недостаточно определить только цвет – за ним по цепочке следует глянцево-матовая вариация и возможный блеск краски. Разные пигменты способны по-разному воздействовать на краску... прочитать полностью >>
Эта мастика настолько удачно работает над такими проблемными местами, как оконные проемы с наслоившейся на них монтажной пеной, что ранее популярный силикон уже давно уступил полиуретановой мастике первое место в рейтинге герметиков. прочитать полностью >>
Подвесной потолок – это система, состоящая из металлического каркаса, который прикреплен к перекрытию, а к нему крепятся уже готовые модульные элементы, создающие плоскость потолка. Приведем ряд преимуществ данной потолочной конструкции. прочитать полностью >>
Одним из самых популярных среди мастеров инструментов является электролобзик. Ценится он за свою универсальность и простоту в эксплуатации. Электролобзик предназначается для выполнения фигурной, продольной и поперечной резки разного материала. прочитать полностью >>
Во времена постоянного отключения горячей воды именно водонагреватель стал самым востребованным и незаменимым бытовым прибором. Сегодня производители выпускают множество моделей водонагревателей... прочитать полностью >>
Как правильно выполнить монтаж электропроводки? Как подключить кондиционер? Какие выбрать провода? Узнайте об этом! узнать подробности >>
Хотите сделать перепланировку квартиры? Не знаете, какие документы для этого нужны и где их оформить? Мы расскажем Вам об этом! узнать подробности >>
У Вас есть дача или загородный дом? Или Вы еще выбираете, какой дом лучше? Тогда несколько полезных советов для Вас! узнать подробности >>
