Взаимодействие сварочной ванны с окружающей средой. Растворимость газов. (Защита флюсом, газом).

 

Сварочная ванна представляет собой относительно небольшой объем перегретого выше температуры плавления расплавленного металла, находящегося в контакте, как правило, сверху, в передней части, с газовой атмосферой дуги, в хво­стовой части со слоем расплавленного шлака, снизу и с боков - с твердым холод­ным основным металлом. Сварочная ван­на образуется в результате расплавления и перемешивания основного и электродного (или присадочного) металлов.

Взаимодействие расплавленного ме­талла с газовой фазойопределяется со­ставом атмосферы дуги и химическими свойствами элементов, содержащихся в расплавленном металле.

Кислород, взаимодействуя с расплав­ленным металлом, в первую очередь окис­ляет элемент, составляющий его основу. В случае стали окисляется железо и обра­зуются его оксиды. Оксид FeO растворя­ется в металле шва и окисляет примеси или легирующие элементы, обладающие большим химическим сродством к кисло­роду: Si, Mn, Ti, Сг, С и др. Оксиды этих элементов не растворимы в железе, и их основное количество переходит в шлак. Оксид углерода выделяется из расплав­ленного металла в атмосферу.

Азот растворяется в расплавленном металле. При содержании свыше предела растворимости азот образует химические соединения - нитриды. Нитриды могут образовываться также с легирующими элементами, входящими в состав сплавов (в стали нитриды титана и алюминия).

Водород также растворяется в расплав­ленном металле. С рядом металлов (Ti, V, Nb и др.) водород образует химические соединения - гидриды.

Взаимодействие расплавленного ме­талла с газовой фазой может приводить к следующим отрицательным последствиям:

- "выгоранию" легкоокисляющихся эле­ментов, а следовательно, к снижению их содержания в сварочной ванне по сравне­нию с содержанием в сварочной проволоке;

- снижению прочностных и главным об­разом пластических свойств при наличии в шве оксидов, нитридов и водорода (рас­творенного или скопившегося в микроне- сплошностях металла);

- образованию пор в шве вследствие за­держки выхода пузырьков газов (N₂, Н₂, СО) в процессе кристаллизации сварочной ванны.

Одним из основных способов предотвращения отрицательного влияния газов является создание эффективной защиты дуги и сварочной ванны (покрытие электродов, флюсы, защитные газы, вакуум);

Защита флюсом, т.е. при высокой температуре флюс растворяется, образуя газовый пузырь, который защищает место сварки от проникновения газов из атмосферы воздуха.

В качестве защитных газов используются инертные газы (аргон, гелий), активные газы (CO2).