Химические процессы

При ручной дуговой сварке электродами с толстым слоем покрытия химические реакции между металлом, шлаком и газами дуги протекают в момент перехода капель расплавленного металла электрода и покрытия через дуговой промежуток при температуре 2100-2300° С. Дальнейшие химические и физические процессы протекают в сварочной ванне. При сварке под флюсом основные химические реакции происходят только в сварочной ванне под слоем расплавленного флюса.

Рассмотрим основные реакции в зоне сварки для стали, как наиболее распространенного металла, подвергаемого сварке.

Окисление. Кислород является наиболее вредной примесью в зоне сварки, так как окисляет элементы, входящие в состав металла шва, и ухудшает его качество, образуя химические соединения - окислы. Окисление элементов в основном происходит за счет кислорода, содержащегося в газах и шлаках сварочной зоны. В меньшей степени окисление может быть вызвано кислородом поверхностных окислов свариваемого металла (окалины, ржавчины). При случайном увеличении длины дуги капли электродного металла могут окисляться кислородом окружающего воздуха.

С железом кислород образует три окисла:

– закись железа по реакции 2Fe+O2=2Feo ,

– окись железа по реакции 2Fe+1,5О2=Fe2O3 ,

– закись-окись железа по реакции 3Fe+2O2=Fe3O4 .

Раскисление кремнием и марганцем происходит по реакции:

FeО + Мn= Fе + МnО.

Выгорание углерода при сварке стали протекает по реакциям:

Fe3C+1/2O2=3Fe+CO ,

Fe3C+O2=3Fe+CO2 .

Выгорание углерода при сварке стали протекает по реакциям:

Fe3C+1/2O2=3Fe+CO ,

Fe3C+O2=3Fe+CO2 .

Серу удаляют введением марганца, который образует с ней химическое соединение - сернистый марганец (MnS) по реакциям:

FeS + Mn = MnS + Fe ,

FeS + МпО = MnS + FeO .

Удалению серы способствует также окись кальция; при этом происходитреакция: FeS + СаО = FeO + CaS.

Контрольные вопросы к лекции

1. Какова температура электрической дуги при стальных и угольных электродах?

2. При каких минимальных напряжениях постоянного и переменного тока зажигается дуга?

3. Опишите физику процесса зажигания дуги.

4. Что такое статическая и динамическая характеристики дуги?

5. Какими способами поддерживается устойчивое горение дуги?

6. Объясните, какими способами формируются внешние характеристики сварочных генераторов и трансформаторов.

7. Каково назначение осциллятора? Его схема и принцип действия.

8. Вычертите схему подключения сварочного трансформатора к электрической сети.

9. В чем отличие автоматической дуговой сварки от неавтоматической?

10. Каковы физические основы контактной сварки? Виды контактной сварки.

11. Каков принцип действия электромагнитных, тиристорных и модуляторных прерывателей сварочного тока?

12. В чем заключается вредное влияние электросварочных установок на электрическую сеть?