Металлургические особенности плазменно-дуговой сварки хромовой бронзы

Дуговая сварка изделий из хромовой бронзы сопряжена со склонностью металла швов к образованию горячих трещин. Приведены результаты исследований по изысканию мер предупреждения образования горячих микротрещин в металле швов хромовой бронзы БрХ08 больших толщин, выполненных плазменно-дуговой сваркой...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2013
Автори:	Илюшенко, В.М., Новосельцев, Ю.Г., Бусыгин, С.Л.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2013
Назва видання:	Автоматическая сварка
Теми:	Научно-технический раздел
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102265
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Металлургические особенности плазменно-дуговой сварки хромовой бронзы / В.М. Илюшенко, Ю.Г. Новосельцев, С.Л. Бусыгин // Автоматическая сварка. — 2013. — № 04 (720). — С. 36-38. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-102265
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1022652016-06-12T03:02:10Z Металлургические особенности плазменно-дуговой сварки хромовой бронзы Илюшенко, В.М. Новосельцев, Ю.Г. Бусыгин, С.Л. Научно-технический раздел Дуговая сварка изделий из хромовой бронзы сопряжена со склонностью металла швов к образованию горячих трещин. Приведены результаты исследований по изысканию мер предупреждения образования горячих микротрещин в металле швов хромовой бронзы БрХ08 больших толщин, выполненных плазменно-дуговой сваркой. Показано, что основной причиной образования дефектов в металле шва является подсос в плазменную дугу кислорода воздуха, что приводит к интенсивному окислению хрома в сварочной ванне и попаданию металла шва в зону максимальной хрупкости сплавов Cu–Cr. Учитывая, что одной шлаковой защиты большого объема ванны жидкого металла, образующейся при плазменно-дуговой сварке по слою флюса на мощных режимах (Iсв = 1000…1400 А, Uд = 48…55 В), недостаточно для получения качественного шва, сделан вывод о целесообразности долегирования металла шва хромом и малыми добавками эффективного раскислителя — титана. Для этих целей разработана специальная присадочная проволока марки ППБрХТ 12-2, применение которой в сочетании с подобранным флюсом позволило успешно решить задачу промышленного изготовления сварных крупногабаритных изложниц кристаллизаторов электрометаллургических печей. Библиогр. 9, рис. 5. 2013 Article Металлургические особенности плазменно-дуговой сварки хромовой бронзы / В.М. Илюшенко, Ю.Г. Новосельцев, С.Л. Бусыгин // Автоматическая сварка. — 2013. — № 04 (720). — С. 36-38. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0005-111X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102265 621.791 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Илюшенко, В.М. Новосельцев, Ю.Г. Бусыгин, С.Л. Металлургические особенности плазменно-дуговой сварки хромовой бронзы Автоматическая сварка
description	Дуговая сварка изделий из хромовой бронзы сопряжена со склонностью металла швов к образованию горячих трещин. Приведены результаты исследований по изысканию мер предупреждения образования горячих микротрещин в металле швов хромовой бронзы БрХ08 больших толщин, выполненных плазменно-дуговой сваркой. Показано, что основной причиной образования дефектов в металле шва является подсос в плазменную дугу кислорода воздуха, что приводит к интенсивному окислению хрома в сварочной ванне и попаданию металла шва в зону максимальной хрупкости сплавов Cu–Cr. Учитывая, что одной шлаковой защиты большого объема ванны жидкого металла, образующейся при плазменно-дуговой сварке по слою флюса на мощных режимах (Iсв = 1000…1400 А, Uд = 48…55 В), недостаточно для получения качественного шва, сделан вывод о целесообразности долегирования металла шва хромом и малыми добавками эффективного раскислителя — титана. Для этих целей разработана специальная присадочная проволока марки ППБрХТ 12-2, применение которой в сочетании с подобранным флюсом позволило успешно решить задачу промышленного изготовления сварных крупногабаритных изложниц кристаллизаторов электрометаллургических печей. Библиогр. 9, рис. 5.
format	Article
author	Илюшенко, В.М. Новосельцев, Ю.Г. Бусыгин, С.Л.
author_facet	Илюшенко, В.М. Новосельцев, Ю.Г. Бусыгин, С.Л.
author_sort	Илюшенко, В.М.
title	Металлургические особенности плазменно-дуговой сварки хромовой бронзы
title_short	Металлургические особенности плазменно-дуговой сварки хромовой бронзы
title_full	Металлургические особенности плазменно-дуговой сварки хромовой бронзы
title_fullStr	Металлургические особенности плазменно-дуговой сварки хромовой бронзы
title_full_unstemmed	Металлургические особенности плазменно-дуговой сварки хромовой бронзы
title_sort	металлургические особенности плазменно-дуговой сварки хромовой бронзы
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2013
topic_facet	Научно-технический раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102265
citation_txt	Металлургические особенности плазменно-дуговой сварки хромовой бронзы / В.М. Илюшенко, Ю.Г. Новосельцев, С.Л. Бусыгин // Автоматическая сварка. — 2013. — № 04 (720). — С. 36-38. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
series	Автоматическая сварка
work_keys_str_mv	AT ilûšenkovm metallurgičeskieosobennostiplazmennodugovojsvarkihromovojbronzy AT novoselʹcevûg metallurgičeskieosobennostiplazmennodugovojsvarkihromovojbronzy AT busyginsl metallurgičeskieosobennostiplazmennodugovojsvarkihromovojbronzy
first_indexed	2025-07-07T12:03:51Z
last_indexed	2025-07-07T12:03:51Z
_version_	1836989632906002432
fulltext	УДК 621.791 МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОЙ СВАРКИ ХРОМОВОЙ БРОНЗЫ В. М. ИЛЮШЕНКО1, Ю. Г. НОВОСЕЛЬЦЕВ2, С. Л. БУСЫГИН2 1 ИЭС им. Е. О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua 2 Сибирский федеральный университет. РФ, 660074, г. Красноярск, ул. Киренского, 26. E-mail: rector@kgtu.runnet.ru Дуговая сварка изделий из хромовой бронзы сопряжена со склонностью металла швов к образованию горячих трещин. Приведены результаты исследований по изысканию мер предупреждения образования горячих микротрещин в металле швов хромовой бронзы БрХ08 больших толщин, выполненных плазменно-дуговой сваркой. Показано, что основной причиной образования дефектов в металле шва является подсос в плазменную дугу кислорода воздуха, что приводит к интенсивному окислению хрома в сварочной ванне и попаданию металла шва в зону максимальной хрупкости сплавов Cu–Cr. Учитывая, что одной шлаковой защиты большого объема ванны жидкого металла, образующейся при плазменно-дуговой сварке по слою флюса на мощных режимах (Iсв = 1000…1400 А, Uд = 48…55 В), недостаточно для получения качественного шва, сделан вывод о целесообразности долегирования металла шва хромом и малыми добавками эффективного раскислителя — титана. Для этих целей разработана специальная присадочная проволока марки ППБрХТ 12-2, применение которой в сочетании с подобранным флюсом позволило успешно решить задачу промышленного изготовления сварных крупногабаритных изложниц кристаллизаторов электрометаллургических печей. Библиогр. 9, рис. 5. К л ю ч е в ы е с л о в а : хромовая бронза, плазменно-дуговая сварка, кристаллизация, структура, трещины При изготовлении крупногабаритных сварных кон- струкций из хромовой бронзы БрХ08, таких как изложницы кристаллизаторов электрометаллурги- ческих печей, для получения качественных сварных швов необходимо обеспечить начальные тепловые условия разогрева металла для образования свароч- ной ванны. Ограниченные мощности обычной ду- говой сварки не позволяют компенсировать отвод тепла в свариваемый металл и, как правило, требуют применения предварительного и сопутствующего подогрева. Данный недостаток исключен при раз- работке [1–3] процесса плазменно-дуговой сварки меди и хромовой бронзы, позволяющего обеспечить значительное удельное тепловложение в сварива- емые кромки и регулировать энергетические и га- зодинамические параметры плазменной струи в ши- роком диапазоне. Для стабилизации плазменной струи плазмо- образующий газ в плазмотрон вводят тангенци- ально, что вызывает вихревое состояние газового потока, и подсос определенного количества воз- духа в зону дуги. Это, в свою очередь, приводит к окислению жидкого металла, вследствие чего хром, находящийся в основном металле (ОМ) (0,8…1,2 %), выгорает в сварочной ванне до 0,1…0,2 % и металл шва попадает в зону мак- симальной хрупкости (рис. 1). В сформировав- шемся металле шва образуются горячие микрот- рещины (рис. 2), которые не обнаруживаются рен- тгенографическими, капиллярными и цветными методами контроля, но развиваются и проявля- ются при дальнейших технологических операци- © В. М. Илюшенко, Ю. Г. Новосельцев, С. Л. Бусыгин, 2013 Рис. 1. Влияние хрома на порог горячеломкости (ПГ) сплавов системы Cu–Cr [4] Рис. 2. Микротрещины в металле сварного шва бронзы БрХ08, ×300 36 4/2013 ях, сопровождаемых деформациями и нагревом изделия. Оценка склонности к образованию трещин сплавов Cu–Cr с различным содержанием хрома, проведенная по методике, описанной в работе [5], на образцах типа «рыбий скелет», показала, что минимальной склонностью к образованию тре- щин обладает металл с содержанием хрома в пре- делах 0,5...1,0 % (рис. 3). Известно, что запас технологической прочнос- ти при сварке (стойкость против образования го- рячих трещин) зависит от соотношения трех ха- рактеристик: температурного интервала хрупкос- ти (ТИХ), деформационной способности в этом интервале и интенсивности нарастания упругоп- ластической деформации по мере снижения тем- пературы (темпа деформации). Величина ТИХ определяется химическим сос- тавом сплава, дендритной ликвацией, размером и формой кристаллитов, скоростями охлаждения и деформации. Ориентировочно ее можно оценить по диаграмме состояния с учетом неравномернос- ти кристаллизации и влияния примесей. Пластич- ность сплава в ТИХ зависит от соотношения объемов твердой и жидкой фаз, размеров и формы кристаллитов, характера распределения жидкой фазы, химической и соответствующей структур- ной микронеоднородности, скорости деформации. Темп деформации определяется термическим коэффициентом линейного расширения, жест- костью сварного соединения, характером распре- деления температуры (определяющим степень концентрации деформаций), а также формоизме- нением свариваемых изделий. Анализ трещин, образующихся при плазмен- но-дуговой сварке меди и хромовой бронзы, по- казал, что они являются межкристаллитными с окисленной поверхностью и имеют кристаллиза- ционный характер. Исследования, проведенные в ИЭС им. Е. О. Патона, показали, что кристалли- зационные трещины вызваны наличием вредных примесей (висмут, теллур, сера, кислород и др.) [5, 6]. Вредное действие этих примесей обуслов- лено их общими физико-химическими свойства- ми: ограниченной растворимостью в меди, обра- зованием легкоплавких эвтектик, поверхностной активностью по отношению к меди. Поэтому ме- ханизм влияния вредных примесей на склонность к образованию кристаллизационных трещин свя- зан с эффектом адсорбционного понижения плас- тичности и прочности (механизм жидкометалли- ческой хрупкости) [7]. При кристаллизации однофазного сплава на последних стадиях происходит резкое повышение концентрации вредных примесей и вследствие их поверхностной активности снижается работа за- рождения трещин. При кристаллизации двухфаз- ного сплава на последней стадии еще остается жидкость и обогащение вредными примесями не происходит. Поэтому для повышения стойкости к образованию кристаллизационных трещин медь необходимо легировать элементами, способству- ющими образованию двухфазного сплава, напри- мер, хромом в определенных концентрациях. Хром ограниченно растворим в меди в твердом состоянии (при температуре эвтектики 1072 °С растворимость хрома достигает 0,65 %) и явля- ется одним из элементов, незначительно снижа- ющих электро- и теплопроводность меди [8]. По- этому при плазменно-дуговой сварке хромовой бронзы для предупреждения образования крис- таллизационных трещин необходимо компенси- ровать угар хрома и долегировать металл шва та- ким образом, чтобы содержание хрома в нем было на уровне ОМ. Следует также отметить, что хром является эффективным модификатором (рис. 4), что уменьшает обогащение границ зерен вредны- ми примесями. Для компенсации угара хрома была создана специальная присадочная порошковая проволока ППБрХТ 12-2 [2], содержащая около 10…15 % Cr, чем обеспечивается необходимое долегирова- ние металла шва хромом. Введение в проволоку 1,5…3 % Ti (эффективного раскислителя), спо- собствует не только раскислению металла свароч- ной ванны, но и уменьшению угара хрома. Кроме того, как следует из результатов исследований [9], микролегирование швов хромовой бронзы БрХ08 титаном в количестве 0,04…0,07 % также повы- шает их стойкость к образованию трещин и уве- личивает деформационную способность сварных соединений. В условиях производства наиболее простым способом подачи присадочной проволоки в зону сварки является ее укладка вдоль стыка с пос- ледующей засыпкой слоя флюса. Учитывая, что плазменно-дуговая сварка меди и хромовой бронзы больших толщин (до 40…50 мм) Рис. 3. Зависимость технологической прочности хромовой бронзы от содержания хрома Рис. 4. Микроструктуры металла сварного шва бронзы БрХ08 с разным содержанием хрома: а — 0,2 %; б — 1,2 % 4/2013 37 выполняется на мощных режимах (Iсв = = 1000…1400 А, Uд = 48…55 В) и образующаяся ванна жидкого металла имеет значительные раз- меры (более 80×160 мм для металла толщиной 40 мм), защита такого объема жидкого металла от воздействия воздуха является непростой зада- чей. Решить ее дополнительной газовой защитой за счет конструкции плазмотрона, и без того дос- таточно сложной, непросто. Кроме того, увели- чение расхода инертного газа с целью защиты расплавленного металла от воздуха вызывает вып- лескивание жидкого металла из ванны. В связи с этим плазменно-дуговая сварка проводится по слою флюса, высота которого 15…20 мм. Экс- периментальным путем выбрана бинарная смесь флюсов марки АН-26 и АФ-4А в соотношении 10:1, где добавка хлоридного флюса, ошлаковывая тугоплавкую оксидную пленку Cr2O3, улучшает отделимость шлаковой корки. На основании выполненных исследований бы- ла разработана промышленная технология плаз- менно-дуговой сварки хромовой бронзы больших толщин, которая успешно освоена при изготов- лении уникальных сварных кристаллизаторов электрометаллургических печей (рис. 5). 1. Усовершенствование технологии плазменно-дуговой сварки изделий из меди и хромовой бронзы / В. М. Илю- шенко, В. Е. Седов, В. А. Аношин и др. // Свароч. пр-во. — 1977. — № 11. — С. 31–32. 2. Гуревич С. М. Справочник по сварке цветных металлов. — Киев: Наук. думка, 1981. — 608 с. 3. Новосельцев Ю. Г. Технологические особенности плаз- менной сварки крупногабаритных конструкций из меди и ее сплавов. — Красноярск: Изд-во Краснояр. ун-та, 2008. — 152 с. 4. Новиков И. И. Горячеломкость цветных металлов и сплавов. — М.: Наука, 1966. — 300 с. 5. Исследование влияния примесей и ряда легирующих элементов на образование трещин при сварке меди / В. М. Илюшенко, В. А. Аношин, А. Н. Бондаренко и др. // Сб. докл. 1-й Всесоюз. конф. «Актуальные проблемы сварки цветных металлов». — Киев: Наук. думка, 1980. — С. 217–221. 6. О влиянии примесей на склонность к образованию тре- щин при сварке меди / В. М. Илюшенко, В. А. Аношин, А. М. Жердев, В. И. Карманчук // Сб. докл. 2-й Всесо- юзн. конф. «Актуальные проблемы сварки цветных ме- таллов». — Киев: Наук. думка, 1985. — С. 335–337. 7. Гликман Е. Э., Горюнов Ю. В. Механизм жидкометалли- ческой хрупкости и других проявлений эффекта Ребин- дера в металлических системах // Физ.-хим. мех. матери- алов. — 1978. — № 4. — С. 20–30. 8. Смирягин А. П. Промышленные цветные металлы и сплавы. — М.: Металлургиздат, 1956. — 560 с. 9. Влияние титана на пластичность металла шва при сварке сплава БрХ08 под флюсом / А. П. Шипулин, К. Г. Зобни- на, Л. К. Босак, В. М. Илюшенко // Свароч. пр-во. — 1974. — № 4. — С. 25–27. Поступила в редакцию 13.02.2013 Рис. 5. Изложница кристаллизатора для вакуумной электро- дуговой выплавки титановых слитков (бронза БрХ08, толщи- на 40 мм) X Международный конкурс сварщиков «Золотой кубок Бенардоса» 12-16 августа 2013 Южный, Одесская обл. (Украина) На конкурс приглашаются сварщики из Украины и других стран, имеющие опыт работы. Конкурс будет проходить в следующих номинациях: • ручная дуговая сварка покрытым электродом • дуговая сварка металлическим плавящимся электродом в активных газах • дуговая сварка вольфрамовым электродом в инертных газах • газовая сварка Победители и призеры конкурса в личном и командном зачетах награждаются: памятными кубками Бенардоса дипломами Общества сварщиков Украины ценными подарками и денежными премиями международными сертификатами сварщика Организаторы конкурса: Общество сварщиков Украины Одесское областное Общество сварщиков Украины Одесский припортовый завод Полная информация о конкурсе представлена на сайтах: www.tzu.key.ua и www.tzu.od.ua 38 4/2013

Металлургические особенности плазменно-дуговой сварки хромовой бронзы

Репозитарії

Схожі ресурси