Daniel Seferian-Metalurgija Zavarivanja

D. S

Е

F

Е

RI

ЈА

N

METALURGIJA AVARIVA ЈА Preveo s francuskog

Dipl. inz. RADMILO М. ARSENIJEVIC

--- ~ ~--~,~-~·~~-~~:~~~;,->:::О-;~;:.'"-л~~л::;-;_~-~-:-~~~~ ----~ ----- -----~ -~S1>~Pij~~~-ta~~-za._,rari.v~nja: Saradnik Gradevinskog fakulteta Univerziteta u Beogradu

Naucni redaktor Prof. MILAN RADOJKOVIC

IZDA V АСКО PREDUZECE GRADEVINSKA KNЛGA BEOGRAD, 1969.

Nas-lov orig1nala METALLURG IE DE LA SOUDURE

i. par

D. SEFERIAN Docteur es Sciences Ingenieur civil des Mines

Preface Р.

CHEVENARD

Membre de l'Institut

DUNOD Р а

ris 1965.

Za preduzece: Lj. Jurela, glavni urednik- D. Lazin, urednik- Ј. Ristic-Prsendic, teh. urednik V. Lebovic, korektor - А. PajvanCic, naslovna strana Stampa: "Minerva", Subotica

,,

PREDGOVOR Postoje dve Ьitne osoblne prema kojima se postupci spajanja zavarivanjem razltkuju od drugih metalurskih postupaka: topLjenje u kojem jednovremeno ucestvuju zavarivane stranice i dodatni

mater:ijal, LokaLizacija topLjenja, koja prouzrokuje toplotnu heterogenost u metalnoj

masi. Ovim recima је moj prijatelj, naucnik, profesor AlЬert Portven, na jednoj zapazenoj konferenciji odrzanoj 1933. godine\ definisao zavarivanje. Analiza ovih dveju osoЬina omogucuje izdvajanje posledica, od prvorazrednog znacaja, koje se odnose s jedne strane na lokalne strukturne transformacije, а s druge 1strane na stvaranje napona, koj,i na kraju izazivaju prsline u zavarenim spojevima. Kompleksna osoblna metala, nazvana "zavarljivost", zavisi od velikog broja i ;; faktora koji su u vezi Ьilo sa :metalurskim osoblnama zavarivanja, Ьilo sa konL-.1-~~---. strukt1vnim osoblnama zavarenih spojeva. ~","n -- ~~~~E.upravљ.-,щetailir~kiffi ____()-soblnama::-zavarlvail.]a~~i)osvetгo Је--- svoJ-rй:>:vг::t-ad _nas ::--]Г Ьivsi uceDJik Daniel Seferian, ciju naucnu 1delatnost briZljivo i sa simpatijama :1 pratimo. 1i :К,аdа је diplomirao na Rudarskom fakultetu u Sent-:Etijenu, D. Seferianu se :i ukazala retka prilika da pristupi istrazivackom radu u novoosnovanim laboratorija'1 ma Instituta za zavarivanje pod rukovodstvom svog nastavn1ka profesora А. Port:i' .: vena (1930. god.) . Istrabl-vanja о raspode1i toplote pri .zavarivanjп omogucila su D. Seferianu da definise strukturno stanje razblOitih zona zavarenog spoja. Od,redivanje dijagrama stanja zelezo-azot za male koncentracije azota, kao i proucav:anje uticaja azota па :mehanizam kaljenja celika - od nesumnjivo·g industrijskog znacaja - doveli su do otkrica "portvenita" 2 • Autor "Metalurgije zavarivanja" rado је saradivao sa poznatim fizicarima i metalurzima. Zajedno sa Zil Bajoom sa Pariske opservatorije, radio је na etalaoniranju oksiacetilenske svetlosti. Pod rukovodstvom profesora Gistava RiЬoa**, D. Seferian је nastavio proucavanje plamena za zavarivanje, odredivsi racunskim putem temperaturu plamena, na osnovu novih spektrografskih rezu.ltata о disocijaciji vodonika. Zajedno sa N. Belajevim on је odredio uslove obrazovanja Vidmanstetenove strukture, posebnog vida strukture preg,revanja u savu. P,roucavanje zavarljivosti vise vrsta konstrukcionih ce1ika. autor ove knj-ige је sproveo zajedno sa Zanom Brilijeom***, ·koristeci rezultate doЬijene mikromehanickim ispitivanjem epruveta veoma malih dimenzija pomocu nase mikromasine. ,

1 А. Portevin, Les bases scientifiques de la soudure (Naucni osnovi zavarivanja), Bul. Soc. Ing. Soud., N2 24 (1933), 901. 2 These de doctorat es sciences (Doktorska disertacija), Paris (1935). * .Jules Baillaud ** Gustave Ribaud *** .Jean Brillie

PREDGOVOR JUGOSLOVENSKOM IZDANJU

Izdavanjem vec klasicnog dela Metalurgije zavarivanja poznatog francuskog strucnj aka u ovoj oЬlasti D. Seferijana, popunjava se velika praznina u nasoj tehnickoj literaturi. Zavarivanje је danas "tehnologija broj jedan" u oЬlikovanju metalnih konstrukcija svih vrsta, pocev od mostova i industrijskih hala, brodogradnje, masinogradnje, visokih peci i drugih metalurskih postrojenja, hemijske industrije, ра do atomskih centrala, reaktivnih motora i svemirskih letilica. Metalurgija zavarivanja i нјеnа pravilna primena, је opet osnova uspeha ove tehnologije. Specificnosti uslova rad·a pri zavarivanju prelaze okvire opste fizicke metalurgije. Ova siriнa primene i znacaj radova koji se zavarivanjem ostvaruju su razlozi zbog kojih se osecala veoma jaka potreba za jednom Metalurgijom zavarivanja, koja се dati naucne osnove pojavama pri zavarivanju i njegovim posledicama u slucaju primene vrlo raznovrsnih celika koji su u upotrebl - od konstrukcionih niskougljenicnih, ра preko niskolegiranih do visokolegiranih: nerdajucih, vatrootpornih i vatropostojaнih celika. Та potreba se osecala s jedne strane u proizvodnji, pri resavanju proЬlema u izradi komplikovanih konstrukcija, а s druge strane u nastavi, posebno u poslediplomskoj nastavi iz zavarivanja. Nasa privreda је danas na takvom nivou da јој ovakva knjiga treba. I zato smatramo de је poduhvat izdavackog preduzeca "Gradevinska knjiga" za najvecu po11valu, sto је nasu tehnicku literaturu obogatila ovim prevedenim delom. Srecna је okolnost sto је takvo delo postojalo, koje u sebl sadrzi osnovne zahteve koji su se u nasoj sredini poodavno potrebovali. Као dokaz vrednosti ove knjige neka posluzi i cinjenica da је prevedena na jezike tehnicki najrazvijenijih zemalja, i naroda koji omogucuju svetsku rasprostranjenost: engleski, ruski, nemacki, ceski i spanski.

u ovom predgovoru za nase citaoce necemo se zadrzavati na -----~----.,.--k.v:alit_eta_s.ame_knjige,_ to_ce_Ьta_Qe.i __ _kQji_je_ prvi_pџ_t .kQ.rJ.S.te ___ шэ.~i

podvlaceнju

__ ц

:gr_e_dgq_yQr_џ__ _ ·oni koji znajucza· njih' to nije ·potrebno; oni се naci zadov-oljstvo u njenom koriscenju. Pobuda da о tome jos nesto pisemo jeste ceski prevod ove knjige u kojoj је dodato originalno poglavlje о zavarljivosti celika koje proizvode cel1oslovacke zelezare. Napomena da takvo poglavlje u ceskom prevodu postoji i zelja da se talюv rad ostvari i u nasoj zemlji, jesu povod da se to u ovom predgovoru naglasi.

c·francuskom-~izdanju~~a

Prevod је iziskivao veliki trud i strucnost. Mislimo da је taj zadatak uspesno obavljen i da је time dat i lep prilog razvoju nase terminologije u ovoj oЬlasti. Uostalom saradnici na ovome delu се rado primiti svaku sugestiju za popravku i usavrsavanje. Zahvaljujemo svima koji su u prethodnim diskusijama ovome vec doprineli. Knjiga је sad tu, na raspolaganju nasim· strucnjacima kojiшa su povereni zadaci zavarivanja najodgovornijih konstrukcija i resavanje odredenih zadataka u kojima metalurgija zavarivanja а poseb.no zaVIarljivost ili pitanje odrzavanja jacine zavareнog spoja kao celini, igra bltnu ulogu. Svima njima се ti zadaci postojanjem ovog dela na nasem jeziku Ьiti znatno olaksani. Osim toga u nasoj izvornoj literaturi postavljen је odredeni nivo, ispod kojeg se vise nemoze ici. То је drugi i ne manje vazan momenat u pojavi prevoda ovog dela. Milan Radojkovic

VII Sa L'Ermitom*, D. Seferian је izvrsio ispitivanje zamora zavarenih spojeva iz legiranih ce1ika -i lakih legura, ocenjujuci dobljene rezultate kao kriter:ije zavarljivosti. Za zasluge u oЬlasti nauke о zavarivanju D. Seferian је Ьiо nagraden (1941) zlatnom medaljom od strane Dгustva za unapredenje nacionalne industrije (Societe d' Encouragement pour l' Industrie Nationale). Sada D. Seferian radi za Drustvo Sarazen (Societe Sarazin) i proucava ravnotezu metalurskih reakcija pri visokim temperaturama, koje mu omogucuju stvaranje elektroda za zavarivanje novih v:rsta ce1ika. On takode saraduje sa nizom velikih gradevinskih organizacija, na 1straZlivanju zavarljivosti najrazlicitijih vrsta celika. U zajednici sa Marselom Moneronom** objavio је rezultate izvesnih istrazivanja, od kojih treba spomenuti: klasifikaciju elektroda prema temperaturi prelaza u krto stanje rastopljenog dodatnog materijala i uticaja vodonika na udarnu zilavost zavarenih spojeva. D. Seferian, u cijoj se licnosti us,pesno sjedinjuju osoЬine istrazivaca i tehnicara, Ьiо је predodreden da napise knjigu posvecenu metalurgiji zavarivanja, koja - medu najor·iginalnijim pubHkacijama neosporno pтedstavlja jedini rad na francuskom jeziku napisan na tako visokom naucnom nivou. Razvoj koji је u ovoj knjizi posvecen proucavanju struktшa, spajajuci termicki ciklus zavar:ivanja sa anizotermnim dijagramima raz,laganja austenita u celicima, znacajno poglavlje posveceno izucavanju apsorpcije gasa u savovima, о analitickoj metodi definicije temperature predgrevanja, dokazi su sintetickog duha autora i njegove og,romne nauбne kulture. Glave koje se odnose na proucavanje zavarHivosti razlicit:ih vrsta celika, svedoce о autorovoj zelji da prenese rezultate svoga licnog iskustva о osnovnim proЬlemima proizvodnje zavarenih .konstrukcija na inzenjere i prakticare. Delo pisano za inzenjere - specijaliste za zavarivanje i istrazivace - moze da bude korisno takode za :inzenjere metalurge, koji moraju sve vise i vise da se bave proЫemima zavarljivosti celika. U stvaгi, proucavanje savova u punoj meri је ispoljilo veliki znacaj proЬlema krtog loma celika, narocito naglasenog u zavarenim konstгuikcijama, u kojima se sticu svi uslovi za nastajanje ove pojave. Sada se u razlicitim laboratorijama koje se bave zavarivanjem i laboratorijama celicana radi na razjasnjavanju prirode krtog ---·lema-~zavareJ±ih-spoje:v:a-i.razraduju~se__metQdeл.iiћ_oy:ih ispitivanja koje Ьi se tokom '':Y""vremena·m.oglё""Prihvatiti za ;kontrolueczavarljivih celikci.~. -----~- ~- ~.. =-::-~-:-~Na taj nacin u delu D. Sefer.1ana ogleda se Ьilans nasih znanja u oЬlasti metalurgije zavarivanja. Ono се, prema пasem uverenju, doprineti razvoju nauke о zavaгivanju i omoguciCe konstгuktorima resavanje aktuelnih proЬlema koji im se пamecu. Zelimo takode da cestitamo izdavackoj kuci Dunod na najbriZljivijoj realizaciji ovog dela koje sadrzi vise od 320 slika, od kojih 130 predstavlja vrlo lepe mikrografije struktura savova iz raz1icitih vrsta celika. Znacaj razmatraпi:h рrоЫеша, nesumnjiva kompetentnost autora u pitanjima zavarivanja, kao i njegov naucni renome, treba da obezbede siroki puЬlicitet ove knj.ige u Francuskoj i izvan njenih granica. То је iskrena zelja koju za svog Ьivseg ucentka izrazava potpisnik ovog predgovora. 1

Pjer Sevenar Clan Francuskog instituta 1

'.

* L'Hermite ** Marcel Moneyron 1 Pierre Chevenard; Francuski institut predstavlja udruzenje od pet akademija. (Prim. prev.).

SADRZAJ Strana PREDGOVOR UVOD. ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

v 1

DEO PRVI

METALURGIJA ZAVARIVANJA CELIKA GLAVA I

Postupci zavarivanja POSTUPCI SPAJANJA ZAVARIVANJEM...................................... I Postupci gasnog zavarivanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . П Postupci elektrolucnog zavarivanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . А) Postupci elektrolucnog zavarivanja oЬlozenim elektrodama. . . . . . . . . . . . . . . . . . В) Postupak elektrolucnog zavarivanja ugljenom elektrodom . . . . . . . . . . . . . . . . . . С) Postupak elektrolucnog zavarivanja u atmosferi redukujuceg gasa .......... D) Postupci elektr:olucдog zaY,ari_yaпja__u_zastitnoj atmosferiinertnih gasova ....... _ _ - ...... ··' .::E)::cl:>o_s_tupak-elektrolucnog- zavarivanja-:pod prahom ~ ; ; -:- :·,·;·;· :·;-. , ..... :· .... ; . . . . F) Postupak elektrolucnog zavarivanja cepova pistoljem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III Zavarivanje elektricnim otporom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV Ostali postupci zavarivanja topljenjem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

1О 12 12 14 14 14 -17 19 20 25

GLAVA II

Dijagram stanja zelezo-ugljenik i sastojci celika I п

III IV

v VI

Dijagram stanja zelezo-ugljenik ......................................... . ............................. . Sastojci celikaJ alotropske modifikacije zeleza Sastojci kaljenja ....................................................... . Tacka transformacije ................................................... . Izotermno razlaganje austenita ........................................... . Klasifikacija >>IRA-krivih__raktiGni_Z_a_k_ljцGci z~__e1~1stJQ1u~_!lO_ ~avarivanj е., , _... , ,_... ·-·~ . _........_._._. '-~ _.__ _ А) В)

Т

- _о•--~~-"'с":с':О~сс'о'=-Е:о"~·'"'с'"-:=Е_о-'=•~~-с-'"-'-~С-

105 105 106 107 109 111 112

- = ----

GLAVA V

Apsorpcija gasova u savovima

r

UVOD........................................................................ I - Apsorpcija kiseonika u savovima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . А) Postupak oksiacetilenskog zavarivanja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . В) Postupak elektrolucnog zavarivanja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uticaj kiseonika na mehanicke osobine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - Apsorpcija azota u savovima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistem zelezo-azot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . А) Postupak oksiacetilenskog zavarivanja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . В) Postupak elektrolucnog zavarivanja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uticaj azota na mehanicke osobine celika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 Uticaj termicke obrade na strukturu metala . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uticaj termicke obrade na mehanicke osoЬine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 Uticaj azota na dispersiono otvrdnjavanje (starenje) . . . . . . . . . . . . . . . . . . III - Apsorpcija vodonika u savovima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistem zelezo-vodonik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . А) Odredivanje vodonika u elektrolucno zavarenim savovima . . . . . . . . . . . . . . . . . . В) Uticaj vodonika na osoЬine savova... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Rasprskavanje metala . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Obrazovanje mehurova usled prisustva vodonika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Obrazovanje pahuljica i >>riЬljih осiјш . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Obrazovanje prslina u osnovnom materijalu _ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . С) Uticaj vodonika na mehanicke osoЬine savova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

117 117 120 125 126 128 129 133 134 137 138 140 141 142 142 145 149 149 149 150 154 155

х

Strana GLAVA VI

Pojava prslina u zavarenim spojevima I -

Pojava prslina u materijalu sava ......................................... . Opsti uzroci ........................................................... . Metalurski uzroci ..................................................... . 1 Uslovi hladenja materijala sava pocev od tecnog stanja ............... . 2 - Strukturne transformacije u materijalu sava ....................... . 3 - OsoЬine celika pri povisenim temperaturama ....................... . П Pojava prslina u osnovnom materijalu ..................................... . Opsti uzroci ........................................................... . Metalurski uzroci ..................................................... . 1 Hemijski sastav osnovnog materijala ............................... . 2 - Uticaj vodonika ............................................... . 3 - Obrazovanje sopstvenih napona ................................... . III - Metode za sprecavanje pojave prslina ..................................... . Prilog - Primer proracuna pritiska vodonika и materijalu sava ..................... .

160 160 160 160 164 165 167 168 168 168 169 172 175 180

GLAVA VII

Predgrevanje zavarivanih komada I П

III IV

Uticaj predgrevanja komada na pojavu prslina ............................. . Uticaj deЫjine limova ................................................... . Pojam ekvivalentnog ugljenika ........................................... . Odredivanje temperature predgrevanja ..................................... . А) Metoda BWRA ..................................................... . В) Metoda Seferiana ................................................... .

183 186 188 190 190 194

DEO DRUGI

ZAVARLJIVOST CELIKA GI"AVA VIII

Probe zavarljivosti DEFINICIJE ................................................................. . I - Probe operativne zavarljivosti ........................................... . А) Probe na zavarenim spojevima ....................................... . В) Probe na epruvetama koje reprodukuju uslove zavarivanja ................. . С) Probe na nezavarenim epruvetama ..................................... . П Probe metalurske zavarljivosti ........................................... . А) В) С)

III -

Probe na zavarenim spojevima ......................................... . Probe na epruvetama koje reprodukuju uslove zavarivanja ............... . Probe na nezavarenim epruvetama ................................... . Probe konstruktivne i1i opste zavarljivosti ................................. . А) Probe sklonosti ka pojavi prslina ....................................... . Probe sklonosti ka pojavi prslina na slobodnim limovima ............. . 1 2 - Probe sklonosti ka pojavi prslina na ukljestenim limovima ........... . 3 - Probe sklonosti ka pojavi prslina na samoukljestenim limovima ....... . В) Probe osetljivosti prema zarezu ....................................... . Probe Ditijela ................................................. . 1 Probe Snata ................................................... . 2 3 Proba sklonosti ka pojavi prslina univerziteta Lihaj ................. .

201 202 202 202 202

203 203 204 204 206 207 207 208 211 214 214 217

218

XI . . . .

Strana 219 220 222 223

Temperatura prelaza u krto stanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Odredivanje temperature prelaza u krto stanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . В) Faktori koji uticu na temperaturu prelaza u krto stanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . С) Primer odredivanja temperature prelaza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D) Temperatura prelaza rastopljenog dodatnog materijala u stanju posle zavarivanja Е) Prelazna temperatura zavarenih spojeva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

225 225 226 228 231 233

4 5 6 7

IV -

Proba sklonosti ka pojavi prslina Braun-Boveri ..................... Proba Kinzela ................................................. Krstaste epruvete za ispitivanje zatezanjem ......................... Proba Robertsona .............................................

А)

GLAVAIX

Zavarljivost ugljenicnih celika I п

ПI

IV

Uslovi zavarljivosti Proba za kvalifikaciju osnovnog marerijala ................................. . Specijalne probe za kvalifikaciju ......................................... .

237 239 240

Uticaj ugljenika na strukturne transformacije osnovnog materijala ............. . Tehnoloski faktori koji uticu na zavarljivost ............................... .

240 244

А)

245 245 246 246

Izbor elektrode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . В) NaCin zavarivanja ................................................... . С) •>OЬlaganje- . -

r;oo

1 .... о~\

_...._... :' . .. j'·I·J..... ::.... 0.12

perlita

64 125

500 - - '-+---...,+---.-1-У. Sastav perlita

obrazovanja

27

t

~

sec

t -' ~ -+------+---1 m1n

1

\

-"

400

\~

1

Ј

.;.~ о

3001----,\.~ 1

t

~~,--4---4-- 720 °С "о ..........

200

1---+---....,~o,.,~~E===t= 1 о_,>;;-"'о~~~ё-'--11-+-­

"~,,~t-u-

вао

8 50

900

--4----1

1000

1100 100~--+----~---~----~-----r----t-~

Sl. II-35 -

Sl. II-36 и = 120 - Feritno-perlitna struktura niskougljenog celika (С

=

0,18°/о)

Dijagram Aptona

Sl. II-37 - и = 120 Pregrejana zona u oksi-acetilenski zavarenom spoju celika sa 0,18% ugljenika. Gruba mreza ferita sa izlucevinom finog agregata sorЬitnog tipa

DIJAGRAM STANJA ZELEZO-UGLJENIK I SASTOJCI CELIKA

VI -

61

ANIZOTERMNE TRANSFORMACIJE

Izotermno razlaganje austenita omogucava konstrukciju "IRA krivih", koje pokazuju tri podrucja transformacije: perlitno (Ar'), bejnitno (Ar"), martenzitno (Ar"'). Ako "IRA krive" pruzaju dragocene podatke о zakaljivosti celika one, nasuprot, daju malo obavestenja о strukturama doЪijenim u uslovima brzog i kontinualnog hladenja, sto se javlja kao opsti slucaj u zavarenim s,pojevima. Transformacije pri koпtinualnom hladenju mogu Ьiti predstavljene anizotermnim krivama. Odredivanje anizotermnog dijagrama (ARA-krive) је slozenije nego odredivanje "IRA krivih"; on se moze koпstruisati Ьilo eksperimentalnim putem, Ьilo polazeci od izotermnog dijagrama. Pri eksperimentalnom odredivanju anizotermnog dijagrama serija рrоЪа celika se podvrgava austenizaciji pri temperaturama ТР Т 2 , . • . , Tn а zatim se konstantnom brzinom hlade do temperature ispod Ar', kada se struktura (odredeno strukturno stanje) fiksira kaljenjem u vodi. Zaostali austenit se transformise u martenzit ili u druge produkte transformacije tokom hladenja, а strukture se odreduju razlicitim klasicnim metodama ispitivanja; metalografskom, rendgenostrukturnom, odп;di vanj em tvrdoce~_j_t_(l. __

p€-raturu- transforffia:_· .·

~~"~""~~":~:>_·~""~~:=m~faJ~'Ћ:rcrn~"~menj aJ~ti~:1Jt:iin~~;ь_:iad~ьTa~i~t~ffi cije zaostalog austenita, moguce је konstruisati anizotermni dijagram. Jedan primer takvog dijagrama dat је na sl. II-38 za Mn-Mo celik (С = 0,10, Mn = 1,63, Мо = 0,41) austenitizovan na temperaturi od 1 090°С.

Liedholm [13] је pokusao da konstruise anizotermne dijagrame polazeci od Dzomini epruveta malih dimenzija (precnici 12,5 mm umesto 25 mm), hladenih konstantnom brzinom, а zatim kaljenih u vodi. Unosenjem u dijagram krivih promene tvrdoce u funkciji brzine hladenja doЬija se familija izosklernih krivih, koje daju sliku anizotermnih transformacija. Odredivanje krivih anizotermne transformacije polazeci od "IRA krivih" mnog·o је slozenije i oslanja se na zЬirno ucesce razlicitih struktura i njihove brzine hladenja. Uzmimo primer anizotermne krive (sl. II-38) na koju su nanete krive hladenja za dve razlicite deЬljine celika. Kriva 7 odgovara brzini hladenja pri kaljenju u vodi, а kriva 9 brzini hladenja ove vrste celika pri hladenju na vazduhu (normalizacija) za lim deЬljine 150 шm. Kaljenjem u vodi (kriva 7), kao konacna struktura се se doЪiti bejnit i martenzit, dok се hladenje na vazduhu spreciti obrazovanje krte maгten­ zi tne strukture. Za ovu vrstu celika doЬijanje ravnotezne perlitne strukture је moguce pri vrlo malim brzinama hladenja reda 3° C/h. Normalizacija takvog celika dovodi do obrazovanja smese ferita i bejnita (kriva 9).

62

METALURGIJA ZAVARIVANJA CELIKA

Pri elektrolucnom zavarivanju ovog celika (krive 1 do 4) doЬija se slozena struktura- ferit + bejnit + martenzit, kao i u slucaju kaljenja u vodi. Kolicina martenzita u savu se smanjuje: - kada se deЬljina lima smanjuje (krive 4, 5, 6); - а pri jednakoj deЬljini lima, kada precnik elektrode raste. Anizotermni dijagram celika komЬinovan sa krivama hladenja sava dozvoljava da se tacno odrede konacne strukture koje se mogu obrazovati u pregrejanoj zoni, i usled toga daje dragocene podatke, о metalurskoj zavarljivosti posmatranog celika. Ovaj dijagram takode daje mogucnost da Se predvidi rezim predgrevanja, koji dOZ\TO}java priЬlizavanje Strukture metala ravnoteznom stanju.

102 /og vremena ( sec)

Sl. II-38 Kriva anizotermnog гazlaganja austenita (ARA) mangan-moliЬden celika (С = 0,10; Mn = 1,63; Мо = 0,41); temperatura austenitizacije 1090° С. Krive hladenja: 4. d = 12,5 mm, elektroda 4 mm mm 5. d = 12,5 mm, elektroda 5 mm mm 6. d = 12,5 mm, elektroda 6 mm 150 mm, kaljenje u vodi 75 mm, hladenje u vazduhu 150 mm, hladenje u vazduhu

1. d = 38mm, elektroda 4 mm

2. d = 38mm, elektroda 5 3. d = 38mm, elektroda 6 7. d = 8. d = 9. d =

DIJAGRAM STANJA ZELEZO-UGLJENIK I SASTOJCI CELIKA

63

BIBLIOGRAFIJ А Т. BeLaiew: La cristallisation des metaux (1934), Institut de Soudure Autogene, editeur, Paris, Rev. Metal., 27 (1930), 680. [2] О. V. Greene: Trans. Amer. Soc. Steel Treat, XVI, 1 (1929), 57. [3] Prof. А. Portevin i Р. Chevenard: Rev. Metal., 18 (1921), 717. [4] Ј. М. Robertson: Journ. Iron. and Steel Inst., 1 (1929), 391. [5] С. Е. Bain: Trans. Amer. Soc. Steel Treat, VII, ~~924}, 25; XXIV, (1936), 225. [6] С. Е. Bain i Е. S. Davenport: Techn. PuЬl., 348; Am. Inst. Мiн. Metal. Eng., Chicago, (1931), 1. [7] Prof. А. Portevin et Н. Jolivet: Jouгn. Iron. and Steel Inst, 2 (1939), 95; С. R. Acad., Sc., 207 (1939), 1412. [8] Ргоf. А. Portevin: Rev. Metal., 37 (1940), 37. [9] N. Т. Belaiew: Introduction а l'etude de la coalescence dans les aciers eutecto'ides et hypereutecto'ides, R.ev Metal., nos 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 (1944). U ov:im clancima citaoc се naci vazne bЉliografske podatke о stгuktuгama celika. [10] Ј. Н. HoHomon i L. D. Jaffe: Trans. AIME, 167 (1946), 601. [11] Yves Dardel: Les conceptions a.meгicaiюes relatives а 1а trempabilite de l'acier; Centre de Documentation Siderurg1que, n° 6 (1948). [12] L. Habraken: Essai de synthese sur la tr.ansformation bainitique des aciers, Travaux du С. N. R. М. (Liege), PuЫication IRSIA, n° 19 (nov. 1957). [13] LiedhoLm: Metal Progгess, 45, n° 1, (1944), 94. [14] D. Seterian: Revue Mesures, 41. Numero 1special, tоше П (1939), 23. [15] L. Habraken: Revue Metallurgie, 12 (1956), 930. ~~~ ------~[lfiLA_.____EQ_rt_e_'!Lill;____Em_c_es_-:_y_e__rb_a1 ___Ass,Qc. __ .Fп:э.n~~-P-ШJJ:~ __EsAais __ ci~s~ 1/.I:Э:tЕ:Ј'iЭ:Ц:К,_ I>ll1?1.

[1] N.

"'. ,"- "'"'"""c~"ce~-'O~illevile"'de~MetalJ:uГ'gie;'':o'1942·;----,--,_.~ --·- ,--,,,""":'- "'"с' ..,..,,,, , .." .._.,-~_-_,---,=---·- ·- ._,_,__ ""-·' -"·--- -·- -, ----[17] Т. Ко, С. CottreП: Ј. I. S. I. (1953), 224. [18] А. Hurtgren: Trans. А. S. М., 39 (1947), 915; Jerkonstorets Annaler, 135 (1951), 403. [19] W. Hume-Rothery: The Structure of Metals and Alloys, The Inst. of metal monograph. of Report, series n° 1 (1936). [20] G. В. Upton: Amer. Soc. Met. Eng., 22 (1934), 680.

GLAVA III

STRUKTURE ZAVARENIH SPOJEVA 1

f·. 1-

U drugom delu ovog dela prikazane su strukturne transformacije u razlicitim zonama zavarenog spoja iz vise vrsta celika: promene velicina zrria i vrste novih struktura koje nastaju pri fizicko-hemijskim transformacijama. U ovoj glavi cemo razmotriti promene struktura zavarenih spojeva u celini i definisacemo procese obrazovanja struktura koje kristalisu pri

;

j

1·

1·

јi

..

h;~~~~~ pc~r~~o: ~~~;jO:_c~~:~~/~~~r;{Г1l)~~~~)

l:t;;~:..,_;-:-:~~~~.:_-=-~-=--~~~-.,;,_~ ,.;,...~~~-:=-:;_-:~::::-~~?;.:~-::::.~~~=7~=~~::;--":'~~-=~~::-:::::~-=-::::-: _::-;::--:~--__-:-;·· -?~. --_:·.-:.::-·.:·=-·-_·.:~-.;~~-"-~:С_-~-;:--;:.~_:;::--~~с::О:~~·2'-=;~---:- : ~·.

·;· _. . ,

ili

st~~~tura~-~rekrista-

-,-,.-.,.---=-~--, ?:·~:'-·_·-~ ""--:=_:-~':".:::;:;:::~~-_:~:-_:;-:.--~

'"/

l:

1 - STRUKTURA MATERIJALA SAVA

Posmatrajmo u dijagramu Fe-C (sl. III-1) dva celika, jedan podeutektoidni (С = 0,60°/о, oznacen sa I), а drugi nadeutektoidni (С = 1°/о), dovedena u tecno stanje (Tt < 1 500°С) i pustimo ih da se lagano hlade. Pri prelasku krive likvidusa u tackama d i е, prve klice kristalizacije se pojavljuju pri koncentraciji ugljenika od 0,25°/о za celik I (tacka а) i 0,40°/о С za nadeutektoidni celik. Broj obrazovanih klica saglasno zakonu Tammann-a odreden је, s jedne strane, brojem klica koje se obraz.ujи pri datoj temperaturi, а s druge strane, brzinom rasta y-kristala koja zavisi od date brzine hladenja. U oЬlasti tecna faza + y-cvrsti rastvor, povecanjem kolicine y-cvrstog rastvora ро linijama dd' i ее koncentracija ugljenika se povecava. U tackama d 1 i е na krivoj solidusa, sadrzaj ugljenika и cvrstoj fazi iznosi 0,60°/о za celis I i 1 °/о za nadeutektoidni celik. Obrazovanje primarnih y-kristala и oblasti likvidus-solidus (tecno - cvrsto stanje) karakterise se dendritnim poretkom (sl. III-2), pri се­ ти se svaki dendrit moze posmatrati kao kristalografska celina. Ako prihvatimo prema Beljajevu, nastajanje obrazovanja primarnih kristala u oЬlasti iznad podrucja y-cvrstog rastvora, onda se za vreme h1adenja, oko svakog dentrita javlja veliki broj zтna у, ili zтna austenita. 1

1

STRUKTURE ZA V ARENIH SPOJEV А

65

Pri temperatиri razlaganja aиstenita и podeиtektoidnom celikи I и tacki с prvo se izlиcиje ferit ili a-zelezo, cime se stvarajи zma ferita; posle toga se izlиcиje cementit ро lihiji ES, obrazиjиci perlitni agregat

L200 1100

Сvrst rastvor austenlta

Ledeburit Fe _с у austenit 1 + cementiti Fe 3 С 1

i+

9000

720°С

1

1

Perfit

+

ferit

!1 Perlit + 1

1 1

1

1

1 cementit

1 1 1 1

1 1

1

1,7

2

Sadrioj ugljenika

Sl. III-1 -

(sl. II-8). U

Dijagram stanja ugljenicnih celika

podeиtektoidnom celikи,

veoma sporo hladenom do sobne zapazaju se dva sastojka: a-ferit u oblikи ,polja ili mreze, i perlit (Fea -Fe3 C) (sl. III-3). Razlaganje aиstenita u nadeиtektoidnom celikи zapocinje и tacki f sa izlucivanjem cementita; proces obrazovanja perlita koji sledиje ovom izlucivan.ju analogan је prethodnom slucajи. Posle hladenja, posmatranjem pod mikroskopom, posle odgovarajuceg nagrizanja izbruska, vidi se cementitna mreza ро granicama perlitnih zrna (sl. III-4). u tako ohladenom celiku sa razvijenim zrnima ferita strиktиra се Ьiti gruba i pri odredenoj kristalnoj orijentaciji takvu struktиru nazivamo Vidmanstetenovom. Оvи strukturи cemo kasnije detaljnije prouciti. Ako se sada ova livena struktura ponovnim zagrevanjem prevede u oblast у -cvrstog rastvora pri prelazu linij е transformacij е GS ј avice se mnostvo sitnih у zrna, ра cemo pri hladenju do sobne temperature posto је transformacija у -+ а reverziЬilna, - ponovo naci strukturu sitnozrnog ferita zdruzenu sa perlitnim agregatom (sl. III-5). Vidi se da izmedu dimenzija у i а zrna postoji odredena uzajamna zavisnost: krupno y-zrno daje krupno a-zrno, а ako је zrno y-zeleza sitno, onda se obrazuje sitnozrno a-zelezo. Ako postoji uzajamni odnos ne postoji slicnost, tj. а -zrno ne predstavlja tacnu sliku у -zrna. Nasuprot temperatиre,

5 Metalurgija zavarivanja

66

METALURGIJA ZAVARIVANJA CELIKA

Sl. IП-3 и = 200 Mikrostruktura celika sa 0,600fo ugljenika: . mr.ezastQ raspodeljeni ferit; perlit је taman, efekat postignut · nagrizanjem Nitalom

Sl. III-4 - и= 500 - Mikrostruktura celika sa 1% uglj enika. . Cementitna mreza i perlit (nagrizano Nitalom)

STRUKTURE ZAVARENIH SPOJEVA

67

tome, cementitna mreza u nadeutektoidnim celicima potpuno tacno karakterise velicinu y-zrna. Za odredivanje velicine austenitnog zrna neophodno је potrebno prisustvo cementitne mreze ро granicama zrna; u ovom cilju, celik se podvrgava cementaciji na temperaturama austenitizacije (proba Mak Kejd-En*). Razmotrimo sada pro·ces ocvrscivanja celika III ciji је sadrzaj ugljenika oko 0,10°/о, sto је cesto slucaj pri цpotrebl zavarljivih celika spajanih gasnim ili elektrolucnim zavarivanjem (sl. III-1). Pri prelazu likvidusa u g, izlucene klice su kristali o-zeleza, sa veoma niskom koncentracijom ugljenika (С< 0,05°/о); klice se obogacuju ugljenikom do 0,07°/о pri temperaturi od 1 490°С. Peritekticna transformacija, do koje dolazi pri ovoj temperaturi, javlja se kao rez.ultat uzajamnog dejstva о -zeleza sa tecnom fazom В sa 0,55°/о ugljenika, kojom prilikom se obrazuje cvrst rastvor y-zeleza. Izmedu 1 490°С i tacke g 1 (1 450°С) jednovremeno su prisutne dve faze о + у, koje pri prelazu linije NJ obrazuju jednofaznu austenitnu strukturu, ili zrna у.

Sl. III-5 - и= 200 - Mikrostruktura zarenog niskougljenicnog celika sa 0,120/о ugljenika. Ravnomerna raspodela dva sastojka: ferita i perlita

Sl. III-6 - и= 1 800 - Tercijarni cementit ро gтanicama zrna ferita, obrazovan ~arenjem materijala sava, izradenog rutilnom elektrodom (С= 0,070fo; Mn = 0,480/о; Si = 0,380/о)

Proces kristalizacije lюji sledi identican је proces.u u slucaju podeutektoidnog celika, to jest, u tacki k na liniji G S pri temperaturi od oko 870°С, takode nast.upa izlucivanje feritne faze а iz nje zrna ferita а. Ako је sadrzaj ugljenika u celiku manji od 0,05{}/о, onda tecna faza neposredno prelazi u о -zelezo, а transformacija о --+ у se odvija ро liniji NJ. U cvrstom stanju, pri prelazu linije GP, dolazi do izlucivanja tercijarnog cementita (sl. III-6); takvu strukturu mozemo cesto sresti u savovima, kako u stanju neposredno posle zavarivanja, tako i u termicki ;)bradeno·m stanju. Strukture savova, dobijene gasnim i elektrolucnim zavarivanjem, su razlicite. Pri elektrolucnom zavarivan.ju kolicina metala ј ednovremeno dovedenog u tecno stanj е, veoma ј е mala, brzina * 5*

Ме

Quaid Ehn; ova

је

proba standardizovana u SAD (prim. prev.).

METALURGIJA ZAVARIVANJA CELIKA

68

hladenja је veoma velika i, u zavisnosti od deЪljine metala, ona moze da dostigne 1 500°С do 1 600°C/min. Primarna struktura је krupnozrna, dendritna, sa jasnom orijentacijom i naziva se Ьa.zaltnom strukturom (sl. III-7). Ova struktura se ne menja zagrevanjem ispod tacke А:о ali se ona moze usitniti zarenjem prelaskom u stanje у. Пsled to·ga u zoпi rastapanja elektrolucno zavarenog sava, prvi koreni zavari i sredisni za:vari

Sl'. III-7. - и = 1.000 - Bazaltna Sl. III-8. - и = 1 000 - Sredisna struktura povrsinskog sloja matezona sava prikazanog na sl. III-7; ·rij al а sava-izrad~~--e-lektrюluGn-im---:------------normaHzovana-----Ьaza-1 tџa-·.-strukturк-;----- ----------,t

~:'!·"'=~~-="-""~:o~=zavanv"-C::..-L>a""_ct;_~.ч-t:c_.u~.---LU.c;:::_

_______________

·,[:'==-:~~"":~1:fi01f:J"7ezgra·-'I:::_д151oge~·~cpfY"fбpђenju=o:o16ge;~кбjeco:-"'6ћieno?slwi"~ra:stapanj~e==:~~-o-"··· • [ jezgra elektrode, iznad rastopa tecnog metala obrazuje se metalurska troska. Prema prirodi ob1oge, dolazi tada do slozenih hemijskih reakcija izmedu troske i rastopljenog metala: reakcije dezoksidacije, desumporizacije, denitriranja а takode i do reakcije legiranja metalnim elementima koje је sadrzala oЬloga u oЬliku ferolegura. Prvi deo ove glave posvecen је izucavanju elektroda za elektrolucno zavarivanje, njihovoj klasifikaciji, osoЬinama, а drugi izucavanju nekoliko reakcija izmedu troske i rastopljenog metala na bazi opstih teorijskih postavki fizicke hemije.

PRVI DEO 1 -

DEFINICIJA 1 KLASIFIKACIJA ELEKTRODA А)

Definicija elektroda

Gole elektrode su izradene u oЬliku metalne zice kruznih preseka sa tacno definisanim hemijskim sastavom. Rad sa njima dovodi do velikog broja nepogodnosti koliko u odnosu na staЬilnost elektricnog lika, toliko i u odnosu na fizicke kvalitete dodatnog meterijala, kao sto su: teskoca uspostavljanja i odrzavanja elektricnog luka, apsorpcija velike koliCine kiseonika i azota. Kako cemo videti u daljem izlaganju (glava V), apsorpcija gasova dovodi ne samo do obrazovanja gasnih mehurova (naru-

--~

ELEKTRODE ZA ELEKTROLUCNO ZAVAR. RAVNOTEZA METALA- TROSKA

91

savanje kompaktnosti metala) vec i do oksidacije i nitriranja щaterijala sava, cime је znatno smanjena deformaciona sposobnost savova. Ove elektrode su u poslednje vreme skoro potpuno napustene. OЫozene elektrode. Industrija koja. koristi zavarivanja duguje za svoj izvanredan napredak Svedaninu KjellЬergu, pronalazacu oЬlozene elektrode. OЬlozena elektroda sastoji se iz metalnog jezgra, cilindricnog oЬlika i oЬloge vrlo razlicitog hemijskog sastava u zavisnosti od zahtevanih osobina materijala sava (sl. I-3). Sastav. oЬloga је vrlo slozen. То sи mehanicke smese organskih i mineralnih materija. Svaka komponenta izvrsava sasvim odredenи ulogu, bilo u procesи .rastapanja, bile и pro~ сеsи ocvrscivanja. u sastav oЬloge ulaze stabllizatori luka, komponente koje obrazиju trosku, dezoksidanti, legirajuce koщponente itd. OЬloga istovremeno vrsi trostrиku funkciju: а) elektricnu; Ь) fizicku preko troske; с) metalurskи.

В)

Elektricna uloga

oЬloge

Zna se, da је odrzavanje elektricnog luka иslovljeno· jonizacijom gasova izmedu katode i anode. Nestalnost metalnih lukova је posledica nji:~.-~.;.._.Jlov~~akte±Js,ti!f~,,"_K9jJ~-=~:QJ'Oj.~11&.~1J~:::~1~1§R~~~cдi!=-:o:tp~oLr,:-~till)a".::~;:::..7, . . . с

·· · ·· ·

1йка

opada kada intenzitet struje raste. Da bi se dobila stabllnost elektricnog luka· pri zavarivanju, potrebno је uvesti u kolo elektricnog luka dopunski otpor, najbolje induktivni otpor, koji se suprotstavlja brzim promenama intenziteta elektricne struje. Medиtim, faktori koji uticu na stabilnost elektricnog luka su mnogobrojni: - napon praznog hoda; u slucaju zavarivanja naizm.enicnom strujom potreban је visi napon praznog hoda; - potencij al jonizacij е metala; - termoelektronska emisija; - provodljivost. Za elektricni luk naizmenicne struje neophodna је jako jonizovana sredina, odakle proizilazi potreba da obloga sadrzi soli natrijuma, kalijuma, itd. Druge konponente, kao sto su silikati, karbonati, oksidi gvozda i titana, oksid torijuma, itd., takode povoljno delиju na uspostavljanje i odrzavanje elektricnog luka. Nasuprot ovim komponentama postoji veliki broj jedinjenja, kao sto sи na primer: fluoridi koji nepovoljno uticи na uspostavljanje i odr·zavanje elektricnog luka; iz ovih razloga kriolit nije preporuclj'iv kao jonizujuca komponenta. Uopste иzev, komponente koje svojom disocijacijom daju lako jonizиjиci gas, zahtevajuci vise napone praznoga hoda, usled apsorpicije znatne kolicine toplote pri endotermnom karakteru reakcije disociacije. Tako na primen, elektricni luk и atmosferi vodonika postaje nestabllan, posto se disocijacija molekиla Н~ и 2Н (vodonik u atomarnom stanju) odvija uz apsorpciju 102 kcal/mol.

92

METALURGIJA ZAVARIVANJA CELIKA

С)

! '

Fizicka uloga ohloge

OЬloga treba da olaksa zavarivanje u razlicitim radnim polozajima; vertikalnom, horizontalnom, iznad glave; i da doprinese u zavisnosti od svoje prirode, obrazovanju konveksnog ili konkavnog sava. Fizicku ulogи oЬloge uslovljavajи: - priroda oЬloge, koja odreduje viskozitet tecne troske, i - deЬljina oЬloge. Izvrsenje savova и svim prinиdnim polozajima moze se ostvariti samo ako istopljenu kapljicи povlace gasovi ili pare koji se oslobadaju pri topljenjи oЬloge. Ј. D. Fast [1] је pokazao da elektroda sa kiselom oЬlogom, koja је potpuno osиsena и argonи, nije vise omogucivala izvrsenje savova u polozaju iznad glave, ukazиjuCi tako· na mehanicku ulogu vodene pare. Elektrode celuloznog ili poluceluloznog tipa dozvoljavaju izvrsenje savova u prinиdnim polozajima zahvaljиjиci oslobadanjи vodonika ili vodene pare iz oЬloge. Elektrode sa bazicnom oЬlogom takode оЬеzЬе­ dији zavarivanje u svim prinиdnim polozajima, zahvaljиjиci obrazovanjи gasova иgljen-dioksida i иgljen-monoksida, koji se oslobadaju pri disocijaciji karbonata. V an svake ј е sumnj е mehanicka иloga gasova oslobodenih pri disocijaciji komponenta oЬloge, и prenosenjи rastopljene kapljice, ali O\liO је samo jedna strana proЬlema. Istopljena troska odrzava kapljicи na mestи, sto potvrdиje znacaj povrsinskog napona tecne troske. U · viskoziteta troski ne samo na mogиcnost' zavarivan_jjt и raz~-- .- stepeљ-"za8tlte~:orast0pljenog==cmetafa-_--~ ~· -- ----- ј asno se izraZava. Osim toga, brzine reakcija izmene izmedu troske i metala olaksane sи teCljivoscи troske. Iz svih ovih razloga za elektrode bazicnog tipa, treba teziti ka snizenjи viskoziteta troske, и ciljи boljeg vezivanja mangana i specijalnih legirajиcih elemenata и rastopljenom meta1и а takode efektnijoj desиmporizaciji i defosforizaciji materijala sava. Saglasno ispitivanjima Р. К. Gledhill-a, tгoske kiselih oЬloga (sl. IV-1, kriva 1) imajи visok viskozitet и Ьlizini svoje tacke topljenja (1 250°С do 1 300°С), pri сети viskozitet troske opada sa porastom temperatиre. Kisele troske na bazi feldspata (kriva V) imajи takode visok viskozitet pri relativno nizim temperatиrama (1 200°С), ali pad viskoziteta је vrlo brz pri relativno maloj promeni temperatиre i dostize viskozitet troske bazicnih o·Ьloga (kriva IV) pri Т = 1_400°С. Viskozitet troski rиtilnih elektroda namenjenih za zavarivanje odozgo (kriva П), naglo opada pri temperatиri 1 400uC; naprotiv, troska elektroda ovog istog tipa, ali predvidenih za zavarivanje и polozajи iznad glave (kriva III), је tecna i njen viskozitet ostaje primetno konstantan и vrlo sirokom temperatиrnom intervalи (1 250°С-1 400°С).

D) Metalurska uloga ohloge OЬloge elektroda sadrze ne samo stabllizatore i hemijske sastojke koji оЬrа:zији metlurske troske, vec takode dezoksidatore i legirajuce komponente, namenjene za povisenje mehanickih karakteristika materijala sava.

ELEKTRODE ZA ELEKTROLUCNO ZAVAR. RAVNOTEZA METALA- TROSKA

93

Troska obrazovana pr-i topljenju oЬloga elektroda treba ili da zastiti tecni metal od dodira sa okolnim vazduhom (debela troska), ili da

11

1

14

\

12 о

Е

\ \ \\

·;;; gю 0... :Ј

1I

\

jv

'i

--

1

...з

6

.... о и

:>

4

\.

"

\

~

!

,.,- -. \

ш-·

2

" " ' i _ .. _

·-.....

о

I

\

IV··~-

1200

·-

1250

-·---~-·-ш

1300

1350

·--

'---2:

N ·' =jV 1400

14.50

- - - - - - - - ' - - - - - - - - - - - - - Teme._eraturq__(o.C~>_ _ сс~>?~=о~~=~=~~==?'=с~~,~=~==с~

Sl. IV-1 - Promena viskoziteta troski elektroluenih savova u f-unkcidi temperature. (prema Р. К. Gledhillu). Krive I i V: troske kiselih elektroda, Kriva П: troska rutilnih elektroda za zavarivanje odozgo; Kriva ПI: troska rutilnih elektroda za zavarivanje и polozaju nad glavom; Kriva IV: troska bazicnih elektroda. t. f. = tecna faza

stvori redukujucu gasnu sredinu na primer, vodonicnu pri zavarivanju celuloznim elektrodama ili konacno, da ispuni jednovremeno оЬе funkcije, kao na primer oЬloge elektroda bazicnog tipa Klasifikacija OЬloge

оЫоgа

elektroda

elektroda za rucno elektrolucno zavarivanje, u zavisnosti od hemijskog sastava i karaktera reakcija njihovih troski, mogu se svrstati u pet velikih grцpa. 1. Oksidne оЫоgе sadrze uglavnom mesavinu oksida gvozda, kvarca i prirodnih silikata (kaolin, talk, liskun, feldE;pat, itd.); ponekad u sastav oЬloga ovog tipa ulaze manje kolicine dezoksidanata. Troske ovih oЬloga pripadaju sistemu FeO-SiO~ (sl. IV-2). Njihov stehiometrijski odnos priЬlizno odgovara jedinjenju 2Fe0-Si0 2 (fajalit), а eutektika se topi pri temperaturi oko 1 200°С (sl. IV-3).

METALURGIJA ZAVARIVANJA CELIKA

94

о

-t----''г-1--+--

8!. -+---1 N 1

cf 1350

1 1175 Trldlmlt + laja/11 юо

FeO Sl. IV-2 -

Dijagram stanja troske sistema Si02-FeO

Sl. IV-3 - и = 350 - Mikrostruktura oksidne troske sistema FeO-Si02. N а osnovi sШkata zeleza vide se dendriti Fе 2 0з

Ove elektrode su nazvane oksidnim zato sto rastopljeni metal vezuje veliku kolicinu kiseonika ili oksida gvozda FeO i azota и vidu nitrida Fe4 N (sl. IV-4). Sadrzaj azota u metalu, nanetom oksidnim elek(}i~;;~-a~Q-~J;~z_u1tgtc:·!-':e~gЧ~~~ц~J-=Stc

!'

Sl. IV-4 - и = 1 000 - Oksidi i kompleksni silikati zeleza savu izradenom kiselom elektrodom. Feritna osnova i iglice Fe1N (С= 0,08%; Mn = 0,46°/о; Si = 0,25%;

и

N 2 = 0,024°/о)

ELEKTRODE ZA ELEKTROLUCNO ZAVAR. RAVNOTE2A METALA -

TROSKA

95

Oksidne oЬloge predstavljajи najcescи vrstи elektroda, sa niskim mehanickim karakteristikama, dаји sav vrlo lepog izgleda, narocito· и slисаји иgaonog sava. 2. Kisele оЫоgе sи takode proizvedene na bazi oksida gvozda i prirodnih silikata, ali sadrze i velikи kolicinи dezoksidirajиcih i denitrirajиcih proizvoda и vidи fero-legura (fero-mangana, fero-silicijиma, fero-titana). Troske ovih elektroda pripadajи sistemи Fe0-Si0 2 -Mn0 i sastoje se iz - kompleksnih silikata (MnO, FeO) Si0 2 ili rodonita (sl. IV-5). U sastav troski ovog sistema иlaze: а)

velika kolicina silikata gvozda (fajalit) ili mnogo kompleksnijih silikata gvozda i mangana (rodonit); Ъ) slobodni oksidi FeO i MnO и razlicitim odnosima. Ove troske imajи kiselи reakcijи, tj. teze da razlazи bazicne okside, kao sto ј е MnO, иsled cega velika kolicina mangana prelazi и troskи.

Sl. IV-5- И= 350- Mikrostruktura kisele troske sistema FeO МnО Si02. Osnova rodonit sa .kristalima sililikata zeleza

------~--- --------

------------- ------------

=':"~ -·-~~""--- --~..xrozeb.oga@iv:an4~trcske.:- mnaganom~'~srrranJнJe=nJё'ii"''"'Visкozтtef- sto::---=:~-~:c-~-_:'':"C':C-

izaziva poboljsanje izgleda sava i daje mogиcnost iz.vrsenja savova и svim polozajima. 3. ОЫоgе па bazi titan-oksida. Ove oЬloge sи proizvedene na bazi 1-utila (prirodni sa 95°/о Ti0 2 ) ili ilmenita (oksid gvozda i titarna) а sadrze takode prirodne silikate, fero-legиre i dezoksidatore. Troske se sastoje iz titanata zeleza ili kompleksnih titanata; one pripadajи sistemи Ti0 2 -Fe0-Mno i imajи kiselи reakcijи, koja је znatno manje izrazena nego sto је to slиcaj и kiselih troski. Eelektrode na bazi rиtila dаји savove lepog izgleda sa vrlo visokim mehanickim karakteristikama. Osim toga, takve elektrode роkаzији dobru stabllnost elektricnog lиka i pogodne sи za zavarivanje и svim polozajima. Ove elektrode predstavljajи vrstи vrlo trazenih elektroda. 4. Celulozne oЬloge sи proizvedene na bazi isparljivih proizvoda (drvna celиloza i celиloza iz pamиka) а sadrze takode prirodne silikate i fero-legure - dezoksidatore. Pri topljenju ovih elektroda obrazиje se mala kolicina troske; redиkciona atmosfera koja stiti rastopljeni metal је sastavljena pretezno iz vodonika. Vodonik moze da stиpi и reakcijи: -

sa oksidom gvozda: FeO + H 2 .+:::::Fe + Н 2 0; i sa nitridom gvozda: 2Fe4 N + 3Н 2 +- _.. 8Fe + 2NH 2 •

Dodatni materijal iz ovih elektroda је sitnozrn, sadrZi vrlo malo kiseonika (0 2 < 0,020°/о), ali nasиprot ovome sadrzi veliku kolicinи vodonika (15 do 25 cm 3 na 100 g metala).

METALURGIJA ZAVARIVANJA CELIKA

96

Celиlozne elektrode se primenjиju za zavarivanje u svim polozajima

а narocito za konstrukcije kod kojih se zahteva veca dublna provara. Disocijacija molekularnog vodonika, izdvojenog pri razlaganju celuloze, pri temperaturi elektricnog luka na atomarni vodonik (Н 2 ~= 2Н) odvija se uz apsorpciju 102 000 cal/mol, koje su naknadno povracene u vidu dodatnih kalorija. 5. Bazicne оЫоgе su proizvedene topljenjem pri visokim temperatиrama iz mesavine kalcijum-karbonata ili magnezijum-karbonata i topitelja, uz dodatak dezoksidirajucih i denitrirajucih proizvoda u vidu ferolegиra.

Ove оЫоgе se tope pri vrlo visokim temperaturama (oko 2 000°С), te је neophodno dodavanje topitelja (spat-fluor, kriolit, itd.). Troska, doЬijena topljenjem bazicnih elektroda sa jako izrazenom bazicnom reakcijom, pripada sistemu Ca0-Si0 9 • (sl: IV -6) ili jos sloznijem. Ona se sastoji iz ·metasilikata 2Са0, Si0'2 ili iz smese meta - i trisilikata ЗСаО, Si0 2 , koji su vrlo stabllna hemijska jedinjenja.

... о ... о

:3" ф

Q.

Е ф

.....

:3Co0,Si 1

+Са О

40

50

60

70

во

90

юо.

Са О

Sl. IV -6- Dijagram stanja sistema Si02- Са О. t.f = tecna faza

u sastav bazicne troske moze da ude takode i zelezo, koje se moze vezati u karbonat u vidи Fe2 0 3 • 2Са0 sa visokom toplotom reakcije (21 000 callmol). Oksid aluminijuma (glinica) u ovoj tro.ski treba da se nalazi и vezanom stanju, posto је pri visokim temperaturama njegov bazicni karakter izrazen и vecoj meri od kiselog.

ELEKTRODE ZA ELEKTROLUCNO ZAVAR. RAVNOTE:ZA METALA- TROSKA

97

Marfoloski izgled bazicne troske se mnogo razlikиje od izgleda kisele troske i odlikиje se prisustvom dиgih stиblcastih kristala (sl. IV-7) и osnovi kompleksnog silikata. Isto tako mogи se naci nerastvoreni sastoj ci и vidи svetle dendritne mreze koja se verovatno odnosi na Fe 2 0:{ · 2Са0. Bazicne elektrode dаји cist dodatni ma terij al sa ravnomerno raspodeljenim иkljиccima и osnovi fine jednakoosne struktиre (sl. III-8) koji se odlikиje povisenim mehanickim osoblnama: izdиzenje reda 30°/о (pri 7 d); иdarna zilavost 15 do 18 kpm/cm 2 (na epruvetama UF) i srednja zatezna jacina 50 kp/mm2. Bazicne elektrode pripadajи klasi takozvanih niskovodonicnih elektroda, Sl. IV-7- U = 350 - Mikrostruktukoje imajи vrlo vazan znacaj и indиs­ гa ь.aziбne troske. Stublcasti kristali silikata kalcijuma (2Са0 · Si02triji (poglavlje V). 3Са0 · Si02) Ove elektrode razradili sи R. Sarazen i М. Moneron и 1934. godini [3], da bi zadovoljili zahteve postavljene od strane Francиske mornarice .

.·~~~. ~~~ z~lj~г:~d~~}i:~::~a~{;;;l~':;t~~ka~;"-e~~~~~±~:~~~· · ··i··

.'~z"~i~--~~cт:ra=sкo·:ro~pol:ovinac··ga~шsiђe']}Бtrosiije "otpaaa·n:a~-ьazicne

e1eкtroae:

Ostali faktori, na primer deЬljina oЬloge, иtiси na metalurske procese: redиkcijи oksida i nitrida gvozda. u ciljи povisenja proizvodnosti postиpka rucnog elektrolucnog zavarivanja, proizvedeni su novi tipovi elektroda sa oЬlogom kiselog, rutilnog i bazicnog tipa. Nove elektrode dozvoljavajи da se smanji cena kostanja zavarivackih radova, Ьilo iskljиcenjem duge i skиpe obrade ivica zlebova - elektrode sa dubokim prodiranjem, Ьilo nanosenjem, metala u vecoj tezini nego sto је tezina jezgra elekttode za skoro isto vreme topljenja elektrode sa visokim stepenom iskoriscenja.

Elektrode sa dubokim prodiranjem Ove elektrode dozvoljavajи izvrsenje savova sa vrlo malim brojem zavara na neobradenim limovima debljine od 14 do 16 mm [20]. OЬicno se zavarivanje izvodi bez zakosenja ivica sa dva zavara (sl. IV-8); prvi prodire skoro do polovine deЬljine lima dok se drиgi zavar nanosi sa nalicja lima, i to tako, da zahvati koren prvog zavara. Tip oЪloge koji moze Ьiti kiseli ili rиtilni, sa dodacima organskih materija, igra Ьitnи ulogu pri ovom zavarivanju. Vrlo debele oЪloge (иdvostrиcen precnik elektrode) mogu da podnesи visoke intenzitete struje. 7 Metalurgija zavarivanja

98

METALURGIJA ZAVARIVANJA CELIKA

Sl. IV-8 - Makrostruktura sava izradenog rucnim za vari vanj em elektrodama sa dubokim prodiranjem sa dva zavar,a GdeЬlj:Lna osrюvnog mate:гijala 16 mm)

Izgleda, da vrsta elektricne struje nema uticaja na duЬinu provara; medutim, pri visokim gustinama struje, preporucuje se zavarivanje naizmenicnom strujom da bi se izbegao efekat magnetnog skretanja elektricnog luka, neizbeznog pri zavarivanju jednosmernom strujom. Dozvoljeni intenziteti struje, pri zavarivanju elektrodama sa dubokim prodi_ranjem, jednaki su petnaestostrukom do sestnaestostrukom kvadratu

•

;,-~~",=,=~·-~-~",::;;ы.r.~Cдfigc:~J:Pд~~·~t~r.g~~_ццm,.д_:~mil!l:tJgtз::tщq~::ё~J:;~:,~·;:l~:=d~~=-·.c:=-.·.·.c::~c*~"·~-~5'~=·-="C'~~:::-,~.::-;::=~.;-j; Kvalitet osnovnog materijala ima znatnog uticaja na rezultat zavarivanja elektrodama sa dubokim prodiranjem, jer se materijal sava vecim delom sastoji od osnovnog materijala. Saglasno ovom, pri zavarivanju ovim elektrodama zahteva se brizljivija kontrola kvaliteta celika za zavarene konstrukcije. Uopste, treba ograniciti zavarivanje elektrodama sa dubokim prodiranjem na niskougljenicne i druge celike, koji se odlikuju visokom zavarljivoscu.

Elektrode sa visokim stepenom iskoriscenja Stepen iskoriscenja је definisan odnosom tezine rastopljenog dodatnog materijala u savu prema korisnoj tezini metalnog jezgra elektrode. U slucaju klasicnih elektroda ovo iskoriscenje krece se od 0,80 do 0,98 u zavisnosti od tipa oЬloge, precnika elektrode i intenziteta struje. Stepen iskoriscenja se moze znatno povecati ako se oЬlozi doda gvozdeni prah, koji vecim delom prelazi u rastop [4]. U slucaju elektroda kontaktnog tipa, stepen iskoriscenja moze Ьiti udvostrucen u odnosu na klasicne elektrode. Ove elektrode imaju vrlo debelu oЬlogu i primenjuju se samo za zavarivanje u polozaju odozgo. Na osnovu iste ideje, Ьile su proizvedene kisele, rutilne i bazicne elektrode sa srednjom deЬljinom oЬloge za zavarivanje u svim polozajima, sa stepenom iskoтiscenja od 1,2 do 1,4.

ELEKTRODE ZA ELEKTROLUCNO ZAVAR. RAVNOTE2A METALA- TROSKA

Е)

99

Tehnoloske kar,akteristike elektroda

Energetski parametri - intenzitet strиje i napon, primenjeni pri topljenjи elektrode, zavise od mnogih faktora а иglavnom od precnika elektrode, deЬljine i prirode oЬloge. Tendencija, kod savremenih elektroda, za иpotrebom sve deЬljih i deЬljih oЬloga vodi ka primeni visih intenziteta strиje. U tablici IV-1, prema М. Moneron-u, date su vrednosti 1ntenziteta struje za savremene elektrode u poredenjи sa intenzitetima struje za starije tipove elektroda а za deЬljinи obloge jednakи polovini precnika jezgra elektrode tj. sa karakteristikom у = precnik elektrode 1 preenik jezgra elektrode. TABLICA IV-1 Dozvoljeni intenziteti struje za uoblcajene elektrode у=

Precnik ј ezgra elektrode

1,5

Stariji tipovi elektroda Srednji intenziteti

Ј

1

ј

Gustina

Savremene elektrode Srednji intenziteti

Ј

Gustina

~~---f..~....n---~---1-~---&t~je--~-~ - - ---struje-~-- ~-----struje--~-~~~ -----struje---~ ~- -- ------~-~-~--=-~~"Е"=~~~~~~~=~~=Z?.с:=·:сс?'э=:·-""'···=~:·"=~·=·'"·'·- :":::"С'с?''::-с_••.:.~~···-=':'~•с_:.·•::::·-~"''='"'·""~~"':::~С"."!I-=~''·•~-·:-·:-·с::~:""''О''?''"'''~::с·.'ёс<

2 2,5 3,2 4 5 6

8

(А)

(A/mm 2 )

(А)

(A/mm 2)

45 70 110 140 190 240 320

14,4 14,3 13,7 11,1 9,5 8,4 6,3

50 75 120 170 250 350 450

16 15,3 15 13,5 12,7 12,3 9

Napon zavarivanja (napon elektricnog luka) U 1 se moze izraziti sledecom jednacinom: '

И=K+ld·I 1 10

gde

је:

К

I I

s d 7*

s

-

konstanta, zavisna od prirode metala jezgra elektrode i иslov­ ljena anodnim i katodnim padom napona; za celik К= 12; dиzina lиka и mm; srednje l se krece и granicama od 3 do 6 mm и :zavisnosti od precnika elektrode; gиstina strиje,

I -

elektrode u mm2 ; precnik elektrode

intenzitet и

mm;

strиje и А, а

S poprecni presek

METALURGIJA ZAVARIVANJA CELIKA

100

1

Na osnovu vrednosti - iz

s

taЬlice

је taЬiica

IV-1, sastavljena

IV-2,

za duzinu Iuka 3 mm. Radi uporedenja dati su naporni elektricnog Iuka, izmereni od strane Monerona, za bazicnu elektrodu sa у = 1,5. TABLICA IV-2

Precnik jezgra elektrode

Stariji tipovi elektroda

I -

(mm)

s

2 2,5 3,2 4

14,4 14,3 13,7 11,1 9,5 8,4 6,3

5 б

8

ИЈ

Sa.vremene elektrode

I -

(V)

Иј

s

1

20,7 22,7 23,0 25,3 26,2 27,1 28,0

(V)

21,6 23,5 26,4 27,5 30 34 33,8

16 15,3 15 13,5 12,7 12,3 9

Vrednosti Иј (V) koje је dao Moneron za elektrode bazicnog tipa

-

24,5 23 24 26 1

-

1

Razriюtrimo

sada uticaj razliCitih faktora na_p!Q!!!~!lu J:l_gp_g_l)._~--~lek~--~--- _

1. Moze se predvideti da се napon elektricnog Iuka brzo rasti kada se intenzitet struje uvecava, jer је 6.

l· d

и=--.

10.

s

6.I

Pri konstantnoj duzini elektricnog Iuka, napon Iuka precnika elektrode

је

funkcija samo

l

6. и = О 13 · - · 6.I ' d Pri l

=

3 mm:

Za elektrodu precnika 4 mm, pгomena napona zavarivanja се Ьiti 0,10 6.I. Ako se poveca intenzitet struje sa 150 na 240 А kao u slucaju elektroda sa dubokim prodiranjem, promena napona Uj се Ьiti: za I = 150 А:

Иј =

za I =>240 А:

Иt

12

= 12

Za elektrodu precnika 5 mm: Ь:.и

= 0,08 6.I

+ 15 = + 24 =

27 V; 36 V.

ELEKTRODE ZA ELEKTROLUCNO ZAVAR. RAVNOTE:ZA METALA- TROSKA

Pri oblcnom intenzitetu struje, I Pri povisenom intenzitetu struje:

= 200 А: Ut

I = 360 А: Ut= 12

+

29

=

=

12

+

16

101

= 28 V.

41 V.

Slicni napori karakteristicni su za elektrode sa dubokim prodiranjem, sa kojima se zavarivanje vrsi pri povisenom intenzitetu struje. U datim jednacinama nije vodeno racuna ni о tipu oЬloge ni о njenoj deЬljini. Moneron је dokazao sledece: а) za jedan te isti precnik elektrode napon zavarivanja raste brzo u funkciji intenziteta struje (sl. IV-9). и,

( \f)

32+-~-----+-----4------~----+-----~-----г-----

100

150

200

250

300

350

400

I(A)

Sl. IV-9 -

Promena napona elektricnog luka u funkciji intenziteta struj е i1i gustine struj е: g = Pune liinije Ut = f(I); isprekiidam.e blinije Ut = f(d). Stvarna gustina stгuje (kJriva С) laga:rю raste sa uvecanjem precn.ika elektrode Ь)

sa uvecanjem precnika elektrode, pri konstantnom intenzitetu struje, napon zavarivanja opada; drugacije receno, napon na krajevima luka zavisi od gustine struje. Prema rezultatima istog autora (sl. IV-10) napon na krajevima elektricnog luka za razlicite vrste elektroda је u funkciji deЬljine obloge (oЬlast radnih intenziteta struje prikazana је za elektrode precnika 4 mm).

METALURGIJA ZAVARIVANJA CELIKA

102

2. Ako u toku zavarivanja duzina luka l raste g

Ј

10

s

~И1 =~l·-·-

tada

u1

raste proporcionalno duzini luka jednakom precniku elektrode.

Iz napred iznetog moze se izvuci sledeci zakljucak: Napon na krajevima elektricnog luka savremenih elektroda za zavarivanje је funkcija gustine struje, intenziteta struje i duzine luka; koji zavise od prirode i deЬljine oЬloge.

Elektrode duboke penetraclje (у=

2)

~ sa oЬ/ogom =В mm

40

Elektrode. kiselog tipa (у=

2)

ф sa oЬiogom

=

8mm

30

20

150

31. IV-10 -

200

250

А

Napon elektricnog luka za razlicite tipove oЬloga

Ove osoblne elektroda imaju neospornog odraza na staticke karakteristike izvora elektricne struje za zavarivanje. Razmotrimo izvor jednosmerne struje, sa naponom praznog hoda 50 V (sl. IV-11) i sa linearnom karakteristikom. Za elektrodu sa Ьilo kakvim tipom oЬloge precnika 4 mm (у = 1,5) pri intenzitetu struje 170 А, napon zavarivanja се biti 23-25 V i shodno tome luk се biti staЬilan. Promena napona elektricnog luka od + 2 V izaziva po·meranje intenziteta struje od 150 na 200 А. Pogledajmo sada sta се se dogoditi ako se isti izvor jednosmerne struje upotreЬi za zavarivanje elektrodama sa dubokim ,prodiranjem precnika 4 mm, (у = 2). Pri intenzitetu struje 240 А napon zavarivanja se krece u intenrvalu 42 do 45 V i staЬilnost elektricnog luka se znatno pogorsava.

ELEKTRODE ZA ELEKTROLUCNO ZAVAR. RAVNOTEZA METALA- TROSKA

103

Ovaj primer pokazuje da stariji tipovi izvora struje za zavarivanje sa niskim naponom praznog hoda nisu pogodni za zavarivanje pri povisenom intenzitetu struje. Za nove elektrode potrebno је imati izvore struje zavarivanja sa visim naponom praznog hoda, reda 70 V, cak i za izvore sa jednosmernom strujom. (V)

40 и,= зоv

------------

з

О

100

200

300 f(A)

Sl. IV-11- Uticaj prirode oЬloge elektrode na staticku karaktemstiku izvora elektricne struje za zavarivanje. Kriva 1.- Uredaj jednosmerne struje sa naponom praznog hoda 50 V Kriva 2. - Uredaj jednosmerne struje sa naponom praznog hoda 70 v

Konstanta topljenja Pri klasifikaciji elektroda иzima se и obzir jos jedna karakteristika - konstanta topljenja. Konstanta topljenja predstavlja tezinи rastopljenog dodatnog materijala date vrste elektrode и gramima ро amperи i sekиndi; ona se izrazava jednacinom: а= Ри f·t је:

u kojoj Ро

-

I t -

tezina metala nanetog elektrodom date vrste u gramima; intenzitet struje; vreme, potrebno za topljenje elektrode и sekиndama.

METALURGIJA ZAVARIVANJA CELIKA

104

Brzinom topljenja nazivamo teZinu dodatnog materijala (metala) u

gramima rastopljenu za 1 minut: с

р 0 Х 60 = -----gfmin,

t

odakle sledi:

а

=

!:_ g/min. А. Ј

Brzina topljenja с је prema tome jednaka proizvodu iz konstante topljenja а i intenziteta struje. Drukcije receno, konstanta topljenja а jednaka је kolicniku iz brzine topljenja с i intenzit-eta struje. Konstanta topljenja а se vrlo malo menja sa promenom napona luka, ali raste lagano sa uvecanjem precnika elektrode; ona zavisi od debljine oЬloge а narocito od prirode oЬloge. U slucaju kiselih oЬloga, povecanje sadrzaja silicijum-dioksida do 20°/о dovodi do povecanja konstante topljenja а. U slucaju bazicnih elektroda, а se smanjuje sa povecanjem sadrzaja kalcijum.-karbonata i dostize minimum za koncentraciju od 35°/о СаСОз [6]. U tablici IV-3 dat је primer izracunavanja konstante topljenja za tri tipa elektroda: kisele, bazicne i elektrode sa visokim stepenom iskoriscenja.

Konstanta topljenja razlicitih tipova elektroda

Tip elektrode

Precnik elektrode (тщ)

1

Ро Х

60

с

I

Ро

(А)

(g)

110 160 190 280

24,5 38,2 52,0 83,0

80 86 96 105

18,4 26,7 32,5 48

85 93 107 120

17,6 26,9 32,3 48,0

0,160 0,168 0,170 0,170

40,8 53,3 78,6

0,240 0,240 0,260

1

t

а=-

С=~~-

I

t

(s) 1

KiseЏ

3,2 4 5 6,3

Bazicni

3,2 4 5 6,3

110 160 190 280

25,0 41,5 51,5 95,5

Elektrode sa )>visokim stepenom iskoriscenja