Наукові конференції України, Нові матеріали і технології в машинобудуванні-2021

Розмір шрифту: 
ПРОЦЕСИ УТВОРЕННЯ ШКІДЛИВИХ РЕЧОВИН ПРИ РУЧНОМУ ДУГОВОМУ ЗВАРЮВАННІ МІДІ ТА ЇЇ СПЛАВІВ
О. Г. Левченко, О. М. Безушко, О. М. Гончарова

Остання редакція: 2021-04-05

Тези доповіді


Мідь та її сплави широко застосовують при виготовленні виробів різного призначення: трубопроводів, хімічної апаратури, електричних при­строїв та ін. Серед усіх способів зварювання ручне дугове зварювання характеризується значним виділенням зварювального аерозолю (ЗА) в зону дихання зварника [1]. В залежності від зварювальних матеріалів, які використовуються, в складі ЗА при зварюванні міді та її сплавів можуть бути такі шкідливі речовини як сполуки міді, алюмінію, цинку, марганцю, сірки, фосфору, розчинні та нерозчинні фториди, а також газоподібні НF і SіF4 та інші. Ці речовини у різній мірі можуть викликати отруєння, хронічні захворювання органів дихання,  центральної нервової системи, сприяють розвитку ракових клітин. Існуючі засоби захисту від ЗА не дають повного усунення шкідливих речовин з зони дихання зварника через технологічні особливості способу зварювання. Значну увагу приділяють дослідженням, які спрямовані на мінімізацію виділень шкідливих речовин шляхом вибору оптимального складу зварювального матеріалу, який би задовольняв технологічним вимогам зварювального шву та гігієнічним характеристикам повітря робочої зони. Для цього необхідно вивчити процеси які відбуваються в зоні зварювання. Значну частину явищ зварювального процесу можна розглядати, як реакції хімічної взаємодії. Питання тієї чи іншої хімічної реакції, про напрямок її протікання і про межі до якої вона прямує, вирішаються за допомогою термодинаміки. Швидкість утворення пари при високій температурі залежить від пружності компонентів пари, температури поверхні випарову­вання, а також від її площі. Експериментально було доведено, що утворення аерозолю під час зварювання залежить від тривалості формування краплі розплавленого металу, її розмірів та довжини зварювальної дуги [2].  Крапля електродного металу утворюється в результаті дії тепла дуги на торці електроду й утримується силами поверхневого натягу. Відбувається часткове випаровування не тільки металу але й покриття. Випаровується відносно невелика частина металу, в результаті високої температури кипіння металу (Ткип(Cu)=2595 °С) і значної теплоти випаровування (ΔН(Cu)=304 кДж/моль) [3]. Частина парів втрачається, попавши в атмосферу, яка оточує дугу, де пари металу конденсуються в крапельки, окислюються і переходять в дрібні тверді частинки оксидів металу, які утворюють дим і завжди оточують зварювальну дугу. Газовиділення, яке відбувається при плавленні електроду, приводить до інтенсивного газового дуття, яке направлене від електроду  до ванни. По мірі збільшення краплі в результаті дії сили тяжіння і електромагнітних сил, крапля замикає дуговий проміжок. Після цього частина краплі перетікає у ванну, а інша частина на торці електроду знову починає рости. Розбризкування відбувається за рахунок дрібних крапель, які значній кількості вилітають за межі зварювальної ванни. Пари та дрібні краплі дає не тільки електродний, але й основний метал. Втрати на розбризкування збільшуються зі збільшенням сили струму.

 


Ключові слова


шкідливі речовини, зварювальний аерозоль, процеси зварювання