Содержание     |    следующая

Сварка порошковой проволокой

Процессы, происходящие при нагреве и плавлении порошковой проволоки

Общие сведения

Сущность способа сварки порошковой проволокой. Порошковая проволока представляет собой непрерывный электрод трубчатой или другой, более сложной конструкции с порошкообразным наполнителем — сердечником. Сердечник состоит из смеси минералов, руд, ферросплавов металлических порошков, химикатов и других материалов. Назначение различных составляющих сердечника подобно назначению электродных покрытий — защита расплавленного металла от вредного влияния воздуха, раскисление, легирование металла, связывание азота в стойкие нитриды, стабилизация дугового разряда и др. Составляющие сердечника должны, кроме того, удовлетворять общепринятым требованиям, предъявляемым ко всем сварочным материалам: обеспечивать хорошее формирование швов, легкую отделимость шлаковой корки, провар основного металла, минимальное разбрызгивание металла, отсутствие пор, трещин, шлаковых включений и других дефектов, определенные механические свойства швов и сварных соединений и т. д.

Порошковые проволоки используются для сварки без дополнительной защиты зоны сварки, а также для сварки в защитных газах, под флюсом, электрошлаковой. Проволоки, используемые для сварки без дополнительной защиты, называются самозащитными . Входящие в состав сердечника таких проволок материалы при нагреве и расплавлении в дуге создают необходимую шлаковую и газовую защиту расплавленного металла. В настоящее время наибольшее распространение получили порошковые проволоки для сварки в "углекислом газе и самозащитные порошковые проволоки.

В зависимости от диаметра и состава порошковой проволоки сварка может осуществляться во всех трех пространственных положениях.

Схема процесса сварки самозащитной порошковой проволокой со свободным формированием шва приведена на рис. 1. Электрическая дуга возбуждается между оболочкой 1 порошковой проволоки и основным металлом 10. За счет тепла, выделяемого в дуге, плавятся оболочка и сердечник 2 проволоки. Расплавившийся металл оболочки и сердечника образует на торце проволоки капли 3, которые растут и переносятся в сварочную ванну 5. При расплавлении минералов, руд и химикатов, входящих в состав сердечника, образуется шлак 6, покрывающий тонким слоем капли и сварочную ванну. Дуга 4 горит между каплей или оболочкой и сварочной ванной. При разложении карбонатов и органических материалов сердечника выделяются газы 9, которые защищают расплавленный металл от воздуха. Проволока по мере оплавления автоматически

подается в зону сварки. При удалении дуги жидкий металл сварочной ванны кристаллизуется, образуя сварной шов 7, покрытый слоем затвердевшего шлака 8.

Схема процесса сварки порошковой проволокой в защитном газе приведена на рис. 2.

Порошковая проволока может использоваться так же для сварки с принудительным формированием (рис. 3).

Классификация сварочных порошковых проволок. Порошковые проволоки могут быть классифицированы по назначению, способу защиты металла от влияния воздуха, типу сердечника, механическим свойствам металла шва.

Назначение проволоки определяется классом свариваемого металла. Порошковые проволоки применяются для сварки малоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей, легированных сталей, чугуна, цветных металлов и сплавов. Наиболее широкое распространение получили проволоки для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей. Рассмотрению свойств этих проволок и особенностей сварки посвящена, в основном, настоящая монография.

По способу защиты порошковые проволоки делятся на два вида: 1) самозащитные ; 2) для сварки с дополнительной защитой газом или флюсом.

В зависимости от состава сердечника проволоки, применяющиеся в нашей стране, можно разделить на пять типов — рутил-органические , рутиловые , карбонатно-флюоритные , рутил-флюоритные , флюоритные .

Сердечник проволоки рутил-органического типа состоит в основном из рутилового концентрата и алюмосиликатов (полевой шпат, слюда, гранит и др.). В качестве раскислителей используется ферромарганец, а газообразующими материалами служат крахмал или целлюлоза. Проволоки с сердечником рутил-органического типа используются как самозащитные .

В состав сердечника проволок рутилового типа входят в основном рутиловый концентрат, алюмосиликаты и руды. Раскислителями служат ферромарганец, ферросилиций, ферротитан , ферроалюминий. Проволоки с сердечником рутилового типа используются с дополнительной защитой углекислым газом.

В сердечник проволоки карбонатно-флюоритного типа вводят в качестве газообразующих материалов карбонаты кальция, магния, натрия. В качестве шлакообразующих материалов используют рутиловый концентрат, алюмосиликаты, окислы щелочноземельных металлов, флюоритовый концентрат. Раскисляют металл

ферромарганцем, ферросилицием. Для дополнительного раскисления металла и связывания азота в нитриды в сердечник проволок этого типа иногда вводят титан и алюминий. Проволоки с сердечником карбонатно-флюоритного типа чаще всего используют как самозащитные, но применяют и в сочетании с дополнительной защитой углекислым газом.

В состав сердечника проволок рутил-флюоритного типа входят в основном рутиловый и флюоритовый концентраты, в качестве шлакообразующих иногда вводят окислы щелочноземельных металлов, алюмосиликаты. Раскислителями служат ферромарганец и ферросилиций. Проволоки с сердечником этого типа применяются, как правило, с дополнительной защитой углекислым газом.

Сердечник проволок флюоритного типа в основном состоит из флюоритового концентрата, в небольших количествах вводят окислы щелочноземельных металлов. Для раскисления металла применяют ферромарганец, алюминий, магний. Алюминий также связывает азот металла сварочной ванны в нитриды. Проволоки с сердечником флюоритного типа используются как самозащитные .

В сердечники проволок всех типов с целью увеличения производительности сварки и придания благоприятных сварочно-технологических свойств вводят железный порошок.

Классификация проволок по механическим свойствам наплавленного металла пока еще не утверждена. Обычно по этому признаку

свойства швов, выполненных порошковыми проволоками, сравнивают со свойствами швов, выполненных электродами различных типов, регламентированных ГОСТом 9467—60.

Конструкции порошковых проволок. Из применяющихся конструкций порошковых проволок (рис. 4) наиболее распространены проволоки трубчатой конструкции (а, б , в). Введение части оболочки внутрь сердечника (г, д , е, ж, з ) обеспечивает более равномерное плавление его и более эффективную защиту металла от воздуха.

Влияние конструкции проволоки на особенности ее плавления и свойства швов рассматривается ниже.

— общая масса проволоки.

в значительной мере зависит эффективность защиты расплавленного металла. Стабильность коэффициента заполнения определяет качество изготовления проволоки.

представляет удельную (отнесенную к одному амперу сварочного тока) производительность процесса расплавления оболочки проволоки и определяется из выражения

— время расплавления проволоки.

характеризуется удельная производительность процесса наплавки:

— масса наплавленного металла.

часто определяют массой металла, наплавленного в единицу времени: