Как сварить порошковую сталь

Обновлено: 04.05.2024

По истечении указанного срока электроды должны быть перед применением повторно прокалены. Прокалка электродов может проводиться не более трех раз, не считая прокалки при их изготовлении. В случае хранения электродов в сушильном шкафу при температуре 60-100°С срок использования их не ограничивается.

3.2.6. Перед применением электродов независимо от наличия сертификата должны быть проверены сварочно-технологические свойства каждой партии.

Проверка сварочно-технологических свойств электродов должна поручаться опытному дипломированному сварщику и выполняться в соответствии с пп. 5.7 - 5.10 ГОСТ 9466. Результаты проверки оформляются актом, форма которого приведена в приложении 15.

Перед выдачей электродов сварщику необходимо убедиться в том, что электроды были прокалены и срок действия прокалки не истек.

Примечание. При наличии на этикетках пачек номера замесов обмазки электродов (в пределах одной партии) рекомендуется проводить контроль сварочно-технологических свойств электродов каждого замеса.

3.2.7. Сварочно-технологические свойства электродов необходимо определять при сварке в потолочном положении одностороннего таврового образца из двух пластин размером

Сварку выполняют в один слой. После сварки таврового образца сварной шов и излом по шву осматривают. Для облегчения разрушения образца следует сделать надрез по середине шва со стороны усиления глубиной 1,5 - 2 мм.

3.2.8. Толщину пластин и катет шва при сварке тавровых образцов выбирают в зависимости от диаметра электрода:

Пластины для проверки сварочно-технологических свойств электродов должны быть изготовлены из стали той марки, для сварки которой могут быть использованы проверяемые электроды в соответствии с табл. 3.2.

3.2.9. Сплошность металла шва, определяемая в изломе образца, должна отвечать требованиям, предъявляемым к сварным соединениям по результатам радиографического контроля (см. приложение 14, табл. П14.3).

3.2.10. Сварочно-технологические свойства электродов должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9466. Основные из этих требований следующие:

покрытие должно плавиться равномерно, без чрезмерного разбрызгивания, отваливания кусков и образования "козырька", препятствующих нормальному плавлению электрода во всех пространственных положениях;

образование "козырька" из покрытия размером более 4 мм и отваливание кусочков нерасплавившегося покрытия от стержня является признаком брака;

образующийся при сварке шлак должен обеспечивать правильное формирование шва и легко удаляться после охлаждения;

Для определения размера "козырька" и прочности покрытия отбирается 10-12 электродов из 5-6 пачек и производится их расплавление в вертикальном положении при угле наклона электрода к шву 50-60°. Измерение "козырька" производится от торца стержня электрода до наиболее удаленной части сплавившегося покрытия.

3.2.11. При неудовлетворительных сварочно-технологических свойствах электроды следует повторно прокалить в печи по одному из режимов, указанных в табл. 3.4. Если после повторной прокалки технологические свойства электродов не удовлетворяют приведенным выше требованиям, то данную партию электродов использовать для сварки ответственных металлоконструкций нельзя.

3.3. Сварочная проволока

3.3.1. Для автоматической и механизированной сварки под слоем флюса, а также для механизированной сварки в углекислом газе сталей всех марок, приведенных в п. 1.1.3 настоящего РД, применяется сварочная проволока сплошного сечения по ГОСТ 2246. Области применения сварочной проволоки для этих видов сварки приведены в табл. 3.5, химический состав - в приложении 6.

3.3.2. Для механизированной сварки порошковой проволокой применяются самозащитные порошковые проволоки, изготовленные по ГОСТ 26271 и соответствующим техническим условиям.

3.3.3. Марки порошковой проволоки, которые могут быть применены для сварки металлоконструкций, изготовленных из стали с нормативным пределом текучести не более 375 МПа (стали марок, приведенных в приложении 1, которые соответствуют обозначениям стали до С375Д включительно), указаны в табл. 3.5. Характеристика этих проволок приведена в приложении 7.

Возможность сварки порошковой проволокой более прочных сталей, а также марки порошковой проволоки для их сварки должны быть согласованы с проектной и материаловедческой организациями.

3.3.4. Каждая часть сварочной проволоки, отделенная от бухты (мотка), должна быть снабжена биркой, на которой указывается завод-изготовитель, марка, номер плавки и диаметр проволоки.

3.3.5. Сварочная проволока сплошного сечения должна храниться в условиях, исключающих ее загрязнение или коррозию. Перед употреблением проволока должна быть проконтролирована путем внешнего осмотра на предмет определения чистоты поверхности.

При необходимости проволоку очищают от ржавчины и грязи травлением в 5% растворе соляной или ингибированной (3% раствор уротропина в соляной кислоте) кислоты.

Можно очищать проволоку, пропуская ее через специальные механические устройства (в том числе через устройства, заполненные сварочным флюсом, кирпичом, осколками наждачных кругов и войлочными фильтрами). Перед очисткой бухту проволоки рекомендуется прокалить при температуре 150-200°С в течение 1,5-2 часов.

Разрешается также очищать проволоку наждачной шкуркой или любыми другими способами до металлического блеска. При очистке проволоки нельзя допускать ее резких перегибов (переломов), что может нарушить нормальный процесс подачи проволоки в зону сварки.

3.3.6. Порошковая проволока должна храниться в мотках в специальной таре, предупреждающей ее увлажнение. Перемотку порошковой проволоки производить запрещается.

Каждый моток порошковой проволоки должен быть проконтролирован путем внешнего осмотра на предмет определения чистоты поверхности проволоки, повреждения и переломов оболочки.

Перед применением порошковая проволока должна быть прокалена по режиму, приведенному в табл. 3.4. После прокалки проволока может быть использована в течение пяти суток, если она хранится в соответствии с требованиями п. 1.3.16 настоящего РД. По истечении указанного срока порошковую проволоку перед применением следует вновь прокалить.

3.3.7. Каждая партия порошковой проволоки перед применением должна быть проверена на сварочно-технологические свойства путем наплавки валика на пластину и визуального контроля поверхности валика на наличие трещин, пор и неровностей. Наплавка валика производится на пластину толщиной 14-18 мм из углеродистой стали в нижнем положении по режиму, предписанному для данной марки проволоки. Сварочно-технологические свойства считаются удовлетворительными, если: на поверхности валика не будет обнаружено трещин; максимальный размер поры не превышает 1,2 мм, а число пор на любых 100 мм протяженности валика не превышает 5; глубина чешуйчатости не превышает 1,5 мм.

Область применения сварочной проволоки и флюса

2 Применение флюсов АН-348А и АН-348АМ для сварки сталей С345 и более прочных требует проведения дополнительного контроля механических свойств металла шва при сварке элементов всех толщин для конструкций в климатических районах , и толщин свыше 32 мм - в остальных климатических районах.

3.4. Газы

3.4.1. Для механизированной сварки в углекислом газе в качестве защитного газа должна применяться газообразная или жидкая двуокись углерода высшего и первого сорта по ГОСТ 8050.

По физико-химическим показателям газообразная и жидкая двуокись углерода (углекислый газ -

3.4.2. Хранение и транспортировка двуокиси углерода под давлением производится в стальных баллонах по ГОСТ 949 вместимостью до 50 кПа (200 . Баллоны, поступающие от потребителей, должны иметь остаточное давление двуокиси углерода не ниже ).

15. Технология сварки порошковой проволокой в углекислом газе

Порошковая проволока марок ПП-АН8, ПП-АН10, ПП-АН4 и ПП-АН9 (Прим.- порошковая проволока для сварки в СО2 нового поколения: ППс-ТМВ-МК5, ППс-ТМВ7, ППс-ТМВ8, ППс-ТМВ29) рекомендуется для сварки конструкций из углеродистых конструкционных сталей, а также низколегированных низкоуглеродистых конструкционных сталей марок 09Г2, 09Г2С, 10Г2С1, 10Г2СД, 10ХСНД, 15ХСНД, 14Г2 и ряда других.

В тех случаях, когда к сварным конструкциям предъявляются специальные требования, возможность применения той или иной марки порошковой проволоки определяется после проведения дополнительных испытаний по соответствующим отраслевым нормалям. При сварке особо ответственных металлоконструкций с тяжелым режимом работы — котлов, резервуаров, воздухонагревателей, несущих узлов вагонов, кранов, экскаваторов, в том числе металлоконструкций, предназначенных для работы в условиях крайнего севера, — предпочтение отдается проволокам ПП-АН4 и ПП-АН9, обеспечивающим более высокие механические свойства металла шва и сварного соединения при отрицательных температурах.

Как показал опыт, потребители более охотно применяют проволоки марок ПП-АН8 и ПП-АН10, обладающие по сравнению с проволоками марок ПП-АН4 и ПП-АН9 более высокими сварочно-технологическими свойствами. Процесс сварки отличается большей устойчивостью горения дуги, особенно на малых токах. Эти проволоки имеют также хорошие гигиенические характеристики.

Сварка порошковой проволокой с дополнительной защитой углекислым газом применяется взамен ручной дуговой сварки электродами с покрытием рутилового, руднокислого и фтористо-кальциевого типов, а также взамен механизированной сварки в углекислом газе проволокой Св-08Г2С.

При сварке используется сварочная или пищевая углекислота, поставляемая в жидком состоянии в баллонах емкостью 40 л. Давление и баллоне 50—60 ати. Вес углекислоты в баллоне составляет 25 кг. После испарения ее при 0° С и 760 рт. ст. мм образуется 12600 л газа.

Жидкая углекислота поставляется также в специальных стальных контейнерах емкостью до 9 т. На предприятиях углекислоту разливают в накопители, которые подключают к централизованной магистрали с разводкой к сварочным постам. Такая система доставки углекислоты экономичнее, чем баллонная. Кроме того, централизованное обеспечение сварочных постов углекислым газом освобождает сварщика от трудоемких операций по замене баллонов и перемещению их в процессе работы, позволяет повысить культуру производства.

Состав углекислоты, используемой для сварки, должен соответствовать данным, приведенным в табл. 63. Однако практически содержание в углекислоте воды в свободном состоянии может достигать 2%.

Эта вода скапливается на дне баллона. Влажность газа зависит от давления в баллоне. С уменьшением давления, влажность газа повышается. В связи с этим использование баллонов, в которых давление углекислоты менее 10 атм, недопустимо. В баллон с углекислотой при заправке неизбежно попадает воздух, скапливающийся над углекислотой. Поэтому перед использованием баллонов после заправки рекомендуют первые порции углекислоты выпустить в атмосферу.

Уменьшение попадания влаги в зону сварки достигается установкой на пути газа осушителей, заполненных силикагелем или другими поглотителями влаги. Силикагель необходимо периодически подвергать прокалке при температуре 200—250° С.

Выход газа из баллона сопровождается резким охлаждением его, возникающим вследствие затраты тепла на испарение жидкой углекислоты, что приводит к замерзанию содержащейся в углекислоте влаги и закупорке редуктора. Для предотвращения этого перед редуктором рекомендуется ставить подогреватель.

Для снижения давления газа до рабочего применяются понижающие редукторы. Редуктор-расходомер ДЗД-1 снижает давление газа от 50—35 ати до рабочего давления 0,5 ати и обеспечивает оптимальный расход газа. На практике часто применяется для этой цели кислородный редуктор РК-53Б. В качестве расходомера в этом случае служит манометр, установленный на камере низкого давления.

Расход газа контролируется расходомерами поплавкового или дроссельного типа. При использовании дроссельной шайбы, установленной на выходе газа из камеры низкого давления, расход газа зависит от диаметра калибровочного отверстия, не превышающего обычно 0,5—1,0 мм, и давления газа в камере низкого давления. Ниже приведен ориентировочный расход углекислоты в зависимости от показаний манометра низкого давления при диаметре отверстия в дроссельной шайбе 0,8 мм.

Порошковой проволокой в углекислом газе свариваются тавровые, угловые, нахлесточные, стыковые и другие соединения из стали толщиной 3 мм и выше. Положение швов в пространстве — нижнее и горизонтальное на вертикальной плоскости для проволоки диаметром 2,0—2,3 мм и нижнее — для проволоки диаметром 2,5— 3,0 мм.

Сварочные работы рекомендуется выполнять в закрытых помещениях. Сварка на открытых площадках и монтаже возможна при соблюдении мер предосторожности, предотвращающих сдувание защитного газа.

Поверхность кромок свариваемых изделий перед сваркой должна быть очищена от грязи, ржавчины, окалины, органических материалов. Сварка изделий после газовой резки допускается только при условии очистки поверхности реза от шлака.

Поставляемая проволока должна иметь сертификат завода-изготовителя, в котором указываются марка проволоки, ее диаметр, коэффициент заполнения, номер партии, химический состав наплавленною металла и результаты испытания механических свойств металла шва. Применение порошковой проволоки без сертификата не допускается. Для проверки качества поставляемой проволоки, особенно при изготовлении ответственных изделий, потребителю необходимо проводить контрольные испытания проволоки в соответствие с требованиями технических условий.

Длительно хранившуюся проволоку перед применением необходимо прокалить при температуре 230--250° С в течение 1—3 ч. Для равномерной прокалки необходимо принять меры, предотвращающие прямое облучение проволоки нагревателями. Признаком качественной прокалки проволоки может служить ее цвет — от желтого до коричневого. Отсутствие пожелтения— признак недостаточной выдержки или низкой температуры в печи; появление синего цвета на поверхности проволоки — признак завышенной температуры.

Полуавтоматы или автоматы должны иметь горелки, обеспечивающие ламинарное истечение газа из сопла. При использовании нестандартных держателей необходимо учитывать, что они должны обеспечивать радиальное по отношению к оси проволоки истечение газа из мундштука.

Перед пропусканием проволоки в шланг конец ее должен быть завальцован, наконечник с мундштука снят, а шланг не должен иметь перегибов. Несоблюдение этих правил может привести к деформации проволоки в роликах, выходу из строя деталей шланга и держателя. После прижима верхними роликами порошковая проволока должна быть на 2/3 диаметра утоплена в паз нижних роликов. Пропускание проволоки в шланг осуществляется нажатием кнопки «пуск» на держателе или подающем механизме.

Перед сваркой необходимо установить рекомендуемый для данных диаметра проволоки, толщины металла и типа сварного соединения режим сварки. По выбранному режиму отрегулировать расход газа; выждать несколько секунд для полного удаления воздуха из шлангов. Установить вылет проволоки 35 40 мм с таким расчетом, чтобы расстояние от конца проволоки до среза сопла было в пределах 15—25 мм.

Рис. 120. Положение горелки относительно изделия при сварке непрокаленной проволокой

Возбуждение дуги осуществляется касанием конца проволоки изделия, а подача проволоки — нажатием кнопки «пуск» на держателе.

От положения и перемещения горелки относительно свариваемого изделия зависят в значительной степени устойчивость горения дуги, надежность газовой защиты зоны дуги от воздуха, скорость охлаждения металла, форма шва, интенсивность забрызгивания горелки, возможность наблюдения за зоной сварки.

Приближение горелки к изделию затрудняет наблюдение за процессом сварки и вызывает засорение горелки брызгами, а чрезмерное удаление может привести к дефектам в швах вследствие снижения эффективности защиты металла углекислым газом.

При пользовании непрокаленной проволокой сварку необходимо выполнять на повышенном вылете — до 50 мм (рис. 120).

При этом вследствие нагрева проволоки на вылете влияние влаги в сердечнике и смазки на поверхности проволоки на качество швов уменьшается.

Сварка стыковых соединений или угловых в лодочку может выполняться «углом вперед» пли «углом назад». Угол наклона проволоки относительно вертикальной плоскости, перпендикулярной к оси шва, не должен превышать 15° (рис. 121)

Рис. 121. Положение электродной проволоки относительно изделия при сварке стыковых соединений «углом назад» (1) и «углом вперед» (2).

При сварке «углом назад» увеличивается глубина проплавления, ширина шва уменьшается, обеспечивается более надежная защита металла сварочной ванны и улучшается обзор зоны плавления металла. Сварка «углом вперед» характеризуется малой глубиной проплавления и большой шириной шва. При сварке однослойных швов горелка перемещается поступательно или по вытянутой спирали. В случае сварки многослойных швов первый слой выполняется без поперечных колебаний электрода, а последующие слои — с поперечными колебаниями по вытянутой спирали или «змейкой». Сварка стыковых соединений с глубокой разделкой осуществляется горелкой с удлиненным наконечником, выступающим из сопла на 10—15 мм. При сварке угловых швов горелка должна быть отклонена от вертикальной стенки на 30—45°. Сварка производится «углом назад» или «углом вперед». Сварку «углом назад» рекомендуется производить на токах до 450 а. На более высоких токах лучшее формирование шва обеспечивается при сварке «углом вперед». Перемещение горелки — поступательное или возвратно-поступательное. Сварку угловых швов в нижнем положении катетом более 10 мм не рекомендуется выполнять за один проход.

После прекращения сварки горелку не рекомендуется отводить от сварочной ванны до полной кристаллизации металла. При остановках процесса и необходимости выполнения непрерывных швов кратер предыдущего слоя должен быть переварен.

Изложенные выше правила техники и технологии сварки в равной мере относятся ко всем существующим порошковым проволокам, предназначенным для сварки в углекислом газе. При выполнении тех или иных типов сварных соединений существенное значение имеет правильное назначение режима сварки. В табл. 64 приведены режимы сварки некоторых соединений проволокой ПП-АН4 диаметром 2,2 мм.

Рекомендуемые режимы при сварке стыковых соединений проволокой ПП-АН8 диаметром 2—3 мм приведены в табл. 65.

Дефекты швов

Основными дефектами швов, выполняемых порошковой проволокой в углекислом газе, являются поры, трещины, шлаковые включения, подрезы, наплывы.

Образование пористости в сварных швах может быть вызвано следующими причинами:

повышенной влажностью сердечника проволоки или наличием обильного слоя смазки на поверхности проволоки;
наличием на свариваемых кромках ржавчины, окалины, влаги и других загрязнение;
большим количеством примесей (главным образом, влаги и воздуха) в углекислом газе;
нарушением рекомендуемых режимов сварки;
несовершенной защитной зоны сварки углекислым газом;
попадание воздуха в зону сварки вследствие недостаточного либо избыточного расхода газа;
большое расстояние между соплом горелки и изделием;
чрезмерно большой угол наклона горелки относительно изделия;
подсос воздуха через неплотности в горелке и газовой магистрали;
эксцентричное расположение проволоки относительно соплa горелки;
износ мундштука и связанное с этим нарушение соосности газового потока и столба дуги;
турбулентное истечение газа из горелки.

Кристаллизационные трещины в металле шва могут образовываться в результате нарушения режима сварки (чрезмерного увеличения силы тока, напряжения дуги, скорости сварки), неправильной подготовки кромок под сварку, высокого содержания углерода и серы в свариваемом металле или компонентах порошковой проволоки.

Вероятность образования трещин повышается при сварке первого слоя многопроходных стыковых и тавровых швов. Чтобы предотвратить образование таких трещин, первые слои шва следует сваривать на пониженном токе «углом вперед» и с меньшей скоростью перемещения горелки.

Неметаллические включения чаще всего встречаются при сварке многопроходных швов. Для предупреждения этого дефекта необходимо тщательно удалять шлаковую корку перед выполнением последующего шва.

Наплывы и неравномерности сечения швов возникают, как правило, при сварке угловых и нахлесточных швов вследствие неправильного положения горелки относительно изделия, повышенной силы тока, малой скорости сварки, наложения за один проход швов катетом более 10 мм, а также из-за неравномерной скорости перемещения горелок.

Причиной образования подрезов является завышенное напряжение дуги.

Разбрызгивание электродного металла может быть вызвано повышенным напряжением дуги, большим вылетом проволоки, неправильным углом наклона электрода и т. д.

Особое внимание следует уделить обращению с газовой аппаратурой. Эксплуатация баллонов должна производиться в соответствии с правилами эксплуатации сосудов, работающих под давлением, Гостртехнадзора СССР. Углекислотная рампа должна иметь предохранительные клапаны. При эксплуатации баллонов не допускается нагрев их свыше 30° С. Система подогрева баллонов в рампе должна быть оборудована устройствами, обеспечивающими автоматическое выключение подогрева при температуре свыше 30 °С.

1. 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.

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.

Рис. 1. Схема процесса сварки самозащитной порошковой проволокой.

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.

Рис. 2. Схема процесса сварки порошковой проволокой в углекислом газе: 1 — проволока; 2 — токоподвод; 3 — сопло; 4 — углекислый газ.

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

Рис. 3. Схема электродугового процесса сварки с принудительным формирование порошковой проволокой: а — в углекислом газе; б- открытой дугой. 1 — порошковая проволока; 2 — свариваемый металл; 3- шлак; 4 — ползун 5 — сварочная ванна, 6 — шов.

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 шпон, выполненных электродами различных типов, регламентированных ГОСТом 9467—60.

Конструкции порошковых проволок.

Из применяющихся конструкции 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.

Рис. 4. Конструкции порошковой проволоки

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

Коэффициент заполнения.

Количество материала в сердечнике порошковой проволоки принято оценивать коэффициентом: заполнения К_з:

где G_пор— масса порошкового наполнителя; G_пров — общая масса проволоки.

В зависимости от назначения проволоки К_з колеблется в широких пределах (10—40%). От величины К_з в значительной мере зависит эффективность защиты расплавленного металла. Стабильность коэффициента заполнения определяет качество изготовления проволоки.

Характеристики расплавления

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

где I_св — сила тока, τ- время расплавления проволоки.

Коэффициентом наплавки α_Н характеризуется удельная производительность процесса наплавки;

где G_Н — масса металла, наплавленного за время τ .

Потери электродного металла (без учета потерь на угар и испарение) учитываются коэффициентом набрызгивания α_нб

где α_нб — потери электродного металла на разбрызгивание; G_бр — масса брызг; G_Н — масса наплавленного металла.

Производительность процесса G_пр часто определяют массой металла, наплавленного в единицу времени:

Особенности сварки порошковой проволокой

О СВАРКЕ

Сварка порошковой проволокой помогает отказаться от использования защитного газа. Ее можно применять при работе с конструкциями сложной конфигурации. Порошковая присадка используется в сочетании со многими технологиями сварки. Работы с применением этого расходного материала могут вестись на улице.

История появления

В начале XX в. человечество начало пользоваться новыми технологиями соединения металлических деталей: газовой, дуговой и контактной сваркой. Дальнейшие усилия были направлены на улучшение разработанных способов. Например, качество электродуговой сварки зависело от типов присадочных прутков. Были представлены стержни с порошковым наполнением.

Если ранее обмазка находилась на внешней стороне, то после 1938 г. конструкция прутка сильно изменилась. Проволока стала изготавливаться из готовых трубок, в полость которых вводили наполнитель.

Что такое порошковая проволока

Так называют специальный тип присадочного материала для сварки, самостоятельно защищающий ванну от контакта с кислородом. Это становится возможным благодаря введению в конструкцию прутка флюсового сердечника.

Наполнение и внешняя оболочка

Проволока имеет вид полой трубки, внутри которой находится порошок. Оболочка изготавливается из металла, необходимого для формирования сварного соединения. Содержание порошкового наполнителя составляет 50-70%. Стенки снабжены усилителями, препятствующими деформации оболочки, улучшающими проводимость.

При повышении температуры стенки прутка расплавляются, наполнитель превращается в газовое облако, которое препятствует поступлению воздуха в сварочную ванну.

В состав порошка вводят разные вещества. Производители выбирают их с учетом ГОСТа, что помогает получить расходный материал с оптимальными характеристиками.

Сферы применения

Ручная, автоматическая или механизированная сварка с порошковой присадкой применяется в:

автомобилестроении (при производстве крупных кузовных и несущих элементов машин);
промышленности (при изготовлении металлоконструкций разного назначения);
ремонте металлических элементов.

Этот метод соединения деталей расширяет возможности сварщика при работе в разных пространственных положениях. Особенно удобен способ при потолочной сварке, что объясняется необязательностью применения защитного газа гелия, не оседающего при осуществлении верхних соединений.

Виды порошковой проволоки

Материалы делятся на самозащитные и газозащитные. Первый тип считается более распространенным.

Газозащитная

При использовании такого прутка требуется дополнительная защита газом. Чаще всего применяется углекислота или смесь этого вещества с аргоном. Ввиду высокой себестоимости работ, газозащитные прутки используются редко.

Самозащитная

При работе с этим материалом газ не применяют. Это делает пруток удобным в применении. Самозащитная проволока имеет вид полой трубки малой толщины. Внутри находится флюс, защищающий сварочную ванну от содержащихся в воздухе примесей.

Требования к порошковой проволоке

При производстве расходного материала учитывают необходимость:

поддержания равномерного плавления присадки без образования брызг;
легкого розжига и стабильного горения электрической дуги;
получения однородного ровного шва без трещин и посторонних включений;
равномерного распределения образующегося при плавлении металла шлака по шву, легкого отделения окалины после охлаждения.

Эти требования считаются главными параметрами расходного материала, определяющими его использование для сварки стали разными способами.

Выбор порошковой проволоки

Параметр подбирают с учетом толщины заготовок, способа сварки. С такими прутками можно варить нержавеющую, оцинкованную или углеродистую сталь.

Полярность

Не все аппараты дают возможность переключения этого параметра. Это нужно учитывать при покупке оборудования. Сварку с порошковой присадкой ведут только на прямой полярности. По умолчанию на полуавтоматах устанавливается обратный вариант, когда плюс подключается к электроду.

Технология сварки

Процедура делится на 3 основных этапа:

подготовительный;
основной;
заключительный.

Подготовительные работы

На этом этапе края заготовок очищают от механических загрязнений. При необходимости обрабатывают поверхности обезжиривающим средством. В домашней мастерской можно обойтись удалением грязи и оксидной пленки. При толщине детали более 3 мм разделывают кромки угловой шлифмашиной. Шлифовальную насадку удерживают под углом по отношению к краю заготовки.

Основной этап

При работе с полуавтоматическим аппаратом выполняют следующие действия:

Настраивают оборудование. Напряжение и силу тока выбирают с учетом толщины заготовок, вида металла, диаметра проволоки.
Вставляют кассету с присадкой до подключения агрегата к сети. Это препятствует поражению сварщика током.
Подсоединяют оборудование к сети. Нажимают кнопку пуска на подающем механизме. Проволока должна поступить в наконечник. Выступающую часть обрезают до нужной длины кусачками.
Устанавливают подающий наконечник в правильное положение. Его выбирают с учетом необходимости обзора сварочной ванны.
Начинают формирование шва. Технику сварки выбирают так, чтобы пруток не совершал поперечных колебаний. Это препятствует ненужному расширению ванны.

Завершающие работы

На этом этапе сварное соединение очищают от формирующегося шлака молотком и металлической щеткой. Это помогает обнаружить непровары и другие дефекты. Кроме того, зачистка требуется при проведении многопроходной сварки.

Применяемые материалы и оборудование

Для сварки потребуются:

автоматический или полуавтоматический источник тока;
механизм подачи расходного материала с роликами, подбираемыми с учетом диаметра прутка;
кабели для подведения тока к наконечнику;
устройства для закрепления деталей перед сваркой;
щетка для очищения шва;
сварочный молоток для механической обработки соединения;
кусачки.

Сварщик должен использовать защитные средства:

изготовленный из огнеупорной ткани рабочий костюм, защищающий мастера от поражения током;
затемненную сварочную маску, исключающую негативное влияние высоких температур на глаза;
рукавицы, предотвращающие ожоги рук или поражение током;
страховочную оснастку при работе на большой высоте.

Характеристики шва с применением порошковой проволоки

На поверхности соединения появляется плотная шлаковая корка, которую после остывания сбивают молотком. При многопроходной сварке налет может мешать сцеплению слоев. Сам шов с использованием порошковой присадки получается грубым, с крупной чешуей и наплывами. Брызги расплава на поверхностях появляются в умеренных количествах. Нередко обнаруживаются дефекты в виде непроваров.

Преимущества и недостатки

К положительным качествам рассматриваемого способа сварки относятся:

возможность отказа от использования тяжелых газовых баллонов;
свободное передвижение аппарата, возможность работы со сложными конструкциями;
увеличенная производительность труда (в сравнении со сваркой в защитном газе с простой проволокой);
нечувствительность дуги к ветру, исключение смещения защитного облака.

Отрицательными характеристиками метода считаются:

увеличенная стоимость расходных материалов;
необходимость наличия специальных навыков, ограничивающая возможность применения способа в быту;
более низкое, по сравнению с аргонодуговым способом, качество шва (часть нерасплавленного активного порошка попадает в сварочную ванну, что способствует появлению посторонних включений).

Дополнительная информация

Порошковая сварка должна вестись с невысоким напряжением, малой скоростью подачи присадки. Слишком мощные аппараты применять не рекомендуется. При сварке деталей толщиной 15 мм устанавливают напряжение 15 В. Скорость подачи должна составлять 2 м в минуту. Горелку удерживают под наклоном, ведя ее вперед. Дуга должна прерываться. Ролики подающего механизма нельзя прижимать слишком сильно. В противном случае, тонкие стенки присадки деформируются. Сопло использовать необязательно.

Порошковая сварка

В настоящее время имеется масса сварочных устройств, работа которых основана на разных принципах. У каждой технологии имеются свои достоинства и недостатки. К тому же иногда возникают ситуации, когда подходит определенный тип сварки. Наиболее популярной является порошковая сварка со специальной проволоки.

Сварка порошковой проволокой

Порошковая проволока, используемая для дуговой сварки – это трубка, где внутренняя часть наполнена металлическим порошком и флюсом. В основу материала входит металлическая лента, обрабатываемая по технологии холодной формовки и заполняемая смесью флюса с порошком. На завершительном этапе производства порошковая проволока растягивается до необходимых параметров.

Порошковая проволока, используемая для сварки без газа, цена которой доступна, классифицируется по назначению, способу используемой защиты, технологии сварки порошковой проволокой в разных пространственных положениях и механическим свойствам. Применяется сварка порошковой проволокой в монтаже низколегированной и низкоуглеродистой стали. Также материал может подразделяться по условиям использования (для простой или специальной сварки – под водой, с принудительным выполнением шва, монтажа арматуры и пр.).

Требования к расходным материалам и их преимущества

Проволока порошковая, используемая для дуговой сварки, производится в соответствии с основными требованиями:

С созданием равномерного плавления материала без крупных брызг;
Стабильный нагрев и легкое возбуждение дуги;
Должен получаться аккуратный шов, без дефектов (пор и трещин);
Образующийся при плавке шлак должен равномерно размещаться по шву и отделяться при охлаждении.

Такие требования являются основными параметрами для сварочных материалов, определяют использование порошковой проволоки при сваривании стали в разных условиях.

Сварка порошковой стали способствует решению проблем строительства и производства, повышает производительность процесса, снижает трудоемкость ручной очистки изделий от брызг. По типу использования и защите от внешних факторов, проволока бывает газо- и самозащитной.

Сварка самозащитной порошковой проволокой

Газозащитная проволока применяется в порошковой сварке полуавтоматом и автоматом для соединения низколегированных и углеродистых сталей в углекислом газе или его сочетании с аргоном. Для этого материала характерной является порошковая сварка с высокой проплавкой, обеспечивающая его использование в производстве нахлестов, стыков и углов за 1 или несколько подходов в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Сварка порошковой проволокой в среде с газом характеризуется низким разбрызгиванием, стабильным переносом струи, быстрым отделением корки, стойкостью к появлению шлака и пор.

Условно проволоки подразделяются на следующие виды:

Для соединения низкоуглеродистых сталей с высоким уровнем наплавки применяется проволока с флюсовым сердечником;
Для соединения низкоуглеродистых сталей в разных положениях используется проволока с флюсовым сердечником;
Для монтажа низколегированных сталей применяется проволока с сердечником из металлического порошка;
Для монтажа низколегированных сталей применяется проволока с флюсовым сердечником;
Для сваривания низкоуглеродистых сталей применяется проволока с сердечником из металлического порошка.

Порошковая сварка с помощью газозащитной проволоки способствует получению хорошей формы шва и низкого разбрызгивания. Также расходный материал отличается от остальных видов высоким коэффициентом наплавления, оперативностью ведения шва и малым дымлением.

Самозащитная порошковая проволока представляет собой вывернутый электрод. Сварка самозащитной порошковой проволокой может проводиться в ветреную погоду, при экстремальных температурах или на открытом воздухе. В состав сердечника входят диоксидирующие, шлакообразующие и защитные присадки, что исключает использование флюса и газа. Таким образом, проводится сварка порошковой проволокой без газа.

К достоинствам самозащитной проволоки относят следующее:

Проведение сварки в разных положениях;
Аккуратное перемещение наплавляемого металла благодаря открытой дуге;
Проведение жесткого контроля химического состава позволяет получать точный состав шлака;
Отсутствует дополнительное устройство для поступления газа и флюса;
Специальное покрытие на проволоке устойчиво к высокому давлению от роликов.

Проволоки классифицируются по общему назначению, могут применяться для соединения труб или металлоконструкций и пр.

Техника производства порошковой проволоки

В порошковой проволоке внутренний сердечник – шихта должен выполняться из определенных компонентов, подобранных по грануляции и химическому составу. Поставка некоторых материалов (глинозем, крахмал, флюоритовый концентрат, рутиловый концентрат, железный порошок, кремнефтористый натрий и пр.) осуществляется в порошках, которые должны просеиваться и просушиваться. Готовый состав отправляется на участок наполнения проволоки.

Состоит порошковая проволока из внешнего покрытия и сердечника. Для внешнего слоя используется неполированная холоднокатаная лента, выполняемая из низкоуглеродистой стали. В производственной технологии проволоки указанного диаметра определяется ширина и толщина ленты. Реализуется лента со специальной смазкой в виде кругов или рулонов с внутренним диаметром от 15 см, перед использованием очищается от грязи и масел. Для очистки ленты применяется химический и механический ультразвук. При механической очистке лента проходит через барабаны с венской известью, обезжириваясь.

Порошковая проволока часто используется в создании металлургических комплексов, реакторных корпусов на атомных электростанциях, в изготовлении больших емкостей, тяжелых кранов, угольных комбайнов, строительной и сельскохозяйственной техники. Производство сплошной проволоки легированного и высоколегированного типа является затратным процессом, поэтому оно осуществляется на крупных метизных предприятиях.

Изготовление высоколегированных электродов для механизированного наплавления осуществляется из порошковой проволоки, состоящей из покрытия и порошкового сердечника (смеси карбидов, металлов, боридов, сплавов железа). Для выполнения самозащитной проволоки в сердечник добавляются шлако- и газообразующие составы, после чего осуществляется сварка порошковой проволокой без газа.

Часто люди принимают решение купить порошковую проволоку, которую применяют для сварки со следующими характеристиками: диаметром 3,6 мм (для наплавления флюсом) и размером 0,2-0,3 см (для соединения открытой дугой).

Особенности дуговой сварки

Дуговая техника сварки порошковыми проволоками применяется часто, так как у нее имеется много достоинств. К примеру, проведение сварочных работ с флюсом может быть осложнено точным направлением электрода в необходимую точку. Также надо контролировать формирование шва. Такие сложности часто появляются, если осуществляется порошковая сварка полуавтоматом. Но затруднительной будет сварка порошковой проволокой в защитном газе, так как возможно нарушение защиты из-за сквозняков или засорение сопел, подающих газ.

В этом случае оптимальным вариантом считается сварка порошковой стали без газа и флюса, где не нужен баллон, редукторы, шланги, флюсовая арматура. Потребуется лишь направление электрода в разделку и контроль формирования сварочного шва.

Расплавка порошковой проволоки будет происходить так же, как и было заложено при ее изготовлении. Конструкция материала является основополагающим фактором при его расплавке дугой. Внутри металлической оболочки находится около 70% неметаллических материалов, из-за чего сопротивляемость к току у сердечника будет намного выше, чем у внешнего слоя. Из-за этого металлическое покрытие расплавляется быстрее. Сердечник расплавляется в результате теплового излучения от дуги и теплопередачи от нагретого металла. В результате при сварочных работах внутренний материал будет соприкасаться с ванной расплавленного металла, и поступать в него нерасплавленным.

Технология сварочных работ с применением порошковой проволоки

В основном сварка порошковой проволокой гост выполняется на шланговом полуавтомате. Поэтому человек должен постоянно следить за качеством сварного шва. Технология сварки порошковых металлов и соединения углов и стыков почти не отличается от соединения деталей в защитном газе.

Но у сварки порошковой проволокой есть некоторые особенности – на поверхности сварного шва появляется шлак, который может попадать в зазор между парой кромок спереди сварочной ванны.

Если работы выполняются поэтапно, то перед каждым началом сварки нужно зачищать от шлаков полученный шов. Но у такого процесса, как сварка порошковой проволокой, отзывы пользователей отмечают некоторые недостатки. У самого материала прочность не очень высокая, из-за чего требуется автоматическая подача проволоки с ограниченным сжатием подающими роликами.

При использовании обычной порошковой проволоки диаметром от 2,6 мм, нужно применять дугу с высоким током (для постоянного горения). Поэтому материалом можно пользоваться в нижнем положении и иногда – в вертикальном. Подобное ограничение можно объяснить большим объемом сварочной ванны и образованием на поверхности текучих шлаков.

Следующий недостаток метода основан на вероятности появления пор в сварочном шве (из-за наличия неравномерного заполнения и пустот в пространстве металлической оболочки). В этом случае следует подбирать режимы сварки порошковой проволокой в углекислом газе. Это значительно сократит риск появления пор в сварных швах. Следует учитывать, что от состава наполнителя в основном материале будет зависеть выбор нескольких параметров (тип и полярность сварки порошковой проволокой).

При применении порошковой проволоки в дуговой сварке, цена которой оптимальна, можно пользоваться током высокой плотности (200 А/мм2). Это позволяет плавить много металла и способствует повышению производительности (до 10-11 кг/час) при силе тока 400-500 А. При этом получаются материалы, химический состав которых не удается повторить в обычной промышленности.

Читайте также: