Параметры сварки порошковой проволокой

Обновлено: 13.05.2024

Выбор марки и диаметра порошковой проволоки определяется маркой свариваемой стали, требованиями к качеству металла шва и сварного соединения, положением швов в пространстве и другими условиями сварки. При этом учитываются технологические особенности применения проволоки и ее возможности по режимам сварки и производительности, экономическая целесообразность. Выбранная для использования проволока подлежит обязательной проверке. Проверяется соответствие коэффициента заполнения установленным нормам, регламентированным техническими условиями.

Основные требования к сварочно-технологическим свойствам порошковых проволок следующие: дуга должна легко зажигаться и гореть равномерно, без чрезмерного разбрызгивания металла и шлака, наплавленный металл должен равномерно покрываться шлаком, который после охлаждения должен легко удаляться и не должен иметь пор, трещин и шлаковых включений.

Увлажнение сердечника проволоки недопустимо. Проволоку, сердечник которой увлажнился при хранении, следует прокалить при температуре 230-250 о С в течении 2-3 ч. Последнее не рекомендуется делать для проволок рутил-органического типа, содержащих органические материалы, начинающие разлагаться при температуре ниже 300 о С. Поверхности свариваемых деталей перед сваркой должны быть очищены от грязи, масла, ржавчины.

Прихватки при сборке изделий необходимо выполнять либо электродами с качественной обмазкой, либо порошковой проволокой.

Сварку порошковой проволокой выполняют на постоянном токе обратной полярности. Перед сваркой необходимо произвести настройку режима применительно к намеченному объекту сварки. Настройку режима сварки производят в такой последовательности: вначале выбирают необходимую скорость подачипроволоки для получения заданного тока, затемустанавливают среднее значение напряжения дуги в рекомендуемом диапазоне и соответствующий данному режиму расход газа, если сварка выполняется в углекислом газе. Поддерживая рекомендуемый вылет, производят опытную сварку. При необходимости корректируют установленный режим.

К общим правилам техники сварки, которыми следует руководствоваться, можно отнести следующие:

При сварке стыковых соединений порошковая проволока должна располагаться почтиперпендикулярно изделию: угол ее отклонения от вертикального положения не должен превышать 15°. При выполнении тавровых и нахлесточных соединений необходимо выдержать указанный угол наклона электрода по направлению сварки, а угол между вертикальной плоскостью (стенкой тавра) и проволокой должен быть в пределах 30-45°.
При многослойной сварке перед наложением каждого последующего слоя рекомендуется очистить предыдущий слой от шлака. Следует учитывать, что выполнение за один проход швов катетом более 10-12 мм нецелесообразно. Для швов более 6-8 мм рекомендуются плавные поперечные колебания электрода.
При случайном обрыве дуги или нарушении подачи проволоки возбуждать дугу следует на расстоянии 10-15 мм от места обрыва и после зажигания перенести ее на незаплавленный кратер.
Сварку следует прекращать резко обрывая дугу, чтобы избежать удлинения вылета.
Необходимо предотвращать любую возможную причину колебания режима сварки: нестабильную подачу проволоки по шлангу полуавтомата, неправильное манипулирование электродом, значительные колебания сетевого напряжения и т. д. Не рекомендуется производить сварку полуавтоматом с изношенным мундштуком держателя или наконечником мундштука.

Причиной пористости могут быть завышенный ток, малое напряжение дуги, некачественная сборка металлоконструкций(с большими зазорами между свариваемыми элементами), повышенное содержание углерода и кремния в основном металле.

Техника сварки проволоками различных типов имеет свои особенности. Например, при сварке проволоками рутил-органического типа необходимо поддерживать вылет 15-20 мм. Сварка на большом вылете приводит к перегреву проволоки, ухудшению механических свойств металла шва, возникновению пористости. В случае повышенного содержания углерода и кремния в свариваемой стали сварку следует прекратить после плавного удлинения дуги, в противном случае возможны вздутия и поры в кратере шва. Сварка проволокой карбонатно-флюоритного типа производится при вылете 30-50 мм. В случае недостаточно хорошей подготовки изделий под сварку или неудачной сборки заварить зазор проще при увеличенном вылете электродной проволоки. При наличии загрязнений и небольшого слоя окалины на поверхности свариваемого металла появление дефекта можно предупредить снижением напряжения на дуге до минимального рекомендуемого.

Сварку вертикальных швов рекомендуется выполнять порошковой проволокой диаметром 2,3 мм и менее. Направление сварки при выполнении вертикальных швов – снизу вверх. При таком способе за один проход можно выполнять швы катетом до 10 мм. При сварке на вертикальной плоскости необходимо придавать электроду плавные колебательные движения. Это обеспечивает благоприятную форму валика. При манипулировании электродом следует избегать обрывов дуги, так как это может привести к появлению дефектов в шве.

К особенностям применения порошковой проволоки с дополнительной защитой углекислым газом следует отнести следующие:

Сварку рекомендуют применять в закрытых помещениях. На открытых площадках и монтаже сварка возможна при соблюдении мер предосторожности, предотвращающих сдувание защитного газа.
Сварку на вылете 35-40 мм нужно выполнять с таким расчетом, чтобы расстояние от конца проволоки до среза сопла было в пределах 15-25 мм. При использовании не прокаленной проволоки сварку необходимо выполнять на повышенном вылете до 50 мм. В этом случае наконечник мундштука следует применять меньшей длины.

Пористость в швах при сварке в углекислом газе может быть вызвана:

повышенной влажностью сердечника проволоки или наличием обильного слоя смазки на поверхности проволоки;
наличием на свариваемых кромках ржавчины, окалины, влаги и других загрязнений;
большим количеством примесей (главным образом влаги и воздуха) в углекислом газе;
нарушением рекомендуемых режимов сварки;
несовершенной защитой 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 не плотности в горелке и газовой магистрали, эксцентричное расположение проволоки относительно сопла горелки, износ мундштука и связанное с этим нарушение соосности газового потока и столба дуги, турбулентное истечение газа из горелки).

Выполнение технологических рекомендаций гарантирует высокое качество швов и производительность при разнообразных условиях осуществления сварочных работ порошковой проволокой.

Походня И.К., Суптель А.М., Шлепаков В.Н. Электродуговая сварка порошковой проволокой. Москва, «Машиностроение», 1973, 40 с.

Как варить полуавтоматом без газовой среды

Виды и способы сварки

Сварка полуавтоматом без газа позволяет создавать неразъемные соединения из материалов, устойчивых к воздействию атмосферного воздуха. Для формирования шва в рабочую зону подают присадочную проволоку, а присадки снижают риск насыщения расплава посторонними примесями. Отказ от применения среды защитных газов позволяет снизить себестоимость работ в ущерб качеству.

Конструкция сварочного полуавтомата

Сварочный аппарат полуавтоматического типа состоит из узлов:

внешнего баллона с инертным или активным газом (технологии MIG и MAG соответственно);
магистрали для подвода газа к горелке;
катушки с проволокой;
механизма подачи присадочного материала;
направляющего канала, по которому проволока подается в рабочую зону;
источника постоянного или переменного тока;
горелки, в которой имеется сопло для распределения защитной среды с контактным наконечником;
контроллера с органами управления.

Технология сварки полуавтоматом

Полуавтоматическая сварка осуществляется дуговым разрядом между концом проволоки и соединяемыми поверхностями, закрытым газовой средой от влияния окружающей атмосферы.

Подача стержня начинается при нажатии на курок, расположенный на корпусе горелки (скорость настраивается при выборе режимов сварки).

Сварщику необходимо только правильно перемещать горелку вдоль стыка, что позволяет называть методику полуавтоматической.

Отличия от инверторной сварки

Стандартный инвертор предусматривает использование металлического электрода с защитным покрытием. Под воздействием дугового разряда флюс частично выгорает, предотвращая насыщение шва вредными веществами. После завершения работы сварщику необходимо удалить шлак молотком или щеткой из металла. Технология позволяет корректировать температуру горения дуги, допускается сварка с подключением плюса или минуса к деталям (прямая и обратная полярность соответственно).

Сварщику достаточно подключить аппарат к сети переменного тока напряжением 380В или 220В, а затем выставить требуемые рабочие режимы.

Преимущества и недостатки

повышенная скорость сварки;
улучшение внешнего вида материала швов;
возможность ведения работ в любом пространственном положении;
соединение тонких металлических листов без риска прожига;
возможность сварки элементов из легких сплавов или разнородных веществ.

Технология повышает скорость сварки.Основным недостатком полуавтоматической сварки является газовый баллон, который необходимо перемещать вместе с аппаратурой. В стесненных условиях не всегда удается установить емкость, а чрезмерное удлинение шлангов ухудшает условия подачи защитной среды, не допускает быструю регулировку объема газа. Сварщик может отказаться от использования баллонов и вести сварку специальной проволокой, содержащей флюс.

Преимуществом технологии являются снижение себестоимости работ, уменьшение массы перевозимого оборудования. Одновременно учитывают повышенную цену сырья либо сложности с поиском качественного материала. Кроме того, сварить заготовки из легированных сталей или алюминиевых сплавов без защитной газовой среды невозможно.

Полученный шов будет иметь недостаточную прочность либо разрушаться при приложении нормативного усилия.

Выбор проволоки для полуавтомата

Перед началом выполнения работ необходимо выбрать проволоку, марка которой зависит от толщины соединяемых листов и типа металла. От корректности подбора зависят прочность шва и скорость выполнения работ. Сварщику требуется знать, можно ли пользоваться для выполнения работ проволокой, рассчитанной на газовую среду. Допускается применение таких материалов, но следует учитывать, что из-за отсутствия защитной атмосферы качество материала в зоне стыка снижается.

Виды присадок

Виды присадочных проволок:

Стандартная стальная с омедненной поверхностью, предназначенная для соединения или восстановления поверхности деталей из углеродистой либо низколегированной стали. Слой меди наносится электрохимическим методом, что обеспечивает защиту от образования гальванической пары и коррозии материала сердечника. Отличается стабильным химическим составом, из-за простой технологии производства имеет низкую себестоимость. Сварка полуавтоматом без газа обычной проволокой не рекомендуется из-за недостаточного качества шва.
Для соединения деталей из углеродистых сталей используют проволоку с дополнительными легирующими компонентами (например, хромом, ванадием или вольфрамом). Материал обеспечивает формирование однородных швов с повышенной прочностью, соответствующей характеристикам основного металла.
При сварке нержавеющих сталей используют проволоку с химическим составом, близким к параметрам основного материала. В зависимости от легирующих присадок сварочные материалы подразделяют на мягкие или твердые, существует категория термостойких материалов. Следует учесть, что отказ от атмосферы защитного газа приводит к появлению пор либо насыщению расплава посторонними примесями. Не рекомендуется сварка нержавеющих сталей стандартной проволокой (как с подачей газа, так и без защиты) из-за низкого качества шва.
При сварке алюминиевых сплавов используют специальную проволоку с присадками, стабилизирующими материал в зоне стыка. Следует учитывать, что сварочный материал должен храниться в герметичной упаковке. Под воздействием атмосферы на поверхности образуется тугоплавкая оксидная пленка, препятствующая горению дуги. Технологию сварки без газа для алюминиевых сплавов используют редко из-за низкого качества стыка. Для создания неразъемного соединения применяют полуавтомат с подачей химически инертного аргона.
Специальная порошковая проволока для полуавтомата без газа, содержащая флюс на рутиловой основе. Подходит для сварки в любом положении, при наплавке обеспечивает высокую скорость накопления металла на поверхности заготовок. Допускает заполнение расплавом угловых стыков или узких зазоров, формируемый шов имеет аккуратный облик и не содержит термических трещин.

Плюсы и минусы порошковой проволоки

Преимущества материалов на порошковой основе:

большой выбор диаметров (от 0,6 до 2,4 мм с шагом 0,1 мм), что позволяет соединять листы разной толщины;
возможность сварки углеродистых либо легированных сталей, а также оцинкованного металла;
отсутствие необходимости доставки или подключения баллонов с защитной средой;
мобильность оборудования;
повышенная скорость ведения работ.

повышенная себестоимость работ из-за высокой цены сварочных материалов;
падение качества шва (по сравнению с технологией с использованием атмосферы защитных газов).

Расчет расхода проволоки

Для расчета потребности присадочного материала на 1 погонный метр стыка используют формулу N=G*R, где:

N – искомый параметр;
G – масса расплава в формируемом стыке длиной 1 м;
R – поправочный коэффициент, указывающий на соотношение наплавленного металла к массе израсходованной проволоки.

Для определения параметра G применяют уравнение вида G=A*B*L, где:

A – площадь поперечного среза шва в мм²;
B – плотность (зависит от химического состава);
L – длина стыка.

Поскольку затраты материала зависят от положения линии соединения в пространстве, то в формулу расчета параметра N вводят коэффициент X, равный:

1,0 – для нижних стыков;
1,05 – для наклонных поверхностей;
1,1 – для вертикальных перегородок;
1,2 – для потолочных конструкций.

Приведенный алгоритм расчета разработан для сварки в газовой среде, не учитывает разбрызгивание металла при отказе от защитной атмосферы. Рекомендуется ввести в формулу поправочный коэффициент 1,2…1,4, позволяющий компенсировать выброс части расплава из сварочной ванны.

Следует учесть, что расход зависит от квалификации сварщика, характеристик используемого оборудования и основного материала, а также диаметра присадочной проволоки.

Заправка аппарата

Алгоритм установки в аппарат:

Аккуратно надеть бобину на направляющий вал аппарата. Необходимо удерживать свободный конец присадочного материала, предотвращая случайное разматывание катушки.
Вставить наконечник в канавку направляющего ролика.
Нажать на тумблер включения электрического привода в режиме холостого хода с максимальной скоростью подачи.
Протянуть проволоку через рукав, а затем наконечник горелки (не допуская застревания).

Необходимое оборудование

Для выполнения работ потребуются:

сварочный полуавтомат, поддерживающий работу в режиме обратной полярности;
розетка для подключения оборудования;
защитный костюм и маска;
проволока с подходящим химическим составом или диаметром;
прижимы или струбцины для удержания деталей.

Настройка полуавтомата

При проведении работ допускается коммутация с обратной полярностью подключения (отрицательный вывод необходимо подключить к заготовкам, а положительный полюс подвести к сердечнику, зажатому в цанге горелки). Затем необходимо установить катушку с присадочным материалом, отрегулировать направляющие ролики подающего механизма ( настройки зависят от диаметра сердечника). При использовании порошковой проволоки не следует затягивать крепление прижимного элемента, поскольку существует риск деформации либо заклинивания стержня.

Затем необходимо определить сварочный ток, который зависит от ширины зазора, химического состава и толщины соединяемых листов. Для регулировки параметра на фронтальной части аппарата предусмотрен поворотный регулятор со шкалой (на части изделий имеется жидкокристаллический дисплей). После настройки рекомендуется сделать пробный шов на обрезке материала, имеющего одинаковый химический состав с соединяемыми заготовками. Если настройки корректны, то можно приступить к сварке основных швов.

Как происходит сварка без газа: инструкция

Общая инструкция по использованию сварочного полуавтомата без газа:

Провести подготовку сопрягаемых кромок, с которых следует удалить ржавчину или жировые отложения. Посторонние частицы ухудшают качество металла в стыке и снижают механические характеристики.
Смонтировать направляющие ролики и насадку на сварочную головку в соответствии с диаметром присадочного материала.
Подключить выводы оборудования в соответствии с требуемой полярностью (зависит от характеристик и химического состава проволоки, указывается производителем на упаковке).
Установить на аппарате минимально допустимые скорость подачи присадочного материала и напряжение дуги.
Обработать наконечник для предотвращения налипания капель расплава.
Надеть защитный костюм и сварочную маску.
Подключить питание и начать варить от верхней точки шва, перемещая горелку под углом вперед. Для повышения качества работ рекомендуется использовать прерывистую дугу и визуально контролировать линию стыка. Не следует вести горелку рывками, что приводит к нарушению нормального дугового разряда и неравномерному заполнению ванны расплавом.

Следует учесть, что технология сварки полуавтоматом без углекислоты или иного защитного газа не подходит для начинающих сварщиков. Для получения навыков рекомендуется тренироваться на отходах стального профиля, а затем перейти к сварке базовых конструкций. Дополнительно необходимо оценить все преимущества и недостатки методики, что позволит избежать дополнительных затрат (например, в случае недостаточной прочности швов из-за ошибочно выбранной технологии).

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.

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.

Сварка порошковой проволокой (FCAW)

Сварка порошковой проволокой может выполняться на том же оборудовании, что и сварка полуавтоматом. Сокращенное наименование этого процесса, принятое за рубежом - FCAW (Flux Cored Arc Welding).

Содержание

Что такое порошковая проволока?

Порошковая проволока представляет собой трубку из металла, заполненную порошком (флюсом).

Каждый тип порошковой проволоки имеет свой состав флюса. Через флюс можно изменять характеристики дуги и переноса электродного металла, а также металлургические особенности формирование сварного шва. Благодаря этому удалось преодолеть некоторые недостатки, свойственные процессу сварки MIG и MAG. Так, например, порошковая проволока позволяет вводить через флюс в металл шва легирующие элементы, что нельзя сделать в случае использования проволоки сплошного сечения, из-за ухудшения характера волочения.

Обычно газовая защита при сварке порошковой проволокой обеспечивается за счет газа, подаваемого из вне (Gas-shielded FCAW - FCAW-G). Однако, разработаны проволоки, в которых достаточный объем защитного газа производится при разложении флюса при нагреве - это так называемый процесс сварки самозащитной порошковой проволокой (Self-shielded FCAW - FCAW-S).

В действительности это всего лишь особая разновидность процесса полуавтоматической сварки. Поэтому для нее характерны те же особенности, что и для других процессов сварки в защитных газах, так как она также нуждается в эффективной газовой защите. Например, требование поддерживать минимальное расстояние между газовым соплом и изделием также действительно и для сварки порошковой проволокой (FCAW). Необходимо предпринимать меры против сквозняков от открытых дверей и окон, так как они могут отдувать защитный газ в сторону. Тоже самое касается потоков воздуха от вентиляционных систем и даже от воздушных систем охлаждения сварочного аппарата.

Функции флюса сердечника порошковой проволоки

Состав флюса разрабатывается согласно области применения порошковой проволоки. Основной функцией флюса является очистка металла шва от таких газов как кислород и азот, которые оказывают отрицательное влияние на механические свойства сварного шва. Для того чтобы снизить содержание кислорода и азота в металле шва во флюс проволоки добавляют кремний и марганец, которые являются раскислителями, а также способствуют улучшению механических свойств металла. Такие элементы как кальций, калий и натрий вводятся во флюс с целью придания шлаку свойств, способствующих улучшению защиты расплавленного металла от воздействия атмосферного воздуха при кристаллизации металла.

Кроме того, шлак обеспечивает:

формирование поверхности шва требуемого профиля
удержание ванны расплавленного металла при сварке в вертикальном и потолочном положениях
снижение скорости остывания металла сварочной ванны

Кроме того, калий и натрий способствуют получению более мягкой (стабильной) дуги и снижают разбрызгивание.

Легирование металла шва через флюс является более предпочтительным по сравнению с легированием металла шва через проволоку сплошного сечения. Вводить в сердечник порошковой проволоки легирующие компоненты технически проще и дешевле, чем изготавливать проволоку сплошного сечения из легированного металла. Обычно используются следующие легирующие элементы: молибден, хром, никель, углерод, марганец и др. Добавка этих элементов в металл шва повышает его прочность и пластичность, и в то же время, предел текучести, а также улучшает свариваемость металла.

Состав флюса определяет будет ли порошковая проволока рутилового или основного типа (также как и в случае с покрытыми электродами).

Применяются также порошковые проволоки с повышенным содержанием металлического порошка (металл–корд). Во флюсе порошковых проволок этого типа содержится большое количество железного порошка, а также добавки кремния и марганца. Некоторые проволоки содержат также до 2% никеля, который повышает ударную вязкость при низких температурах.

Порошковые проволоки типа металл–корд применяются для сварки полуавтоматом стыковых и угловых швов во всех пространственных положениях. Они обеспечивают высокую производительность наплавки. Сварной шов имеет гладкую поверхность и не покрыт шлаком, а это означает, что можно выполнять несколько проходов без предварительной очистки предыдущего валика.

Применение сварки порошковой проволокой

В настоящее время сварка порошковой проволокой (FCAW) применяется там, где раньше использовались покрытые электроды, например, в кораблестроении и других отраслях тяжелого машиностроения применительно к толщинам более 1,5 мм изделий из обычных низкоуглеродистых, жаростойких, коррозионностойких и нержавеющих сталей.

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.

Читайте также: