Сварка 09г2с порошковой проволокой

Обновлено: 16.05.2024

В настоящее время на предприятиях различных отраслей промышленности накоплен большой опыт применения наплавки и сварки в процессе изготовления и ремонта оборудования различного назначения. Наблюдается тенденция роста применения автоматизированной и механизированной сварки и наплавки порошковыми проволоками, что предопределено комплексом преимуществ данного материала. Успешное применение сварки и наплавки обусловлено комплексным выбором:

Способа сварки или наплавки;
Сварочного или наплавочного материала;
Технологии и техники процесса;
Выбором применяемого оборудования;
Квалификации рабочего.

Основные положения по технологии и технике наплавки хорошо известны и легко реализуются при применении порошковых проволок. Следует обратить внимание на некоторые общие положения, касающиесявыбора наплавочной проволоки:

Применение наплавки пластичного буферного слоя в зависимости от вида нагружения, так как высокоуглеродистые наплавочные материалы склонны к образованию трещин (или сетки трещин)
Использование технологических приемов по уменьшению доли участия основного металла;
Предварительный и местный подогрев (в некоторых случаях сопутствующее охлаждение для снижения автоподогрева);
Строгое соблюдение режимов наплавки (особенно для самозащитных порошковых проволок);
Оптимизация тепловложения в изделие (особенно при наплавке высокомарганцовистых аустенитных сплавов);
Оптимальная схема раскладки наплавляемого металла с учетом конструкции детали с целью предупреждения деформаций изделия после наплавки.

Анализ опыта эксплуатации оборудования позволяет определить вид нагрузок и износа деталей с целью оптимального выбора материалов для восстановления геометрических размеров и упрочнения ремонтируемой детали. В ряде случаев целесообразно нанесение упрочняющих слоев в процессе изготовления деталей с целью повышения ресурса оборудования и снижения простоев, связанных с ремонтом. Технико-экономический анализ позволяет выбрать необходимый для конкретных условий наплавочный или сварочный материал. К сожалению, зачастую предприятия стараются применять наиболее дешевый материал, но такой подход справедлив только при выборе материалов-аналогов. Для большинства случаев экономически целесообразно применение порошковых проволок.

Практически на всех предприятиях независимо от их профиля производятся идентичные ремонтные работы. Как для сварки, так и для наплавки обязательна реализация технологических мероприятий по обеспечению качества.

Достаточно сложной задачей является предупреждение образования трещин в наплавленном и основном металле. Одним из эффективных мероприятий повышения качества при сварке или наплавки практически всех марок сталей является применение предварительного или сопутствующего подогрева с учетом величины эквивалентного углерода, жесткости конструкции, температуры окружающей среды, режима сварки, а в некоторых случаях – проковки наплавляемого металла. Для обеспечения требуемого уровня механических свойств и твердости наплавляемого металла необходимо учитывать перемешивание с основным металлом. Расчет химического состава металла шва или наплавленного металла по известным методикам позволяет оптимизировать состав сердечника порошковой проволоки. Учитывается также ряд параметров, влияющих на проплавление металла: полярность, число проходов и схема их выполнения, вылет и наклон проволоки.

При сварке разнородных сталей и наплавке в ряде случаев целесообразно применение буферных слоев, что позволяет снизить долевое участие основного металла, предотвращает образование межслойных трещин и переход трещин в основной металл, снижает остаточные напряжения. Состав промежуточного слоя выбирается с учетом состава основного и наплавляемого металла, жесткости детали и вида нагрузки. Для деталей подверженных ударным нагрузкам, целесообразно упрочнение с чередованием пластичных и твердых слоев (рис.1).

Рис. 1. Схема расположения буферного (а) и плакирующего (б) слоев

При производстве стального литья актуальна задача исправления различных дефектов (пустоты, рыхлости, трещины и др.). для исправления дефектов литья сталей 20Л, 30Л, 35Л в условиях цехов наиболее целесообразно применение газозащитных порошковых проволок. При ремонте износа литых деталей в монтажных условиях длявосстановления геометрических размероврекомендуется применять самозащитную проволоку ППс-ТМВ6 диаметром 2,4…3,0 мм, а для упрочнения – специализированные проволоки.

Для исправления дефектов литья марганцовистых сталей (сталь Гатфильда) и устранения износа деталей используются аустенитные порошковые проволоки. При выполнении сварочных и наплавочных работ необходимо выполнять рекомендации по обеспечению минимального тепловложения, распределению мест сварки и, по возможности, их одновременному выполнению, недопустимости разогрева изделия до температуры более 200°С, применению сопутствующего охлаждения и проковки швов. Аустенитные наплавочные материалы (Mn, Cr-Mn, Cr-Ni-Mn, ВЕЛТЕК-Н210, ВЕЛТЕК-Н215, ВЕЛТЕК-Н220С, ВЕЛТЕК-Н230) хорошо зарекомендовали себя при упрочнении плит дробилок, молотов, железнодорожных крестовин и концов рельсов, а также для сварки перлитных сталей со сталью 110Г13Л.

При абразивном износе хороший результат получен при упрочнении высокоуглеродистыми хромистыми и карбидосодержащими сплавами, при интенсивном гидроабразивном и газоабразивном износе – сплавами, содержащими карбиды вольфрама и титана. При повышенных температурах высокая стойкость обеспечивается применением хромистых сплавов, упрочненных карбидами вольфрама, ниобия и титана, имеющих более низкую стоимость по сравнению с никелевыми и кобальтовыми сплавами.

Широкое распространение находят коррозионно-стойкие наплавки – хромистые (Cr > 13%) сплавы, которые дополнительно легируются Ni, Mo, V, Nb или Ti в зависимости от условий работы упрочняемой детали.

ООО «ТМ. ВЕЛТЕК» создана гамма порошковых проволок для сварки и наплавки.

Сварочные газозащитные порошковые проволоки

Проволоки ППс-ТМВ2, ППс-ТМВ-МК5, ППс-ТМВ7, ППс-ТМВ8, ППс-ТМВ29 предназначены для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей Ст3пс, 09Г2, 09Г2С, 10ХСНД и т.п.; газозащитные проволоки ППс-ТМВ14 и ППс-ТМВ15 — для сварки и наплавки теплоустойчивых сталей 12ХМ, 15ХМ, 12Х1МФ, 20ХМФ взамен покрытых электродов ТМЛ-1У и ТМЛ-3У.

При сварке крупногабаритных изделий предъявляются повышенные требования к сварочным материалам, технологии и техники сварки и наплавки. Задачам повышения качества выполняемых работ, снижения материальных, энергетических и трудовых затрат в полной мере отвечает применение порошковых проволок. В течении последних 5 лет «Криворожский завод горного оборудования» совместно с ООО «ТМ.ВЕЛТЕК» проводит комплекс работ по увеличению объемов дуговой сварки и наплавки порошковой проволокой. В результате этих работ разработана и внедрена гамма порошковых проволок различного назначения. В общем объеме применяемых для сварки и наплавки материалов доля порошковых проволок увеличилась с 15 до 85%.

Так, выполнена сварка чаши конусной дробилки ККД-1500 (Рис. 2). Чаша массой 50 т из стали 35Л собиралась из двух частей (верхней и нижней), которые сварили между собой.

Рис. 2 Сварка чаши мельницы ККД-1500 порошковой проволокой ППс-ТМВ29.

Горизонтальный монтажный стык диаметром 2980 мм выполнен с двухсторонней чашеобразной разделкой кромок при толщине металла 180 мм. Сварку выполняли порошковой проволокой марки ППс-ТМВ29 диаметром 1,6 мм на постоянном токе обратной полярности с защитой углекислым газом (16…18л/ч):

— Заполняющие слои: IД = 280…300А, UД = 28…19В;

— Облицовочный слой: IД = 180…200А, UД = 25…26В.

Для сварки применяли полуавтоматы ПДГ516 с источником питания ВДУ506.

Сварка деталей и узлов агломерационного и обогатительного оборудования, горнодобывающей техники, в том числе из сталей Ст3пс, 09Г2С, а также заварка дефектов литья из сталей 25Л, 35Л выполняются газозащитными порошковыми проволоками марок ППс-ТМВ-МК5, ППс-АН8, ППс-ТМВ8, ППс-ТМВ29, а узлов из низколегированных высокопрочных сталей 12Х2НМСА, 12Х2НВСА – проволокой ППс-ТМВ57. Для заварки дефектов литья сталей 20Л, 35Л наиболее эффективно применение металлопорошковой проволоки марки ППс-ТМВмк5. Малое количество шлака (4-5%), высокий коэффициент использования проволоки (1,06), высокая стойкость против образования пор и трещин определяют преимущества данной проволоки перед другими сварочными материалами.

Хорошие результаты были получены при сварке деталей и заварке дефектов литья из теплостойких Cr-Mo сталей (15ХМ, 12ХМ, 20ХМЛ, 35ХМЛ) с применением газозащитной порошковой проволоки с сердечником карбрнатно-флюоритного типа марки ППс-ТМВ14 диаметром 1,6 мм, при заварке дефектов литья высокомарганцовистых сталей 110Г13Л – самозащитной порошковой проволокой ВЕЛТЕК-Н220 диаметром 2,0 мм.

Для восстановительной наплавки плунжеров гидропрессов, защитных втулок грунтовых насосов для перекачки пульпы применяется порошковая проволокаВЕЛТЕК-Н410 диаметром 2,6…3,0 мм под флюсами АН348, АН20 и Н26 (в данном случае с заказчиком согласуется исполнение проволоки). Процесс наплавки проволокой ВЕЛТЕК-Н410 характеризуется самопроизвольным отделением шлаковой корки, отсутствием пор и трещин, получением стабильного химического состава и твердости наплавленного металла.

Проволока ППс-ТМВ57 рекомендуется для сварки высокопрочных низколегированных сталей 14Х2МР, 14ХГНМ, 12ГН2МФАЮ, а также для наплавки посадочных мест на валах и осях, восстановления зубьев шестерней из сталей 40, 40Х, 45, 25Х1М1Ф, 38ХМ.

Проволока ПП-АН39 предназначена для автоматической сварки с принудительным формированием вертикальных монтажных стыков малоуглеродистых и низколегированных сталей Ст3пс, 09Г2, 09Г2С, 10ХСНД. Проволока применялась на Херсонском судостроительном заводе при сварке монтажных стыков блоков танкеров и сухогрузов (Рис.3).

Рис. 3. Корпус сухогруза, сваренный с применением проволок ПП-АН39 и ППс-ТМВ7.

Проволока ППс-ТМВ2 успешно применялась в ОАО «Днепрометиз» (г.Днепропетровск) при сварке ванн горячего цинкования. Применение проволоки обеспечивает высокую стойкость сварных швов в расплавленном цинке. Визуальный контроль ванн после эксплуатации в течении года показал отсутствие коррозии сварных швов.

Сварочные самозащитные порошковые проволоки.

Проволоки ПП-АН1, ППс-ТМВ3, ППс-ТМВ6 рекомендуются для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей Ст3пс, 09Г2С, 10ХСНД. Проволоки ПП-АН1, ППс-ТМВ6 применяются вагоноремонтными заводами при ремонте вагонов согласно нормативной документации.

Проволока ППс-ТМВ6 успешно применяется при ремонте оборудования ГОКов (корпуса мельниц, насосов для перекачки пульпы, восстановление зубьев шестерен мельниц (Рис.4)) и сварке металлоконструкций.

Рис. 4. Заварка дефектов зубчатого венца шаровой мельницы проволокой ППс-ТМВ6.

Проволока ППс-АНТ используется для ванной сварки арматуры класса А1 и А2 в графитовых и медных формах, на остающейся стальной подкладке, а проволока ППс-АНТс также для сварки с принудительным формированием монтажных стыков из малоуглеродистых и низколегированных сталей Ст3пс, 09Г2, 09Г2С, 10ХСНД.

Проволока ППс-ТМВ11, ВЕЛТЕК-Н215 рекомендуется для сварки (наплавки) малоуглеродистых сталей ДСТУ 2651 (ГОСТ 380), низколегированных и углеродистых сталей ГОСТ 19281, а также легированных конструкционных сталей ГОСТ 4543 с аустенитными марганцовистыми сталями (тип 110Г13) ГОСТ 5356, а также для нанесения буферных слоев.

Коррозионно-стойкая наплавка

Для наплавки роликов МНЛЗ применяют порошковые проволоки ВЕЛТЕК-Н470 диаметром 2,0…3,6 мм под флюсом АН20. Наплавленный металл имеет твердость 40…47 HRC и обеспечивает повышенную стойкость к коррозии, разгару, истиранию. Для наплавки роликов малого диаметра (90…150 мм) предназначена самозащитная проволока ВЕЛТЕК-Н470С диаметром 1,6…2,4 мм. Порошковая проволока ВЕЛТЕК-Н470 обеспечивает хорошее формирование наплавочного металла и легкую отделимость шлаковой корки при наплавке под флюсом АН20С и удовлетворительную отделимость при температурах ролика более 300оС. Отечественные флюсы АН20С и АН26 отличаются более высоким содержанием SiО2, что приводит к образованию шпинелей и ухудшению отделимости шлаковой корки, по этому показателю они значительно уступают зарубежным флюсам «Universal» (Weldclad), ОК10.61 (ESAB), WAF-325 (Welding Alloys). Структура металла представляет собой низкоуглеродистый мартенсит, упрочненный дисперсными карбидами молибдена, ниобия, ванадия и содержанием д-феррита менее 5% (рис.5).

Рис. 5. Микроструктура металла, наплавленного проволокой ВЕЛТЕК-Н470 (HRC 40. 44). х1000

Газозащитная порошковая проволока ВЕЛТЕК-Н472 диаметром 2,0 мм (Нп-08Х14) применялась на Новокраматорском машиностроительном заводе для наплавки опорных поверхностей подшипниковых узлов при изготовлении сегментов МНЛЗ. Проволока ВЕЛТЕК-Н470 диаметром 2,4…3,2 мм успешно использовалась в ОАО «Днепропресс» для наплавки плунжеров диаметром 200, 400 и 560 мм длиной 345, 3265 и 4555 мм. Твердость упрочняющего слоя после механической обработки составила 50HRC (по требованию заказчика). Для наплавки плунжеров и защитных втулок мельниц традиционно используются порошковые проволоки ВЕЛТЕК-Н410 (Нп-12Х14Н3), ВЕЛТЕК-Н420 (Нп-10Х14Т) диаметром 2,0…4,0 мм (твердость наплавленного металла 40…48 HRC). Для наплавки в среде СО2 или СО2+Ar рекомендуются проволоки диаметром 1,6…2,0 мм.

Для наплавки плунжеров шахтной гидравлики крепей и комплексов хорошие результаты дает применение порошковой проволоки ВЕЛТЕК-Н425 диаметром 2,0..2,2 мм с системой легирования Cr-Ni-Mo для наплавки под флюсом АН20 и АН26. Технология наплавки хорошо отработана. Наплавленный металл имеет твердость 40…47 HRC, обеспечивает коррозионную стойкость в подземных водах.

Заводом «Универсал» (г.Горловка) совместно с ООО «ТМ.ВЕЛТЕК» разработана и внедрена технология одно- и двухслойной наплавки тел вращения диаметром 40…200 мм (рис.6).

Рис. 6. Штоки домкратов, наплавленные проволокой ВЕЛТЕК-Н425.

Технология двухслойной наплавки позволяет получить более легированный и коррозионно-стойкий, чем при однослойной наплавке, наплавленный слой с небольшим припуском на механическую обработку и характеризуется лучшей воспроизводимостью. Проволока ВЕЛТЕК-Н425 обеспечивает хорошее формирование, легкую отделимость шлаковой корки, отсутствие пор и трещин при наплавке под флюсами АН20 и АН26. В настоящее время отрабатывается технология коррозионно-стойкой наплавки внутренней поверхности цилиндров. Ферритно-мартенситная структура с равномерным распределением дисперсных карбидов при суммарном содержании Cr+Ni+Mo > 20% характеризуется хорошей коррозионной стойкостью в водах соляных и угольных шахт (рис.7).

Рис. 7. Микроструктура металла, наплавленного проволокой ВЕЛТЕК-Н425

Заводом «Универсал» выполнена коррозионно-стойкая наплавка более 10 000 элементов стоек гидравлических и механизированных крепей типа КТК.

Упрочняющая наплавка

ООО «ТМ.ВЕЛТЕК» выпускает более 60 марок порошковых проволок для упрочняющей наплавки применительно к ремонту оборудования металлургических и машиностроительных заводов, предприятий горнодобывающих отраслей. Приведем некоторые примеры применения.

При наплавке упрочняющих слоев на засовах днищ, козырьках экскаваторов (Рис.8), ножах грейдеров, бульдозеров и т.п. самозащитной порошковой проволокой марки ВЕЛТЕК-Н620 Ø 2,0-2,6 мм (взамен электродов Т590, Т620 и порошковой проволоки ПП-АН125) работоспособность рабочих органов увеличилась на 30-50%.

С целью расширения технологических возможностей стандартных порошковых проволок ПП-Нп-25Х5ФМС, ПП-Нп-35В9Х3СФ, ПП-Нп-18Х1Г1М, ПП-Нп-30Х5Г2СМ, ПП-Нп-12Х13, ПП-Нп-10Х14Т, ПП-Нп-20Х17 отработаны их модификации малых диаметров (1,2…2,0 мм) с защитой СО2, Ar+CO2, а так же Нп-14СТ, Нп-19ГСТ диаметром 1,2…2,0 мм.

Для наплавки шнеков прессов производства полиэтиленовой пленки разработана и внедрена на предприятии «Универсал Центр» (г.Днепропетровск) газозащитная проволока ВЕЛТЕК-Н540 диаметром 1,2 мм. Ресурс шнеков увеличен с 1 месяца до 2 лет.

Предприятием «КатМеталл» (г.Киев) газозащитная порошковая проволока ВЕЛТЕК-Н565 диаметром 1,2 мм успешно применяется для наплавки фрез, поставляемых этим предприятием в Германию.

Предприятие «Композит» применяет порошковую проволоку ВЕЛТЕК-Н620 диаметром 2,0 мм для наплавки лопаток роторов дымососов и других деталей, подверженных ударно-абразивным нагрузкам.

Наплавка крановых колес

Для наплавки крановых колес предлагаются порошковые проволоки марок ВЕЛТЕК-Н300-РМ, ВЕЛТЕК-Н350-РМ диаметром 1,6…4,0 мм в сочетании с флюсами АН348, АН60 и защитой углекислым газом.

Следует отметить, что предпочтительнее применять флюс АН60 в связи с более низким содержанием серы, фосфора и водорода и более высокой технологичностью. В последние годы успешно применяется проволока ВЕЛТЕК-Н300РМ взамен сплошной проволоки Нп-30ХГСА (ГОСТ 10543-82). Для наплавки колес тяжело нагруженных кранов разработан вариант технологии, при котором реборды, подвергающиеся более интенсивному изнашиванию, наплавляли под флюсом АН348 порошковой проволокой марки ВЕЛТЕК-Н285РМ диаметром 3,0 мм, а поверхность катания – порошковой проволокой ВЕЛТЕК-Н300РМ с твердостью наплавленного металла 300…350 HB (рис.9).

Рис. 9. Схема наплавки крановых колес: 1- основной металл,
2- металл, наплавленный ВЕЛТЕК-Н300РМ,
3 — металл, наплавленный ВЕЛТЕК-Н285РМ

Cr-Mn наплавленный металл со структурой метастабильного аустенита обеспечивает высокую износостойкость реборд благодаря самоупрочнению под воздействием наклепа. Такая технология позволила повысить срок службы крановых колес в 2 раза без увеличения износа подкрановых путей.

Орлов Л.Н., Голякевич А.А., Гиюк С.П., Упырь В.Н. («ТМ.ВЕЛТЕК», г. Киев, Украина)

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.

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.

Стальная и порошковая сварочная проволока

Проволоку различают по назначению: для сварки или наплавки.

Всего выпускается около 80 марок проволоки.

Буквы "Св" означают, что проволока сварочная. Через дефис указывают марку стали, из которой изготовлена проволока. Первая цифра соответствует содержанию углерода в сотых долях процента. Буквы означают наличие легирующих элементов в процентах, которые указываются числом, следующим за буквенным обозначением.

Для сварки низкоуглеродистых сталей используют шесть марок: Св-08, Св-08А, Св-08АА, Св-08ГА, Св-10ГА, Св-10Г2,

Для низко- и среднелегированных сталей - 30 марок, например: Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-18ХГС и др.

Для сварки высоколегированных сталей применяют 41 марку проволоки Св-08Х14ГНТ, Св-12Х13 и др.

Если после буквы цифра отсутствует, то количество данного элемента не превышает 1%. Буква "А" в конце маркировки свидетельствует о пониженном содержании серы и фосфора, а буквы "АА" - о еще меньшем их количестве.

Низкоуглеродистую и легированную проволоки выпускают неомедненными и омедненными (условное обозначение - О). Омеднение защищает проволоку от окисления и улучшает токоподвод.

В конце маркировки может стоять буква "Э". "Э" означает, что проволока служит для изготовления электродов. Буквы "Ш", "ВД" или "ВИ" говорят о том, что сталь для проволоки изготовлена соответственно электрошлаковым, вакуумно-дуговым переплавом или в вакуумно-индукционных печах.

Пример условного обозначения сварочной проволоки диаметром 3 мм марки Св-08А с омедненной поверхностью из стали, полученной электрошлаковым переплавом:

Условия сварки

Рекомендуемая проволока

Низкоуглеродистые и низколегированные стали в углекислом газе и смесях активных газов

Низкоуглеродистые и низколегированные стали в аргоне и гелии

Сварка в углекислом газе на открытом воздухе

Строительные металлоконструкции из стали 16Г2АФ в углекислом газе

Металлоконструкции из стали 10ХСНД в углекислом газе

Высокопрочные низколегированные стали (типа 14ХГНМ) в углекислом газе

Стали 08Х22Н6Т и 08Х18Г8Н2Т в углекислом газе

Проволока для сварки среднеуглеродистых и теплоустойчивых сталей

Марка стали

Марка проволоки при сварке

в азоте, гелии

в углекислом газе

Cв-15XMA, Св- 18ХГСА

Св-10ГСМ, Св-10ГСМТ, CB-08X2CMA, Cв-15XMA, Св-18ХГСА, Св-08ХЗГ2СМ

Св-08ХНСМА, Св-08ХГ2СМ, Св-08ХГСМА

15X5M, 15X5, 15Х5ВФ

Стальная сварочная проволока выпускается следующих диаметров (мм): 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 и 12,0, Проволока поставляется в мотках диаметром 150-750 мм, массой от 1,5 до 40 кг, а также намотанной на катушки и кассеты.

Поверхность проволоки должна быть чистой и гладкой, без трещин, расслоений, плен, закатов, раковин, забоин, окалины, ржавчины, масла и других загрязнений.

При необходимости проволоку очищают пескоструйным аппаратом или травлением в 5%-ном растворе соляной кислоты. Можно очищать проволоку, пропуская ее через специальные механические устройства, а также шлифовальной бумагой до металлического блеска. Перед очисткой бухту проволоки рекомендуется отжечь при температуре 150-200°С в течение 1,5-2 часов.

Обязателен сертификат с указанием предприятия-изготовителя, условного обозначения проволоки, номера плавки и партии, состояния поверхности и ее химического состава. При утере сертификата проволока может быть использована только после определения ее химического состава.

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.

Читайте также: