Сварка MIG-MAG в защитных газовых смесях. Райский В.Г. Выбрать валюту   Персональный раздел
Ваша корзина  
Товаров:
Оформить
Главная
Тактические товары
Товары для ковки
ТВЧ, Горны
Трубогибы
Дровоколы РАСПРОДАЖА
Печи камины
Новости
Контакты
Поиск
Ok
Расширенный поиск
Каталог
Хиты продаж
Бойлерная печь камин с термостатом Olymberyl Aidan обогреет весь дом (до 185 кв.м.)
Бойлерная печь камин с термостатом Olymberyl ...
45'045,00 грн
Подробнее Добавить в корзину

Покупатель: Гость

Сварка MIG-MAG в защитных газовых смесях. Райский В.Г.

 

I. Введение
Анализ рынка оборудования для дуговой сварки плавлением, сложившегося на рубеже веков, показывает, что наиболее распространенным способом сварки в промышленности продолжает оставаться полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в среде защитных газов (MIG/MAG процесс). За последнее десятилетие ХХ века доля металла, наплавленного ручной дуговой сваркой, снизилась в 2 раза - с 22,6% до 11,2%, в то время как доля сварки в защитных газах возросла с 64,3% до 75,7%. Это наглядно видно на диаграммах, приведенных на Рис. 1, 2 [3].

 

Есть основания полагать, что в недалеком будущем доля ручной дуговой сварки стабилизируется на уровне 10 - 12%, доля полуавтоматической сварки сплошной проволокой - на уровне 40 - 50%, доля полуавтоматической сварки порошковой проволокой - на уровне 30 - 40%, доля сварки под флюсом - на уровне 5 - 6%. При этом MIG/MAG процесс используется не только при механизированной, но и при автоматизированной, и роботизированной сварке.

 II. Общее понятия о MIG/MAG сварке

Рис. 3. Общая схема MIG/MAG сварки и оборудования

MIG/MAG - Metal Inert/Active Gas - дуговая сварка плавящимся металлическим электродом (проволокой) в среде инертного/активного газа с автоматической подачей присадочной проволоки. Это полуавтоматическая сварка в среде защитного газа - наиболее универсальный и распространенный в промышленности метод сварки. Иногда этот метод сварки обозначают GMA (Gas Metal Arc) или GMAW (Gas Metal Arc Welding). Применение термина «полуавтоматическая» не вполне корректно, поскольку речь идет об автоматизации только подачи присадочной проволоки, а сам метод MIG/MAG с успехом применяется при автоматизированной и роботизированной сварке. Словосочетание «в углекислом газе», к которому привыкли многие специалисты, умышленно упущено, так как при этом методе все чаще используются многокомпонентные газовые смеси, в состав которых помимо углекислого газа могут входить аргон, кислород, гелий, азот и другие газы.

В зависимости от свариваемого металла и его толщины в качестве защитных газов используют инертные, активные газы или их смеси. В силу физических особенностей стабильность дуги и ее технологические свойства выше при использовании постоянного тока обратной полярности. При использовании постоянного тока прямой полярности количество расплавляемого электродного металла увеличивается на 25 - 30%, но резко снижается стабильность дуги и повышаются потери металла на разбрызгивание. Применение переменного тока невозможно из-за нестабильного горения дуги.

При сварке плавящимся электродом шов образуется за счет проплавления основного металла и расплавления дополнительного металла - электродной проволоки. Поэтому форма и размеры шва помимо прочего (скорости сварки, пространственного положения электрода и изделия и др.) зависят также от характера расплавления и переноса электродного металла в сварочную ванну. Характер переноса электродного металла определяется в основном материалом электрода, составом защитного газа, плотностью сварочного тока и рядом других факторов.

При традиционном способе сварки можно выделить три основные формы расплавления электрода и переноса электродного металла в сварочную ванну. Процесс сварки с периодическими короткими замыканиями характерен для сварки электродными проволоками диаметром 0,5 - 1,6 мм при короткой дуге с напряжением 15 - 22 В. После очередного короткого замыкания (1 и 2 на рис. 4-1) силой поверхностного натяжения расплавленный металл на торце электрода стягивается в каплю. В результате длина и напряжение дуги становятся максимальными. Во все стадии процесса скорость подачи электродной проволоки постоянна, а скорость ее плавления изменяется и в периоды 3 и 4 меньше скорости подачи.

Поэтому торец электрода с каплей приближается к сварочной ванне (длина дуги и ее напряжение уменьшаются) до короткого замыкания (5 на Рис. 4-1). При коротком замыкании резко возрастает сварочный ток и как результат этого увеличивается сжимающее действие электромагнитных сил, совместное действие которых разрывает перемычку жидкого металла между электродом и изделием. Во время короткого замыкания капля расплавленного электродного металла переходит в сварочную ванну. Далее процесс повторяется. Частота периодических замыканий дугового промежутка может изменяться впределах 90 - 450 в секунду. Для каждого диаметра электродной проволоки в зависимости от материала, защитного газа и т.д. существует диапазон сварочных токов, в котором возможен процесс сварки с короткими замыканиями. При оптимальных параметрах процесса сварка возможна в различных пространственных положениях, а потери электродного металла на разбрызгивание не превышают 7%. Увеличение плотности сварочного тока и длины (напряжения) дуги ведет к изменению характера расплавления и переноса электродного металла, перехода от сварки короткой дугой с короткими замыканиями к процессу с редкими короткими замыканиями или без них. В сварочную ванну электродный металл переносится нерегулярно, отдельными крупными каплями различного размера (Рис. 4-2), хорошо заметными невооруженным глазом.

 

1

                                                                                   2                            3

Рис. 4. Основные формы расплавления и переноса электродного металла при MIG/MAG сварке: 1 - короткими замыканиями, 2 - капельный, 3 - струйный

                                                                                1                                    2

Рис. 5. Режим струйного переноса электродного металла при MIG/MAG сварке и форма сварного шва: 1 - нижний предел сварочного тока, 2 - верхний предел сварочного тока.

При достаточно высоких плотностях постоянного по величине (без импульсов или с импульсами) сварочного тока обратной полярности и при горении дуги в инертных газах может наблюдаться очень мелкокапельный перенос электродного металла. Название «струйный» он получил потому, что при его наблюдении невооруженным глазом создается впечатление, что расплавленный металл стекает в сварочную ванну с торца электрода непрерывной струей. Изменение характера переноса электродного металла с капельного на струйный происходит при увеличении сварочного тока до «критического» для данного диаметра электрода. Значение критического тока уменьшается при активировании электрода (нанесении на его поверхность тем или иным способом некоторых легкоионизирующих веществ), увеличении вылета электрода. Изменение состава защитного газа также влияет на значение критического тока. Например, добавка в аргон до 5% кислорода снижает значение критического тока. При сварке в углекислом газе без применения специальных мер получить струйный перенос электродного металла невозможно. Он не получен и при использовании тока прямой полярности. При переходе к струйному переносу поток газов и металла от электрода в сторону сварочной ванны резко интенсифицируется благодаря сжимающему действию электромагнитных сил. В результате под дугой уменьшается прослойка жидкого металла, в сварочной ванне появляется местное углубление. Повышается теплопередача к основному металлу, и шов приобретает специфическую форму с повышенной глубиной проплавления по его оси. При струйном переносе дуга очень стабильна, колебаний сварочного тока и напряжений не наблюдается. Сварка возможна во всех пространственных положениях.

 

III. MIG/MAG сварка в газовых смесях

Если рассматривать применение сварочных газов только с точки зрения получения наилучшей защиты реакционного пространства сварочной дуги от наружного воздуха, то оптимальным защитным газом будет аргон. Аргон тяжелее воздуха (плотность 1,78 кг/м3), обладает низким потенциалом ионизации (15,7 В), не вступает в химические взаимодействия с другими элементами и в достаточных количествах содержится в свободном виде (0,9325% об., или 0,00007% вес.) [7], что позволяет получать его из воздуха в ректификационных установках. В настоящее время аргон широко применяется в качестве защитного газа при сварке алюминиевых сплавов и высоколегированных сталей (особенно нержавеющих хромоникелевых). Однако при сварке углеродистых и низколегированных сталей основных структурных классов на российских предприятиях основным защитным газом для MIG/MAG процесса продолжает оставаться углекислый газ СО2. Между тем применение аргона позволяет повысить температуру сварочной дуги, что улучшает проплавление сварного шва, увеличивая производительность сварки в целом. При этом проплавление приобретает «кинжальную» форму, что позволяет выполнять однопроходную сварку в щелевую разделку металла бoльших толщин. При сварке в среде аргона (как и иных инертных газов) минимизируется выгорание активных легирующих элементов, что позволяет использовать более дешевые сварочные проволоки. Однако применение углекислого газа при сварке плавящимся электродом имеет свои преимущества, связанные прежде всего с химико-металлургическими процессами, происходящими при сварке. Углекислый газ имеет высокую плотность (приблизительно в 1,5 раза выше, чем у воздуха) и сам по себе способен обеспечить качественную защиту реакционного пространства; его потенциал ионизации, равный 14,3 В, дает возможность использовать при сварке эффект диссоциации молекул углекислого газа на оксид углерода СО и свободный кислород:

СО2 - СО + О

СО - С + О

В качестве защитных газовых смесей для сварки плавящимся электродом во всех промышленно развитых странах давно уже не применяют чистый углекислый газ. Для этого используются газовые смеси. От выбора защитной газовой смеси зависит качество сварки. Так, смеси, содержащие в своем составе гелий, повышают температуру сварочной дуги, что улучшает проплавление сварного шва, увеличивая производительность сварки в целом. Повышение производительности сварочных работ при применении газовых смесей составляет не менее 30-50%. Гораздо более значителен эффект от их применения по предприятию в целом. Например, применение газовых смесей при полуавтоматической сварке металла, подлежащего дальнейшей покраске, не требует последующей зачистки сварного шва и околошовной зоны. Сварной шов получается формы и чистоты вполне пригодной для дальнейшей покраски. Это обеспечивает значительное повышение производительности труда при дальнейших работах со сваренными изделиями на предприятии. Кроме того, применение газовых смесей при полуавтоматической сварке обеспечивает еще и повышенные свойства металла сварного соединения, что в ряде случаев позволяет отказаться от последующей термообработки, что всегда трудоемко. Данные защитные газовые смеси применимы для электродуговой сварки как углеродистых, так и легированных сталей. Рассмотрим составы газовых смесей, чаще всего применяемых при дуговой сварке [3].

Защитные газовые смеси для сварки неплавящимся вольфрамовым электродом

Газовая смесь НН-1 (Helishield H3). Это инертная газовая смесь, состоящая из 30% гелия и 70% аргона. Дает более эффективный нагрев, чем аргон. Увеличивается проплавление и скорость сварки, более ровная поверхность шва.

Газовая смесь НН-2 (Helishield H5). Это инертная газовая смесь, состоящая из 50% гелия и 50% аргона. Наиболее универсальная газовая смесь, подходит для сварки материалов практически любой толщины.

Защитные газовые смеси для сварки плавящимся электродом

Газовая смесь К-2 (Pureshield P31). Это наиболее универсальная из всех смесей для углеродисто-конструкционных сталей. Состоит из 82% аргона и 18% углекислого газа. Подходит практически для всех типов материалов.

Газовая смесь К-3.1 (Argoshield 5). Эта смесь состоит из 92% аргона, 6% углекислого газа, 2% кислорода. Разработана для листовых и узких профильных (сортовых) сталей. Дает устойчивую дугу с низ-ким уровнем разбрызгивания, небольшим усилением и плоским гладким профилем сварного шва. Смесь превосходна для глубокого провара и идеально подходит для сварки листового металла.

Газовая смесь К-3.2 (Argoshield TC). Это смесь 86% аргона, 12% углекислого газа, 2% кислорода. Дает устойчивую дугу с широкой зоной нагрева и хорошим проваром профиля, подходит для глубокого провара, сварки коротких швов и для наплавки. Может использоваться для сварки во всех положениях. Идеально подходит для ручной, автоматической и сварки с применением робота-автомата.

Газовая смесь К-3.3 (Argoshield 20). Это смесь 78% аргона, 20% углекислого газа, 2% кислорода. Специально разработана для глубокого провара широкого ассортимента профилей. Смесь хорошо подходит для наплавки и сварки толстых прокатных (сортовых) сталей.

Газовая смесь НП-1 (Helishield HI). Это смесь 85% гелия, 13,5% аргона, 1,5% углекислого газа. Данная смесь дает великолепные чистые швы с гладким профилем и незначительное, либо не дает совсем, окисление поверхности. Идеально подходит для тонких материалов, где высокая скорость прохода дает низкий уровень деформации (искривления) металла.

Газовая смесь НП-2 (Helishield H7). Это смесь 55% гелия, 43% аргона, 2% углекислого газа. Придает низкий уровень сварочному армированию и обеспечивает высокую скорость сварки. Смесь хорошо подходит для автоматической сварки и для применения роботов-автоматов с использованием широкого спектра толщин свариваемых материалов.

Газовая смесь НП-3 (Helishield H101). Это смесь 38% гелия, 60% аргона, 2% углекислого газа. Придает стабильность дуге, что обеспечивает низкий уровень разбрызгивания и снижает вероятность появления дефектов шва. Газовая смесь НП-3 рекомендуется для сварки материалов толщиной свыше 9 мм. Состав газовой смеси оказывает влияние практически на все параметры режима сварки. Результаты исследований, проведенных ЗАО НПФ «Инженерный и технологический сервис» (Санкт-Петербург) представлены в Таблице 1.

Таблица 1. Влияние газовой смеси на параметры сварки (сварка проволокой Св-10ГСМТ o 1,4 мм)

[3]

 ОБЗОР ОБОРУДОВАНИЯ

Защитный газ

Iсв, А

Uд, В

Q, кг/час

?, %

?нб, %

 

CO2

200 - 210

22 - 23

2,3

4,7

1,5

300 - 310

30 - 33

4,3

6,7

2,0

 

97%Ar + 3%O2

200 - 210

21 - 22

3,0

1,4

0,2

300 - 310

29 - 30

4,3

0,5

-

 

82% Ar + 18% CO2

200 - 210

24 - 25

3,7

3,8

0,3

300 - 310

30 - 31

6,0

2,9

0,3

 

78% Ar + 20% CO2 + 2%O2

200 - 210

25 - 26

3,7

3,2

0,2

300 - 310

30 -31

6,0

2,9

0,2

 

86% Ar + 12% CO2 + 2%O2

200 - 210

21 - 22

3,1

1,4

0,2

300 - 310

29 - 30

4,4

0,5

-

где:

Iсв ток сварки,

Uд напряжение дуги,

Q количество наплавленного металла в единицу времени,

? коэффициент потерь металла на разбрызгивание,

Анб коэффициент набрызгивания, определяющий трудозатраты на удаление брызг с поверхности свариваемых деталей.

Влияние состава газовой смеси на свойства металла шва наглядно представлено в Таблице 2:

Таблица 2. Влияние газовой смеси на свойства металла (сварка проволокой Св-10ГСМТ o 1,4 мм, ток сварки 250А, напряжение дуги 23-25 В)

Защитныйгаз

?т, МПа

?в, МПа

?, %

?, %

KCU, Дж/см2

+20?С

-40?С

СО2

401

546

27,0

62,4

14,1

8,4

97%Ar + 3%О2

385

590

28,0

60,0

20,0

12,0

82%Ar + 18%СО2

395

580

30,0

65,0

24,0

16,0

78%Ar + 20%СО2+ 2%О2

392

583

29,5

63,5

23,5

15,3

86%Ar + 12%СО2+ 2%О2

390

585

29,0

63,0

24,0

15,8

 где:

?т предел текучести,

?в предел прочности,

? относительное удлинение,

? относительное укорочение,

KCU ударная вязкость.

Для каждой из этих смесей рекомендуются свои режимы сварки (см. Таблицу 3), учитывающие особенности химико-металлургических процессов, происходящих в сварочной ванне, в которых участвуют составляющие газовых смесей (углекислый газ и кислород).

Таблица 3. Рекомендуемые газовые смеси при полуавтоматической сварке плавящимся электродом различных типов и толщин материалов

Исходный материал
Толщина, мм
Рекомендуемая смесь
Диаметр сварочной проволоки, мм
Скорость сварки, мм/мин
Ток сварки
Iсв, А
Напряжение дуги Uд, В
Скорость подачи проволоки, м/мин
Расход газа, л/мин
Углеродистые конструкционные стали
1,0

К-3.1

0,8

350-600

45-65

14-15

3,5-4,0

12

1,6

К-3.1

0,8

400-600

70-80

15-16

4,0-5,3

14

3,0

К-3.2

1,0

280-520

120-160

17-19

4,0-5,2

15

6,0

К-3.2

1,0

300-450

140-160

17-18

4,0-5,0

15

6,0

К-3.2

1,2

420-530

250-270

26-28

6,6-7,3

16

10,0

К-3.2

1,2

300-450

140-160

17-18

3,2-4,0

15

10,0

К-2

1,2

400-480

270-310

26-28

7,0-7,8

16

10,0

К-2

1,2

300-450

140-160

17-18

3,2-4,0

15

10,0

К-3.3

1,2

370-440

290-330

26-31

10,0-12,0

17

Легированные стали
1,6

НП-1

0,8

410-600

70-85

19-20

6,5-7,1

12

3,0

НП-2

1,0

400-600

100-125

16-19

5,0-6,0

13

6,0

НП-2

1,0

280-520

120-150

16-19

4,0-6,0

14

6,0

НП-2

1,2

500-650

220-250

25-29

7,0-9,0

14

10,0

НП-3

1,2

250-450

120-150

16-19

4,0-6,0

14

10,0

НП-3

1,2

450-600

260-280

26-30

8,0-9,5

14

10,0

НП-3

1,2

220-400

120-150

16-19

4,0-6,0

15

10,0

НП-3

1,2

400-600

270-310

28-31

9,0-10,5

15

Алюминиевые сплавы
1,6

НП-1

1,0

450-600

70-100

17-18

4,0-6,0

14

3,0

НП-1

1,2

500-700

105-120

17-20

5,0-7,0

14

6,0

НП-1

1,2

450-600

120-140

20-24

6,5-8,5

14

6,0

НП-2

1,2

550-800

160-200

27-30

8,0-10,0

14

10,0

НП-2

1,2

450-600

120-140

20-24

6,5-8,5

16

10,0

НП-2

1,6

500-700

240-300

29-32

7,0-10,0

16

10,0

НП-2

1,2-1,6

400-500

130-200

20-26

6,5-8,0

18

10,0

НП-3

1,6-2,4

450-700

300-500

32-40

9,0-14,0

18

 

 

 Если сравнить два способа защиты сварочной ванны (чистый углекислый газ или аргонсодержащие многокомпонентные газовые смеси), то можно сделать выводы в пользу применения многокомпонентных газовых смесей. Использование газовых смесей имеет следующие преимущества:

- за счет более высокой температуры дуги повышается производительность сварки не менее чем в полтора раза при сохранении неизменной потребляемой электрической мощности (то есть обеспечивается снижение удельных энергозатрат примерно в 1,3 раза), а по сравнению с ручной дуговой сваркой покрытым электродом повышение производительности составляет уже не менее 1,5 ? 2,6 = 4 раза (при этом удельные энергозатраты снижаются примерно в 2 - 4 раза);

- за счет появления мелкокапельного или струйного переноса в 1,5 - 3 раза снижается разбрызгивание электродного металла и в 8 - 10 раз снижается набрызгивание электродного металла на сварной шов и околошовную зону, что определяет трудозатраты на удаление брызг с поверхности свариваемых деталей;

- увеличивается глубина проплавления при одновременном уменьшении ширины наплавленного валика («кинжальное» проплавление); - более плавной становится линия перехода от наплавленного металла к основному металлу, что уменьшает вероятность образования очагов трещинообразования в зоне сплавления;

- механические свойства сварного соединения остаются на том же уровне, как и при сварке в углекислом газе, за исключением относительного удлинения ?, которое увеличивается примерно на 10% и ударной вязкости KCU, которая увеличивается существенно, от 1,5 до 2 раз, в зависимости от типа применяемой газовой смеси (это имеет огромное значение для металлоконструкций, работающих на открытых площадках в условиях отрицательных температур);

- стабилизируется процесс сварки и улучшается качество металла шва (снижение пористости и неметаллических включений); - снижается общий расход газовой смеси за счет большей эффективности газовой защиты; - для сварки металлоконструкций с использованием газовых сварочных смесей возможно применение сва-рочных полуавтоматов и автоматов любого производства

Защитные сварочные газовые смеси промышленно выпускаются на заводах по производству технических газов и поставляются в стандартных газовых баллонах различной емкости. Однако в последнее время некоторые потребители предпочитают самостоятельно производить сварочные смеси; это связано илис тем, что стандартно выпускаемые газовые смеси не удовлетворяют их по своему качеству (большой разброс процентного соотношения компонентов смеси, высокое содержание влаги и различных примесей), или с необходимостью применения нестандартных смесей (например, многокомпонентных). Естественно, в этом случае появляется необходимость в применении специальных приборов для качественного смешивания компонентов смеси.

Как правило, в газовых смесителях используется принцип подмешивания одного компонента смеси к другому (или другим) при условии выравнивания давления различных компонентов. Наиболее часто используются двух-, трех- и четырех компонентные смесители. Можно рассмотреть работу двухкомпонентного смесителя как наиболее простого (Рис. 7). Смешиваемые газы (например, аргон и углекислый газ как наиболее часто используемые в защитных смесях) подаются во входные камеры 1 и 2, имеющие предварительные регуляторы входного давления и встроенные фильтры. Из входных камер компоненты поступают в двухкамерный редуктор 8, в котором происходит окончательное выравнивание давления компонентов смеси с высокой точностью. После выравнивания давления компоненты поступают в блок смешивания 12; при этом регулятор пропорции смешиваемых газов 10 постоянно контролирует процентное соотношение компонентов смеси (в процентах от объема) при помощи регулятора пилотного газа 7 (пилотный газ - один из газовых компонентов смеси, используемых в процессе смешения; выступает в роли наполнителя в двухкамерных редукторах выравнивание давления). Поступление компонентов смеси в блок смешивания осуществляется через калиброванные отверстия, размер которых точно соответствует типу компонента (вот почему производители газовых смесителей требуют указывать, для каких газов будет применяться смеситель).

Затем через электромагнитный клапан 13 смесь поступает в регулятор 15, который сглаживает броски давления и подается в буферную емкость для подачи в магистральную сеть. Манометр/расходомер 14 отображает значения давления и расхода готовой смеси на выходе смесителя.

Система сигнализации смесителя, работающая совместно с реле давления, контролирует уровень давления газов на входе в смеситель. Сигнализация срабатывает, если уровень давления хотя бы одного из смешиваемых газов падает ниже установленного минимума. При этом срабатывает выключатель и смеситель отключается.

Регулировка производительности смесителя осуществляется изменением входного давления компонентов смеси и изменением выходного давления готовой смеси. Соотношение компонентов смеси регулируется регулятором пропорции смешиваемых газов, который установлен обычно на лицевой панели смесителя и проградуирован в процентах одного из компонентов смеси (на трех- и много компонентных смесителях установлено несколько регуляторов пропорции). Смесители могут быть установлены на ресиверы (для создания запаса готовой смеси).

Серийно выпускаемые смесители, как правило, являются стационарными, и в зависимости от производительности (от 1,2 до 600 м3/час и более), способны обеспечить защитными газовыми смесями от 1 до 500 постов полуавтоматической сварки.

Установка смесителей в магистральную сеть похожа на подключение компрессора в системе сжатого воздуха. Пример такой сети показан на Рис. 10.

Существуют и более простые однопостовые смесители, устанавливаемые непосредственно на газовые баллоны (Рис. 11.). Примером может служить смеситель ВМ-2М, производимый компанией WITT Gasetechnik (Германия). Этот смеситель устанавливается непосредственно на углекислотный баллон; аргон также подается напрямую по шлангу высокого давления. Принцип действия смесителя основан на инжекции углекислого газа в поток аргона через калиброванное отверстие, позволяющее точно дозировать пропорции компонентов смеси. Смеситель ВМ-2М позволяет подмешивать в аргон до 25% углекислого газа, выдерживая точность соотношения газов до ± 0,1%. Выход смесителя оттарирован как расходомер с пределами регулирования от 0 до 25 л/мин. Смеситель ВМ-2М позволяет отказаться от использования баллонных регуляторов давления и может быть рекомендован для применения как на небольших производствах, так и на крупных предприятиях для однопостовой подачи газовых смесей (например, в случаях, когда на каждом сварочном посту необходимо иметь газовую смесь индивидуального состава).

IV. Сварка порошковыми проволоками - метод FCAW

Технологию MIG/MAG сварки порошковыми проволоками трудно назвать новой, но в отечественной промышленности она до сих пор не получила распространения, несмотря на свои очевидные преимущества перед MIG/MAG сваркой проволоками сплошного сечения. Скорее всего, это связано с тем, что в СССР не было промышленного производства качественных порошковых проволок, хотя исследования и разработки в этом направлении проводились в ИЭС им. Патона, НИКИМТ, НИИМонтаж, ЦНИИКМ «Прометей», ЦНИИЧермет.

В принятой международной системе обозначений методов сварки MIG/MAG сварка порошковыми проволоками обозначается FCAW - Flux Core Arc Welding.

Порошковая проволока представляет собой гибкую трубку, свернутую из тонкой качественной стальной ленты (часто подвергнутой электропереплаву или отжигу в вакууме или контролируемой атмосфере), которая заполняется порошкообразной шихтой, состоящей из легирующих, раскисляющих и защитных компонентов и компонентов для стабилизации дуги. По своим сварочным свойствам порошковые проволоки больше схожи со штучными покрытыми электродами для ММА сварки и состав шихты схож с составом их покрытия. Многие порошковые проволоки, содержащие в шихте большое количество защитных элементов, предназначены для сварки без защитного газа - так называемая сварка открытой дугой - и носят название самозащитных.

Так же, как и среди штучных покрытых электродов, среди порошковых проволок можно выделить проволоки с рутиловым и основным наполнением; для сварки легированных сталей разработаны проволоки с шихтой соответствующего легирования; для сварки толстолистовых сталей в основном применяются порошковые проволоки, в шихту которых добавлен порошок железа для повышения коэффициента наплавки (Metal flux core wire).

Применение порошковых проволок при MIG/MAG сварке имеет видимые преимущества: Рис. 12. Типы сечений порошковых проволок

- Высокая производительность наплавки - увеличение составляет до 60% по сравнению с проволоками сплошного сечения;

- Возможность лучшего контроля процессами легирования и раскисления сварочной ванны за счет более точного дозирования добавок в шихте порошковой проволоке;

- Лучшая защита сварочной дуги при работе на открытом воздухе (по степени защиты практически приближается к сварке ММА);

- Лучшая защита остывающего металла шва из-за повышенного шлакообразования (особенно важно при сварке перлитных и феррито-перлитных сталей, а также хромистых и марганцовистых сталей, склонных к закалке)

Конструкция порошковой проволоки определяет некоторые особенности ее расплавления электрической дугой. Порошковый сердечник проволоки на 50-70% состоит из неметаллических материалов и поэтому его электрическое сопротивление весьма велико - в сотни раз больше, чем у металлической оболочки. Поэтому практически весь сварочный ток проходит через металлическую оболочку, расплавляя ее. Плавление же шихты, расположенной внутри металлической оболочки, происходит в основном за счет теплового излучения дуги и теплопередачи от расплавляющегося металла оболочки. Ввиду этого спеченные частицы шихты могут выступать из оболочки, касаться ванны жидкого металла или переходить в нее частично в нерасплавленном состоянии. Это повышает вероятность попадания в металл шва неметаллических включений из нерасплавленной шихты. Поэтому сварку порошковыми проволоками ведут на более жестких режимах с постоянным контролем напряжения дуги.

Сварка порошковыми проволоками имеет свои недостатки. Малая жесткость трубчатой конструкции порошковой проволоки требует применения подающих механизмов с ограниченным усилием сжатия проволоки в подающих роликах. Выпуск проволоки в основном диаметром 2,6 мм и более, требуя применения для устойчивого горения дуги повышенных сварочных токов, позволяет использовать их для сварки только в нижнем и редко в вертикальном положении. Это объясняется тем, что образующаяся сварочная ванна повышенного объема, покрытая жидкотекучим шлаком, не удерживается в вертикальном и потолочном положениях силой поверхностного натяжения и давлением дуги.

Повышенное шлакообразование порошковых проволок усложняет технику сварки. Наличие на поверхности сварочной ванны шлака, замедляя кристаллизацию расплавленного металла, одновременно ухудшает условия образования шва в пространственных положениях, отличных от нижнего и затрудняет провар корня шва. При многослойной сварке поверхность предыдущих слоев следует тщательно зачищать от шлака. Существенный недостаток порошковых проволок, сдерживающий их широкое промышленное применение, - повышенная вероятность образования в швах пор, вызываемая наличием пустот в проволоке из-за производственного брака. Кроме того, нерасплавившиеся компоненты шихты, переходя в сварочную ванну, способствуют появлению газообразных продуктов. Диссоциация мрамора, окисление и восстановление углерода при нагреве и плавлении ферромарганца в сочетании с мрамором и другие процессы также могут привести к образованию в металле сварочной ванны газовой фазы. В результате этого в швах появляются внутренние и поверхностные поры.

В этих условиях режим сварки (сила тока, напряжение, вылет электрода) оказывает большое влияние на возможность возникновения в швах пор. Повышает вероятность образования пор также влага, попавшая в наполнитель при хранении проволоки, а, кроме того, смазка и ржавчина, следы которых имеются на металлической ленте.

Использование активного защитного газа (углекислый газ, добавки кислорода) снижают образование пор в швах. В зависимости от состава наполнителя для сварки используют постоянный ток прямой или обратной полярности от источников с жесткой или крутопадающей характеристикой.

http://intertehno.ru/articles/c4/31
Работаем для Вас

Пн-Чт с 09:00 до 18:00

Пт с 09:00 до 17:00

Звоните

Стац +38 (044) 4522839

mobile +38 (095) 4671481

Skype Skype Me™!

 

Copyright © 2000 Металкрафт ® принадлежит ООО "Барвинок - ЭДАЛ". При использовании материалов активная ссылка на портал МЕТАЛКРАФТ обязательна!

Последнее обновление магазина: 23-08-2017 10:55
Создание интернет магазина Melbis Shop v5.4.0