Сварка конструкций с дополнительной порошкообразной присадкой

Требования к дополнительному порошкообразному присадочному металлу

Применение дополнительного порошкообразного присадочного металла возможно при любом способе дуговой сварки — под флюсом, электрошлаковой, по­рошковой проволокой, в углекислом газе, штучными электродами. Дополнительной присадкой в данном случае является не несущий электрического заряда присадочный металл, подаваемый в зону сварочной дуги дополнительно к основному присадочному ме­таллу — плавящейся электродной проволоке. Основное

применение дополнительный присадочный металл по­лучил при автоматизированной сварке под флюсом, электрошлаковой сварке и наплавке. Сварочными материалами при сварке с порошкообразным при­садочным металлом являются материалы, применяемые при традиционных способах сварки, и порошкообраз­ный присадочный металл. Более высокую эффектив­ность порошкообразного присадочного металла по сравнению с прутковым присадочным металлом обеспечивают такие факторы, как более быстрое тепло - насыщение благодаря его высокой удельной поверх­ности, т. е. малой массе и объему каждой частицы (отношение площади поверхности частицы к ее объему) и высокому запасу поверхностной энергии — избытку энергии частиц в поверхностном слое по сравнению с их энергией внутри остального объема; более высокая концентрация тепла дуги за счет меньшей теплопроводности порошкообразного металла, обеспе­чивающей также меньшие потери на теплоотвод; воз­можность регулировать химический состав металла шва в широких пределах за счет возможности регули­рования состава порошкообразного присадочного ме­талла и изменения доли основного металла в составе металла сварного шва; автономность порошкообраз­ного присадочного металла, позволяющая рассредото­чить частицы порошка в сварочной ванне и обеспе­чить меньшие потери на теплоотвод; возможность по­давать его в любую зону дуги и сварочной ванны, заполнять любые зазоры и разделку, расширяя тем самым технологические возможности сварочного про­цесса; улучшение свойств сварного соединения благо­даря повышению сопротивляемости образованию горя­чих и холодных трещин, улучшению механических свойств, уменьшению сварочных деформаций; повы­шение производительности сварки с порошкообразным Металлом в 1,5—2 раза. С этих точек зрения и будет рассматриваться дополнительный порошкообразный присадочный металл.

При сварке плавящимся электродом с увеличением тока и скорости сварки проплавляющая способность Дуги значительно преобладает над производитель­ностью расплавления электродного металла (рис. 31), т°гда как нормальный режим сварки должен обеспе - чНвать правильное соотношение в шве массы расплав-

ляемого основного и присадочного металлов. Расши­рить режим сварки и перераспределить затраты тепла дуги, идущие на расплавление основного и приса­дочного металлов, оказалось возможным, используя дополнительный порошкообразный присадочный ме­талл. К нему предъявляются следующие основные требования: его масса должна состоять из частиц правильной формы и одинаковых размеров, что обеспечивает наилучшее по плотности расположение частиц и равномерность удельной насыпной плотности в любой части объема, занимаемого частицами; обеспе­чивать стабильность химического состава наплавлен­ного металла; обеспечивать равномерность дозировки по объему ванны. . Выпускаемые промышленностью различные порошкообразные металлы не обеспечивают стабильность насыпной плотности, показатели которой разнятся в три с лишним раза (1,5—5,5 г/см3), так как масса таких порошков состоит из частиц самых различных размеров и форм, а это приводит к нестабильности дозировки присадки и химического состава наплавленного металла. Оптимальным по­рошкообразным металлом являются частицы сфери­ческой формы одинакового диаметра и минимального размера, насыпная плотность которого составляет около 4 г/см3, так как - при такой плотности возра­стает количество расплавляемого порошкообразного присадочного металла. Это объясняется тем, что ско­рость нагрева центра сферической гранулы в 1,5 раза выше скорости нагрева оси проволоки такого же диа­метра, так как условия подвода тепла и его распростра­нения более благоприятны и одинаковы в сфери­ческой грануле, чем в электродной проволоке. Однако порошкообразный металл минимальной грануляции практически применить нельзя из-за большого процента его выгорания и трудности изготовления и дозирова­ния. Поэтому в данном вопросе очень серьезное значение приобретает оптимальный размер гранул, который можно определить двумя путями. В первом случае максимальный размер гранул определяется, исходя из требуемой их поверхности, обеспечивающей использование резервного тепла. Размер гранул при та­ком подходе равен 7,8 мм. Во втором случае за базу определения максимального размера гранул берется сравнение времени нахождения гранул под воздей­ствием сварочной дуги, перемещающейся с предельной скоростью подачи гранулы, со временем нагрева гранул до температуры плавления. В данном случае размер гранул составляет 7,9 мм.

Полученные данные показывают, что максимальный диаметр гранул порошкообразного присадочного ме­талла находится в диапазоне диаметров сварочной проволоки, выпускаемой промышленностью. Примене­ние крупки, изготовленной из сварочной проволоки, обеспечивает стабильность химического состава и боль­шое ее разнообразие в соответствии с номенклатурой выпускаемой промышленностью сварочной проволоки, а теплопроводность, удельная поверхность, удельная насыпная плотность у крупки такие же, как у частиц сферической формы. Учитывая, что чем меньше диа­метр гранул, тем больше тепловой эффект, целесо­образно применять крупку из сварочной проволоки Диаметром 0,8—2 мм. При этом длина частицы крупки должна быть равна ее диаметру. Минимальный размер гранул крупки, как это установлен^ практи­чески должен быть не менее 0,2—0,5 мм. Прй исполь­зовании крупки меньшего размера сильно повышается Угар, возникают трудности при изготовлении и дози­ровании. По скорости нагрева крупка занимает второе место после гранул сферической формы, а, как уже отмечалось, удельная насыпная плотность и удельная поверхность такие же, как у гранул сферической формы равного диаметра. Сварочная проволока, при­меняемая для изготовления крупки, должна быть очи­щена от технологических противокоррозионных смазок, масел, грязи, ржавчины. Ее необходимо хранить в закрытых сосудах в сухом помещении с температурой воздуха не ниже 17 °С и влажностью не более 50%.