МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНЖЕНЕР-СВАРЩИК

Типы проволок, классификация

Стальная сварочная проволока, изготавливаемая по ГОСТ 2246-70, который преду­сматривает 77 марок проволоки. В условные обозначения марок проволоки входит индекс Св (сварочная) и следующие за ним цифры и буквы. Цифры после индекса Св указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Так же, как и в марках стали, леги­рующие элементы в марках проволоки обозначаются буквами: А - азот, Ю - алюминий. Р - бор, Ф - ванадий, В - вольфрам. К - кобальт. С - кремний, Г - марганец. Д - медь, М * молиб­ден, Н - никель, Б - ниобий, Е - селен, Т - титан, X - хром. Цифры, следующие за буквенными обозначениями химических элементов, указывают среднее содержание элемента в процен тах. Если содержание легирующего элемента менее 1%. то ставится только соответствую­щая буква. Буква А в конце условных обозначений марок низкоуглеродистой и легированной проволок указывает на повышенную чистоту металла по содержанию серы и фосфора. В проволоке марки СВ-08АА содержится не более 0,020% серы и не более 0,020% фосфора. Условное обозначение сварочной проволоки состоит из цифры, обозначающей диаметр проволоки, мм, букв Св, условного обозначения марки проволоки и номера ГОСТ. Например, сварочная проволока диаметром 3 мм марки Св-08А, предназначенная для сварки (наплав­ки), с неомедненной поверхностью условно обозначается таким образом: проволока 3 Св - 08А ГОСТ 2246-70.

Если проволока поставляется с омедненной поверхностью, то поспе марки проволоки ставится буква О. Буква Э обозначает, что проволока предназначена для изготовления электродов. Буквы Ш, ВД или ВИ обозначают, что проволока изготовлена из стали, выплав­ленной электрошлаковым или вакуумнодуговым переплавом, или переплавом в вакуумно­индукционных печах.

Сварочные проволоки делятся на низкоуглеродистые ( с суммарным содержанием ле­гирующих элементов до 2% ); легированные ( суммарное содержание легирующих элемен­тов от 2 до 6% ) и высоколегированные ( суммарное содержание элементов более 6%).

Для обеспечения требуемых прочности и хладостойкости металла шва при сварке низ­колегированных и вы-сокопрочных сталей состав сварочной проволоки следует выбирать таким, чтобы содержание углерода в шве не превышало 0,10 - 0.12%, а содержание кремния было меньше 0,5%. Оптимальное содержание других легирующих элементов находится в таких пределах. %: 0,6 -1.6 Мп, 0,9 -1,1 Сг, 0,2 - 0,4 Мо, до 2 Ni и до 0,25 V. Степень легиро­вания выбирается на основании требований к прочностным свойствам металла шва.

Высоколегированные аустенитные и ферритные проволоки применяются для сварки нержавеющих, жаростойких и других специальных сталей различного состава. Следует иметь в виду, что аустенитная проволока после волочения сильно нагартовывается и обла­дает большой жесткостью. Это облегчает подачу проволоки диаметром 2 - 3 мм по гибким шлангам при полуавтоматической сварке, но весьма затрудняет работу с проволокой боль­шого диаметра. При автоматической сварке наклепанной аустенитной проволокой диамет­ром 4 - 6 мм ее следует предварительно подвергнуть термической обработке. В зависимо­сти от состава проволоки и степени наклепа термическая обработка может заключаться в отжиге или закалке.

В соответствии с требованиями EN 756 обозначение сварочных проволок строится по схеме:

Обозначение проволоки для ДСПФ по европейским нормам

При выборе состава проволоки для сварки алюминия и алюминиевых сплавов следует учитывать, что при одинаковом химическом составе металла шва и основного металла ме­ханические и другие свойства металла шва хуже, чем основного металла вследствие разли­чия их структуры. Основной металл обычно имеет структуру проката, а металл шва - литую. Химический состав сварочной проволоки имеет тем большее значение, чем больше доля электродного металла в металле шва. Для сварки химически чистого алюминия и алюми­ниево-марганцевых сплавов обычно используется проволока, близкая по химическому со­ставу к свариваемому металлу. Сварочные проволоки сппошного сечения поставляют по ГОСТ 7871-75 «Проволока сварочная из алюминия и алюминиевых сплавов». Такие прово­локи бывают тянутыми или прессованными диаметром от 0,8 до 12 мм.

При сварке алюминиево-магниевых сплавов целесообразно применять проволоку с несколько большим содержанием магния, чем в основном металле, чтобы компенсировать улетучивание и окисление магния в процессе сварки. Это необходимо для повышения проч­ности металла шва Например, для сплавов АМгЗ и АМг5 можно применять проволоку марок СвАМг5 или СвАМгб.

В алюминии и его сппавах обычно содержатся примеси железа и кремния, существен­но влияющие на их свариваемость и физико-химические свойства. Чем больше этих приме­сей, тем ниже коррозионная стойкость металла. Кремний, кроме того, снижает стойкость швов против образования кристаллизационных трещин, а железо повышает ее. С увеличе­нием содержания указанных примесей в алюминиевых сплавах повышается прочность и снижается ударная вязкость металла шва. Для увеличения стойкости швов против образо­вания кристаллизационных трещин необходимо обеспечить с помощью проволоки благо­приятное соотношение между содержаниями в них железа и кремния. Для предупреждения образования кристаллизационных трещин в швах на алюминии высокой чистоты рекомен­дуется применять алюминиевую проволоку, содержащую титан. С целью повышения корро­зионной стойкости сварных соединений в агрессивных средах, например в HN03, применяют проволоку, легированную цирконием, хромом и титаном. Проволоки марок СвАК5, СвАКЮ. СвАК12 применяют для заварки дефектов литья из силумина.

Типы флюсов

Флюсы можно классифицировать по способу изготовления, назначению, химическому составу, строению и размеру частиц.

По способу изготовления флюсы делятся на плавленые и неплавленые. Плавленые флюсы получают путем сплавления компонентов шихты в электрических или пламенных пе­чах. При изготовлении неплавленых флюсов частицы флюсовой ши&сты скрепляют без их сплавления. К числу неплавленых флюсов относятся керамические и спеченные флюсы, а также флюсы-смеси. Керамические флюсы производят из смесей порошкообразных мате­риалов, скрепляемых с помощью клеющих веществ, главным образом жидкого стекла. Спе­ченные флюсы изготовляют путем спекания компонентов шихты при повышенных темпера­турах без их сплавления. Полученные комки затем измельчают до требуемого размера. Флюсы-смеси изготовляют механическим смешением крупинок различных материалов или флюсов. Большим недостатком механических смесей является склонность к разделению на составляющие при транспортировке и в процессе сварки вследствие разницы в плотности, форме и размере крупинок. Поэтому механические смеси не имеют постоянных составов и сварочных свойств и недостаточно надежно обеспечивают получение стабильного качества сварных швов.

В зависимости от назначения и преимущественного применения различают флюсы для электродуговой и для электрошлаковой сварки, а также для механизированной сварки и на­плавки углеродистых сталей, легированных сталей, цветных металлов и сплавов. Такое разделение в известной степени условно, поскольку флюсы, преимущественно применяю­щиеся для сварки и наплавки металлов или сплавов одной группы, могут быть с успехом ис­пользованы для сварки и наплавки металлов другой группы. Вместе с тем флюсы, предна­значенные для сварки одних цветных металлов или одних марок легированных сталей, мо­гут оказаться непригодными для сварки других цветных металлов или других марок легиро­ванных сталей.

· Различают флюсы общего назначения и специальные. Флюсы общего назначения предназначены для механизированной дуговой сварки и наплавки углеродистых и низколе­гированных сталей низкоуглеродистой и легированной сварочной проволокой, специальные флюсы - для отдельных видов сварки, например, электрошлаковой или сварки высоколеги­рованных сталей.

· В соответствии с EN 760 сварочные флюсы классифицируют по химическому составу. Классификация (типы) флюсов по химическому составу

Симво

л

Основные компоненты

Тип флюса

Индекс

основн.

MS

МпО + Si0z>60%; СаО< 15%; Zt02<5%

Марганец-

силикатный

<0,8

CS

СаО + MgO + Si02>60%; СаО>15%

Кальций-

силикатный

07...1,2

AR

АЬОз + Ті02>45%;

Алюминатно-

рутиловый

0,7. ..1.4

АВ

А12Оз + СаО + MgO + CaF2>55%; АЬОз >20%; CaF2(o6iuee содержание фтора)<20%;

Алюминатно-

основной

о

NJ

о

------------------

FB

СаО + MgO + МпО + CaF2>50%; Si02 <20%; CaF2(общее содержание фтора)>15%;

Флюоритно-

основной

>2,0

W

Флюсы, состав которых не попадает ни под один из указанных типов

Прочие

"

Одним из важных показателей оценки сварочно-технологических свойств флюса и ме­ханических характеристик металла сварного шва является индекс основности флюса В (Ьа - sisety index). Определение В основано на том, что кислые оксццы (Si02;Ti02) способствуют снижению межфазного натяжения и интенсификации реакций на границе раздела металл - шлак, в результате которых из шлака в расплавленный металл переходят кислород, крем­ний и марганец. Чаще всего этот переход осуществляется в виде оксидов, т. е. в металле шва растет содержание неметаллических включений типа силикатов марганца. Основные оксиды (СаО, МпО и др.) подавляют этот переход за счет увепичения межфазного натяже­ния на границе металл-шлак.

Основность флюса в соответствии с рекомендациями МИС рассчитывают по формуле:

g _ СаО + MgO + ВаО + К70 + Na20 + CaF: + 0,5(МпО + FeO)

= Si03 + 0,5(Л/:0} + ТЮ2 + Zr02)

Кислые флюсы (В<1,0) за счет низкого значения межфазного натяжения на границе металл-шлак обеспечивают хорошие сварочно-технологические свойства при сварке как од­нопроходных, так и многопроходных швов. Однако кремний и марганцевосстановительные

процессы, характерные для этих флюсов, снижают уровень механических свойств металла сварных швов. Основные флюсы (В >1,5) подавляют переход кислорода, кремния и марган­ца в наплавленный металл, но из-за высокого уровня межфазного натяжения на границе ме­талл-шлак обладают худшими, по сравнению с кислыми флюсами, сварочно­технологическими свойствами. Нейтральные флюсы (1.0<В>1,5) в зависимости от химиче­ского состава обладают сочетанием свойств, характерных для кислых и основных флюсов.

Кислые флюсы используют, как правило, для сварки неответственных конструкций, из­готавливаемых из углеродистых сталей, основные флюсы используют при сварке ответст­венных конструкций, сталей со специальными свойствами.

Классификация сочетаний проволока-флюс и наплавленный металл шва

При изготовлении конструкций из углеродистых сталей к сварным соединениям предъ­являются требования равнопрочности шва с основным металлом и отсутствия дефектов. Выполнение этих требований обеспечивается в случае применения флюсов общего назна­чения, предназначенных для сварки углеродистых и некоторых низколегированных сталей. В последние годы интенсивно ведется разработка флюсов для сварки низколегированных сталей повышенной и высокой прочности. Это обусловлено тем. что многие конструкции в настоящее время выполняются не из углеродистых сталей, а из низколегированных. Работы по созданию флюсов для сварки средне - и высоколегированных сталей проводятся пока в небольшом объеме, так как масштабы применения указанных сталей еще сравнительно не­велики.

По принятой в сварочной технике классификации, легированные стали разделяют на низко-, средне - и высоколегированные. Если содержание каждого из легирующих элементов не превышает 2%, а суммарное их содержание - 5%, то сталь называется низколегирован­ной. При содержании каждого из легирующих элементов в пределах от 2 до 5% и суммарном их содержании не более 10% сталь называется среднелегированной. Высоколегированной называется сталь, в которой содержание одного из легирующих элементов составляет не менее 5%, а сумма легирующих элементов - не менее 10%.

В общем случае для сварки углеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением Rm < 450 МПа целесообразно использовать флюсы типа MS, CS или AR, которые обеспечивают высокую производительность процесса и отличное формирование металла швов. При сварке низколегированных сталей повышенной прочности (Rm > 450 МПа), к металлу швов и сварных соединений которых предъявляют требования по обеспе­чению холодостойкости при температурах ниже минус 20 °С, необходимо использовать ней­тральные или слабоосновные флюсы (1,0 > В < 2,0) типа CS, AR. АВ. Для сталей более вы­сокой прочности, при сварке которых могут возникнуть проблемы с образованием холодных трещин, следует использовать высокоосновные флюсы типа АВ или FB.

Получение качественных швов на углеродистых и некоторых низколегированных кон­струкционных сталях обеспечивается путем использования следующих сочетаний флюсов и сварочных проволок: плавленый высококремнистый марганцевый флюс и низкоуглероди­стая или марганцовистая сварочная проволока, плавленый высококремнистый безмарган- цевый флюс и марганцовистая сварочная проволока, керамический флюс и низкоуглероди­стая или марганцовистая проволока.

При использовании плавленого высококремнистого марганцевого флюса и низкоугле­родистой или марганцовистой сварочной проволоки либо плавленого высококремнистого безмарганцевого флюса и марганцовистой сварочной проволоки последняя должна быть из кипящей или полуспокойной стали. Успокоение металла сварочной ванны и предупреждение пористости при сварке кипящей стали осуществляется в результате введения некоторого количества кремния из флюса в зону сварки. Легирование металла шва марганцем с целью повышения его стойкости против образования кристаллизационных трещин производится через флюс (первое и третье сочетания) или через проволоку (второе и третье сочетания).

Сварочные свойства высококремнистых марганцевых флюсов несколько лучше, чем свойства высококремнистых безмарганцевых. Положительной характеристикой высококрем­нистых марганцевых флюсов является высокая стойкость сварных швов против образова­ния кристаллизационных трещин. Это обусловливается малым переходом серы из флюсов данного типа в металл шва и сравнительно сильным выгоранием углерода из металла сва­рочной ванны. Кроме того, на качество шва положительно влияет более низкое по сравне­нию с марганцовистой проволокой содержание углерода в низкоуглеродистой проволоке, используемой в сочетании с высококремнистыми марганцевыми флюсами. При сварке под ними пористость сварных швов меньше, чем при сварке под высококремнистыми безмар - ганцевыми флюсами.

Преимуществом высококремнистых безмарганцевых флюсов является лучшая отде­лимость шлаковой корки с поверхности шва, что обеспечивается в результате меньшего окислительного действия флюса на твердеющий металл шва, вследствие чего образование окисной пленки на поверхности шва происходит медленнее и сцепление шлака с этой по­верхностью затрудняется. В швах, сваренных под высококремнистыми безмарганцевыми флюсами, содержится меньше фосфора, потому что в шихте для их выплавки нет марган­цевой руды. С точки зрения выделения вредных газов первое и второе сочетания равноцен­ны. Первое сочетание хуже в отношении выделения в атмосферу соединений марганца.

Флюсы для сварки низколегированных сталей должны не только отвечать перечислен­ным выше общим требованиям, но и способствовать получению металла шва повышенной прочности с высокой ударной вязкостью при низких температурах. Если прочность и хими­ческий состав металла шва определяются химическими составами сварочной проволоки и основного металла, то его ударная вязкость в значительной степени зависит от флюса. Высокая ударная вязкость металла шва обеспечивается при его мелкокристаллической струк­туре, низком содержании неизбежных вредных примесей и неметаллических включений. Для выполнения этих требований во флюсе обычно снижают содержание Si02. Поэтому при сварке низколегированных сталей преимущественно применяются низкокремнистые флюсы. Дополнительным требованием является возможно более низкое содержание водорода в металле шва. Измельчению структуры металла шва способствует таюке уменьшение погон­ной энергии сварки. Однако при этом уменьшается эффективность процесса сварки вслед­ствие увеличения копичества проходов.

Ввиду опасности образования кристаллизационных трещин необходимая прочность металла шва при сварке низколегированных высокопрочных сталей достигается путем леги­рования его марганцем, хромом, никелем, молибденом и ванадием, а не за счет повышения содержания углерода.

В процессе сварки современных низколегированных сталей повышенной прочности допускается лишь ограниченный подвод тепла для исключения повреждения структуры ос­новного металла в околошовной зоне. Это требование обеспечивается путем наложения многослойных швов при сварке металла средней и большой толщины. В связи с этим флю­сы, предназначенные для сварки таких сталей, должны обеспечивать легкую отделимость шлаковой корки, высокие качество формирования шва и его механические свойства. В ре­зультате повышения механических свойств металла шва путем применения соответствую­щего сочетания флюса и проволоки исключается необходимость наложения неэкономичных тонких швов при многопроходной сварке толстого металла. При этом уменьшается возмож­ность загрязнения шва шлаковыми включениями, образующимися из не удаленного после сварки шлака.

Хотя к свойствам флюсов для сварки среднелегированных сталей предъявляются та­кие же требования, как и к свойствам флюсов для сварки низколегированных сталей, однако имеется ряд металлургических особенностей, обусловливающих необходимость примене­ния специальных флюсов при сварке среднелегированных сталей. К этим особенностям прежде всего относится более высокая степень легирования металла, вызывающая его большую чувствительность к содержанию неметаллических включений и водорода. Поэтому опасность образования трещин при сварке среднелегированных сталей выше, чем при свар­ке низколегированных. В процессе сварки среднелегированных сталей труднее обеспечить равнопрочность металла шва с основным металлом, потому что вследствие опасности об­разования кристаллизационных трещин содержание углерода в шее жестко ограничивается. Поэтому требуются введение в шов со сварочной провопокой дополнительных количеств легирующих элементов и снижение их окисления в процессе сварки. Низкая окислительная способность флюса необходима и для обеспечения легкой отделимости шлака со швов, со­держащих ванадий, ниобий или хром. Минимальное окисление примесей и легкая отдели мость шлаковой корки обеспечиваются применением флюсов с пониженными окислитель­ными свойствами.

По свойствам высоколегированные стали делят на нержавеющие (коррозионностой­кие). жаростойкие (окалиностойкие) и жаропрочные. К жаропрочным относятся стали, сохра­няющие прочность (сопротивление ползучести) и вместе с тем достаточную окалиностой - кость. а также сопротивление коррозии при высоких температурах. Для сварки этих сталей используют флюсы с повышенной основностью.

Специальные флюсы

Элеюгрошлаковый процесс принципиально отличается от электродугового, поэтому флюсы для электрошлаковой сварки тоже имеют характерные особенности, обусловленные, с одной стороны, необходимостью обеспечения устойчивости электрошлакового процесса, с другой - наличием устройств для удержания шлаковой и металлической ванн.

Флюс для электрошлаковой сварки должен отвечать таким требованиям:

- обеспечивать быстрое и легкое начало электрошлакового процесса и поддерживать его устойчивое протекание, особенно при малой глубине шлаковой ванны и большой скоро­сти подачи сварочной провопоки; обеспечивать удовлетворительное формирование по­верхности шва без подрезов и наплывов, не отжимать ползуны от свариваемых пластин и не вытекать в расплавленном состоянии в зазоры между ползунами и кромками металла при достижимой на практике точности сборки свариваемых изделий; давать легко отде­ляющийся от поверхности шва шлак; иметь низкую температуру плавления и высокую температуру кипения;

- способствовать получению металла шва требуемого химического состава. Ниже рас­смотрены пути удовлетворения этих требований.

В связи с тем, что электрошлаковый процесс основан на электропроводности жидкого шлака, существенное влияние на него оказывает электропроводность шлакового расплава. Устойчивость электрошлакового процесса растет с повышением электропроводности жидко­го шлака. Чем выше его электропроводность, тем при более низком напряжении тока долж­на вестись электрошлаковая сварка. Однако при прохождении электрического тока через шлаки с высокой электропроводностью выделяется мало тепла, а поэтому для успешного осуществления процесса сварки требуются значительные электрические мощности. При не­больших силах тока сварка с применением таких шлаков не обеспечивает необходимого оп­лавления кромок. Электрошлаковую сварку обычно выполняют на переменном токе.

Фпюс для электрошлаковой сварки не должен быть слитком тугоплавким или коротким. Если это требование не выполняется, то происходит отжимание ползунов от свариваемых кромок, которое при сварке швов большой протяженности ведет к вытеканию сварочной

ванны и прекращению процесса сварки. Установлено таюке, что поверхность шва получает­ся тем более ровной, чем ниже температура плавления шлака и чем равномернее скорость сварки. Вместе с тем, чтобы шлак не вытекал в зазоры между ползуном и свариваемой де­талью, он не должен быть слишком жидкотекучим. Для электрошлаковой сварки требуется оптимальная вязкость шлака, при которой не происходит ни отжимания ползунов от свари­ваемых кромок, ни вытекания шлака в зазоры. Если шов формируется без применения пол­зунов (сварка с неподвижной, стационарной подкладкой), вязкость шлака имеет второсте­пенное значение, и главным требованием является его оптимальная электропроводность.

Таким образом, первые два требования к сварочным свойствам флюса для электро­шлаковой сварки, а именно обеспечение устойчивого электрошлакового процесса и хороше­го формирования сварных швов, удовлетворяются при соответствующем характере измене­ния электропроводности и вязкости флюса в жидком состоянии. Как правило, электропро­водность каждого флюса тем выше, чем меньше его вязкость, и наоборот. Пути обеспечения легкой отделимости шлака от поверхности шва рассмотрены выше.

Для электрошлаковой сварки стали нашли применение флюсы следующих типов: мар­ганцевые, низкокремнистые марганцевые, бескремнистые оксидные и фторидные.

Флюсы для сварки алюминия и его сплавов должны обладать следующими сварочны­ми свойствами: обеспечивать устойчивое горение дуги и хорошее формирование шва; пре­дупреждать образование в шве пор и трещин; легкое удаление шлаковой корки, высокие ме­ханические и специапьные свойства сварного соединения, прежде всего его высокую корро­зионную стойкость. Во избежание коррозии сварных соединений остатки флюса и шлака по­сле сварки необходимо удалять.

Перечисленному комплексу требований удовлетворяют флюсы, состоящие из хлори­дов и фторидов щелочных и щелочноземельных металлов. Для сварки полуоткрытой дугой предложено много различных составов галоидных флюсов. Большинство из них плавленые. Они менее гигроскопичны, чем механические смеси солей или керамические флюсы. Из них легче удалять влагу,, а поэтому меньше опасность появления пор в швах. Перед сваркой их следует прокаливать. В состав предложенных флюсов в том или другом соотношении вхо­дят хлориды и фториды натрия, калия, лития, бария, кальция и магния, а также некоторые другие соединения. Ввиду большого количества рецептов флюсов и малого опыта их прак­тического применения, сложно отдать предпочтение какому-либо из них. Роль отдельных компонентов, входящих в состав этих флюсов, мало изучена. Кроме того, рассматриваемые флюсы являются многокомпонентными взаимными солевыми системами, и их химический состав более сложен, чем указанный в рецептуре. Так, если в состав флюса входят две со­ли, например, KCI и NaF, то в расплаве, кроме этих двух солей, содержатся также - KF и NaCI, образующиеся в результате реакции:

КС1 + NaF - KF + NaCI. (1.9.10)

Флюсы для сварки титана и его сплавов плавящимся электродом. В этом случае флюс должен защищать зону сварки от доступа воздуха, а при взаимодействии с титаном — не загрязнять его вредными примесями. Было установлено, что присутствие во флюсе окислов, даже таких наиболее устойчивых, как А1203, приводит к загрязнению титановых швов кисло­родом и вследствие этого — к их хрупкости. Флюс должен обеспечивать стабильность про­цесса сварки, хорошее формирование швов, отсутствие в шве дефектов (пор, трещин, шла­ковых включений). Высокая температура плавления титана обусловливает требование туго­плавкости флюса. Одним из главных путей получения высококачественных швов на титане и его сплавах является ограничение поступления водорода в зону сварки. Поэтому флюс не должен быть гигроскопичным и содержание влаги в нем должно быть не более 0,05%. Такую влажность нетрудно обеспечить при использовании плавленого флюса сухой грануляции. Шлаковая корка должна легко отделяться от поверхности шва.

Исследования показали, что перечисленным требованиям отвечают бескислородные флюсы на основе фторидов и хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов. Было установлено, что флюс, состоящий только из фторидов, не обладает требуемыми свароч­ными свойствами. Последние улучшаются при замене части фторидов хлоридами. Фториды и хлориды титана не могут быть использованы в качестве компонентов флюса, поскопьку имеют чрезвычайно низкие температуры плавления и кипения. Для обеспечения наиболее полного металлургического взаимодействия флюса с металлом в составе флюса должно быть максимальное количество фторидов и минимальное - хлоридов. Из фторидов в каче­стве компонентов фпюса наиболее целесообразно использовать те. которые могут интен­сивно реагировать с окислами титана.

Лучшие результаты при сварке титана быпи получены в случае использования фтори­да кальция, являющегося наиболее тугоплавким из всех фторидов. Его важным свойством является инертность по отношению к титану, а также способность интенсивно взаимодейст­вовать с водяным паром с образованием HF, присутствие которого в зоне дуги установлено экспериментально. Термодинамические расчеты показывают, что реакция между CaF2 и па­ром может протекать при температурах выше 2000 °С. т. е. в газовой фазе. Возможность удаления влаги из зоны сварки и благодаря этому защиты металла шва от насыщения газа­ми. в первую очередь водородом, является важнейшей особенностью сварки титана под флюсом на основе фторида кальция. Это способствует также полному устранению склонно­сти металла шва к образованию пор. Фтор ид капьция имеет также преимущества по срав­нению с другими фторидами и в отношении экономичности

Обращение с флюсами и их хранени Во избежание появления пор в швах влажность сварочных флюсов не должна превы­шать установленных норм. Влажность флюса АН-60 не должна превышать 0,05%; для ос­тальных марок плавленных флюсов, выпускаемых по ГОСТ 9087-81 не более 0,10%. Флюсы повышенной влажности просушивают в печах при 100-110 °С (стекловидные флюсы) и 290- SI 0 °С (пемзовидные флюсы). Фторидные флюсы прокаливают при 500-900 °С.

При повторном использовании флюсов размеры их частиц уменьшаются Поэтому следует периодически просеивать флюс через сито и использовать его на меньших свароч­ных токах.

Технологии сварки одной проволокой и несколькими

Существуют разновидности сварки под флюсом, когда в некоторых случаях целесооб­разно применение двухдуговой или многодуговой сварки. При этом дуги питаются от одного источника или от отдельного источника для каждой дуги. При сварке сдвоенным (расщеп­ленным) электродом дуги, горящие в общую ванну, питаются от одного источника. Это не­сколько повышает производительность сварки за счет повышения количества расплавлен­ного электродного металла.

Электроды по отношению к направлению сварки могут быть расположены последова­тельно или перпендикулярно. При последовательном расположении глубина проплавления шва несколько увеличивается, а при перпендикулярном уменьшается. Второй вариант рас­положения электродов позволяет выполнять сварку при повышенных зазорах между кром­ками. Изменяя расстояние между электродами, можно регулировать форму и размеры шва. Удобно применение этого способа при наплавочных работах. Однако недостатком способа является некоторая нестабильность горения дуги.

При двухдуговой сварке используют два электрода (при многодуговой несколько). Дуги могут гореть в общую или раздельные сварочные ванны (когда металл шва после первой дуги уже полностью закристаллизовался). При горении дуги в раздельные сварочные ванны оба электрода обычно перпендикупярны плоскости изделия. Изменяя расстояние между ду­гами, можно регулировать термический цикл сварки, что важно при сварке закаливающихся сталей.

Эта схема позволяет вести сварку на высоких скоростях, в то время как применение повышенного тока при однодуговой сварке приводит к несллавлениям - подрезам по кром­кам шва. При двухдуговой сварке вторая дуга, горящая в отдельную ванну, электродом, на­клоненным углом вперед (угол а =45 - 60°). частично переппавляет шов, образованный пер вой дугой, и образует уширенный валик без подрезов. Для питания дуг с целью уменьшения магнитного дутья лучше использовать разнородный ток (для одной дуги - переменный, для другой - постоянный).

При сварке трехфазной дугой одна дуга горит между электродами (независимая дуга) и две другие - между каждым электродом и изделием. Все дуги горят в одном плавильном пространстве. Регулируя ток в ка>кдой дуге, можно изменять количество расплавляемого электродного металла или прогшавление основного металла. В первом случае способ удо­бен при наплавочных работах и для сварки швов, требующих большого количества наплав­ленного металла. Недостаток способа - необходимость точного согласования скоростей по­дачи электродов. Сварку сдвоенным электродом, двумя и большим числом электродов вы­полняют на автоматах.

Применение и типичные проблемы

Форма и размеры шва зависят от многих параметров режима сварки: величины сва­рочного тока, напряжения дуги, диаметра электродной проволоки, скорости сварки и др. Та­кие параметры, как наклон электрода или изделия, величина вылета электрода, грануляция флюса, род тока и полярность и т. п. оказывают меньшее влияние на форму и размеры шва.

Необходимое условие сварки - поддержание дуги. Для этого скорость подачи электро­да должна соответствовать скорости его плавления теплотой дуги. С увеличением силы сва­рочного тока скорость подачи электрода должна увеличиваться. Электродные проволоки меньшего диаметра при равной силе сварочного тока следует подавать с большей скоро­стью. Условно это можно представить как расппавпение одинакового количества электрод­ного металла при равном количестве теплоты, выделяемой в дуге (в действительности ко­личество расплавляемого электродного металла несколько увеличивается с ростом плотно­сти сварочного тока). При некотором уменьшении скорости подачи длина дуги и ее напряже­ние увеличиваются. В результате уменьшаются доля теплоты, идущая на расплавление электрода, и количество расплавляемого электродного металла.

Влияние параметров режима на форму и размеры шва обычно рассматривают при из­менении одного из них и сохранении остальных постоянными. Приводимые ниже законо­мерности относятся к случаю наппавки на пластину, когда глубина проплавления не превы­шает 0,7 ее толщины (при большей глубине проплавления ухудшение теплоотвода от ниж­ней части сварочной ванны резко увеличивает глубину проплавления и изменяет форму и размеры шва).

С увеличением силы сварочного тока глубина проплавления возрастает почти линейно до некоторой величины. Это объясняется ростом давления дуги на поверхность сварочной ванны, которым оттесняется расплавленный металл из-под дуги (улучшаются условия теп­лопередачи от дуги к основному металлу), и увеличением погонной энергии. Ввиду того, что повышается количество расплавляемого электродного металла, увеличивается и высота усиления шва. Ширина шва возрастает незначительно, так как дуга заглубляется в основной металл (находится ниже плоскости основного металла).

Увеличение плотности сварочного тока (уменьшение диаметра электрода при посто­янном токе) позволяет резко увеличить глубину проплавления. Это объясняется уменьше­нием подвижности дуги. Ширина шва при этом уменьшается. Путем уменьшения диаметра электродной проволоки можно получить шов с требуемой глубиной проплавления в случае, если величина максимального сварочного тока, обеспечиваемая источником питания дуги, ограничена. Однако при этом уменьшается коэффициент формы провара шва (ф = е/Н) и интенсифицируется зональная ликвация в металле шва, располагающаяся в его рабочем сечении. Род и полярность тока оказывают значительное влияние на форму и размеры шва, что объясняется различным количеством теплоты, выделяющимся на катоде и аноде дуги.

При сварке на постоянном токе прямой полярности глубина проплавления на 40 - 50%, а на переменном - на 15 - 20% меньше, чем при сварке на постоянном токе обратной поляр­ности. Поэтому швы, в которых требуется небольшое количество электродного металла и большая глубина проплавления (стыковые и угловые без разделки кромок), целесообразно выполнять на постоянном токе обратной полярности. При увеличении напряжения дуги (длины дуги) увеличивается ее подвижность и возрастает доля теплоты дуги, расходуемая на расплавление флюса (количество расплавленного флюса). При этом растет ширина шва, а глубина его проплавления остается практически постоянной. Этот параметр режима широ­ко используют в практике для регулирования ширины шва.

Увеличение скорости сварки уменьшает погонную энергию и изменяет толщину про­слойки расплавленного металла под дугой. В результате этого основные размеры шва уменьшаются. Однако в некоторых случаях (сварка тонкими проволоками на повышенной плотности сварочного тока) увеличение скорости сварки до некоторой величины, уменьшая прослойку расплавленного металла под дугой и теплопередачу от нее к основному металлу, может привести к росту глубины проплавления. При чрезмерно больших скоростях сварки и силе сварочного тока в швах могут образовываться подрезы.

С увеличением вылета электрода возрастает интенсивность его подогрева, а значит, и скорость его плавления. В результате толщина прослойки расплавленного металла под ду­гой увеличивается и. как следствие этого, уменьшается глубина проплавления. Этот эффект иногда используют при сварке электродными проволоками диаметром 1 - 3 мм для увеличе­ния количества расплавляемого электродного металла при сварке швов, образуемых в ос­новном за счет добавочного металла (способ сварки с увеличенным вылетом электрода). В некоторых случаях, особенно при автоматической наплавке, электроду сообщают колебания поперек направления шва с различной амплитудой и частотой, что позволяет в широких пределах изменять форму и размеры шва. При сварке с поперечными колебаниями электрода глубина проплавления и высота усиления уменьшаются, а ширина шва увеличивается и обычно несколько больше амплитуды колебаний. Этот способ удобен для предупреждения прожогов при сварке стыковых соединений с повышенным зазором в стыке или уменьшен­ным притуплением кромок. Подобный же эффект наблюдается при сварке сдвоенным элек­тродом, когда электроды расположены поперек направпения сварки. При их последователь­ном расположении глубина проплавления, наоборот, возрастает.

Состав и строение частиц флюса оказывают заметное влияние на форму и размеры шва. При уменьшении насыпной массы флюса (пемзовидные флюсы) повышается газопро­ницаемость сдоя флюса над сварочной ванной и, как результат этого, уменьшается давле­ние в газовом пузыре дуги. Это приводит к увеличению толщины прослойки расплавленного металла под дугой, а значит, и к уменьшению глубины проплавления. Флюсы с низкими ста­билизирующими свойствами, как правило, способствуют более глубокому проплавлению.

Пространственное положение электрода и изделия при сварке под флюсом оказывает такое же влияние на форму и размеры шва, как и при ручной сварке. Для предупреждения отекания расплавленного флюса, ввиду его высокой жидкотекучести, сварка этим способом возможна только в нижнем положении при наклоне изделия на угол не более 10-15°. Изме­нение формы и размеров шва наклоном изделия находит практическое применение только при сварке кольцевых стыков труб ввиду сложности установки листовых конструкций в на­клонное положение. Сварка с наклоном электрода находит применение для повышения ско­рости многодуговой сварки. Подогрев основного металла до температуры 100 °С и выше приводит к увеличению глубины провара и ширины шва.

Перед началом автоматической сварки следует проверить чистоту кромок и правиль­ность их сборки и направления электрода по оси шва. Металл повышенной толщины свари­вают многопроходными швами с необходимым смещением электрода с оси шва. Перед на­ложением последующего шва поверхность предыдущего тщательно зачищают от шлака и осматривают с целью выявления наличия в нем наружных дефектов.

В начале сварки, когда основной металл еще не прогрелся, глубина его проплавления уменьшена, в связи с чем эту часть шва обычно выводят на входную планку. По окончании сварки в месте кратера образуется ослабленный шов, поэтому процесс сварки заканчивают на выводной планке. Входную и выводную планки шириной до 150 мм и длиной (в зависимо­сти от режима и толщины металла) до 250 мм закрепляют на прихватках до начала сварки. После сварки планки удаляют

При автоматической сварке стыковых соединений на весу. Практически сложно полу­чить шов с проваром по всей длине стыка из-за вытекания в зазор между кромками рас­плавленного металла и флюса и, как результат, - образования прожогов. Для предупрежде­ния этого применяют различные приемы, способствующие формированию корня шва. Свар­ку односторонних швов можно выполнять по предварительной ручной подварке, если не возможна автоматическая. Односторонняя сварка на остающейся стальной подкладке воз­можна в тех случаях, когда допустимо ее применение с эксплуатационной точки зрения.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНЖЕНЕР-СВАРЩИК

Гибкие автоматизированные сварочные производства (ГАСП)

Гибкие производственные системы для сборочно-сварочных работ должны обеспечи­вать автоматизацию следующих операций: 1. Сборка под сварку. 2. Загрузочно-разгрузочные работы. 3. Складирование заготовок и сваренных конструкций. 4. Складирование и замена оснастки. 5. …

Пути повышения технологичности сварных конструкций под роботизированную сварку

1. Изменение сварной конструкции и технологии ее изготовления при заданном типе сва­рочного робота. 2. Выбор другого сварочного робота либо оснащение его дополнительными технологиче­скими средствами. 3. Одновременная доработка конструкции, технологии и …

Особенности роботизированной технологии сварки

Эффективность применения роботизированной сварки зависит от технологичности свариваемой конструкции. Разработана специальная методика оценки технологичности, ко­торая позволяет: 1. Выбирать сварные конструкции (СК), как объект роботизированной сварки, из числа пред­варительного отбора сварных …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.