ТЕОРИЯ сварочных процессов

Особенности металлургических процессов при сварке порошковой проволокой

Несмотря на хорошее качество наплавленного металла, руч­ная дуговая сварка электродами с покрытием малопроизводитель­на, а качество зависит от квалификации сварщика. Попытки меха­низации этого сварочного процесса не дали положительного результата, что объяснялось трудностями обеспечения надежного токоподвода к стержню электрода и удержания покрытия на длин­ном электроде, когда он свернут в бухту.

Более плодотворной оказалась идея помещения тех же порош­кообразных компонентов, которые используются в качестве по­крытий, внутри пустотелой электродной проволоки, получившей название порошковой проволоки.

В настоящее время порошковые проволоки нашли промыш­ленное применение для механизированной сварки и наплавки в чистом СС>2, в его смесях с Аг или без защитного газа (т. е. с ис­

пользованием самозащитной порошковой проволоки). Они изго­товляются двумя способами - вальцовкой и волочением. В первом способе стальная лента толщиной 0,2...0,5 мм постепенно свора­чивается в трубку на специальных вальцах. На определенной ста­дии вальцовки в еще не закрытую полость электрода засыпают высокодисперсные порошкообразные компоненты: шлако - и газо­образующие (при сварке в СО2 газообразующие компоненты не применяются), раскислители, а в ряде случаев и специальные ле­гирующие добавки, а также железный порошок для обеспечения электрической проводимости сердечника. При этом исключаются связующие, пластификаторы и другие технологические добавки, которые, как правило, снижают качество шва. После этого трубку вместе с порошковым материалом дополнительно обжимают во­лочением, очищают от следов смазки и свертывают в бухты.

Поперечные сечения вальцованых и волоченых сварочных проволок приведены на рис. 10.22. При изготовлении волочением порошковой проволоки, имеющей герметичную оболочку, приме­няют трубы диаметром 9-10 мм, которые заполняют высокодис­персной шихтой и подвергают волочению для уменьшения диа­метра. Такая проволока хорошо хранится и может подвергаться

химической обработке. Диаметр порошковой проволоки колеблет­ся от 1,6 до 3 мм. Она поставляется в кассетах с плотной рядовой намоткой. Бухта такой проволоки ставится в сварочный автомат для осуществления непрерывного процесса сварки. Однако шлако­вой и газовой защиты зоны сварки при применении порошковой проволоки недостаточно, несмотря на содержание в ней 20...30 % порошков, поэтому для сварки ответственных конструкций требу­ется дополнительная газовая защита (СО2, Аг). Недостаточная за­щита при применении порошковых проволок по сравнению с ис­пользованием электродов с покрытием обусловлена процессом плавления проволоки в дуговом электрическом разряде. Компо­ненты порошкового сердечника, имеющего малую электропровод­ность, получают меньшее количество энергии от дуги, замкнутой на стальную оболочку снаружи; поэтому задерживается процесс их плавления и замедляется металлургическая обработка свароч­ной ванны.

Таким образом, композиции порошков, разработанные для электродных покрытий, потребовалось изменить, с тем чтобы соз­дать более эффективные системы шлаков и раскислителей, доста­точные при сварке порошковой проволокой.

Главное отличие швов, полученых с применением порошковых проволок - малое содержание неметаллических включений, что обеспечивает высокие показатели ударной вязкости, достаточные для эксплуатации соединений при низких температурах, вплоть до -70 °С, что необходимо, в частности, при сварке в судостроении и при прокладке трубопроводов на Крайнем Севере.

На рис. 10.23 приведено сравнение количества неметаллических включений в швах, полученных различными способами сварки. Из рисунка следует, что наиболее чистый, а следовательно, и пластич­ный металл шва получают как при сварке электродами УОНИ-13/55, так и при сварке в СО2 проволоками Св-08ГС и Св-08Г2С.

Порошковые проволоки используют для сварки малоуглероди­стых, низколегированных и высокопрочных сталей. Они обеспе­чивают необходимые механические свойства металла шва, причем более высокие, чем при сварке электродами с покрытием.

По типу сердечника порошковые проволоки разделяют на кар - бонатно-флюоритные и рутиловые, содержащие в качестве основы ТІО2 (ПП-АМ8, ПП-АН2, ПП-АН 10 и др.), а также рутил - флюоритные на основе ТІО2 и CaF2 (ПП-АН4, ПП-АН9, ПП-АН20 и др.). Для сварки открытой дугой, т. е. без защиты углекислым газом, применяют порошковые проволоки карбонатно-флюорит - ного типа, которые содержат газообразующие компоненты СаСОз и MgC03, а также плавиковый шпат, алюмосиликаты, раскисли - тели. Такие проволоки называют самозащитными (ПП-АН2, ПП-АН6 и др.). Они применяются при сварке в атмосфере и под водой.

Порошковые проволоки используют также и для наплавочных работ с целью упрочнения поверхностных слоев. Они обеспечива­ют наиболее высокие уровни механизации и качество наплавок.