Сварка порошковой проволокой - Фрумин И.И.
Скачать (прямая ссылка):
В качестве шлакообразующих материалов используют рутиловый концентрат, алюмосиликаты, окислы щелочноземельных металлов, флюори-товый концентрат. Раскисляют металл ферромарганцем, ферросилицием. Для дополнительного раскисления металла и связывания азота в нитриды в сердечник проволок этого типа иногда вводят титан и алюминий. Проволоки с сердечником карбонатно-флюоритного типа чаще всего используют как самозащитные, но применяют и в сочетании с дополнительной защитой углекислым газом.
В состав сердечника проволок рутил-флюоритного типа входят в основном рутиловый и флюоритовый концентраты, в качестве шлакообразующих иногда вводят окислы щелочноземельных металлов, алюмосиликаты. Раскислителями служат ферромарганец и ферросилиций. Проволоки с сердечником этого типа применяются, как правило, с дополнительной защитой углекислым газом.
Сердечник проволок флюоритного типа в основном состоит из флюоритового концентрата, в небольших количествах вводят окислы щелочноземельных металлов. Для раскисления металла применяют ферромарганец, алюминий, магний. Алюминий также связывает азот металла сварочной ванны в нитриды. Проволоки с сердечником флюоритного типа используются как самозащитные.
Рис. 3. Схема электродугового процесса сварки с принудитель-ным формированием порошковой проволокой:
а — в углекислом газе; б — открытой дугой. 1 — порошковая проволока; 2 — свариваемый металл; 3 — шлак; 4 — ползуны; 5 — сварочная ванна; 6 — шов.
л
/
В сердечники проволок всех типов с целью увеличения производительности сварки и придания благоприятных сварочно-технологических свойств вводят железный порошок.
Классификация проволок по механическим свойствам наплавленного металла пока еще не утверждена. Обычно по этому признаку
Рис. 4. Конструкции порошковой проволоки.
свойства швов, выполненных порошковыми проволоками, сравнивают со свойствами швов, выполненных электродами различных типов, регламентированных ГОСТом 9467—60.
Конструкции порошковых проволок. Из применяющихся конструкций порошковых проволок (рис. 4) наиболее распространены проволоки трубчатой конструкции (а, б, в). Введение части оболочки внутрь сердечника (г, д, е, ж, з) обеспечивает более равномерное плавление его и более эффективную защиту металла от воздуха.
Влияние конструкции проволоки на особенности ее плавления и свойства швов рассматривается ниже.
Коэффициент заполнения. Количество материала в сердечнике порошковой проволоки принято оценивать коэффициентом запол-
10
нения Ка’
кз = -^100 %,
^пров
(1)
где Gnop— масса порошкового наполнителя; Gnp0B — общая масса проволоки.
В зависимости от назначения проволоки К3 колеблется в широких пределах (10—40%). От величины К3 в значительной мере зависит эффективность защиты расплавленного металла. Стабильность коэффициента заполнения определяет качество изготовления проволоки.
Характеристики расплавления. Коэффициент расплавления (ар) представляет удельную (отнесенную к одному амперу сварочного тока) производительность процесса расплавления оболочки проволоки и определяется из выражения
оировО-^ г1а.Ч, (2)
'ев*
где /св— сила тока; т — время расплавления проволоки.
Коэффициентом наплавки аи характеризуется удельная производительность процесса наплавки:
а, = 7% da-ч, (3)
iCBl
где GH — масса металла, наплавленного за время т.
-Потери электродного металла (без учета потерь на угар и испарение) учитываются коэффициентом набрызгивания а„б:
а* = -^100%, (4)
где Одб— потери электродного металла на разбрызгивание; G&р— масса брызг; GH — масса наплавленного металла.
Производительность процесса Gnp часто определяют массой металла, наплавленного в единицу времени:
Gnp = кг/ч. (5)
2. Развитие процессов в твердей фазе при нагреве
В процессе сварки порошковая проволока проходит стадии нагрева и плавления, сопровождающиеся окислением железа и легирующих элементов, разложением органических материалов, карбонатов и фторидов, комплексообразованием и пр. Развитие этих процессов в сердечнике оказывает существенное влияние на
11
взаимодеиствие расплавленного металла с газами и шлаком и во многом определяет технологические показатели сварки.
Нагрев оболочки порошковой проволоки при сварке происходит преимущественно за счет тепла, выделяющегося при прохождении сварочного тока, и тепла, выделяющегося в активном пятне. При этом на участке проволоки от среза наконечника мундштука до
дуги устанавливается квазиста-ционарное температурное поле. Схема распределения температуры в порошковой проволоке представлена на рис. 5. Тепло, выделяющееся в активном пятне, нагревает лишь небольшой участок величиной не более 1—3 мм на торце проволоки. На этом участке оболочка проволоки нагревается до температуры плавления /,1Л и выше.
Распределение температуры в электродной проволоке на вылете можно рассчитать по известным формулам или с помощью номограмм [79, 81, 115].
Площадь оболочки S в поперечном сечении составляет обычно 2—5 мм2. Расчет показывает, порошковых проволок на выле-
Рис. 5. Распределение температур на вылете порошковой проволоки (схема):
