УДК 621.791.75+621.791.042.3

Аналитический обзор технологических особенностей различных типов сварочных проволок

Кобзарь Вячеслав Валерьевич – студент магистратуры кафедры «Проектирование и технический сервис транспортно-технологических систем» Донского государственного технического университета

Звездин Максим Сергеевич – студент магистратуры кафедры «Проектирование и технический сервис транспортно-технологических систем» Донского государственного технического университета

Аннотация: В статье приведен аналитический обзор сварочных материалов, применяемых в производстве в наше время. Представлены и описаны виды, назначение и состав сварочных порошковых проволок. А также приведены их технологические особенности и преимущества применения в производстве, как альтернатива сварочной проволоке сплошного сечения.

Ключевые слова: сварочная порошковая проволока, сварочная проволока сплошного сечения, дуговая сварка.

Введение

В наше время дуговая сварка в среде защитных газов является ключевым методом создания неразъемных соединений в производстве. Однако высокая конкуренция, нарушение традиционных путей логистики и экономические риски, вызванные геополитической ситуацией в мире, заставляют производителей искать альтернативных поставщиков, иные методы конструкционных решений, а также изменять традиционные для них технологии производства изделий для снижения рисков остановки производства, а также удержания стоимости изделий на прежнем уровне или снижения их себестоимости.

Автоматизация процессов на производстве безусловно является приоритетным техническим решением и ведет к увеличению выработки, повышению КПД, снижению себестоимости изделия, повышает количество выпускаемых изделий за единицу времени, но не дает полного технологического суверенитета предприятиям и стране и требует больше времени.

В связи с этим, инженерам приходится искать и иные технологические решения, требующие меньших временных и финансовых затрат при реализации в производстве.

Одним из таких решений является рассмотрение родственных технологических процессов (в данном случае, видов сварки) и поиск альтернативных расходных материалов (сварочная проволока, газовая смесь).

В данной статье, мы разберем, какие виды сварочных порошковых проволок бывают, приведем преимущества применения порошковой сварочной проволоки, как альтернативы сварочной проволоки сплошного сечения при сварке.

Сварочная порошковая проволока, ее виды и технологические особенности при применении

Порошковая проволока – непрерывный электрод, имеющий порошкообразный наполнитель. Данный наполнитель называют сердечником. В состав сердечника входит смесь руд, сплавов металлических порошков, специальных шлакообразующих, газообразующих материалов, стабилизаторов дуги и иных добавок.

Составляющие сердечника обеспечивают защиту дуги и сварочной ванны от вредного влияния воздуха, раскисление и легирование металла, связывают азот в стойкие нитриды.

Основные технические, технологические требования к составляющим сердечникам идентичны требованиям, предъявляемым ко всем сварочным материалам: обеспечение хорошего формирования сварных швов и их требуемых механических свойств, легкая отделимость шлаковой корки, отсутствие дефектов сварных швов (пор, трещин, шлаковых включений и др.), минимальное разбрызгивание металла [1].

Отдельно стоит уделить внимание тому, что в сердечник всех порошковых проволок вводят железный порошок, который повышает технологические свойства проволоки и способствует увеличению производительности сварки.

Согласно ГОСТ 26271-84, порошковую проволоку классифицируют по:

• условиям применения;
• по допустимым пространственным положениям сварки и условиям формирования шва;
• по величине предела текучести металла шва;
• по ударной вязкости металла шва;
• по химическому составу наплавленного металла [3].

По условиям применения различают газозащитную порошковую проволоку (дополнительная защита газом или флюсом) и самозащитную (защита обеспечивается за счет выделения собственного газа из сердечника).

Сварка порошковой проволокой имеет специфические особенности. Связано это с тем, что сердечник обладает низкой электропроводностью и плавится за счет излучения дуги и теплообмена с разогретыми газами и расплавленным металлом.

В связи с этим, плавление сердечника может требовать более длительное время, чем плавление оболочки.

 Данный процесс является нежелательным явлением, так как может снизить показатели эффективности защиты дуги и сварочной ванны, что как следствие ведет к снижению качества сварного соединения. По этой причине крайне важно правильно определить режим сварки, а также необходимый состав и конструкцию применяемой порошковой проволоки, что может стабилизировать соотношение плавления сердечника и оболочки.

Для сравнения, недостатки проволоки сплошного сечения скрыты в самой технологии ее изготовления: неоднородность химического состава, неравномерное распределение легирующих элементов и примесей по сечению     проволоки, невозможность получения абсолютно одинакового химического состава проволоки при ее производстве.

Порошковая проволока относится к сварным материалам с высокой производительностью. Связано это как с малыми потерями на разбрызгивание и снижением трудоемкости операции зачистки, так и с повышенным коэффициентом наплавки, снижающим количество проходов, трудоемкость изделия.

По конструкционным особенностям существуют виды порошковых проволок простых (цилиндрических) и сложных сечений.

Рисунок 1.  Виды простых сечений порошковой проволоки.

Проволока сложного сечения отличается от проволоки простого сечения, введенной металлической оболочкой внутрь сердечника.

Данный вид проволоки повышает коэффициент наплавки путем увеличения количества наплавляемого металла в расплаве ванны при сварке.

Рисунок 2. Примеры видов сложных сечений порошковой проволоки.

При проведении разных видов сварочных работ, в зависимости от требований к сварным швам, применяют проволоку различных сечений и диаметров.

Проволоку простых сечений диаметром до 2 мм рекомендуется использовать при проходе корневого слоя, что позволяет обеспечить формирование обратного валика и полное проплавление свариваемых кромок.

Проволоку простых и сложных сечений диаметром более 2 мм рекомендуется использовать при проходе заполняющих слоев. Вид сечения и диаметр выбирают в зависимости от толщины кромок и требуемого количества наплавляемого металла.

Основные режимы сварки зависят не только от вида сечения и диаметра проволоки, но и от ее химического состава, по которому их разделяют на пять типов: рутиловые, рутил-флюоритные, рутил-органические, флюоритные, карбонатно-флюоритные [2].

Порошковые рутиловые проволоки используют с дополнительной защитой (чаще всего углекислый газ). Основу их сердечника составляют рутиловый концентрат, алюмосиликаты и руды. В качестве раскислителя выступают ферромарганец, ферросилиций, ферроалюминий.

Порошковые рутил-флюоритные проволоки используют с дополнительной защитой (чаще всего углекислый газ). Основу их сердечника составляют рутиловый и флюоритовый концентраты. В качестве раскислителя выступают ферромарганец, ферросилиций, для шлакообразования используют окислы щелочноземельных металлов и алюмосиликаты.

Порошковые рутил-органические проволоки используют как самозащитные (газообразующие материалы: крахмал, целлюлоза). Основу их сердечника составляют рутиловый концентрат и алюмосиликаты. В качестве раскислителя выступает ферромарганец.

Порошковые флюоритные проволоки используют как самозащитные. Основу их сердечника составляют флюоритовый концентрат и небольшое количество окислов щелочноземельных металлов. В качестве раскислителя выступают ферромарганец, алюминий и магний.

Порошковые карбонатно-флюоритные проволоки как правило используют как самозащитные, но иногда их могут применять в сочетании с углекислым газом (при требовании повышения защиты сварочной ванны). Основу их сердечника составляют карбонаты магния, натрия, кальция. В качестве раскислителя выступают ферромарганец и ферросилиций.

По хим.составу сварочную проволоку подбирают со схожим составом, что и свариваемые элементы.

Преимущества применения сварочной порошковой проволоки

При правильном определении режима сварки, необходимого химического состава, вида сечения и диаметра применяемой порошковой проволоки, можно выделить следующие ее преимущества над проволокой сплошного сечения:

• Малые потери на разбрызгивание;
• Снижение трудоемкости изготовления изделия;
• Возможность осуществления сварки без защитной газовой смеси;
• Повышение механических свойств сварных швов изделия;
• Увеличение точности микролегирования металла сварного шва;
• Улучшение качества изделия (малая склонность к образованию трещин);
• Высокие сварочно-технологические свойства.

Заключение

Сварка порошковой проволокой широко применяется в разных отраслях производства для создания неразъемных соединений, придания им необходимых механических свойств и восстановления изделий. Наиболее часто она используется в механизированной сварке, как в среде защитных газов, так и без газовой защиты.

Проведенный аналитический обзор видов, назначения и технологических особенностей применения порошковой сварочной проволоки, а также выявленные преимущества позволяют сказать, что данный сварочный материал является перспективной альтернативой проволоке сплошного сечения в производстве.

Список литературы

1. Походня И.К. Сварка порошковой проволокой/ И.К. Походня, А.М. Суптель, В.Н. Шлепаков. – Киев: Наукова думка, 1972.
2. Рыбаков В.М. Сварка и резка металлов – Москва: Высшая школа, 1979.
3. ГОСТ 26271-84 Проволока порошковая для дуговой сварки углеродистых и низколегированных сталей.