Аппараты для механизированной дуговой сварки

Применение порошковых проволок вместо сплошных позволяет легировать шов в широких пределах и повышать стойкость его против пор и горячих трещин, обеспечивать заданные механические свойства. Кроме того, наличие шлака снижает разбрызгивание и улучшает форму шва.

Типы переноса металла при сварке MIG/MAG

При сварке MIG/MAG перенос металла осуществляется, в основном, двумя формами. При первой форме капля касается поверхности сварочной ванны ещё до отделения от торца электрода, образуя короткое замыкание, отчего этот тип переноса получил название переноса с короткими замыканиями. При второй форме капля отделяется от торца электрода без касания поверхности сварочной ванны и, поэтому, этот тип переноса называется переносом без коротких замыканий. Последняя форма переноса металла подразделяется на 6 отдельных типов согласно особенностям формирования и отделения капель электродного металла от торца электрода. Таким образом, согласно классификации предложенной Международным Институтом Сварки, существует 7 основных типов переноса металла, проиллюстрированных на Рис. 4 (условия этих сварок приведены в Табл. 3)

Рис. 4. Типы переноса металла при сварке MIG/MAG

 

Перенос металла при импульсном режиме дуговой сварки

Главной особенностью процесса импульсно-дуговой сварки является возможность получения мелкокапельного переноса электродного металла при среднем значении тока сварки (Iм) ниже критического, который в обычных условиях определяет границу между крупнокапельным и мелкокапельным переносом металла. В этом методе управления переносом металла ток принудительно изменяется между двумя уровнями, называемыми базовым током (Iб) и током импульса (Iи) Рис. 5. Уровень базового тока выбирается из условия достаточности для обеспечения поддержания горения дуги при незначительном влиянии на плавление электрода. Функцией тока импульса, который превышает критический ток, является форма тока, показанная на Рисунке 5 (типа «одна капля за один импульс»). 

Рис. 5. Импульсная дуговая сварка

Для практических показателей взята стальная электродная проволока СВ08Г2С диаметром 1,2 мм; защитный газ Аг+5%02; ток импульса Iи = 270 A; время импульса tи = 5,5 мс; базовый ток Iб = 70 A; время паузы tп = 10 мс; скорость подачи проволоки во время импульса Vпи = 3,5 м/мин; скорость подачи проволоки во время паузы Vпп = 28 см/мин; вылет электрода - 18 мм.

 

Особенности сварки в среде углекислого газа

Углекислый газ является активным газом. При высоких температурах происходит диссоциация (разложение) его с образованием свободного кислорода:

2СО2 ► 2СО + О2

Молекулярный кислород под действием высокой температуря сварочной дуги диссоциирует на атомарный по формуле:

О2 ► 2О

Атомарный кислород, являясь очень активным, вступает в реакцию с железом и примесями, находящимися в стали, по следующим уравнениям:

Fe + O =FeO,

C + O =CO,

Mn + O =MnO,

Si + 2O = SiО2.

Чтобы подавит реакцию окисления углерода и железа при сварке в углекислом газе, в сварочную ванну вводят раскислители (марганец и кремний), которые тормозят реакции окисления и восстанавливают окислы по уровням:

FeO + Mn = MnO + Fe,

2FeO + Si = SiО2 + 2Fe и т.д.

Образующиеся окислы кремния и марганца переходят в шлак. Исходя из этого при сварке в углекислом газе малоуглеродистых и низкоуглеродистых сталей необходимо применять кремний-марганцовистые проволоки, а для сварки легированных сталей – специальные проволоки.

Таблица 4. Сварочные проволоки для сварки малоуглеродистых и легированных сталей. 

Свариваемый металл	Сварочная проволока
Малоуглеродистые стали	Св08ГС, Св08Г2С
Теплоустойчивые стали 15ХМА, 20ХМА	Св08ХГ2СМ
Низколегированные	Св08Г2С, Св18ХГСА, Св18ХМА
Сталь 15Х1М1Ф	Св08ХГСМФ
Сталь 1Х13	Вс08Х14ГТ, Св10Х17Т
Сталь Х18Н9Т	Св06Х19Н9Т, Св07Х18Н9ТЮ
Сталь 20ХМФЛ	Св08ХГСМФ

 

 

Выбор режимов сварки в среде углекислого газа

К параметрам режима сварки в углекислом газе относятся: род тока и полярность, диаметр электродной проволоки, сила сварочного тока, напряжение на дуге, скорость подачи проволоки, вылет электрода, расход углекислого газа, наклон электрода относительно шва и скорость сварки.

При сварке в углекислом газе обычно применяют постоянный ток обратной полярности, так как сварка током прямой полярности приводит к неустойчивому горению дуги. Переменный ток можно применять только с осциллятором, однако в большинстве случаев рекомендуется применять постоянный ток.

Диаметр электродной проволоки следует выбирать в зависимости от толщины свариваемого металла.

Сварочный ток устанавливается в зависимости от выбранного диаметра электродной проволоки.

Основные режимы полуавтоматической сварки приведены в Таблице 5.

Таблица 5. Основные режимы сварки.

Толщина металла, мм	Диаметр сварочной проволоки, мм	Сварочный ток, А	Сварочное напряжение, В	Скорость подачи проволоки, м/ч	Расход защитного газа, л/мин	Вылет электрода, мм
1,5	0,8 – 1,0	95 – 125	19 – 20	150 – 220	6 – 7	6 – 10
1,5	1,2	130 – 150	20 – 21	150 – 200	6 – 7	10 – 13
2,0	1,2	130 – 170	21 – 22	150 – 250	6 – 7	10 – 13
3,0	1,2	200 – 300	22 – 25	380 – 490	8 – 11	10 – 13
4,0 – 5,0	1,2 – 1,6	200 – 300	25 – 30	490 – 680	11 – 16	10 – 20
6,0 – 8,0 и более	1,2 – 1,6	200 – 300	25 – 30	490 – 680	11 – 16	10 – 20

 

 

Таблица 6. Рекомендуемое расстояние от сопла горелки до свариваемого металла.

Параметр	Показатель
Диаметр электродной проволоки, мм	0,8	1,0 – 1,2	1,6 – 2,0	2,2 – 3,0
Расстояние от сопла горелки до изделия, мм	5 – 15	8 – 18	15 – 25	20 – 40

 

 

Расход углекислого газа определяют в зависимости от силы тока, скорости сварки, типа соединения и вылета электрода. В среднем газа расходуется от 5 до 20 л/мин. Наклон электрода относительно шва оказывает большое влияние на глубину провара и качество шва. В зависимости от угла наклона сварку можно производить углом назад и углом вперёд.

Что такое порошковая проволока

Проволока такого типа является трубкой, внутренняя полость которой заполнена флюсом и металлической пыльцой (порошком). Основой для такой проволоки служит металлическая лента, которая подвергается холодному формованию. Сформованная проволока наполняется порошком и флюсом. Завершающим этапом в изготовлении порошковой проволоки является ее растяжка до нужного размера.

Данный вид проволоки имеет классификацию, которая может быть выполнена по следующим параметрам:

• - назначение;

• - способ применяемой защиты;

• - возможность производства сварочных работ из разного положения в пространстве;

• - некоторые механические свойства.

Стоит отметить, что большая часть всей проволоки, которая выпускается в нашей стране, пригодна для сварки низколегированных и низкоуглеродистых видов стали.

Кроме всего прочего, принято разделять проволоку на ту, которая пригодна для сварки в обычных условиях и ту, которая является специальной. Например, к проволоке специального назначения можно отнести ту, которая предназначена для сварочных работ с принудительным созданием шва, проволоку для работы под водой, проволоку для сварки арматуры, для автоматической сварки и так далее.

Основные требования к проволоке

Порошковая проволока изготавливается с учетом следующих требований к ней:

• - дуга должна возбуждаться легко и греть стабильно;

• - плавление проволоки должно быть равномерным, при этом не наблюдается большого разбрызгивания;

• - шлак, образованный в результате плавления, должен равномерно покрывать весь шов, а при охлаждении – легко отделяться;

• - сварной шов должен получаться аккуратным и без дефектов, то есть различных трещин и пористых участков.

Сущность дуговой порошковой сварки

Данный вид сварки применяется достаточно часто, так как имеет множество преимуществ. Например, обычная флюсовая сварка может быть затруднена по причине невозможности точно направить электрод в нужное место (разделку). Кроме того, наблюдать за формированием шва тоже не представляется возможным. Особенно остро эти проблемы встают, если речь идет о полуавтоматическом процессе. Если рассматривать сварку в защитном газе, то и тут не все гладко. Данная защита может постоянно нарушаться из-за сквозняка. Кроме того, сопла, подающие защитный газ, могут забрызгиваться в процессе сварки.

В таких условиях целесообразно будет воспользоваться порошковой проволокой. Она сочетает в себе все такие положительные качества открытых электродов, как легирование и защита, а также раскисление металла, и такие положительные свойства механизированной сварки при помощи обычной цельной проволоки, как высокая производительность.

Стоит отметить и то, что порошковая проволока не требует наличие газового баллона, различных шлангов и редукторов, а также флюсовой аппаратуры и самого флюса. На протяжении всего процесса можно легко направлять электрод в разделку, есть возможность следить за формированием сварного шва — это, пожалуй, основные преимущества использования проволоки порошковой для дуговой сварки.

Порошковая проволока расплавляется таким образом, как было заложено в процессе ее производства. Все дело в том, что конструкция проволоки является определяющей для процесса расплавления ее дугой. Внутренняя полость металлической оболочки заполнена неметаллическими материалами примерно на 70 процентов, точнее – от 50 до 70 процентов. Это означает, что сопротивление электрическому току такого сердечника будет в сотни раз больше, чем сопротивление металлической оболочки.

По этой причине металлическая оболочка плавится значительно быстрее. Расплавление же сердечника осуществляется частично за счет теплоизлучения сварочной дуги и частично за счет теплопередачи сильно нагретого металла. По сему, в процессе сварки внутренний материал проволоки может касаться ванны расплавленного металла и даже попадать в него в нерасплавленном виде.

Техника сварки порошковой проволокой и некоторые ее недостатки

Как правило, порошковая проволока используется для сварки с применением шлангового полуавтомата. По той причине, что сварной шов постоянно на виду у человека, производящего сварочные работы, техника сварки стыков и углов практически ничем не отличается от такой же техники при использовании технологии сварки в защитных газах плавящимися электродами.