книги из ГПНТБ / Елагин А.В. Электродуговая сварка порошковой проволокой

выпрямителей переключатель В2 должен быть замкнут. Схема обеспечивает подачу порошковой проволоки в зо­ ну дуги в широком диапазоне скоростей, плавная регу­ лировка скорости подачи осуществляется реостатом R. Подводка сварочного тока от источника питания к полу­ автомату осуществляется по одному кабелю.

Техническая характеристика полуавтомата ПДММ63/4 ^ диаметр электродной проволоки, мм — сплошной I, -2—і2; 5, порошковой 1, 2—іЗ; скорость подачи проволоки 80—'600 м/ч; ток 60—500 А; напряжение дуги '25—80 В; масса проволоки на вертушке 6—15 кг; габариты500Х Х340ХІ40 мм; масса полуавтомата (без держателя и проволки) 15 кг; цена 200 руб.

Благодаря портативности и надежное™ ів работе по­ луавтомат іПДМ'М-63/4 широко применяется в ряде мон­

ные полуавтоматы для сварки порошковой проволокой обладают рядом недостатков, которые пршятотвуют бо­ лее широкому их внедрению в практику монтажных ра­ бот. Среди них можно отметить следующие:

•-громоздкость и большая масса; применение для питания двигателя механизма пода­

Очевидно, наряду с тяжелыми полуавтоматами сле­ дует выпускать и легкие портативные (типа ПДММ-63/4 или ПРМ-2), которыми удобно производить сварку в монтажных условиях.

Несмотря на значительный рост выпуска специализи­ рованных'полуавтоматов для сварки порошковой прово­ локой, все же их количество еще отстает от потребностей промышленности. Поэтому многие предприятия и -орга­ низации идут по линии переделки и модификации сва-

20

рочных полуавтоматов с целью приспособления их для сварки порошковой проволокой. Как правило, переделка заключается в следующем:

ів 'механизме подачи применяют две пары ведущих роликов. При сохранении одной ведущей пары вместо роликов с насечкой устанавливаются шестеренчатые или эластичные (обрезиненные) ролики;

заменяется держатель и гибкий шланг (чаще всего применяют специализированные держатели для сварки

ПДПГ-300 и др., 'серийно выпускаемые промышленно­ стью.

2. источники ПИТАНИЯ

Одним из важнейших средств получения наплавлен­ ного металла хорошего качества и высокой производи­ тельности наплавки является оптимальный подбор источ­ ников питания сварочной дуги. Использование порошко­ вой проволоки отличается рядом особенностей, диктую­ щих применение для сварки ею источников постоянного тока с жесткой и в ряде случаев с возрастающей внеш­ ней характеристикой. К этим особенностям относятся:

высокая чувствительность к колебаниям режима сварки;

возрастающий характер вольт-аміперной характерис­ тики дуга;

•затрудненное возбуждение дуги, (особенно на малых токах) ;

•необходимость применения повышенных 'плотностей тока.

•Высокая чувствительность порошковой проволоки к колебаниям режима сварки, и особенно к колебаниям напряжения на дуге, обусловливает применение источни­

22

тоЧников с падающей или -возрастающей внешней харак­ теристикой 'колебания тока вызывают ответные резкие колебания напряжения на дуге. С уменьшением длины дуги сварочный ток увеличивается и соответственно уве­ личивается скорость плавления электродной проволоки (свойство саморегулирования дуги). Поскольку проволо­ ка подается в зону сварки с одинаковой скоростью, то в этом случае конец ее начинает оплавляться быстрее, длина дуги увеличивается и режим восстанавливается. Применением источников питания іс жесткой вмешней ха­ рактеристикой достигаются минимальные колебания на­ пряжения, что дает -более быстрое нарастание сварочно­ го тока и, следовательно, вызывает резкое увеличение скорости плавления и быстрое восстановление режима.

Очень важным эксплуатационным преимуществом источ­ ников с жесткой характеристикой является легкость воз­ буждения сварочной дули, что особенно важно для свар­ ки порошковыми проволоками на малых токах (сварка проволокой малого диаметра ,и сварка вертикальных швов).

іС повышением плотностей сварочного тока уменьша­ ется размер капель наплавляемого металла (процесс приближается к струйному), увеличивается 'скорость прохождения их через дуговой промежуток и уменьшает­ ся вероятность попадания избыточного азота и кислоро­ да в сварочную ванну, что способствует улучшению ка­ чества швов. Таким образом, при сварке порошковыми проволоками рекомендуется использование источников с жесткими внешними характеристиками.

23

Технические характеристики источников постоянного тока для юварки порошковыми проволоками приводятся в табл. 6 и 7.

Т а б л и ц а 7

Технические характеристики выпрямителей для сварки порошковыми проволоками

3. О Б С Л У Ж И В А Н И Е С В А Р О Ч Н О Г О О Б О Р У Д О В А Н И Я

При эксплуатации шланговых полуавтоматов их еже­ дневно перед началом работ проверяют, а направляю­ щие каналы периодически очищают от остатков смаз­ ки, мыльной крошки, ржавчины и окалины.

Очистка шланга производится путем двух-трехр.азо- вого продувания шланга сжатым воздухом или очистки канала проволокой, пропущенной через шланг и натяну­ той между двумя стойками. В этом случае шланг, одно­ временно поворачивая вокруг своей оси, двигают взад вперед 'по проволоке. После прочистки призводится про­ дувка шланга сжатым воздухом. Канал шланга очища­ ют с помощью чистого авиационного бензина, который заливается в количестве 25—30 г, и через 3—5 мин после заливки шланг продувают сжатым воздухом. Однако мыльную крошку не всегда удается полностью удалить указанными способами. Поэтому часто внутренний канал шланга очищают струей горячего пара. Она разбивает комки мыла, смешанного с окалиной, ржавчиной и грязью, и выдувает их из канала шланга; после этого шланг просушивается.

Бое 'сварочное оборудование проходит планово-пре­ дупредительные ремонты, во время которых устраняются неполадки и заменяются изношенные детали. Неполадки в работе полуавтоматов, причины и меры их устранения приведены в табл. 8.

24

35

ленного Металла азотом, содержание водорода, переход элементов в шов.

типа двуокись титана (ТіСЬ); для проволоки карбонатно-

двух последних типов флюорит вводится в виде плавико­ вого шпата или флгооритового концентрата. В связи с тем, что количество вводимых в сердечник протолок ма­ териалов ограничено, используются газообразующио компоненты, разложение которых происходит с выделе­ нием больших объемов газов. В проволоках рупилового типа применяются органические материалы (крахмал, целлюлоза), почти полностью разлагающиеся при сварке. В проволоках карбонатно-флюоритового и рутил-карбо- натло-флюоритового типов применяются безводные кар­ бонаты щелочноземельных металлов (мрамор, магнезит, доломит и др.). Их разложение идет с образованием уг­ лекислого газа, который создает защитную атмосферу, и окислов металлов, переходящих в шлак. Проволоки ругилового типа дают при расплавлении кислые шлаки, а проволоки карбонатно-флюоритового и рутил-карбонат- но-флюоритового типов — шлаки с основными и ней­ тральными свойствами. Для компенсации окисляющего действия углекислого газа и раскисления металла сва­ рочной ванны в шихту проволоки вводят специальные раскислители — ферромарганец, ферросилиций, ферротитан и алюминиевый порошок. Таким образом, компонен­ ты, составляющие шихту порошковой проволоки, в про­ цессе .сварки выполняют сразу насколько функций — за­ щиты, раскисления и легирования металла шва. Однако первостепенной задачей остается предотвращение вред­ ного влияния азота и кислорода воздуха на металл шва, так как плохая защита влечет за собой понижение плас­ тичности швов и их пористость. Обычно по содержанию азота в наплавленном металле и судят о его степени за­ щиты.

Азот в наплавленном металле может находиться в виде твердого раствора, в химическом соединении .с же­ лезом или легирующими элементами (нитриды), а так­ же в свободном состоянии в виде пор и микрополостей. В жидком железе при температуре его плавления и парци-

27

•альном давлении азота, равном 1 кгс/см2, растворяется примерно 0,04% азота. Процесс газонасыщѳния жидкого металла азотом происходит .в несколько стадий — при контакте газа с 'металлической поверхностью, адсорбиро­ вании газа, диссоциации молекул, растворении и проник­ новении азота втлубь металла. С повышением темпера­ туры растворимость азота увеличивается и достигает максимума при 2200°С, затем она снижается и становит­ ся равной нулю при температуре кипения железа, когда упругость паров над его поверхностью достигает едини­ цы. При сварке порошковой проволокой содержание азо­ та в металле шва во многом зависит от режимов сварки. С увеличением сварочного тока содержание азота в на­

уменьшается время существования капли, а следователь­ но, и продолжительность контакта ее с газовой фазой, уменьшается общая поверхность капель. Увели­ чение напряжения, наоборот, несколько повышает содер­ жание азота и если оно достигает 0,04%, то шов пора­ жается порами.

Пористость, вызываемую азотом, предотвращают пу­ тем легирования металла шва титаном и алюминием, ко­ торые вводятся в шов через шихту проволоки. Так как титан и алюминий, обладая большим сродством с кисло­ родом, чем азот, расходуются прежде лсего на раскисле­ ние, то для получения избыточного титана и алюминия, способных связать азот в нитриды, в шихту порошковых проволок вводят значительные количества этих элемен­ тов. Однако существует определенный предел для леги­ рования шва титанам и алюминием. При высоких напря­ жениях дуги образуется значительное количество нитри­ дов, которые за счет образования хрупких структур сни­ жают пластичность металла шва. Во избежание этого легирование идет до «критической» концентрации эле­ ментов. «Критической концентрацией» называется такое процентное содержание легирующих элементов в шве, выше которого наблюдается падение пластических свойств металла шва. По этой причине титан и алюми­ ний вводятся в .проволоку в количествах, достаточных для предотвращения пористости и исключающих их вли­ яние на пластичность шва. Вредное влияние азота возду­ ха ослабляется и в случае увеличения количества карбо-

28

натов в шихте (сердечника проволоки. Углекислый газ, выделяющийся при разложении карбонатов во время процесса сварки, приводит к снижению парциального давления азота в зоне дуги и, следовательно, к уменьше­ нию содержания азота в металле шва. Улучшаются ус­ ловия защиты металла и при изменении конструкции проволоки. В проволоках двухслойной конструкции несколько увеличивается содержание защитных матери­ алов. Металл шва, выполненный этими проволоками, со­ держит азота значительно меньше, чем металл, наплав­ ленный проволоками трубчатой конструкции (рис. 9).

Рис. 9. Содержание азота в металле шва в зависимости от применения трубча­ той проволоки

/ — однослойной; 2 — двухслойной

Водород при сварке порошковыми проволоками, вы­ зывал .пористость швов, снижает их качество. Источни­ ком водорода в этом случае является влага компонентов шихты, влага и ржавчина на поверхностисвариваемого металЛіЭ и проволоки, технологическая омазка и органи­ ческие вещества, вводимые в шихту сердечника. В;се пе­ речисленные материалы в процессе сварки разлагаются с выделением водорода и водяных паров и повышают их парциальное давление в зоне дуги, увеличивая тем са­ мым растворимость, водорода в наплавленном металле. Уменьшения содержания водорода в шве, а -следователь­ но, и повышения стойкости швов к порообразованию до­ биваются введением в сердечник проволоки фтористого кальция, увеличением вылета проволоки при сварке, прокалкой проволоки и рядом других мер, исключа­ ющих попадание влаги в зону сварки.

Окислительно-восстановительные реакции при сварке покрытыми электродами изучены достаточно хорошо, но окіислительпо-івосстановительіные реакции при сварке по­ рошковой проволокой несколько отличаются от подоб-

29