Изготовление сварочных и наплавочных материалов. Практикум

Порядоквыполненияработы

трубчатые для дуговой сварки в защитных газах и без них коррозион но-стойких и жаростойких сталей. Классификация»);

4)DIN EN ISO 17634 «Welding consumables — Tubular cored electrodes for gas shielded metal arc welding of creep-resisting steels — Classifcation» («Материалы сварочные. Трубчатые фитильные электроды для дуго вой сварки в среде защитного газа стали, стойкой к ползучести. Клас сификация»);

5)DIN EN ISO 18276–2017 «Welding consumables — Tubular cored electrodes for gas-shielded and non-gas-shielded metal arc welding of high strength steels — Classifcation» («Сварочные расходуемые электроды. Трубчатые стержневые электроды для дуговой сварки высокопрочных сталей в газовой и негазовой среде. Классификация»).

Сварку порошковой проволокой, как сварочной, так и наплавоч ной, проводят автоматическим или механизированным способом. При автоматической сварке автоматизирована подача проволоки в зону дуги по направляющему токоподводящему мундштуку автомата и пе ремещение выходного торца проволоки вдоль сварного соединения за счет относительного перемещения сварочного автомата и сварива емого изделия.

При механизированной сварке держатель с мундштуком шланга полуавтомата относительно свариваемого изделия перемещается вруч ную, а проволока в шланге подается автоматически после соприкос новения ее конца со свариваемым изделием и зажигания дуги.

Порядок выполнения работы

Цель работы — ознакомиться с технологией изготовления порош ковой проволоки и контролем качества готовой проволоки, получить практические навыки работы.

Необходимые материалы:

— порошкообразные материалы для изготовления порошковой проволоки марки ПП-СП 10;

— холоднокатаная лента из низкоуглеродистой стали марки 08 раз мером 15 × 0,8 мм;

— волочильная смазка — массовая доля содержания мыльного по рошка или мыла хозяйственного — 75 %.

31

Лабораторная работа № 2. Изготовление порошковой проволоки рассчитанного состава

Необходимое оборудование, приспособления и инструмент: — сварочный автомат А1416 с источником питания сварочной дуги

ВДУ 504-1; — весы лабораторные с разновесами ВЛКТ 2000 М;

— набор сит для рассева порошковых компонентов №№ 005–0315; — печь для сушки порошковых компонентов и прокаливания про

волоки ЭПЭ 4; — лабораторный стан для заворачивания и волочения порошковой

проволоки и с приспособлением для острения ее концов; — двухконусный смеситель сухой шихты;

— набор волок, обеспечивающих волочение проволоки до d = = 2,8 мм;

— набор мерительного инструмента — микрометр МК 25; штан генциркуль ШЦ 1-125-0,1; линейка измерительная Л 500;

— мерный стакан объемом 50 см 3; — приспособление для разворачивания порошковой проволоки; — молоток и плоскогубцы.

Порядок выполнения работы следующий. 1) Проверить исходные материалы.

Для каждого порошкового компонента проверить: по сертифика ту химический состав; гранулометрический состав путем рассева че рез набор сит; насыпную массу путем взвешивания с точностью 0,1 г

объема компонента, равного 50 см 3.

Для ленты должны быть проконтролированы:

— по сертификату химический состав; — размеры ленты (ширина и толщина);

— качество поверхности — отсутствие следов ржавчины, масла

идругих загрязнений.

2)Дозировать материалы с точностью 0,1 г по рассчитанной на практическом занятии № 3 рецептуре порошковой проволоки марки ПП-СП 10. Состав шихты порошковой проволоки приведен в табл. 3.

Общую массу шихты определяют исходя из задания на выпуск необходимого количества порошковой проволоки, в килограммах,

иее коэффициента заполнения.

3)Из компонентов, составляющих сердечник проволоки, приго товить механическую смесь в двухконусном смесителе сухой шихты. Время смешивания должно составлять 0,5–1,0 ч. Готовая смесь долж на иметь однородный цвет.

32

Порядоквыполненияработы

Таблица 3

Состав шихты порошковой проволоки ПП-СП 10

4)Подготовка к работе волочильного стана состоит из подготовки устройства для засыпки шихты, установки формующей волоки и за правки ленты.

Пропустить ленту через очищающее устройство, через ролики, подформовывающие ленту.

С помощью плоскогубцев и молотка грубо свернуть в трубку кон чик ленты, затем на ручном приспособлении для острения концов проволоки заделать конец на длине 70–80 мм так, чтобы он свободно проходил через отверстие формующей волоки.

Подготовленный конец пропустить через формующую волоку и во лочильными клещами с цепью закрепить на барабане. Кратковремен но включив приводной электродвигатель, вытянуть начальный участок свернутой в трубку ленты так, чтобы трубка легла на цилиндрическую часть барабана.

5)Загрузить приготовленную шихту в воронку засыпного устройства.

33

Лабораторная работа № 2. Изготовление порошковой проволоки рассчитанного состава

6)Установить в держатель волочильную смазку: мыльный поро шок или кусок хозяйственного мыла.

7)Включить стан и завернуть шихту в ленту.

Операция заворачивания ленты в трубку и заполнения ее шихтой является самой ответственной. В процессе этой операции необходимо следить за наличием шихты в воронке, за заполнением трубки шихтой, за правильностью разматывания и подформовывания ленты, за нане сением волочильной смазки на проволоку.

8) Проверить фактический коэффициент заполнения.

Отрезать кусок проволоки длиной 100–150 мм и взвесить его с точ ностью 0,1 г. Развернуть этот кусок проволоки на специальном при способлении и удалить шихту, взвесить с точностью 0,1 г оболочку проволоки.

Полученный (фактический) коэффициент заполнения рассчитать по формуле со с. 25. Величина предельных отклонений фактически по лученного коэффициента заполнения не должна превышать (± 2) мас. %.

9)Для уплотнения шихты выполнить последующие операции во лочения в соответствии с рассчитанным на практическом занятии № 3 маршрутом до диаметра d = 2,8 мм.

Бухту проволоки поместить на катушке, конец пропустить через во локу нужного диаметра и закрепить клещами на барабане. Бухту про волоки установить на катушке так, чтобы разматывание происходило снизу, а верхние витки опускались под действием собственного веса.

В процессе волочения следить за тем, чтобы не происходило запу тывания витков проволоки, и за наличием волочильной смазки.

Таким же образом волочение повторять через последующие воло ки до получения проволоки заданного диаметра. Последнее волоче ние выполнять без нанесения волочильной смазки.

10)Поместить готовую проволоку в печь и прокалить 1,0–1,5 ч при температуре (240±20) °С.

11)Проконтролировать качество готовой порошковой проволоки. Проверить диаметр готовой порошковой проволоки. Для этого

втрех местах бухты проволоки замерить микрометром диаметр прово локи в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Диаметр опре деляется как среднее арифметическое из 6 измерений. Допустимое отклонение от заданного диаметра не должно превышать (± 0,1) мм.

Визуально определить качество заворачивания ленты: кромки про волоки должны быть плотно сжаты и исключено самопроизвольное

34

Оформлениеотчета

высыпание шихты. Поверхность проволоки должна быть без вмятин, надрывов и следов волочильной смазки. Допускаются продольные ри ски на поверхности проволоки.

Для проверки сварочно-технологических свойств проволоки на плавить валик автоматом А1416 на пластину размером 150×200 мм и толщиной 14–18 мм из стали марки Ст3сп. Проволока считается ка чественной, если на поверхности валика отсутствуют поры и трещи ны, шлак легко отделяется после охлаждения наплавленного металла.

Оформление отчета

Лабораторная работа считается выполненной при наличии отчета о ней и после защиты, включающей ответы на контрольные вопросы.

Отчет составляется на скрепленных листах формата А4 и должен со держать титульный лист и текстовую часть:

— название и цель работы; — схемы оборудования, применяемого для изготовления порош

ковой проволоки; — порядок работы с указанием технологических режимов по от

дельным операциям; — данные о контроле исходных материалов;

— рецептуру сердечника, диаметр и коэффициент заполнения по лученной порошковой проволоки;

— результаты проверки качества проволоки; — выводы и объяснение полученных результатов. Отчет необходимо сдать на проверку преподавателю.

Контрольные вопросы

1. Перечислите типы порошковых проволок, регламентируемые ГОСТ 26271 и ГОСТ 26101; марки порошковых проволок, соответ ствующие данным типам.

2. Перечислите основные функции материалов порошковых про волок.

35

Лабораторная работа № 2. Изготовление порошковой проволоки рассчитанного состава

3. Как по ГОСТ обозначаются марки сварочных и наплавочных порошковых проволок?

4. Каковы основные операции, составляющие технологический процесс изготовления порошковых проволок?

5. Что характеризует коэффициент заполнения порошковой про волоки?

6. Какие исходные данные необходимы для расчета состава по рошковой проволоки?

36

Лабораторная работа № 3. Изготовление керамических флюсов для наплавки

Основы изготовления флюсов

Понятие о флюсах

Флюсами называют специально приготовленные неметалли ческие гранулированные порошки с размером зерен 0,25– 4,0 мм (в зависимости от марки флюса). В сварочных про

цессах, при расплавлении флюсов, выделяются газы, которые вместе

спарами металла создают газовую атмосферу над сварочной ванной. Избыточное по сравнению с давлением окружающей атмосферы дав ление внутри флюсовой полости предотвращает доступ газовых, водя ных паров и других химических веществ извне. Кроме того, на грани це раздела жидкого флюса с металлом электрода и сварочной ванны происходят все основные реакции металлургических процессов рас кисления, рафинирования и легирования. Продукты этих реакций, нерастворимые в металле, имеют меньшую плотность, объединяются

срасплавленным флюсом в легкоплавкие комплексы — шлаки, кото рые над жидким металлом ванны и после затвердевания легко отде ляются от металла шва. По причине высокого поверхностного натя жения расплав флюса предотвращает интенсивное разбрызгивание металла, что позволяет в несколько раз по сравнению с дуговой свар кой в газах увеличить ток дуги (до 1000–2000 А) без серьезных потерь материала электрода с сохранением хорошего качества шва. Наличие флюса способствует улучшению теплового режима сварки путем сни жения скорости охлаждения металла шва.

Электропроводность флюса по-разному влияет на технологиче ские характеристики процессов дуговой и электрошлаковой сварки.

37

Лабораторная работа № 3. Изготовление керамических флюсов для наплавки

При дуговой сварке высокое электросопротивление шлака приводит к выделению в нем тепла, что снижает эффективность дугового нагре ва. При электрошлаковой сварке шлаковая ванна является источни ком тепла. При прохождении тока в ней должно быть выделено теп ло, достаточное для расплавления металла. Таким образом, высокое электросопротивление шлака является необходимым условием реа лизации электрошлакового процесса.

Вотечественной практике требования к флюсам регламентирова ны ГОСТ Р 52222–2004 «Флюсы сварочные плавленые для автомати ческой сварки. Технические условия», ГОСТ 28555–90 «Флюсы ке рамические для дуговой сварки углеродистых и низколегированных сталей. Общие технические условия», ГОСТ 30756–2001 «Флюсы для электрошлаковых технологий. Общие технические условия».

Отечественные флюсы известны главным образом по своим ма рочным наименованиям, которые устанавливаются в технической до кументации организаций-разработчиков и изготовителей. В нашей стране по принятой практике в буквенном обозначении марки флю сов в закодированном виде, как правило, представлено наименование организации-разработчика:

— АН — Институт электросварки им. Е. О. Патона АН Украины (Академия наук);

— ФЦ — НПО ЦНИИТМаш (флюс ЦНИИТМаш).

Для ряда флюсов приняты принципы обозначения, характеризу ющие состав флюса:

— ОФ 6, ОФ 10 (основные флюсы); — КФ 16 (кислый флюс); — НФ 17 (нейтральный флюс).

Вцифровой части марочного названия указывают обычно поряд ковый номер разработки, например: АН 348 А, АН 20, АН 60 и др.

Врамках международной кооперации, для использования зару бежных флюсов и поставки за рубеж флюсов отечественных произ водителей, требования к классификации и обозначениям флюсов для дуговой и электрошлаковой сварки либо наплавки регламенти рованы ГОСТ Р ИСО 14174–2021 «Материалы сварочные. Флюсы для дуговой сварки под флюсом и электрошлаковой сварки. Клас сификация», который идентичен международному стандарту ИСО 14174:2019 «Материалы сварочные. Флюсы для дуговой сварки под флюсом и электрошлаковой сварки. Классификация» (ISO 14174:2019

38

Основыизготовленияфлюсов

«Welding consumables — Fluxes for submerged arc welding and electroslag welding — Classifcation». IDT).

Классификация флюсов

По стандартам, используемым в отечественной практике, флюсы классифицируют по следующим основным признакам [2]:

— назначению; — способу изготовления;

— химическому составу флюса в соответствии с его маркой; — химической активности; — строению и размеру частиц.

В соответствии с ГОСТ Р ИСО 14174–2021 (идентичен междуна родному стандарту ИСО 14174:2019) флюсы классифицируются по сле дующим признакам:

— способу сварки либо наплавки, для которого применяется флюс; — способу изготовления; — типу флюса, характеризующий его химический состав; — классу флюса;

— металлургическим свойствам флюса; — применяемому роду сварочного тока;

— содержанию диффузионного водорода в наплавленном металле. Указанные признаки сходны и позволяют однозначно определить флюс. Однако между классификациями по отечественным и между народным стандартам имеются формальные различия. Ниже призна

ки классификации раскрыты подробнее.

Назначение и способ сварки либо наплавки, для которого применяется флюс

В зависимости от назначения и преимущественного применения флюсы подразделяют на предназначенные для дуговой сварки и на плавки, электрошлаковой сварки, пайки. Это разделение в некоторой степени условно, т. к. флюсы для дуговой сварки можно использовать и при электрошлаковой сварке, флюсы для сварки либо наплавки ме таллов и сплавов одной группы могут быть с успехом использованы

39

Лабораторная работа № 3. Изготовление керамических флюсов для наплавки

для сварки либо наплавки металлов одной группы. Вместе с тем флю сы, предназначенные для сварки одних цветных металлов или легиро ванных сталей, могут быть непригодны для других групп материалов.

Различают флюсы общего назначения и специальные. Флюсы об щего назначения предназначены для механизированной дуговой свар ки углеродистых и низколегированных сталей низкоуглеродистой или низколегированной проволокой, специальные флюсы — для отдель ных видов сварки, например, электрошлаковой или сварки высоко легированной стали.

По международной классификации, принятой в ГОСТ Р ИСО 14174–2021, флюс, используемый при дуговой сварке и наплавке, обо значается буквой S, а флюс, используемый при электрошлаковой свар ке и наплавке, обозначается буквами ES.

Способ изготовления

В зависимости от способа производства флюсы подразделяют на плавленые, керамические (агломерированные) и плавлено-керами ческие (смешанные), которые могут быть приготовлены в виде простой механической смеси (флюсы-смеси). По рекомендации МИС марка флюса должна содержать две группы символов, служащих для обозна чения способа изготовления и химического состава. На способ изго товления указывает первая буква обозначения: F — плавленый; B — керамический; М — механическая смесь.

Плавленые флюсы получают путем сплавления компонентов ших ты в электрических или пламенных печах с последующей грануляци ей расплава мокрым способом в воде, сухого дробления застывшего шлака или распыления струи расплава воздушным потоком.

Процесс агломерации подразумевает спекание материала, т. е. его нагрев ниже температуры плавления. В процессе частицы слипают ся (образуется агломерат) из-за затвердевания легкосплавных частей первичного материала,

Керамические (или агломерированные) флюсы производят в виде крупки, получаемой при смешении шихты определенного состава со связующим с последующей грануляцией и прокалкой при соответ ствующих температурах. В качестве связующего материала использу ют водный раствор жидкого стекла на базе силикатов натрия и калия.

40