ЗАО "Сварочные технологии"

В зависимости от состава шихты сердечника порошковую проволоку можно использовать для дуговой сварки различных марок сталей и чугуна как с внешней газовой или флюсовой защитой, так и без нее.

В сердечнике порошковой проволоки, предназначенной для сварки без внешней защиты (для сварки открытой дугой), должны содержаться газо- и шлакообразующие вещества, а также раскислители. Причем в порошковой проволоке, предназначенной для сварки без внешней защиты, количество газо- и шлакообразующих веществ может быть несколько меньшим, чем в покрытых электродах (это не ухудшает качество металла шва).

Наиболее рационально применять порошковую проволоку для полуавтоматической сварки монтажных соединений стальных конструкций в строительстве, судостроении и других отраслях, где полуавтоматическую сварку в углекислом газе трудно выполнять из-за отдувания струи защитного газа ветром.

Порошковая проволока изготовляется на специальном ставке путем непрерывного сворачивания в трубку низкоуглеродистой ленты из стали марки 08кп и протягиванием через фильеры (волоки) с одновременным заполнением трубки порошкообразной смесью размолотых газо- и шлакообразующих компонентов, ферросплавов и железного порошка. Для уплотнения сердечника и уменьшения диаметра порошковую проволоку протягивают последовательно через несколько фильер различного диаметра. Например, лента сечением 0,5×15 мм сворачивается с помощью фильера диаметром 5 мм, а при волочении она последовательно пропускается через фильеры диаметрами 4,0; 3,5; 3,3; 3,0; 2,8 мм.

Для получения проволоки диаметром менее 2,5-2,8 мм следует использовать ленту меньшего сечения (меньшей ширины).

В Институте электросварки им. Е. О. Патона разработаны порошковые проволоки для сварки открытой дуговой низкоуглеродиcтой стали СтЗ кипящей и спокойной (проволока марки ПП-АН1) и углеродистых конструкционных сталей (проволока марки ПП-АН2 (Состав порошковых проволок для сварки различных сталей можно получить в Институте электросварки им. Е. О. Патона по письменному запросу)).

Порошковую проволоку для сварки чугуна изготовляют из низкоуглеродистой ленты размером 15×0,6 или 20×0,6 мм и шихты, состоящей из порошков графита, ферросилиция, ферротитана, ферромарганца, алюминия и железного порошка. Содержание графитизаторов в проволоке должно быть достаточным для получения плотной чугунной наплавки без отбела и трещин. Проволоку протягивают до диаметра 3 мм.

Материалы, используемые для приготовления шихты порошковой проволоки, размалывают в порошок, просеивают через мелкие сита (600-900 отв/см²) и просушивают или прокаливают при температуре, принятой для данного материала в электродном производстве. Порошковая проволока должна храниться в сухом помещении. Перед употреблением поверхность порошковой проволоки очищают от загрязнений.

Полуавтоматическую сварку стали порошковой проволокой без внешней защиты выполняют шланговым полуавтоматом А-765, причем техника такой сварки аналогична технике полуавтоматической сварки в углекислом газе и практически мало отличается от техники ручной дуговой сварки.

Сварка порошковой проволокой выполняется на постоянном токе обратной полярности. Желательно использовать источник постоянного тока с жесткой или пологопадающей внешней характеристикой (особенно при сварке на низком сварочном токе и напряжении дуги). Диаметр порошковой проволоки и сварочный ток выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, количества необходимых слоев шва и положения шва в пространстве. Следует помнить, что сварку порошковой проволокой без внешней защиты необходимо выполнять короткой дугой (на пониженных напряжениях дуги), так как чрезмерное удлинение дуги может привести к ухудшению защиты жидкого металла от воздуха и образованию пор в шве. В табл. 89 и 90 приведены режимы сварки низкоуглеродистых и углеродистых конструкционных сталей порошковыми проволоками.

Таблица 89. Ориентировочные режимы дуговой сварки малоуглеродистой стали порошковой проволокой без внешней защиты

Таблица 90. Ориентировочные режимы дуговой сварки углеродистых конструкционных сталей порошковой проволокой без внешней защиты (сварка снизу вверх)

Лучшая защита жидкой ванны от воздуха и более высокие механические свойства металла шва обеспечиваются при сварке стали двухслойной порошковой проволокой. Проволоку изготовляют из ленты размером 0,6×30 мм или 0,5×25 мм на специальном станке непрерывной прокаткой и волочением. Шихтой проволока заполняется в два приема: сначала шлако- и газообразующими раскислителями, а затем полученную двойную ленту с шихтой внутри сворачивают в трубку, заполняя ее железным порошком. После этого проволоку подвергают волочению.

Режимы сварки (ток, напряжение дуги) при сварке двухслойной порошковой проволокой несколько выше, чем при сварке обычной проволокой.

Для сварки чугуна в зависимости от характера изделий могут применяться автоматы или полуавтоматы. В обоих случаях оба подающих ролика сварочной головки должны иметь насечку. Применяют полуавтомат А-765, можно использовать и полуавтоматы А-537, ПШ-5, ПШ-54 и другие со специальным шлангом и держателем А-725 конструкции Института электросварки им. Е. О. Патона.

Сварка производится постоянным током обратной полярности на режиме: сварочный ток 250-300 А, напряжение дуги 28-32 В; скорость сварки 4-8 м/ч. В качестве защитной среды служит углекислый газ, но в ряде случаев сварка возможна и без защитного газа. При этом благодаря горению графита обеспечивается удовлетворительная естественная защита зоны сварки от соприкосновения с азотом воздуха.

При сварке на указанном режиме серого чугуна толщиной 12-14 мм, а также при заварке раковин литья отбел в околошовной зоне, как правило, отсутствует, но иногда появляется в виде отдельных небольших участков, что не затрудняет механическую обработку. Предел прочности таких швов составляет 16-18 кГ/мм², твердость наплавленного металла 200-240 НВ, а околошовной зоны - до 260 НВ.

Крупные дефекты литья можно заваривать сварочным током до 500-600 А. В этом случае сварочный провод в шланге должен охлаждаться проточной водой. При таком режиме сварки можно наплавить до 6-8 кг металла в час.

При заварке небольших раковин в массивных отливках, которые будут подвергаться механической обработке, целесообразно применять предварительный местный прогрев до 250-300°С.

Механизированная дуговая сварка порошковой проволокой все шире используется при ремонте отливок из серого чугуна, восстановлении вышедших из строя чугунных деталей с толщиной стенки 15 мм и более, наплавке слоя чугуна на стальные детали и т. д. Этим методом уже многие заводы, например, ремонтируют чугунные изложницы.

В ряде случаев раковины и поры в отливках, а также трещины в тонкостенных отливках из серого и магниевого чугуна заваривают порошковой проволокой, легированной титаном и ванадием.

Для сварки коррозионностойкой хромоникелевой аустенитной стали 08Х18Н10Т в Институте электросварки им. Е. О. Патона разработана порошковая самозащитная проволока марки ПП-АНВ1. Благодаря наличию в сердечнике проволоки кроме основных легирующих элементов (хрома, никеля, марганца) небольшого количества окислителя - гематита и стабилизатора - ниобия, а также введению веществ, обеспечивающих в процессе сварки защиту сварочной зоны от воздуха, стабильное горение дуги и хорошее формирование шва, сварку как автоматическую, так и полуавтоматическую можно выполнять без всякой внешней защиты.

Диаметр проволоки 2,6 мм. Сварка производится от источника постоянного тока с жесткой внешней характеристикой на режиме: сварочный ток - 250-280 А; напряжение дуги - 25-27В.

Химический состав наплавленного металла многослойной наплавки (%): 0,05-0,10 С, 1,0-2,5 Мn, не более 1,0 Si, 18,0-21,0 Сг, 8,0-10,5 Ni, 0,7-1,3 No, не более 0,02 S и не более 0,03% Р. В шве содержится 5-8% ферритной фазы. При этом обеспечиваются следующие механические свойства наплавленного металла: предел прочности 60-68 кГ/мм², предел текучести 43,0-47,3 кГ/мм², относительное удлинение - 38-46%, относительное сужение - 50-67%, ударная вязкость при комнатной температуре 12,0-14,6 кГ · м/см², ударная вязкость при температуре жидкого азота 3,6-4,8 кГ · м/см2. Швы стойки против межкристаллитной коррозии при испытании по стандартной методике AM как в состоянии после сварки, так и после нагрева при 650°С в течение 2 ч.

Проволоку ПП-АНВ1 можно применять для дуговой сварки стыковых и угловых соединений толстолистовой стали 18-10 в вертикальном положении с ограничением зоны сварки медными ползунами, охлаждаемыми водой. Образующийся при этом в небольшом количестве шлак вытекает в щели между ползунами и швом.

Разработана также порошковая проволока ПП-АНВ2 диаметром 3 мм для сварки стали гатфильда и комбинированных соединений сталей 30Г + 110Г13Л. Режим сварки этой проволокой: сварочный ток 300-340 А, напряжение дуги 25-26 В. Химический состав наплавленного металла (%): до 0,08 С, 14-17 Мn, до 0,5% Si, 9-13 Сг, 7,5-10,0 Ni, не более 0,02 S и не более 0,03 Р. При сварке указанного комбинированного соединения химический состав металла двухслойного шва составляет (%): до 0,27 С, 12-14 Мn, до 0,5 Si, 6,0-9,5 Сг, 6,5-8,0 Ni, не более 0,02 S и не более 0,035 Р. Механические свойства сварных соединений: предел прочности 45-55 кГ/мм², угол загиба 90-150°, ударная вязкость металла шва - 14,4-18,0 кГ · м/см².

Необходимо отметить, что при сварке в защитных газах (особенно в углекислом газе) плавящимся электродом поверхность свариваемой стали по обеим сторонам от шва на расстоянии 100-150 мм покрывается прикипевшими металлическими каплями, удаление которых приводит к небольшим язвочкам. В нержавеющих сталях, изделия из которых эксплуатируются в агрессивных средах, это недопустимо. Для предотвращения образования такого дефекта некоторые заводы успешно применяют перед сваркой смазку поверхности силикановой смазкой, поставляемой в аэрозолевой упаковке.