ЗАО "Сварочные технологии"

Опытами установлено, что химический состав металла шва зависит не только от состава основного и электродного металлов, но и от изменения параметров режима сварки, особенно напряжения дуги и сварочного тока (табл. 4).

С увеличением сварочного тока при прочих равных условиях содержание элементов-раскислителей в наплавленном металле возрастает, а при повышении напряжения дуги уменьшается.

Таблица 4. Химический состав наплавленного металла при сварке в углекислом газе на различных режимах

Изменение химического состава металла шва в зависимости от величины сварочного тока или напряжения дуги обусловлено изменением коэффициентов смешивания (долей основного и электродного металлов, составляющих шов) и коэффициентов усвоения (перехода в шов) элементов. Это подтверждается тем, что химический состав наплавленного металла при разных режимах сварки и одинаковом химическом составе основного и электродного металлов, а также при наплавке медной пластины, охлаждаемой водой, изменяется (табл. 5).

Таблица 5. Химический состав металла, полученного при наплавке в углекислом газе на медную пластину

Увеличение или уменьшение коэффициентов усвоения элементов при изменении напряжения дуги и сварочного тока связано, прежде всего, с изменениями характера переноса капель электродного металла и температуры в дуговом промежутке. Причем изменение тока и напряжения оказывает двоякое влияние на условия протекания металлургических процессов при сварке в углекислом газе. С одной стороны, увеличение сварочного тока или снижение напряжения дуги сокращает время пребывания капель электродного металла в контакте с газом (время накопления капли на конце электрода), что уменьшает степень окисления элементов в дуговом промежутке. С другой стороны, в связи с таким изменением режима сварки уменьшаются размеры капель и, следовательно, увеличивается поверхность контактирования жидкого металла с газом. В то же время при увеличении сварочного тока повышается температура газа и капель металла, что увеличивает диссоциацию газа и испарение металла, способствующих окислению элементов.

Поскольку с увеличением сварочного тока и уменьшением напряжения дуги выгорание элементов уменьшается, и их содержание в шве при прочих равных условиях увеличивается, можно сделать вывод, что в условиях дуговой сварки в углекислом газе время взаимодействия жидкого металла с газом больше влияет на окисление элементов, чем температура и удельная поверхность контактирования взаимодействующих фаз. Этим, по-видимому, и обусловлено более значительное влияние изменения напряжения дуги по сравнению с изменением сварочного тока на выгорание элементов, так как напряжение дуги больше влияет на время переноса электродного металла через дуговой промежуток, чем величина сварочного тока.

Так, например, при сварке тонкой проволокой диаметром 0,6-1,0 мм на малых токах (60-160 А) элементы выгорают меньше, чем при сварке проволокой диаметром 1,6-2,0 мм на больших токах (400-500 А). Это объясняется прежде всего тем, что при использовании проволоки диаметром 0,6-1,0 мм напряжение дуги составляет не более 22 В, что значительно уменьшает время пребывания капель электродного металла в дуге по сравнению со сваркой на напряжениях 28-32 В.

В связи с этим для сварки тонкого металла в отдельных случаях может применяться электродная проволока с меньшим содержанием кремния и марганца по сравнению с проволокой, рекомендуемой для сварки того же металла, но большей толщины.

Изменение скорости сварки обычно сопровождается соответствующим увеличением сварочного тока и напряжения дуги. При этом время взаимодействия жидкого металла и газа изменяется в небольшой степени. Поэтому увеличение или уменьшение скорости практически не влияет на выгорание элементов при сварке в углекислом газе. Влияние скорости сварки на химический состав металла шва в основном сводится к изменению долей основного и электродного металлов в шве.

Увеличение количества углекислого газа, подаваемого в зону сварки, приводит к некоторому возрастанию выгорания марганца и кремния, количество углерода при этом практически не изменяется (рис. 31).

(рис. 31) Влияние количества подаваемого в зону сварки углекислого газа на химический состав металла шва (сварочный ток 400 А, напряжение дуги 30 В, скорость сварки 12,5 м/ч)