Дуговая наплавка и резка. Материалы для газовой сварки и резки.

 Образование пор в наплавленном металле частично связано с загрязненностью наплавляемой поверхности и электродной ленты. Чтобы избежать образования пор, поверхность детали подвергают пескоструйной обработке, а ленту очищают или обезжиривают уайт-спиритом механизированным способом, позволяющим одновременно с очисткой производить перемотку ленты.

 Очищать ленту от загрязнений и смазки можно в горячей воде с последующим травлением в растворе следующего состава: 100 г/л бихромата калия, 10— 20 г/л серной кислоты плотностью 184 г/см3. Температура воды 50°С, выдержка в воде 15—20 с. После травления ленту тщательно промывают в холодной воде и просушивают.

Поры в  сварных швах появляются также из-за чрезмерной влажности флюса, недостаточной  защиты зоны сварки от воздуха, неудовлетворительного  качества флюса и его несоответствия основному металлу.

Поглощение  газов металлами происходит при  сварке в дуговом промежутке и  в сварочной ванне. Важной составляющей при этом является водород. При низком содержании кремния в металле  шва (0,03—0,05%) окись углерода также  является причиной образования пор. При более высоком содержании кремния (0,1 — 0,15%) бурное выделение  окиси углерода способствует образованию  пор.

 При ухудшении  защиты зоны сварки  пористость  может быть вызвана азотом  и серой. 

 Для уменьшения  пористости швов флюсы перед  наплавкой прокаливают при следующих  режимах: флюсы АН-348А, ОСЦ-45, АН-26 и керамические флюсы при температуре  350—400°С с выдержкой 4 ч, флюс 48-ОФ-10 при температуре 950—1050°С в течение 4,5—5,0 ч. Прокаленные флюсы должны иметь влажность не более 0,1%.

       Уменьшение количества пор в сварном шве достигается при увеличении во флюсе содержания СаF₂, SiO₂, МnО, МgО и снижении СаО, К₂О, Nа₂О, FеО. Факторы, улучшающие дегазацию металла шва (уменьшение скорости наплавки, уменьшение сварочного тока, увеличение напряжения дуги), уменьшают количество пор в наплавленном металле.

Сварка при  продольном расположении электрода, подобно  сварке двумя электродами, увеличивает  дегазацию и снижает образование  пор в шве.

Наиболее  важным фактором, определяющим устойчивость горения дуги и качество наплавки электродной лентой, является надежность контактов электрической цепи, в  которую включена дуга. Нарушение  контакта ленты с токо-подводом приводит к не сплавлению металла, образованию пор, подрезов и значительному ухудшению качества наплавленного металла. Чтобы избежать дефектов в наплавленном металле, необходимо обеспечить надежный подвод тока к электроду. Для этого губки токо-подвода тщательно зачищают перед наплавкой до металлического блеска, очищают от пыли, флюса и металлической стружки. Они должны легко, не очень жестко, прижиматься к электроду.

Другим источником образования дефектов в наплавленном металле и ухудшения качества формирования является магнитное дутье. Оно приводит к несимметричности наплавки, образованию многочисленных подрезов, чешуйчатости и др. При  увеличении сварочного тока магнитное  дутье усиливается, что приводит к сильному отклонению дуги на конце  электрода, особенно это проявляется  при применении источников с крутопадающей  внешней вольт-амперной характеристикой. Применение источника тока с пологопадающей характеристикой позволяет уменьшить влияние магнитного дутья. При наплавке цилиндрических деталей магнитное дутье можно уменьшить, если у концов наплавляемой цилиндрической детали с двух сторон установить скользящие токоподводы.

        Другим способом, снижающим вредное  воздействие магнитного дутья  при больших скоростях сварки и наплавки, а также при больших сварочных токах (более 1000 А), является применение переменного тока.

       При наплавке лентой можно использовать как постоянный, так и переменный ток. При переменном токе дуга горит нестабильно, наблюдается сильное разбрызгивание металла, образуются подрезы, толщина наплавленного слоя становится неравномерной по ширине валика. Качество наплавленного металла ухудшается с увеличением ширины ленты. Наплавка на постоянном токе обладает рядом преимуществ и при одинаковой производительности является более выгодной по сравнению с наплавкой на переменном токе. Поэтому, если есть возможность управлять магнитным дутьем, то лучше вести наплавку на постоянном токе. Однако при сильном магнитном дутье достоинства сварки на постоянном токе исчезают.

      О влиянии полярности тока при наплавке электродной лентой имеются различные мнения. Применение обратной полярности предпочтительнее из-за высокой стабильности горения дуги и лучшего внешнего вида наплавленного металла. Многочисленные опыты по изучению влияния полярности тока при наплавке электродной лентой из аустенитной стали показали, что при токе до 650 А полярность тока на глубину проплавления не влияет, однако дуга в случае обратной полярности горит устойчивее, а склонность к образованию пор в наплавленном металле значительно понижается, при больших токах наоборот.

      Глубина проплавления зависит от свойств и состава флюса. Для одних флюсов при наплавке на обратной полярности глубина проплавления уменьшается, а для других флюсов увеличивается. Поэтому при наплавке на токах менее 650 А для уменьшения глубины проплавления наплавку ведут по обратной полярности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Влияние параметров режима на качество наплавки

      Ток наплавки, скорость наплавки и напряжение дуги оказывают существенное влияние на качество наплавки и процесс формирования наплавленного металла. Сварочный ток и скорость наплавки — это два технологических параметра, которые взаимосвязаны. Оптимальное их сочетание с правильно выбранным составом флюса позволяет получить качественные наплавки и требуемые физико-механические свойства наплавленного металла.

      Если ток наплавки мал, то образуется узкий валик с неровными краями и непроварами, дуга горит неустойчиво и гаснет, а лента, замыкаясь на изделии, нагревается и рвется при выходе из токоподводящих губок. Если же ток превышает оптимальное значение, то с увеличением тока ухудшается формирование валика. При большом токе и большой скорости наплавки происходит забегание шлака впереди электродной ленты.С увеличением сварочного тока увеличивается толщина наплавленного валика, а также растет глубина проплавления и производительность наплавки. С увеличением сварочного тока происходит выпучивание валика в средней его части, что обусловлено п имущественным горением дуги в середине ширины электродной ленты, в то время как при обычных режимах, при минимальном токе, валик становится двугорбый в; связи с большой задержкой дуги на концах электрода. Критерием соответствия сварочного тока выбранном электроду является линейная плотность тока, выражаемая отношением сварочного тока к ширине ленты. Оптимальная линейная плотность тока находится в пределах 8—14 А/мм. Высокое качество наплавленного металла возможно и на других токах, несколько больших либо меньших оптимальных. В работе для лент из углеродистых сталей определены критические значения тока, ниже которых валик по ширине резко уменьшается. Кромки валика становятся неровными, а плотность наплавленного металла ухудшается.

      Между критическим током и  шириной электрода существует  пропорциональная зависимость. На  практике сварочный ток изменяется  в пределах 300— 2000 А. 

      Для лент шириной 20—40 мм скорость  наплавки изменяется в пределах 0,15—0,55 см/с и зависит от сварочного тока, размеров ленты, марки электродного материала, состава флюса, формы изделия и т. д. Оптимальная скорость наплавки позволяет достичь необходимой глубины проплавления основного металла и производительности процесса наплавки.

      При малых скоростях наплавки  формируется ровный валик со  слабо заметными слоями кристаллизации. Слишком малая скорость приводит к уменьшению глубины проплавления и увеличению толщины наплавленного слоя, его поверхность получается грубой и неровной. С дальнейшим уменьшением скорости появляется опасность образования неоплавления и прорыва жидкого шлака и металла сварочной ванны, в результате чего в наплавленном металле образуются поры.

      На средних скоростях наплавки  валики имеют менее ровную  поверхность и резко выраженную  чешуйчатость, ширина валика становится  меньше ширины лепты. 

      При наплавке на больших скоростях  в наплавленном металле образуются  несплошности, увеличивается неравномерность валика по высоте, дуга горит не устойчиво, в наплавленном металле образуются шлаковые включения, появляются отдельные провалы поверхности наплавленного металлами несплавления.

      За критическую скорость принимается  повышенная скорость наплавки, при которой валик еще сохраняет сплошность, но его высота становится неравномерной.

      На основании экспериментальных  данных установлены критические  значения скоростей наплавки, которые  в первом приближении обратно  пропорциональны ширине ленты.  С увеличением ширины ленты  критическая скорость наплавки  уменьшается. Толщина наплавленного  слоя также уменьшается при повышении скорости наплавки.

      Напряжение дуги оказывает существенное  влияние на качество наплавленных  валиков и, прежде всего, на  вид поверхности наплавленного  металла, мало влияет на производительность  расплавления электрода и глубину  проплавления основного металла.  Оптимальное напряжение дуги  зависит от материала электрода  и типа флюса и определяется  для коррозионно-стойких сплавов  в пределах 26—32 В, износостойких 32—35 В, для восстановительных наплавок лентой из стали 08кп 28—31 В.

      В случае применения легирующих  флюсов слишком высокое напряжение  дуги приводит к образованию  подрезов. Для каждого флюса существуют  весьма узкие пределы изменения  напряжения дуги, позволяющие получить  оптимальные результаты, на критической скорости слишком низкое напряжение затрудняет зажигание дуги, дуга становится неустойчивой, ширина валика резко уменьшается.

      При больших колебаниях напряжения  дуги валик по ширине сужается, толщина валика становится непостоянной  по длине, а поверхность бугристой.  Повышенное напряжение в сочетании  с высокой скоростью наплавки  приводит к образованию грубой  и неравномерной поверхности  наплавки, а дальнейшее повышение напряжения — к вытеканию сварочной ванны из шлаковой оболочки. С увеличением напряжения возрастает расход флюса, увеличивается объем шлаковой ванны, что затрудняет ее удержание при наплавке цилиндрических деталей, особенно малых диаметров.

      Наплавка дугой низкого напряжения  связана с затеканием жидкого  шлака перед электродом, увеличивает  глубину проплавления, уменьшает  переход легирующих элементов  из флюса в наплавленный металл.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Общие сведения о металлических (присадочных) материалах

 

Сварка является одним из ведущих технологических процессов изготовления металлических конструкций.

В большинстве  случаев сварки плавлением и при  всех наплавочных работах в расплавляемый  основной металл вводится добавочный, наплавляемый; в результате их смешивания образуется сварочная ванна. Кристаллизация металла сварочной ванны вследствие прекращения действия источника  тепла или его удаления при  перемещении приводит к образованию  металла сварного шва или наплавки. Введение добавочного металла осуществляется посредством расплавления сварочным  источником тепла специальных сварочных материалов. Они могут вводиться в сварочное пространство как энергетически связанными с источником тепла (дуговая сварка плавящимся электродом и электрошлаковая сварка токоведущим электродом), так и автономно, непосредственно не связанными с источниками тепла (газовая сварка, сварка неплавящимся электродом).

При дуговой  сварке применяют неплавящиеся и  плавящиеся электроды.

Неплавящиеся  электроды изготавливают из вольфрама  и его сплавов.

Для плавящихся электродов наиболее распространённым материалом является холоднотянутая калиброванная  проволока диаметром 0,3-12 мм, а также горячекатаная или порошковая проволока, электродные ленты и пластины.

Классификация сварочных материалов в связи  с их большим разнообразием чрезвычайно  затруднена и до настоящего времени  не разработана. Вот основные виды плавящихся металлических сварочных материалов:

Электродная проволока

Штучные электроды  для дуговой сварки

Пластинчатые  и пластино-проволочные электроды для электрошлаковой сварки

Плавящиеся  присадочные (добавочные) материалы  сплошного сечения

Плавящиеся  присадочные материалы трубчатого несплошного сечения и порошки

Присадочные катаные, волоченые, литые стержни и проволока

Трубчатые (порошковые) электродные проволоки

Наплавочные катаные, протянутые проволоки

Наплавочные ленты

Литые стержни

Наплавочные трубчатые (порошковые) проволоки

Наплавочные порошковые ленты.

Не менее  велико и качественное разнообразие сварочных материалов различного назначения. Так, одной только стальной электродной  проволоки, централизованно поставляемой металлургической промышленностью  по ГОСТу 2246—60, имеется около 60 различных составов при различном сортаменте по размерам. Каждый периодический пересмотр этого ГОСТа увеличивает количество включенных в него марок. Кроме того, электродные и присадочные материалы поставляются и по другим ГОСТам: например, около десяти марок сварочной проволоки из алюминия и его сплавов, две марки чугунных присадочных материалов и др. Учитывая присадочные (электродные) материалы, потребляемые сварочным производством по различным ведомственным ТУ и другим техническим документам, общее количество таких материалов по маркам превышает 100.