Дипломная работа: Технологія зварювання металів і сплавів неплавкими електродами

2.1.3 Технологія зварювання порошковим дротом

Порошковий дріт виготовляється методом профілювання або волочіння зі сталевої стрічки холодного прокату. При згортанні сталева стрічка заповнюється сумішшю порошкоподібних матеріалів, які є розкислюючих, шлакообразующим, газотвірними, легуючими і стабілізуючими складовими при горінні зварювальної дуги.

Порошковий дріт може класифікуватися за такими ознаками:

- за характером захисту (без захисту та з захистом вуглекислим газом);

- по поперечному перерізі;

- за призначенням (для зварювання або наплавлення);

- за складом порошкоподібного осердя;

- в залежності від марки металу, що зварюється;

- за технологічними особливостями для зварювання в різних просторових положеннях.

Порошковий дріт у процесі зварювання повинна забезпечувати легке збудження та стабільне горіння зварювальної дуги, а також санітарно-гігієнічні умови. Зварювання порошковим дротом повинна забезпечувати високу продуктивність процесу і необхідні механічні властивості металу зварного шва. Основною перевагою порошкового дроту є можливість виконання коротких швів, що необхідно при виконанні монтажних робіт. До порошковим проволокам, застосовуваним при зварюванні без захисту газу, відносяться ПП-АН1, ПП-АН2, ПП-АНЗ, ПП-АН7, також ПП-2ДСК, ЕПС-15 / 2, а з захистом вуглекислого газу - ПП-Ан4, ПП -АН8.

За складом порошкоподібного сердечника порошкові дроти можуть бути наступних типів: рутилові (кислі), карбонатно-флюорітні і рутил-карбонатнофлюорітні.

За технологічними особливостями порошкові дроти в даний час можна розділити для зварювання в нижньому положенні і для зварювання в нижньому і вертикальному положеннях. Порошкові дроти для зварювання у всіх просторових положеннях знаходяться в стадії розробки.

При зварюванні порошковим дротом застосовують різні рухи електроду. Стикові шви можуть виконуватися кутом назад або вперед або зворотно-поступальним рухом електрода. При випадкових обривах дуги або порушенні подачі дроту зварювальну дугу необхідно порушувати на відстані 10-15 мм від місця обриву і після запалювання перенести її на незаплавленний кратер. Таврові шви виконують петлеподібним і зворотно-поступальним рухом пальника.

Зварювання порошковим дротом може виконуватися в двох варіантах: без додаткового захисту і з додатковим захистом. Додатковий захист зварювальної дуги вуглекислим газом збільшує продуктивність зварювання і покращує зовнішній вигляд швів, а також різко знижує розбризкування і схильність швів до пористості, вона розширює діапазон робочих напруг і струмів. Застосування порошкового дроту з додатковим захистом вуглекислим газом дозволяє підвищити механічні властивості швів. Для зварювання в С02 розроблені дві марки порошкового дроту ПП-Ан4 (типу Е50А) і ПП-АН8 (типу Е46). Без додаткового захисту порошковий дріт всередині має шихту, яка і забезпечує хіміко-металургійну обробку зварювальної ванни. Дроту з внутрішньою захистом можуть бути з сердечником наступних типів: рутиловим, карбонатно-фтористим і рутил-карбонатно-фтористим. Дроту рутилового типу ПП-АН1, ПП-1ДСК і інші мають наплавлений метал, близьке до напівспокійної сталі, і містять значну кількість водню і кисню. Дроту карбонатно-фтористого типу мають добре розкисленний метал шва з невеликим вмістом водню.

Захист металу від азоту і кисню повітря в дротах рутилового типу виконується за допомогою органічних матеріалів, які в процесі плавлення дроту, розкладаючись, утворюють газовий захист (оболонку). Атмосфера дуги містить значну кількість водню і парів води, в результаті чого вміст водню в зварних швах високий. При підвищенні величини зварювального струму кількість водню в металі шва і вміст азоту зменшується, а кисню збільшується. На підвищених токах при зварюванні дротами рутилового типу з'являється схильність до утворення пористості в зварних швах, яка пов'язана з умовами виділення водню і азоту з зварювальної ванни. Якщо швидкість росту бульбашок газів менше швидкості просування зони кристалізації ванни, то в цьому випадку бульбашки не встигають спливти і у швах утворюються пори. Введення в зварювальну ванну кремнію зменшує швидкість росту бульбашок, тобто знижує пористість. Знизити пористість можна шляхом створення умов для поглинання водню на стадії краплі та інтенсивного його виділення з ванни до початку кристалізації. У порошкових дротах це вирішено шляхом введення в сердечник мінералів, що мають у своїй структурі кристалізаційну воду, що попереджає також відновлення кремнезему сердечника і перехід кремнію в метал. З цієї ж причини не виникає пористість при зварюванні по іржавому металу. Підвищення вмісту водню та зниження вмісту кремнію у ванні покращують процес виділення газів і забезпечують видалення значних кількостей водню і азоту з зварювальної ванни до моменту її кристалізації.

При зварюванні порошковими дротами карбонатнофтористого типу основною причиною утворення пористості, є перенасичення металу азотом і воднем, що відбувається в результаті недосконалості захисту розплавленого металу від повітря, а також пов'язане з коливаннями режиму зварювання. Поліпшення умов захисту металу досягається зміною конструкції порошкового дроту. Наприклад, дроту двошарової конструкції забезпечують надійніший захист у порівнянні з трубчастими. Запобігання пористості металу шва при підвищенні вмісту азоту можна домогтися шляхом введення в дріт активних нітрідообразуючих елементів - титану або алюмінію. Легування дроту титаном або алюмінієм переводить значну кількість азоту в стійкі нітриди і попереджає виділення бульбашок газу. Титан і алюміній, а також їх нітриди, перебуваючи в зварних швах в значних кількостях, знижують пластичність металу. Введення титану і алюмінію в дріт трубчастої конструкції для попередження пористості рекомендується для зварювання одношарових швів і в тих випадках, коли вимоги до пластичності металу невеликі. При високих вмістах титану, алюмінію та азоту в металі шва можливе утворення тендітних структур. Тому легування металу титаном або алюмінієм сприятливо лише до певних концентрацій цих елементів в зварному шві. Найбільш надійні шляхи зниження поглинання азоту металом зварного шва - це застосування двошарової конструкції дроту, або додатковим захистом зони зварювання вуглекислим газом. Джерелами водню в зоні дуги при зварюванні порошковими дротами можуть бути волога матеріалів сердечника дроту, волога і іржа на металі, мастило на поверхні дроту. Для зниження вмісту водню у вихідних матеріалах проводиться сушіння і прокалка матеріалів сердечника, прокалка готового дроту з метою видалення мастила і т. п.

2.1.4 Режими зварювання (графітовим, вугільним, вольфрамовим електродом та порошковим дротом)

Режими зварювання графітовим, вугільним, вольфрамовим електродом.

Вибір параметрів режиму.

Рід і полярність струму. Більшість сталей і металів зварюють на постійному струмі прямої полярності. Зварювання алюмінію, магнію та берилію здійснюють на змінному струмі.

Зварювальний струм визначається діаметром W-електрода, його маркою і матеріалом виробу, що зварюється. Величина струму залежить не тільки від діаметра електрода і марки сталі, але й від роду і полярності струму (Табл. 2.1 – 2.2)

Таблиця 2.1

Діаметр електроду, мм	Змінний струм	Постійний прямої полярності	Постійний зворотної полярності
1-2	20-100	65-160	10-30
3	100-160	140-180	20-40
4	140-220	250-340	30-50
5	200-280	300-400	40-80
6	250-300	350-450	60-100

Таблиця 2.2

Метал	Товщина металу, мм	Діаметр електроду, мм
Кольоровий	1	1,5
	2	2
	4	3
	5-6	4
	7 і більше	5
Вуглеродисті, конструкційні і нержавіючі сталі, жароміцні сплави	0,5	1
	1	1,5
	2	2
	3	3
	4	4
	5 і більше	6

Напруга на дузі залежить від її довжини. Рекомендується вести зварювання на мінімально короткій дузі, що відповідає зниженій напрузі на ній. При підвищених напругах збільшується ширина шва, зменшується глубина проплавлення і погіршується захист зони зварювання. Оптимальна довжина дуги складає 1,5-3 мм, що відповідає напрузі на дузі 11-14 В.

Швидкість зварювання визначають на око залежно від розмірів і форми одержуваного шва.

Витрата захисного газу вибирають таким, щоб зберігався ламінарний потік струменя газу, що надійно захищає зварювальну ванну.

Відстань між кінцем електроду та торцом сопла – випуск електроду – при зварюванні стикових з’єднань повинен становити 3-5 мм., а углових та таврових – 5-8 мм. (Рис.2.2)

Рисунок 2.8. Відстань між кінцем електроду та торцом сопла