23 ноября 2006
Исследование влияния режимов полуавтоматической сварки в смесях газов и вида переноса электродного металла на химический состав и механические свойства наплавленного металла

Традиционно существует мнение, что технология сварки определяет сочетание режимных параметров оборудования и режимов расплавления применяемых сварочных материалов. При этом свойства сварного соединения обусловливает состав сварочных материалов. Легирование сварочных материалов определяется сложившимися традициями и известными данными по переходу легирующих элементов в металл шва. Однако в последние 10 лет в связи с интенсивным развитием сварочного оборудования этот традиционный подход несколько устарел.

С применением новых сварочных установок появились различия в принципах разработки сварочных материалов для полуавтоматической сварки, что связано с различным переходом легирующих элементов в металл шва при изменении режимов работы сварочного оборудования. Основа этих различий кроется в традициях, а именно в хронологии промышленного развития и применения техники полуавтоматической сварки, которая определяла виды применяющихся сварочных материалов и, соответственно, подходы к формированию технологии полуавтоматической сварки.

Установки типа ДК фирмы ИТС выпускаются с конца 90_х гг., обеспечивают работу во всем диапазоне напряжений на дуге (от 13 до 30 В) при токах дуги от 60 до 500 А. Таким образом, впервые появилась возможность перекрыть весь диапазон изменения напряжения на дуге при использовании одной сварочной установки и обеспечить, соответственно, все виды переноса электродного металла при полуавтоматической сварке. Ограничений по диаметру проволок не имеется.

При разработке установок типа ДК особое внимание было уделено формированию специального импульса тока дуги при переносе электродного материала. В промышленность был внедрен новый процесс сварки, получивший название ВКЗ – вынужденные короткие замыкания. Способ сварки и устройство для его осуществления запатентованы. Отличительной чертой установки ВД_506ДК является то, что на ней стабильно осуществляются:

–         процесс сварки длинной дугой – струйный процесс (напряжение более 21 В);

–         процесс сварки в среднем диапазоне напряжений (от 17,5 до 20 В), получивший название «захоложенная струя»;

–         процесс сварки короткой дугой в диапазоне малых напряжений (от 13 до 17,5 В) — процесс ВКЗ.

Понятие «захоложенная струя» — это специфический термин, означающий, как отмечено выше, работу в среднем диапазоне напряжений, когда процесс сварки является очень похожим на струйный, однако с элементами коротких замыканий продолжительностью не более 5 мс, следующих с частотой более 100 Гц. Наличие таких коротких замыканий является существенным технологическим фактором, стабилизирующим сварочную ванну в различных пространственных положениях. Процесс широко применяется в судостроении и нефтегазовом комплексе при сварке порошковыми проволоками. ВКЗ_процесс характерен для выпрямителей типа ВД_506ДК. С 2002 г. активно применяется для сварки корня шва неповоротных стыков труб, в судостроении — для сварки всех слоев шва во всех пространственных положениях, с 2006 г. будет включен в стандарт ОАО «ГАЗПРОМ». Процесс ВКЗ позволяет дозировать тепловложение и количество присадочного металла в сварочной ванне. Тем самым создается равновесие по силовым факторам, действующим на сварочную ванну, а также оптимальная подвижность сварочной ванны. К числу этих силовых факторов относятся: величина давления дуги, поверхностное натяжение и собственный вес расплавленного металла. Процесс ВКЗ является процессом с «холодным» переносом электродного металла, имеет минимальные размеры сварочной ванны и требует специальной техники сварки.

В первых двух видах переноса электродного металла (струйный процесс и «захоложенная струя») используются стандартные сварочные проволоки как сплошного сечения, так и порошковые.

В последнем случае, при процессе ВКЗ, как показывают исследования, использование стандартных сварочных материалов приводит к значительному изменению химсостава наплавленного металла по сравнению с традиционными методами сварки и, соответственно, к изменению механических и вязкопластических свойств металла шва по сравнению со стандартными данными. Работа в области низких напряжений на дуге (ВКЗ_процесс) целесообразна при сварке во всех пространственных положениях для стабилизации сварочной ванны при использовании широкого диапазона разделок кромок свариваемого металла.

Другим преимуществом такого метода сварки является минимальный нагрев свариваемого изделия, что снижает термические деформации. Очень перспективна эта технология при автоматической сварке в среде защитных газов во всех пространственных положениях, а также при сварке закаливающихся и экономно легированных сталей.

Разработка и серийный выпуск выпрямителей нового поколения типа ВД_506ДК, работающих в широкой области каплепереноса электродного металла, позволили оптимизировать технологии сварки различных слоев сварного шва.

Установлено влияние на свойства сварных соединений вида переноса электродного металла. С изменением вида переноса электродного металла изменяется химсостав наплавленного металла при использовании одной и той же проволоки. Вид переноса электродного металла определяется величиной напряжения на дуге.

В зависимости от задач — повышение прочности или ударной вязкости сварного соединения — появляется возможность за счет изменения напряжения на дуге и вида переноса электродного металла в пределах 40% изменять величину указанных характеристик металла шва. Требуемый диапазон изменения напряжения на дуге и виды переноса электродного металла обеспечивается источниками типа ДК.

Разработана также новая металлопорошковая проволока POWER PIPE 60M, которая в оптимальном диапазоне изменения напряжения на дуге обеспечивает получение еще более высоких свойств сварного соединения, достижимых ранее только при использовании никельсодержащих сварочных проволок.

ЗАО НПФ "ИТС", Санкт_Петербург

812) 321-61-61, 321-61-71

www.itscompany.opt.ru

Над статьей работали:

М.В. Карасев, доктор технических наук, генеральный директор ЗАО НПФ «ИТС»

Д.Н.Работинский, технический директор ЗАО НПФ «ИТС»

Г.В. Павленко, генеральный директор ОАО фирма «СЭЛМА»

А.П.Ладыжанский, заведующий лабораторией ООО «Институт ВНИИСТ»

Р. Розерт, кандидат технических наук, «Drahtzug Stein», Германия

С.В. Головин, кандидат технических наук, ООО «Институт ВНИИСТ», Москва

А.В. Зинченко, инструктор по сварке УЦ «Пермь_Нефть», Пермь

<< Назад