Порошковая проволока для механизированной и автоматизированной сварки (Ч. 2)

В научных центрах и производственных лабо­раториях постоянно осуществляется поиск новых реше­ний при разработке марочных композиций порошковых проволок в сочетании с совершенствованием процесса механизированной сварки в защитном газе. В частности успешно развиваются такие направления, как програм­мирование скорости подачи проволоки и управляемый перенос капель электродного металла.

Одним из прогрессивных направлений является сварочный процесс STT, который при высокой произ­водительности обеспечивает более низкое тепловложение, минимальное коробление, пониженное выделение сварочного аэрозоля, пониженное разбрызгивание. Принцип процесса STT заключается в переносе металла за счет сил поверхностного натяжения.

Задание величины сварочного тока и скорости подачи проволоки выпол­няется независимо. Установка величины пикового тока позволяет регулировать длину дуги и достигать хорошего сплавления. Параметры базового тока определяют форму шва и общее тепловложение. Изменение параметров режима позволяет регулировать энергию сварочной дуги без изменения скорости подачи проволоки. По этому спо­собу возможна сварка проволоками большого диаметра.

Развивается и реализуется процесс с использовани­ем импульсного переноса капель в сварочную ванну. Перенос металла достигается высокоскоростным управ­лением сварочным током, причем на стадии плавления проволоки и роста капли каждым импульсом формируется одна капля на конце проволоки.

В определенный момент ток увеличивается до величины необходимой для сброса капли в сварочную ванну за счет пинч-эффекта. Далее следует «холодная стадия», на которой задается базовый ток определенной длительности, вызывающий плавление проволоки без образования капли значительного объема. Управление переносом осуществляется заданием ампли­туды и длительности пикового значения импульса свароч­ного тока.

Программное обеспечение источника питания оптимизирует эпюру сварочного тока. Синергетический режим работы источника питания снижает сложность сварки и легко осваивается сварщиками.

Преимущества этого направления:

• снижение разбрызгивания и выделения аэрозоля (экономия сварочного материала, уменьшение затрат на очистку от брызг, улучшение условий труда и снижение усталости, повышение стабильности качества);
• уменьшение коробления деталей;
• снижение затрат на доводку сварного соединения после сварки;
• повышение производительности работ

ИЭС им. Е.О.Патона разрабатывается процесс дуговой сварки с импульсной подачей проволоки. Сущность про­цесса заключается в сообщении электроду импульса по­дачи в направлении ванны, под действием которого капля расплавленного металла на торце электрода приобретает дополнительную кинетическую энергию, способную при резкой остановке электрода вызвать принудительный от­рыв капли. Создана установка, на которой отрабатывается взаимосвязь параметров режимов сварки с импульсной подачей проволоки.

Фирмой «Фрониус» разработан процесс «холодного» переноса металла - СМТ. Сущность способа заключается в сочетании возвратно-поступательной подачи проволоки с быстродействующим управлением сварочным током.

Однако преимущества этих направлений не всегда могут быть реализованы в полной мере. Это, прежде всего, связано с применяемыми для сварки проволоками, так как импульсно дуговая сварка требует соблюдения ряда условий для ее эффективного применения. Частота импульсов сварочного тока определяет кинетику процес­са плавления проволоки. Чем она выше, тем меньше разбрызгивание и выше возможная скорость сварки.

Но при высокой частоте меньше энергии расходуется на плавление проволоки, следовательно, необходимо улучшение процесса плавления, на который оказывает влияние химический состав и состояние поверхности проволоки.

У проволоки Св-08Г2С выше вязкость метал­ла и поверхностное натяжение, в связи с этим требуется больше энергии импульса для ее динамичного плавления и не всегда удается синхронизировать перенос металла с импульсами тока. В результате возможен нестабильный перенос и крупные всплески.

Улучшение процесса воз­можно за счет снижения вязкости металла в сочетании с уменьшением межфазного поверхностного натяжения капли, которое достигается при наличии шлака и путем изменения химического состава проволоки. Это наиболее эффективно реализуется при замене сплошной проволоки на порошковую.

Вместо омеднения дополнительная спе­циальная обработка поверхности проволоки улучшает ее транспортируемость при подаче, повышает устойчивость дуги и процесса плавления, расширяет диапазон режимов сварки. При такой замене исключается из сварочного аэрозоля медь, и, как следствие, отпадает необходимость в экологически вредном процессе омеднения проволоки и утилизации его отходов.

Кроме этого известно влияние некачественного омеднения проволоки на процесс свар­ки: отслаивание медного покрытия, забивание подающих каналов, коррозия проволоки под медным покрытием. (см. далее ...)