Особенности плавления порошковой проволоки

"Порошковая проволока" - это непрерывный электрод, состоящий из металлической оболочки и порошкового сердечника - шихты.

Особенностью порошковой проволоки является внутреннее по отношению к железной оболочке расположение защитных материалов, находящихся в шихте. Из-за высокой температуры дуги, металл ванны и капель расплавляющейся оболочки, нагревается до температур 2000 - 2500°С, при которых жидкое железо активно окисляется кислородом воздуха и соединяется с азотом, если зону сварки не защитить от воздействия воздуха. Наличие в металле шва продуктов окисления в виде шлаковых включений и особенно соединений азота с железом, называемых нитридами железа, приводит к резкому ухудшению его механических свойств, особенно ударной вязкости. Сварные соединения, полученные без защиты от азота воздуха, могут оказаться неработоспособными.

Пористость возникает при кристаллизации металла сварочной ванны в результате выделения газов. Образование пористости вызывается в основном водородом, азотом и оксидом углерода в результате химических реакций с выделением газов. Они нарушают сплошность металла шва, что также ухудшает его работоспособность. Поэтому защита зоны сварки от взаимодействия с воздухом является обязательным условием получения качественного соединения при сварке порошковой проволокой.

Основные функции по обеспечению защиты зоны сварки несут компоненты сердечника, которые при нагреве, разлагаясь, оттесняют из зоны сварки воздух, а также элементы - раскислители, которые соединяются с кислородом воздуха и переходят в шлак, обеспечивая этим высокие механические свойства металла шва. Большое значение в этом отношении имеет наличие в шихте проволок элементов, активно соединяющихся с азотом, что предотвращает образование пористости и ухудшение механических свойств металла шва от нитридов железа. Определенное значение в получении надежной защиты имеет состав компонентов, образующих шлак, который, находясь на поверхности жидкого металла капель и ванны, также препятствует его взаимодействию с кислородом и азотом воздуха.

Шихта применяемая в порошковой проволоке

Шихта порошковой проволоки не электропроводна, поэтому ток протекает в ней только по оболочке, при расплавлении которой образуются капли, имеющие возможность при перемещении и переходе дугового промежутка активно взаимодействовать с воздухом. Порошковая проволока должна создавать максимально благоприятные условия для взаимодействия шихты с жидким металлом капель расплавляющейся оболочки. В основном это можно обеспечить наличием внутри шихты части токопроводящей металлической оболочки (рис. 1).

Это способствует улучшению взаимодействия металла капель с шихтой сердечника, компоненты которой в этом случае имеют более благоприятные возможности защитить жидкий металл капель от контакта с воздухом.

Рис. 1, Конструкция сечения порошковых проволок: а) трубчатое, б) однозагибное, в) двухзагибное, г) двухслойное

Чем большая часть токопроводящей оболочки находится внутри шихты, тем более надежно защищаются капли от воздействия воздуха. Наилучшая защита в этом случае обеспечивается при сварке порошковой проволокой двухслойной конструкции. Если зона сварки непосредственно контактирует с воздухом, не имея дополнительной защиты, то применяют самозащитную порошковую проволоку сложного сечения. До настоящего времени трубчатое сечение применялось лишь у порошковой проволоки для сварки в углекислом газе, когда от зоны сварки воздух оттесняется потоком углекислого газа. В этом случае задача компонентов шихты значительно упрощена и сводится лишь к раскислению металла ванны элементами, связывающими кислород в соединения, удаляемые затем из нее в шлак. При изготовлении порошковой проволоки сложного сечения не всегда обеспечивается стабильное заполнение проволоки шихтой. Поэтому, несмотря на определенные преимущества проволоки со сложным сечением для защиты металла капель от воздуха, наиболее перспективным является применение проволоки трубчатой конструкции. Ее преимущества заключаются в более простой технологии изготовления и возможности обеспечения требуемого качества. Для надежной защиты в этом случае в состав шихты вводят такие активные элементы, как Al, Ti, Si, которые, соединяясь с азотом и кислородом воздуха, провзаимодействовавшего с жидким металлом капель, переходят в шлак. Поэтому основным направлением в развитии порошковой проволоки является применение простого трубчатого сечения в проволоке, предназначенной для сварки в углекислом газе, и самозащитной, т. е. применяемой без дополнительной защиты зоны сварки. Так, в последние годы одна из ведущих фирм в области изготовления сварочных материалов, фирма «Эрликон», разработала и организовала массовое производство так называемой «бесшовной» проволоки трубчатого сечения. Принципиальным отличием «бесшовной проволоки» является отсутствие стыка, который в процессе изготовления заваривается специальным способом - токами высокой частоты. За счет изменения состава сердечника была получена порошковая проволока для сварки низкоуглеродистых, низколегированных, высокопрочных коррозионно-стойких нержавеющих сталей, нашедших широкое применение при сварке различных конструкций и сооружений.

Статьи по теме: классификация порошковой проволоки, производство порошковой проволоки