Сварка порошковой проволокой

Рис. 104. Принципиальная электрическая схема выпрямителя ВС-500: Тр -- трансформатор; ВС -- выпрямитель селеновый; ВП -- выключатель пакетный; Пі, Ш, ПЗ -- пакетные переключатели; Д -- двигатель; ПМ -- пускатель магнитный; Др -- дроссель; Рп -- контакты воздушного реле; Г1Э-4 -- реле промежуточное; ТП-1, ТП-2 -- трансформаторы понижающие; ШР -- разъем; V -- вольтметр; Пр -- предохранители. Цифрами (4, 74, 13 и 39) обозначено количество витков.

Технические данные выпрямителей приведены в табл. 50, а преобразователей -- в табл. 51.

Таблица 50

Тип выпрямителя	Номинальный ток при ПВ=60 %, а	Число ступеней регулирования	Пределы регулирования напряжения холостого хода,в	К.П.Д.	Вес, кг
ВС-300	300	24	20--40	0,7	250
ВС-500	500	27	21-53	0,7	350
ВС-1000	1000	4	28--63	0,75	600

Таблица 51

Показатели	Тип преобразователя и внешняя характеристика
	ПСГ-500	ПСУ-300	ПСУ-500
	жесткая	жесткая	падающая	жесткая	падающая
Напряжение сети питания, в	220/380	220/380	220/380	220/380	220/380
Номинальный сварочный ток при ПВ=65 %, а	500	300	300	500	500
Номинальное рабочее напряжение, в	40	30	30	40	40
Пределы регулирования сварочного тока, а	60--500	-	75--300	50--500	120--500
Пределы регулирования рабочего напряжения	16--40	10-35	-	15--40	25--40
К.П.Д.	-	0,68	0,63	0,65	0,61
Вес, кг	470	300	500
Габаритные размеры, мм	1055х590x1015	1160x490 x 740	1055 х370x920

Более подробные сведения о перечисленных выше источниках питания изложены в специальной литературе [41].

Сварочные аппараты. Наибольшее распространение для сварки самозащитной порошковой проволокой получил специализированный шланговый полуавтомат типа А-765 (рис. 105) Он поставляется комплектно со сварочным преобразователем I1U-50U или выпрямителем ВС-500. Технические данные полуавтомата следующие:

Диаметр электродной проволоки, мм:

сплошного сечения 1,6-2,0

порошковой 2,0-3,5

Максимальный сварочный ток при ПВ-60%, 450 a

Скорость подачи проволоки, 58-582м/ч



Рис. 105. Шланговый полуавтомат для сварки самозащитной порошковой проволокой А-765.

Число ступеней регулировки 20

Вес порошковой проволоки, .вмещающейся на фигурке полуавтомата, 25кг

Габаритные размеры полуавтомата, мм 760х500х550

Полуавтомат А-765 состоит из трех основных узлов -- механизма подачи, держателя со шлангом и тележки с фигуркой.

Механизм подачи приводится в движение асинхронным двигателем АОЛ-12-2 мощностью 0,27 кет. Питание двигателя (36 в )осуществляется от шкафа управления, встроенного в выпрямитель. ВС-500. Когда полуавтомат комплектуется преобразователем ПСГ-500 шкаф управления выносится отдельно. На механизме подачи установлены переключатель, осуществляющий реверсирование двигателя, кнопка для включения подачи проволоки при ее заправке в держатель и штепсельный разъем для подсоединения проводов управления. Механизм подачи соединяется со шкафом управления гирляндой проводов с двумя штепсельными разъемами. Включается механизм подачи нажатием кнопки «пуск» на держателе. Для надежной подачи проволоки по шлангу механизм подачи полуавтомата оснащен двумя парами подающих роликов. Все четыре ролика ведущие. Скорость подачи изменяется сменными шестернями. Устанавливается она по следующей зависимости:

(82)

где х _п.э.-скорость подачи проволоки, міч; z_a --число зубьев ведшей шестерни; z_в --число зубьев ведомой шестерни.

При настройке полуавтомата следует особое внимание уделять правильности сборки узла подающих роликов. Подающие ролики изолированы от валиков и корпуса механизма подачи. Узел сборки подающих роликов показан на рис. 106, а нижний ролик - на рис 107. Выбор нижних роликов, соответствующих диаметру проволоки производят по таблице, расположенной на механизме подачи . Проволока подается по специальному направляющему каналу. Сварочный ток подводится по отдельному кабелю.ПолуавтоматА-765 комплектуется тремя видами держателей -молотковым (А-792М), пистолетным (А-793М) и облегченным (А-836Р) (рис. 108).

Рис. 106. Узел сборки подающих роликов полуавтомата А-765: 1 -- гайка; 2 -- шайба; 3 -- втулка (пресс-материал); 4 -- шпонка (текстолит); 5 --нижний ролик (сталь ХВГ); 6 --- верхний ролик (сталь ХВГ); 7 -- кольцо.



Рис. 107. Нижний ролик механизма подачи полуавтомата А-765 для проволоки диаметром 2,5--2,8 мм.

Рис. 108. Держатели для сварки самозащитной порошковой проволокой: а -- молотковый; 6 -- пистолетный; в -- облегченный молотковый.

Молотковый и пистолетный держатели комплектуются направляющими каналами длиной 3,5 и 1,5 м, имеющими внутренний диаметр 4,7 мм, и сварочным проводом, рассчитанным на силу тока до 450 а. Держатель облегченного типа комплектуется направляющим каналом длиной 3,3 м с внутренним диаметром 3,2 мм. Сварочный провод этого держателя рассчитан на ток до 300 а.

Держатели молоткового и пистолетного типов используются при сварке проволокой диаметром 2,5--3,5 мм. Держателем облегченного типа выполняется сварка проволоками малого диаметра - 2,0-2,3 мм.

Полуавтомат А-765 можно использовать для сварки порошковой проволокой в углекислом газе. В этом случае он комплектуется держателями А-921М (для проволоки диаметром до 2,3 мм) или А-1231 (для проволоки диаметром до 3,5 мм) и набором газовой аппаратуры, включающей подогреватель газа, газовый редуктор, прибор для измерения расхода газа, осушитель газа.

Универсальный полуавтомат А-1035М предназначен для сварки и наплавки самозащитной порошковой проволокой и в углекислом газе. Есть компоновки этого полуавтомата, позволяющие использовать его для сварки под флюсом и в углекислом газе проволокой сплошного сечения.

Ниже приведены технические данные полуавтомата А-1035М

Диаметр электродной проволоки при сварке, мм:

самозащитной порошковой проволокой 2,0--3,0

в углекислом газе порошковой проволокой 2,0--3,5

в углекислом газе и под флюсом

проволокой сплошного сечения 1,6--2,0

Скорость подачи электродной проволоки, міч 58--582

Изменение скорости подачи Ступенчатое

Максимальный сварочный ток при ПВ=60 %,а 450

Габаритные размеры комплекта механизм подачи--фигурка для проволоки на тележке, мм и вес его, кг:

длина 900

ширина 600

высота 480

вес 25,5

Полуавтомат состоит из следующих основных узлов: механизма подачи электродной проволоки, держателей с набором сменных узлов, тележки, шкафа управления, фигурки для электродной проволоки и газовой аппаратуры. Устройство этих узлов не имеет существенных конструктивных отличий от устройства узлов полуавтомата А-765. При сварке в углекислом газе на тележке устанавливается отсекатель газа. Шкаф управления расположен непосредственно возле источника питания или устанавливается на нем.

Полуавтомат комплектуется источниками питания -- сварочными преобразователями типа ПСГ-500 или ПСУ-500, или выпрямителем ВС-500.

В Институте электросварки им. Е. О. Патона разработана единая унифицированная группа (ПС-5) полуавтоматов А-1197 для сварки и наплавки проволокой сплошного сечения и порошковой проволокой. В зависимости от варианта исполнения полуавтомата сварку или наплавку можно выполнять в углекислом газе, под флюсом или самозащитной порошковой проволокой.

Унификация полуавтоматов в значительной мере упрощает организацию централизованного производства запасных узлов, а также быстроизнашивающихся деталей. Полуавтомат А-1197 имеет такие технические данные:

Диаметр электродной проволоки, мм:

сплошного сечения 1,6--2,0

порошковой 1,6--3,5

Скорость подачи электродной проволоки, 92--926міч

Изменение скорости подачи Ступенчатое

Число ступеней 20

Максимальный сварочный ток при ПВ=65%, 500

а Напряжение сети питания, 380в

Габаритные размеры комплекта механизм подачи--фигурка для проволоки на тележке, ми и вес его, кг:

длина 960

ширина 660

высота 560

вес комплекта (без проволоки), 35

Габаритные размеры комплекта механизм подачи--катушка для проволоки на крон штейне, мм, и вес его, кг:

длина 550

ширина 360

высота 200

вес (без проволоки) 23

В каждый полуавтомат независимо от компоновки и способа сварки входят следующие основные узлы: механизм подачи, шкаф управления, сварочные провода и провода цепей управления.

В зависимости от способа сварки полуавтомат комплектуется держателями для сварки в углекислом газе и узлами газовой аппаратуры либо держателем для сварки самозащитной порошковой проволокой.

Полуавтомат может быть укомплектован тележкой и фигуркой для большого объема проволоки (стационарный вариант) или кронштейном и катушкой для малого объема электродной проволоки (переносной вариант).

Все полуавтоматы в основном исполнении комплектуются одним держателем. Комплектация полуавтоматов двумя держателями оговаривается специальным заказом.

Характеристика полуавтоматов группы ПС-5 приведена в табл. 52.

Таблица 52

Полуавтоматы, вариант компоновки		Диаметр электродной проволоки, мм
Стационарный	Переносный		Основное исполнение	Специальное исполнение
ПС-5-Г1-1	ПС-5-Г2-1	Сварка и наплавка в углекислом газе проволокой сплошного сечения или порошковой проволокой	1,6--2	1,6--2 2,3--3,5*
ПС-5-П-2	ПС-5-Г2-2	Сварка и наплавка в угле кислом газе порошковой проволокой	2,3--3,5	2,3--3,5 1,6--2
ПС-5-0Ф-1	ПС-5-0Ф-2	Сварка и наплавка под флюсом или самозащитной порошковой проволокой	1,6--2	1,6--2 2,3--3,5*
ПС-5-01	ПС-5-02	Сварка и наплавка самозащитной порошковой проволокой	2,3--3,5	2,3--3,5 1,6-2

* Порошковая проволока.

При использовании полуавтоматов ПШ-5, ПШ-54, А-537 и других, имеющих одну пару подающих роликов, для увеличения надежности подачи проволоки по шлангам можно рекомендовать специальную приставку с двумя парами подающих роликов, привод которых осуществляется с помощью шестеренчатой передачи от ведущего вала подающего механизма.

Иногда для повышения надежности подачи проволоки применяют ролики, выполненные в форме шестеренчатой пары. Конструкция и параметры таких роликов применительно к полуавтомату А-765 приведены в табл. 53.

Таблица 53

Эскиз шестеренчатых подающих роликов	Диаметр проволоки, мм	D, мм
	2,0	50,2
	2,5	49,6
	3,0	49,2

Для автоматической сварки порошковой проволокой используют с небольшими переделками серийные сварочные тракторы и подвесные головки ТС-17 Р, АБС и др. Переделке подвергаются мундштуки, узел подающих роликов и кассеты. Последние чаще всего заменяют фигурками.

Для сварки порошковой проволокой с принудительным формированием вертикальных швов или наклонных (угол наклона от вертикали не более 45°) применяется аппарат А-1150 (рис. 109). Аппаратом возможна сварка криволинейных швов с радиусом кривизны не менее 2 м.

Для сварки горизонтальных швов на вертикальной плоскости Институтом электросварки им. Е.О. Патона разработан аппарат А-1325.

Для автоматической приварки трубок к трубным решеткам при изготовлении теплообменных аппаратов применяют аппарат А-946 (рис. 110).



Рис. 109. Аппарат А-1150 для сварки порошковой проволокой вертикальных швов с принудительным ин формированием

Рис. 110. Аппарат для сварки порошковой проволокой трубных решеток теплообменных паратов.

На ряде заводов для защиты органов дыхания сварщика от сварочного аэрозоля и газов успешно применяют сварочные щитки и маски с отдувом потока вредных выделений сжатым воздухом. Опробуются также устройства для отсоса аэрозоля, монтируемые непосредственно на держателях полуавтоматов. Применение указанных приспособлений позволяет резко улучшить условия труда сварщиков и повысить производительность сварки.

5.2 Технология сварки самозащитной проволокой

Выбор марки и диаметра порошковой проволоки определяется маркой свариваемой стали, требованиями к металлу сварного шва и сварного соединения, толщиной металла и условиями выполнения сварки. При этом учитываются технологические особенности применения проволоки и возможные пределы изменения режимов сварки, производительность и экономическая целесообразность использования. Выбранная проволока подлежит обязательной проверке.

Важнейшим показателем качества изготовления проволоки является соответствие коэффициента заполнения ее установленным нормам, регламентированным ТУ.

При сварке порошковой проволокой всех типов должны удовлетворяться следующие требования:

а) дуга должна легко зажигаться и гореть равномерно, без чрезмерного разбрызгивания металла и шлака;

б) наплавленный металл должен равномерно покрываться шлаком, легко удаляемым после охлаждения;

в) наплавленный металл не должен иметь пор, трещин и шлаковых включений.

В некоторых случаях требуется проведение полного цикла испытаний в соответствии с предъявляемыми к проволоке требованиями.

Поверхность свариваемых деталей перед сваркой должна быть очищена от грязи, масла, ржавчины. Прокатная окалина на поверхности стали оказывает незначительное влияние на качество сварки. Следует отметить, что проволока рутил-органического типа допускает наличие небольшого слоя ржавчины на поверхности свариваемого металла.

Прихватки при сборке изделий необходимо выполнять либо электродами с качественной обмазкой, либо порошковой проволокой, желательно аналогичной принятой к сварке марки.

К полуавтоматической и автоматической сварке допускаются электросварщики 3--4-го разряда, прошедшие специальную теоретическую и практическую подготовку по технике и технологии сварки самозащитной порошковой проволокой.

Сварка всеми типами порошковой проволоки, как правило, выполняется на постоянном токе обратной полярности. Перед выполнением сварки необходимо проконтролировать готовность аппаратуры и качество проволоки, а также произвести настройку режима применительно к намеченному объекту сварки.

В процессе подготовительной работы надо убедиться в правильности выбора источника питания дуги и его подключения в сварочную цепь. «Плюс» источника питания должен быть подключен к держателю полуавтомата. Проверяется также соответствие сечения токоведущих частей применяемым токам.

Сварочный полуавтомат следует настроить в соответствии с порошковой проволокой выбранного диаметра. Шланг с держателем выбирают в зависимости от диаметра проволоки: для проволоки диаметром 3,0 мм требуется шланг с внутренним диаметром спирали 4,7 мм, для проволоки диаметром 2,0 мм следует применить шланг с внутренним диаметром спирали 3,2 мм. По диаметру проволоки выбирают и нако-нечники мундштука. Хороший токоподвод обеспечивают медные наконечники длиной 40--50 мм. В процессе сварки реко-мендуется производить пооперационный контроль, который включает:

а) проверку соответствия порошковой проволоки ТУ завода-изготовителя;

б) проверку качества сборки, подготовки кромок, качества очистки кромок от загрязнений, прихваток от шлака, проверку наличия трещин в прихватках;

в) контроль режимов и качества сварки.

При сварке самозащитной порошковой проволокой следует строго выполнять правила техники безопасности, определеннье «Временными санитарными правилами при электросварке на промышленных предприятиях», № 249-57, и при сварке строительных объектов на открытых площадках также соответствующими положениями СНиП «Техника безопасности в строительстве». При сварке проволокой диаметром 1,8-2,3 мм используют защитные стекла ЭС-300, поскольку допустимый ток не превышает 300 а, для больших диаметров проволоки применяют стекла ЭС-500 с учетом того, что максимальный ток при полуавтоматической сварке не превышает 500 а.

Сварка проволокой рутил-органического типа. Проволока рутил-органического типа рекомендуется в основном для сварки малоуглеродистых конструкционных сталейМСт. З, ВСт. З (ГОСТ 380-60), М16С (ГОСТ 6713-55), 08, 10, 15, 20 (ГОСТ 1050-60) и других сталей этого класса с содержанием углерода до 0,25%. Лишь іри умеренных режимах, когда глубина провара незначительна, можно сваривать углеродистые стали Ст. 4, Ст. 5 и др.

Изменение формы и размеров шва, глубины проплавлення зависит от всех параметров режима сварки. Регулируя сварочшй ток, напряжение дуги, вылет и направление электрода, скоросъ сварки, можно получить благоприятные форму и размеры шва -- шириной шва b, глубиной проплавлення с, усилением h, площадямі усиления F_y и проплавлення F_np (рис. 111).

Рис. 111. Параметры формы шва

Об изменении этих величин, характеризующих форму и размера швов в пределах диапазона рекомендуемых токов, напряжений и скоростей сварки для проволоки рутил-органического типа диаметром 3 мм марки ПП-АН1, можно судить по зависимостям, представленным на рис. 112. Здесь также показаны зависимости коэффициентов формы усиления d = и провара ш = от параметров режима сварки. Площадь усиления с увеличением напряжения практически не изменяется. Наиболее благоприятную форму имеют швы, сваренные при высоком напряжении. Широкий шов обеспечивает хорошие условия для дегазации ванны при кристаллизации ее. При сварке на большом токе, низком напряжении и с большой скоростью получаются швы с большим усилением, форма их неблагоприятна, возможны подрезы.

Рис. 112. Влияние силы тока (а), напряжения дуги (б) и скорости сварки (в) на форму и размеры шва (проволока рутил-органического типа).

Типичный вид шва, выполненного проволокой рутил-органического типа на оптимальном режиме, приведен на рис. 113.

Рис. 113. Угловой шов, выполненный проволокой ПП-АН1.

При выборе режимов сварки следует учитывать толщину металла и тип сварного соединения. Рекомендуемые режимы сварки металла различных толщин для проволоки марки ПП-1ДСК диаметром 2,2 мм приведены в табл. 54. Для проволоки ПП-АН1 диаметром 2,8 мм допускается применение несколько больших величин сварочных токов.

Таблица 54

Толщина металла, или катет шва, мм	Вид соединения	Режим сварки	Скорость подачи проволоки, м/ч
		Iсв, а	UА,е
5-8		180-220	24-28	110-159
8--12		220-250	28--30	159-178
10-16		220-250	26--28	178-188
8-12		250--280	28-32	188--210
14-18		220--250	26-28	178--188
14-18		300--330	30--32	210--235
20-30		280--320	28--30	210

Для правильного ведения процесса сварки проволокой рутил-органического типа необходимо:

1. Установить вылет проволоки равным 15-20 мм. При большем вылете проволока перегревается, ухудшаются механические свойства металла шва, в нем появляются поры; сварка с укороченным вылетом может привести к привариванию проволоки к мундштуку и вызвать загрязнение наконечника мундштука брызгами.

2 Установить требуемую скорость подачи проволоки, после чего отрегулировать напряжение холостого хода источника питания так, чтобы в процессе сварки проволока не упиралась в металл.

3. Сварку прекращать, резко обрывая дугу, чтобы избежать удлинения вылета. В случае повышенного содержания углерода и кремния в свариваемой стали прекращать сварку после плавного удлинения дуги, в противном случае возможны вздутия и поры в кратере шва.

4. При сварке стыковых швов соблюдать, чтобы проволока была перпендикулярна к шву (свариваемому изделию). Допускается сварка «углом назад»; в этом случае отклонение проволоки от вертикали не должно превышать 15°.

5 При сварке тавровых соединений положение проволоки относительно шва следует устанавливать таким же, как и в предыдущем случае, а угол между полкой таврового соединения и проволокой устанавливать 45-60°.

Если сваривается тавровое соединение с зазором, то дугу следует сместить на полку тавра от вершины угла. В противном случае возможно образование пор в корне шва.

Проволоки рутил-органического типа диаметром 1,8; 2,0; и 2,2 мм можно применять для выполнения швов на вертикальной плоскости. Рекомендуемый диапазон токов для проволоки диаметром 2мм при выполнении горизонтальных швов в разделке составляет 200-250 а, напряжение дуги устанавливают в пределах 16-25 в Декоративные швы выполняют на минимальном режиме.

Вертикальные швы проволоками рутилового типа выполняют способом «снизу вверх». Лишь при сварке стыковых соединении с зазором корневой шов допускается сваривать «сверху вниз». Режим сварки вертикальных швов ограничен узкими пределами по сварочному току 150-170 а и напряжению дуги 19-21 в. Некоторое увеличение тока возможно при заполнении разделки стыковых швов «треугольником».

При использовании качественной порошковой проволоки дефекты в сварных швах, как правило, вызываются нарушениями техники и технологии сварки. Перечень основных видов дефектов, причин их возникновения и способов устранения приведен в табл. 55.

Таблица 55

Дефекты	Причины возникновения дефекта	Способ устранения дефекта
Поры	Нарушен режим сварки: большая скорость подачи проволоки; большой вылет проволоки; низкое напряжение дуги; высокая скорость сварки; количество слоев в шве превышает допустимое В свариваемом металле повышенное содержание углерода, кремния и других примесей Перегрев металла, возникший при сварке тонкого металла на повышенных режимах Изношен наконечник держателя Большие зазоры между свариваемыми деталями	Отрегулировать режим сварки Проверить химический состав основного металла. При высоком содержании углерода и кремния нужно уменьшить глубину про-вара за счет снижения скорости подачи проволоки, увеличить напряжение холостого хода источника питания, плавно удлинять дугу при прекращении процесса Уменьшить скорость подачи проволоки Заменить наконечник или повернуть его на такой угол, чтобы проволока касалась неизношен-ной части наконечника
Шлаковые включения	Основной металл и проволока чрезмерно загрязнены ржавчиной, влагой или органическими материалами Сварка выполнялась очень короткой дугой; плохо очищен от шлаковой корки предыдущий слой шва	Устранить зазоры или уменьшить скорость подачи проволоки Очистить кромки свариваемых деталей. Загрязненную проволоку очистить. Не допускать применения ржавой проволоки Увеличить напряжение холостого хода.
Кристаллизационные трещины	Высокое напряжение дуги, чрезмерно большая сила тока В основном металле содержится повышенное количество угле-рода, серы и других вредных примесей	Тщательно удалить шлаковую корку Снизить напряжение холостого хода. Уменьшить скорость подачи проволоки Проверить химический состав основного металла.
Непровары	Малый сварочный ток; большая скорость сварки	Некондиционный металл варить на умеренном или низком токе
Подрезы	Чрезмерно высокое напряжение дуги. Неправильное положение электрода относительно свари-ваемого изделия	Отрегулировать режим сварки в соответствии с рекомендациями Отрегулировать режим сварки Соблюдать указания по технике сварки

Сварка проволокой карбонатно-флюоритного типа. Проволока карбонатно-флюоритного типа рекомендуется для сварки малоуглеродистых конструкционных сталей, а также низкоуглеродистых низколегированных сталей марок 09Г2, 10Г2СД (МК), ЮХСВД, 15ХСНД, 09Г2ДТ (М), 14Г, 14Г2, 19Г, поставляемых по 11ЛЛ 5058--57 и ТУ, и других низколегированных конструкционных сталей с содержанием углерода до 0,25%. Несколько ограничено применение этой проволокой наблюдается ухудшение сварочно-технологических свойств и снижение показателей пластичности металла шва. Поэтому для такой проволоки рекомендуется обязательная проверка свойств перед сваркой низколегированных сталей.

Проволока карбонатно-флюоритноготипа используется при больших токах, чем рутил-органическая. Это обеспечивает хороший проволоки, содержащей титан и алюминии в сердечнике. При сварке сталей с высоким содержанием хрома и кремния провар практически во всем рекомендуемом диапазоне. Изменение формы и размеров швов при изменении режима сварки примерно такое же, как у проволоки рутил-органического типа (рис.114).

Рис. 114. Влияние силы тока (а), напряжения дуги (б) и скорости сварки (в) на форму и размеры шва (проволока карбонатно-флюоритного типа).

Недостатком ряда проволок карбонатно-флюоритного типа является выпуклость валика, особенно при сварке на низких напряжениях дуги. Применение проволоки, характеризующейся широким диапазоном напряжений, например двухслойной конструкции, позволяет регулировать форму валика и получать стыковые и угловые швы с благоприятным переходом к основному металлу. Макрошлифы швов, выполненных проволокой ПП-АНЗ, представлены на рис. 115 и 116.

Следует опасаться увлажнения сердечника при хранении проволоки карбонатно-флюоритного типа, так как это может привести к появлению пор в металле швов. Проволоку, сердечник которой увлажнился при хранении, нужно прокалить при температуре 230--250° С в течение 2--3 ч. Прокаленная проволока хуже транспортируется по шлангу полуавтомата, поэтому подачу такой проволоки следует настраивать с особой тщательностью.

Рис. 115. Макрошлиф стыкового соединения, выполненного проволокой ПП-АНЗ.

Рис. 116. Макрошлиф таврового соединения, выполненного проволокой ПП-АНЗ.

Хорошие механические свойства и высокая стойкость против перехода в хрупкое состояние при снижении температуры обеспечиваются при выполнении сварных швов в широком диапазоне режимов.

Для низколегированных сталей характерна несколько большая склонность к закалке в околошовной зоне, однако при низком содержании углерода серьезной опасности возникновения трещин нет. Большая чувствительность низколегированных сталей к концентрациям напряжений приводит к необходимости повышать требования к качеству выполнения сварных швов как в отношении дефектов металлургического происхождения, так и дефектов формирования. Низколегированные стали по сравнению с низкоуглеродистыми конструкционными более склонны к росту зерна в околошовной зоне при перегреве. В связи с этим требуется более строгий контроль режима сварки. В остальном же технология сварки низколегированных сталей практически не отличается от технологии сварки низкоуглеродистых конструкционных сталей.

Области рекомендуемых режимов сварки для проволок марок ПП-АНЗ и ПП-АН7 приведены на рис. 117. Рекомендуемые токи обеспечиваются в диапазоне скоростей подачи проволоки 120-- 300 міч.

Рис. 117. Области рекомендуемых режимов сварки порошковой проволокой: а -- марки ПП-АНЗ, б -- марки ПП-АН7.

Настройку режима сварки производят в такой последовательности: вначале выбирают необходимую скорость подачи проволоки для получения заданного тока, затем устанавливают среднее значение напряжения дуги в рекомендуемом диапазоне. Поддерживая рекомендуемый вылет проволоки, производят опытную сварку. При необходимости корректируют установленный режим.

Ниже приведены общие правила техники сварки порошковой проволокой карбонатно-флюоритного типа.

1. Для надежного возбуждения дуги исходный вылет проволоки не должен превышать 30 мм. В процессе сварки вылет проволоки необходимо поддерживать постоянным.

2. При сварке стыковых соединений порошковая проволока должна быть расположена почти перпендикулярно к изделию: угол ее отклонения от вертикального положения не должен превышать 15°. При выполнении тавровых и нахлесточных соединений необходимо выдержать указанный угол наклона электрода по направлению сварки, а угол между вертикальной плоскостью (стенкой тавра) и проволокой должен быть в пределах 30-45° (рис. 118).

Рис. 118. Направление электрода при сварке соединений: а -- стыкового; б - таврового

3. При многослойной сварке перед наложением каждого последующего слоя рекомендуется очистить предыдущий слой от шлака. Следует учитывать, что выполнение за один проход швов калибром более 10-12 мм нецелесообразно. Для швов калибром более 6-8 мм рекомендуются плавные поперечные колебания электрода.

4. При случайном обрыве дуги или нарушении подачи проволоки возбуждать дугу следует на расстоянии 10-15 мм от места обрыва и после зажигания_/ перенести ее на незаплавленный кратер. Заварку кратера производить с быстрыми поперечными колебаниями конца электродной проволоки, затем резко оборвать дугу.

5. Необходимо предотвращать любую возможную причину колебания режима сварки: нестабильную подачу проволоки по шлангу полуавтомата, неправильное манипулирование электродом, значительные колебания сетевого напряжения и т. д. Не рекомендуется производить сварку полуавтоматом с изношенным мундштуком держателя или наконечником мундштука.

6. В случае недостаточно хорошей подготовки изделий под сварку или неудачной сборки заварить зазор проще при увеличенном вылете электродной проволоки. Если на поверхности свариваемого металла имеются загрязнения и небольшой слой окалины, появление дефекта можно предупредить снижением напряжения на дуге до минимально рекомендуемого. Следует помнить, что наличие ржавчины на поверхности свариваемого металла приводит к ухудшению технологических показателей сварки и образованию дефектов в швах.

Режим сварки устанавливается в соответствии с рекомендациями с учетом толщины металла, типа соединения и технологических особенностей проволоки.

Рекомендуемые режимы сварки проволокой марки ПП-АНЗ диаметром 3 мм приведены в табл. 56. Как следует из данных, приведенных в таблице, при сварке в нижнем положении используются практически все возможные диапазоны режимов по сварочному току, что позволяет достичь высокой производительности процесса. Правильная техника сварки обеспечивает при этом получение швов благоприятной формы.

Для выполнения сварных швов на вертикальной плоскости рекомендуется использовать проволоку диаметром 2,3 мм и менее.

Таблица 56

Толщина металла или катет, мм	Вид соединения	Режим сварки	Скорость подачи проволоки, м/ч
		Iсв, а	UR,e
5-8		270--300	22--26	142
8--12		350--380	24--29	210
10-16		370--400	25-30	236
8-12 14--18 20--30		350--380	24--29	210
		420--450	27--31	298
		450--480	29--32	382
		420--450	27--31	298
		450--480	29--32	382

Горизонтальные швы на металле толщиной 10--30 мм с разделкой кромок также могут выполняться при больших значениях силы тока. В табл. 57 приведены рекомендации по сварке горизонтальных швов порошковой проволокой ПП-2ДСК диаметром 2,35 мм. Следует заметить, что этой проволокой сварку первого и последнего слоев горизонтальных швов на вертикальной плоскости следует производить без поперечных колебаний электрода. Первый слой горизонтального шва рекомендуется сваривать на вылете 60 мм, последующие -- на вылете 40--50 мм.

Таблица 57

Толщина металла, мм	Разделка кромок	Число слоев	Режим сварки	Скорость подачи проволоки. м/ч
			I св	Uа.в
10--14		2	250--280	23--25	236--265
16--18		3--4	280--310	24--26\	265--298
20--26		4-6	290--320	25--27	298--337

Проволокой марки ПП-АН7 можно выполнять горизонтальные и вертикальные швы. Горизонтальные швы на вертикальной плоскости можно сваривать проволокой диаметром 2,0 и 2,3 мм. Облицовочные швы рекомендуется выполнять проволокой диаметром 2,0 мм. При сварке каждого заполняющего шва в разделке рекомендуется очищать предыдущий шов от шлака. Облицовочный шов накладывается по схеме, приведенной на рис. 119.

Сварку вертикальных швов рекомендуется выполнять порошковой проволокой ПП-АН7 диаметром 2,0 мм. Направление сварки при выполнении вертикальных швов -- снизу вверх. При таком способе за один проход можно выполнять швы калибром до 10 мм.

Рис. 119. Схема манипулирования при сварке проволокой ПП-АН7 на вертикальной плоскости: а--облицовочный горизонтальный шов; б -- корневой стыковой шов; в и г -- угловой шов соответственно малого и большого калибра.

Манипулирование электродом на вертикальной плоскости обязательно. Это обеспечивает благоприятную форму валика. Некоторые способы манипулирования электродом схематически показаны на рис. 119. При манипулировании следует избегать обрывов дуги, так как это может привести к появлению дефектов в шве.

Примерные режимы сварки различных соединений на вертикальной плоскости проволокой ПП-АН7 приведены в табл. 58.

Таблица 58

Тип соединения	Толщина металла, мм	Скорость подачи проволоки, м/ч	Режим сварки	Диаметр проволоки, мм
			Iсв. а	Uл,е
Горизонтальный стыковой шов с разделкой кромок (заполняющие швы	10--30	200-230	230--270	22--24	2,3
		230--260	250--300	23--25
		160--200	180--220	21--22	2,0
То же, облицовочный шов	10--30	200--230	210--250	22--24
Стыковой шов с разделкой кромок, тавровые швы вертикальные	4--9	140--160	150--180	21--22	2,0
	10--20	130--150	140--170	20--21	2,0
		150--170	160--190	20--22	2,0

Описанные правила техники сварки пригодны также для проволоки ПП-АН11, если сварка вертикальных швов выполняется «снизу вверх». При сварке «сверху вниз» сила тока может быть увеличена до 250 а. Швы выполняют калибром до 6 мм, допустимы небольшие поперечные колебания электрода.

Техническими условиями на порошковую проволоку обычно допускаются в изломах тавровых или стыковых швов газовые или шлаковые включения размером до 2 мм в количестве не более четырех на 100 мм излома. Если, количество и размер дефектов выходят за пределы указанных допусков при сварке технологической пробы, то следует установить причину дефекта и принять меры по его предупреждению.

Причины появления дефектов при сварке проволокой карбонат-но-флюоритного типа и способы их устранения указаны в табл. 59,

Выполнение технологических рекомендаций гарантирует хорошее качество швов и высокую производительность при разнообразных условиях осуществления сварочных работ.

Таблица 59

Дефекты	Причины возникновения дефектов	Способы предупреждения дефектов
Поры	Высокое напряжение дуги	Привести режим сварки в соответствие с рекомендацией, снизить напряжение холостого хода источника питания
	Поверхность металла покрыта ржавчиной, окалиной, органическими загрязнениями	Очистить металл
	Перегрев сварочной ванны при сварке тонкого металла на повышенных режимах	Снизить скорость подачи проволоки, отрегулировать режим сварки
	Использование неподготовленной к сварке проволоки; применение отсыревшей, ржавой или неравномерно заполненной шихтой проволоки	Просушить и очистить проволоку; заменить проволоку. Ржавая или неравномерно заполненная проволока не подлежит использованию
Кристаллизационные трещины	Высокое напряжение на дуге	Снизить напряжение холостогохода источника питания
	Повышенное содержание углерода, серы и других вредных примесей в основном металле	Проверить химический состав основного металла. Не допускать сварки порошковой проволокой стали с повышенным содержанием вредных примесей
Шлаковые включения, непровары	Низкое напряжение дуги; малая скорость сварки; затекание шлака под дугу	Привести режим сварки в соответствие с рекомендацией, увеличить скорость сварки
	Плохо очищен от шлака предыдущий слой шва	Тщательно удалить шлак
Подрезы	Повышенное напряжение дуги	Уменьшить напряжение холостого хода источника питания

5.4 Технология сварки в углекислом газе

Порошковая проволока марок ПП-АН8, ПП-АН10, ПП-АН4 и ПП-АН9 рекомендуется для сварки конструкций из углеродистых конструкционных сталей, а также низколегированных низкоуглеродистых конструкционных сталей марок 09Г2, 09Г2С, 10Г2С1, 10Г2СД, 10ХСНД, 15ХСНД, 14Г2 и ряда других.

В тех случаях, когда к сварным конструкциям предъявляются специальные требования, возможность применения той или иной марки порошковой проволоки определяется после проведения дополнительных испытаний по соответствующим отраслевым нормалям. При сварке особо ответственных металлоконструкций с тяжелым режимом работы -- котлов, резервуаров, воздухонагревателей, несущих узлов вагонов, кранов, экскаваторов, в том числе металлоконструкций, предназначенных для работы в условиях крайнего севера, -- предпочтение отдается проволокам ПП-АН4 и ПП-АН9, обеспечивающим более высокие механические свойства металла шва и сварного соединения при отрицательных температурах.

Как показал опыт, потребители более охотно применяют проволоки марок ПП-АН8 и ПП-АН10, обладающие по сравнению с проволоками марок ПП-АН4 и ПП-АН9 более высокими сварочно-технологическими свойствами. Процесс сварки отличается большей:

устойчивостью горения дуги, особенно на малых токах. Эти проволоки имеют также хорошие гигиенические характеристики.

Сварка порошковой проволокой с дополнительной защитой углекислым газом применяется взамен ручной дуговой сварки электродами с покрытием рутилового, руднокислого и фтористо-кальциевого типов, а также взамен механизированной сварки в углекислом газе проволокой Св-08Г2С. В табл. 60--63 приведены рекомендуемые режимы сварки проволоками марок ПП-АН8, ПП-АН10, ПП-АН4 и ПП-АН9.

Таблица 60

Диаметр проволоки ПП-АН8, мм	Режим сварки	Скорость подачи проволоки, м/ч	Расход С02, л/мин
	Iсв.,а	U„ . в
2,0	150--200	20--24	142	6--8
	250--300	25--28	'. 98	12--14
	350--400	30--33	358	14--16
	400--450	32--35	500	16--18
2,2	150--200	20--24	134	6--8
	250--300	25--28	265	12--14
	350--400	30--33	337	14--16
	450--500	32--36	465	16--18
2,5	150--200	20--24	112	8-Ю
	350--400	26--30	298	14-16
	400--450	27--32	337	14--16
	500--550	30--35	435	16--18
3,0	250--300	23--26	134	12--14
	350--400	27--30	210	14-16
	400--450	31--34	265	16-18
	450--500	33--36	298	18--20
	500--550	34--38	337	20--22

Таблица 61

Диаметр проволоки	Режим сварки	Скорость подачи проволоки, м/ч	Расход С02, л /мин
	Iсв.,а	U„ . в
ПП-АН10, мм 2,0	130--150	22--24	126	6--8
	200--230	25--29	210	10--12
	280--320	27--31	337	12--14
	340--370	33--36	435	14-16
	400--430	34--37	582	16-18
2,3	180--200	23-26	142	6--8
	220--250	24-28	188	10-12
	280--300	25--30	236	12--14
	320--350	26--32	337	14--16
	400--430	30--34	435	16-18
	450--500	34--38	582	18--20

Таблица 62

Диаметр проволоки ПП-АН4, мм	Режим сварки	Скорость подачи проволоки, м/ч	Расход СОа, л/мин
	Iсв.,а	U„ . в
2,0	230--250	25--26	215	8--10
	310--330	26--28	283	10--12
	350--370	27--30	363	12--14
2,5	200--220	24--26	137	6--8
	300--320	25--28	172	8--10
	360--400	26--29	215	10--12
	440--480	28--32	283	12--14
	520--550	30--35	363	14--16

Таблица 63

Диаметр проволоки ГДП-АН9, мм	Режим сварки	Скорость подачи проволоки, м/ч	Расход С02, л/мин
	Iсв.,а	U„ . в
2,2	240--300	25--28	298	12--14
	290--360	27--29	337	14--16
	360--380	29--33	382	14--16
	380--400	30--34	435	16--18
	390--440	32--35	500	16-18
2,5	330--380	25--29	265	12--14
	380--420	27--30	298	14--16
	420--480	28--32	382	14--16
	450--530	30--35	435	16--18

При сварке используется сварочная или пищевая углекислота, поставляемая в жидком состоянии в баллонах емкостью 40 л. Давление в баллоне 50--60 ати. Вес углекислоты в баллоне составляет 25 кг. После испарения ее при 0° С и 760 рт. ст. мм образуется 12600 л газа.

Жидкая углекислота поставляется также в специальных стальных контейнерах емкостью до 9 т. На предприятиях углекислоту разливают в накопители, которые подключают к централизованной магистрали с разводкой к сварочным постам. Такая система доставки углекислоты экономичнее, чем баллонная. Кроме того, централизованное обеспечение сварочных постов углекислым газом освобождает сварщика от трудоемких операций по замене баллонов и перемещению их в процессе работы, позволяет повысить культуру производства.

Состав углекислоты, используемой для сварки, должен соответствовать данным, приведенным в табл. 64. Однако практически содержание в углекислоте воды в свободном состоянии может достигать 2%. Эта вода скапливается на дне баллона. Влажность газа зависит от давления в баллоне. С уменьшением давления, влажность газа повышается. В связи с этим использование баллонов, в которых давление углекислоты менее 10 атм, недопустимо. В баллон с углекислотой при заправке неизбежно попадает воздух, скапливающийся над углекислотой. Поэтому перед использованием баллонов после заправки рекомендуют первые порции углекислоты выпустить в атмосферу.

Таблица 64

Углекислота	Сорт	Содержание, об. %
		двуокиси углерода	воды растворенной	Воды в свободном состоянии
Сварочная	I сорт	99,5	0,178	-
	II сорт	99,0	0,515	-
Пищевая	»	98,5	-	0,10

Уменьшение попадания влаги в зону сварки достигается установкой на пути газа осушителей, заполненных силикагелем или другими поглотителями влаги. Силикагель необходимо периодически подвергать прокалке при температуре 200--250° С.

Выход газа из баллона сопровождается резким охлаждением его, возникающим вследствие затраты тепла на испарение жидкой углекислоты, что приводит к замерзанию содержащейся в углекислоте влаги и закупорке редуктора. Для предотвращения этого перед редуктором рекомендуется ставить подогреватель.

Для снижения давления газа до рабочего применяются понижающие редукторы. Редуктор-расходомер ДЗД-І снижает давление газа от 50--35 ати до рабочего давления 0,5 ати и обеспечивает оптимальный расход газа. На практике часто применяется для этой цели кислородный редуктор РК-53Б. В качестве расходомера в этом случае служит манометр, установленный на камере низкого давления.

Расход газа контролируется расходомерами поплавкового или дроссельного типа. При использовании дроссельной шайбы, установленной на выходе газа из камеры низкого давления, расход газа зависит от диаметра калибровочного отверстия, не превышающего обычно 0,5--1,0 мм, и давления газа в камере низкого давления. Ниже приведен ориентировочный расход углекислоты в зависимости от показаний манометра низкого давления при диаметре отверстия в дроссельной шайбе 0,8 мм.

Давление, атм 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Расход С0₂, л/мин 15 16 17 18 20 22

Порошковой проволокой в углекислом газе свариваются тавровые, угловые, нахлесточные, стыковые и другие соединения из стали толщиной 3 мм а выше. Положение швов в пространстве -- нижнее и горизонтальное на вертикальной плоскости для проволоки диаметром 2,0--2,3 мм и нижнее -- для проволоки диаметром 2,5-- 3,0 мм.

Сварочные работы рекомендуется выполнять в закрытых помещениях. Сварка на открытых площадках и монтаже возможна при соблюдении мер предосторожности, предотвращающих сдувание защитного газа.

Поверхность кромок свариваемых изделий перед сваркой должна быть очищена от грязи, ржавчины, окалины, органических материалов. Сварка изделий после газовой резки допускается только при условии очистки поверхности реза от шлака.

Поставляемая проволока должна иметь сертификат завода-изготовителя, в котором указываются марка проволоки, ее диаметр, коэффициент заполнения, номер партии, химический состав наплавленного металла и результаты испытания механических свойств металла шва. Применение порошковой проволоки без сертификата не допускается. Для проверки качества поставляемой проволоки, особенно при изготовлении ответственных изделий, потребителю необходимо проводить контрольные испытания проволоки в соответствие с требованиями технических условий.

Длительно хранившуюся проволоку перед применением необходимо прокалить при температуре 230--250° С в течение 1--3 ч. Для равномерной прокалки необходимо принять меры, предотвращающие прямое облучение проволоки нагревателями. Признаком качественной прокалки проволоки может служить ее цвет -- от желтого до коричневого. Отсутствие пожелтения -- признак недостаточной выдержк...