Диссертация (Разработка технологических приемов модифицирования металла шва наноразмерными частицами с применением порошковых проволок при сварке под флюсом), страница 11

В этом случае степень нагрева проволоки будетзависеть от силы протекающего тока.В обоих случаях количество усвояемой проволоки также будет зависеть отпараметров режима основной дуги, а также от расстояния между электроднойпроволокой и местом ввода присадочной проволоки.Введение порошковой проволоки в качестве присадочной в сварочную дугуявляется технологичным способом, так как в этом случае энергия основной дугибудет расходоваться на плавление присадочной и электродной проволок, а такжена плавление основного металла.

Подачу дополнительной проволоки можноосуществлять с головной или хвостовой стороны сварочной ванны. Однако при74подаче присадки через хвостовую часть сварочной ванны в область горениясварочной дуги необходимо ее точное позиционирование, так как принезначительном отклонении проволока минует сварочную дугу и выталкиваетсяиз головной части сварочной ванны. В случае подачи проволоки через головнуючасть сварочной ванны такого явления не наблюдалосьВведение порошковой проволоки в качестве электродной, при горениисварочной дуги на торце проволоки представляет собой способ двухдуговойсварки под флюсом, при котором головная (ведущая) дуга обеспечиваетпроплавление свариваемых заготовок, а вторая заполнение, при этом обе дугигорят в одну сварочную ванну.

Интенсивное перемешивание в сварочной ваннеобеспечиваетравномерностьхимическогосоставаметаллашваприиспользовании двух разных проволок.Как показали предварительные эксперименты во время отработки режимовсварки, сложно добиться стабильного формирования шва в процессе сварки приподаче проволоки в холодном виде, так как сварочный флюс, охлаждаясьпроволокой до температур близких к температурам кристаллизации, увлекаетсяею в сварочную ванну.

Это приводит к образованию дефектов в верхних слояхсварочной ванны в виде шлаковых включений и нарушений геометрии сварногошва.При реализации схемы сварки по подаче проволоки в область горениясварочной дуги не удалось добиться стабильности формирования шва.

Всварочном шве наблюдались дефекты типа утяжки в корневой части, пористость,а также шлаковые включения, выходящие на поверхность. Судя по всему,причиной появления дефектов является существенное увеличение толщиныжидкой прослойки под дугой за счет подачи дополнительной присадки вголовную часть сварочной ванны. Кроме того, присадочная проволока нарушалагерметичность газового пузыря, что и стало причиной образования пор ипопадания флюса в область сварочной ванны под дугой (Рис. 3.8.).В дальнейших исследованиях схемы сварки при подаче проволоки вхолодном виде и при подаче проволоки в область горения сварочной дуги не75использовались. Так как корректировка режимов сварки вызвала бысущественное изменение объема сварочной ванны и геометрии сварного шва.Рис. 3.8.Дефекты при реализации схемы сварки по подаче проволоки в область горениясварочной дуги (Iд=650 А, Uд=34 В, vсв=45 м/ч, vпп=11,2 м/ч)Таким образом, были определены 2 схемы, которые использовались вдальнейших исследованиях:- сварка под флюсом с дополнительной горячей присадкой, подогреваемойпроходящим током.

В качестве дополнительной присадки использоваласьразработанная порошковая проволока;- двухдуговая сварка под флюсом, где в качестве второй электроднойпроволоки использовалась разработанная порошковая проволока.3.4. Сварка под флюсом с дополнительной горячей присадкойСпособ сварки под флюсом с дополнительной горячей присадкой, являетсяизвестным способом сварки. Исследованиями различных аспектов этогоспособа, занимались такие исследователи как В.А. Деев, В.Н. Куценко, Б.Ф.Якушинидр.[77,78].Сутьспособазаключаетсявиспользованиидополнительной присадочной проволоки, подаваемой в хвостовую частьсварочной ванны, минуя дуговой промежуток. При этом присадочную проволокунагревают проходящим током, формируемым отдельным источником питания сограничением по напряжению до 12В (Рис.

3.9.).76В работах, посвященных изучению сварки под флюсом с дополнительнойгорячей присадкой, не применяли порошковую проволоку в качествеприсадочной [78, 79]. Поэтому необходимо провести исследования влиянияпараметров режима на формирования сварного шва при дуговой сварке подфлюсом с применением порошковой проволоки в качестве ДГП.

Параметрырежима можно условно разделить на две части: основные и дополнительные.Основные параметры режима относятся к дуговому разряду и были выбранысогласно нормативно технической документации по сварке под флюсомнизкоуглеродистых низколегированных сталей [1,2].

Основные параметрырежима составили: сила тока, 650-750А на обратной полярности, напряжение надуге 32-34В, скорость сварки 45м/ч, диаметр электродной проволоки 4 мм. Кдополнительным параметрам режима сварки с ДГП относятся следующие:величина тока подогрева присадки, скорость подачи присадки, угол вводаприсадки в сварочную ванну, величина вылета, расстояние от точки ввода доосновной проволоки.Рис.

3.9.Схема сварки под флюсом с дополнительной горячей присадкойС целью определения влияния параметров режима дополнительной горячейприсадки, в виде порошковой проволоки, на скорость усвоения ее сварочнойванной и форму шва были проведены дополнительные эксперименты.Исследования проводили при наплавке на стальную (Ст3сп ГОСТ 380) пластинутолщиной 10 мм. валиков при варьировании параметров режима дополнительной77присадки, а именно расстояние между электродной и присадочной проволокой(L) и скорость подачи присадочной проволоки (Vпп) При наплавке измерялизначение тока подогрева (IДГП), при котором обеспечивается стабильностьпроцесса для фиксированных значений L и Vпп.

Матрица планированияэксперимента представлена в Таблице 7. Угол ввода дополнительной присадкине изменялся и составлял во всех экспериментах α=60⁰, чтосвязано сконструктивными особенностями установки для проведения экспериментов(Рис. 3.10.). Величина вылета дополнительной присадки была подобрана припредварительных экспериментах из соображения равномерного плавленияпорошковой проволоки без обрывов и минимального колебания проволокивокруг оси подачи, вследствие потери устойчивости, значение вылета (l’)составило 50мм (Рис.

3.10.).Рис. 3.10.Схема измерения вторичных параметров наплавки под флюсом с ДГПТаблица 7.Матрица планирования экспериментаСерияVпп, м/мин«1» (I=650А)35,411«2» (I=750А)1535,41115№ наплавленного валикаL, мм10±212341314151617±256781718192025±291011122122232478В ходе предварительных исследований удалось добиться стабильногоформирования наплавленного валика при скорости подачи дополнительнойприсадки в виде порошковой проволоки от 3 до 15 м/мин при различномудалении точки ввода ДГП от основной дуги, среднее действующее значениетока подогрева при этом составило от 200 до 550А.

Для увеличения скоростиподачи присадочной проволоки необходимо увеличивать значение токаподогрева, при этом ток подогрева зависит, прежде всего, от скорости подачиприсадочной проволоки и практически не зависит от расстояния между точкойввода присадочной проволоки и основной дугой. Полученные данныесвидетельствуют о том, что температурные условия ввода присадочнойпроволоки идентичны для всех опробованных L. Кроме того, изменениезначения тока дуги оказывает не существенное влияние на требуемое значениетока подогрева (Рис. 3.11. и Рис. 3.12.).Рис. 3.11.Влияние скорости подачи присадочной проволоки (Vпп) и расстояния междуэлектродной и присадочной проволокой(L) на значение тока подогрева (IДГП)при токе дуги 650А79Рис.

3.12.Влияние скорости подачи присадочной проволоки (Vпп) и расстояния междуэлектродной и присадочной проволокой(L) на значение тока подогрева (IДГП)при токе дуги 750 АПрименениедополнительнойприсадочнойпроволокиприводиткзакономерному увеличению количества наплавленного металла и высотыусиления и незначительному росту ширины шва (Рис. 3.14. и Рис. 3.15.).Увеличениескоростиподачиприсадочнойпроволокиприводиткпропорциональному росту площади наплавленного металла (Рис. 3.13.),например, увеличение скорости подачи присадочной проволоки с 3 до 15 мм/мин(в 5 раз) приводит к росту площади наплавленного металла в среднем в 2 раза.Высота усиления с ростом скорости подачи присадочной проволоки изменяетсяв меньшей степени, чем площадь наплавленного металла, так при увеличениискорости подачи присадочной проволоки в 5 раз высота усиления увеличиваетсяв 1,5 раза.

Следует отметить тенденцию к снижению глубины проплавления сувеличением количества наплавленного металла, что, очевидно, связано сростом толщины жидкой прослойки под дугой. Увеличение скорости подачиприсадочной проволоки в 5 раз приводит к снижению глубины проплавления на25 – 30 %.80а)б)Рис. 3.13.Влияние скорости подачи присадочной проволоки (Vпп) и расстояния междуэлектродной и присадочной проволокой(L) на площадь поперечного сечениянаплавленного металла (Fн) при токе дуги 650А (а) и 750 А (б)81а)б)Рис.

3.14.Влияние скорости подачи присадочной проволоки (Vпп) и расстояния междуэлектродной и присадочной проволокой (L) на высоту усиления (g) при токедуги 650А (а) и 750 А (б)82а)б)Рис. 3.15.Влияние скорости подачи присадочной проволоки (Vпп) и расстояния междуэлектродной и присадочной проволокой (L) на глубину проплавления (h) притоке дуги 650А (а) и 750 А (б)83Анализ макрошлифов наплавленных валиков позволил установить, что сростом доли участия присадочного материала в наплавленном металле возможнонарушение формирования наплавленного металла, а именно появление натеков(Рис. 3.16, а) и резкого перехода шва к основному металлу (Рис.