Диссертация (Разработка технологических приемов модифицирования металла шва наноразмерными частицами с применением порошковых проволок при сварке под флюсом), страница 12

3.16, б). Натекможет привести к формированию несплавлений по кромкам при многослойнойсварке, а также к формированию дефекта типа «натёк» при однопроходнойсварке или при сварке облицовочного слоя шва, поэтому такой дефект являетсянедопустимым для сварных швов ответственных конструкций. Значение углаперехода шва к основному металлу также регламентируется нормативнымидокументами и для сварных соединений ответственных конструкций не можетбыть меньше 150 для облицовочного шва (Рис.

3.16, а) [79,80]. Меньшие углыперехода шва к основному металлу являются причиной появления несплавленийи шлаковых включений при многослойной дуговой сварке под флюсом, а такжеявляются концентраторами напряжений при однослойной сварке.Дляпредотвращения появления таких нарушений формы шва, необходимоограничивать долю участия присадочного материала в формированиинаплавленного металла или металла шва.а)б)в)Рис. 3.16.Дефекты облицовочного слоя шва а) схема измерения угла перехода косновному металлу, б) угол перехода шва к основному металлу<150°, в) натекВ ходе экспериментальных исследований было установлено, что припревышении доли участия присадочного материала свыше 60% в наплавленномметалле наблюдается образование дефекта типа «Натёк» (Рис.

3.15, в, Таблица 884). При превышении доли участия присадочного материала свыше 50% внаплавленном металле значение угла перехода шва к основному металлу непревышает 150°, для облицовочного слоя шва по ГОСТ Р ИСО 5817, однако вслучае многослойной сварки следует ограничить это значение на уровне 150°,для исключения вероятности образования шлаковых включений (Рис. 3.15, б,Таблица 8 ).Таблица 8.Дефекты, возникающие при наплавке под флюсом с ДГПСерия «1»№ образца123456789101112Доля %254654592939596517445659«Натек»-------да----α < 150 °--дада--дада--дадаСерия «2»№ образца131415161718192021222324Доля %263759702642626731475667«Натек»---да--дада---даα < 150 °--дада--дада--дадаЗначение доли участия присадочного материала в наплавленном металле неявляется технологическим параметром.

В данном случае интерес представляетотношение между количеством присадочной и электродной проволоками вметалле шва. Поэтому, полученные результаты были пересчитаны. Такимобразом с целью обеспечения отсутствия дефектов, при формированииоднослойного сварного шва, отношение количества присадочной проволоки кэлектродной не должно превышать значения 120%, а при многослойном сварномшве - 100%.Данные, полученные в ходе исследований влияния дополнительныхпараметров режима сварки под флюсом с применением ДГП в виде порошковойпроволоки, позволяют определить диапазон параметров режима сварки,85обеспечивающих стабильное формирование сварного шва.

При подборепараметров режима для сварки под флюсом необходимо учесть следующиеограничения: процесс сварки должен обеспечивать формирование сварного швас геометрическими параметрами в соответствии с ГОСТ 8713 (Рис. 3.3.), приэтом подобранные параметры должны давать возможность варьированияколичества вводимых наноразмерных частиц.При использовании скорости подачи присадочной проволоки менее 5,4м/мин доля участия присадочной проволоки в наплавленном металле непревышает 30%, при этом доля участия присадочной проволоки в объемесварочной ванны составляет не более 10%, а значит, количество наноразмерныхчастиц, введенных в расплав сварочной ванны будет составлять не более 0,018масс.%.

Поэтому в дальнейших исследованиях минимальную скорость подачиприсадочной проволоки ограничили значением 5,4 м/мин, при котороможидается, что количество наноразмерных частиц, введенных в расплавсварочной ванны будет составлять до 0,04 масс.%.Максимальноезначениескоростиподачиприсадочнойпроволокиограничили из соображения допустимой доли участия присадочного материалав наплавленном металле, при которой достигается отсутствие дефектовформирования шва. Допустимая доля участия присадочной проволоки былаопределена нами ранее и составляет 60%, для однопроходного шва. Поэтомувторое значение скорости подачи присадочной проволоки составило 11 м/мин,при этом ожидаемое количество наноразмерных частиц, введенных в расплавсварочной ванны будет составлять до 0,07 масс.%.Следующим этапом необходимо провести уточнение параметров режима сцелью удовлетворения требований ГОСТ 8713.

Одним из критериев в данномслучае является площадь наплавленного металла, значение которой должнообеспечиватьзаполнениеформированиеусиления.зазорамеждуТребуемаясвариваемымиплощадьплавтинаминаплавленногоиметаллаопределяется из требований к геометрическим параметрам сварного швасогласно ГОСТ 8713 и находится в диапазоне от 20 до 90 мм2. Такие значения86площади наплавленного металла обеспечиваются целым рядом опробованныхрежимов.Однакоприпроведениидальнейшихэкспериментальныхисследований при скоростях подачи присадочной проволоки 5,4 и 11 м/миннеобходимо обеспечить равенство объемов сварочной ванны, поэтому приувеличении скорости подачи присадочной проволоки необходимо снизитьколичество электродной проволоки, а значит снизить значение тока дуги.Для корректировки и уточнения параметров режима, при которыхобеспечивается стабильность процесса сварки с формированием сварного шва всоответствии с ГОСТ 8713, были проведены эксперименты, при которыхиспользовали следующие параметры режима: ток дуги 650 – 750А, действующеезначение тока подогрева проволоки 320А ±20А и 420А ±20А (которые былиопределены по результатам предыдущих исследований для скорости подачиприсадочной проволоки 5,5 и 11 м/мин соответственно) Остальные параметрыбыли идентичны предыдущим экспериментам.

Кроме того, варьировалипараметр L, который в отличие от экспериментов по наплавке, определялся какрасстояние между электродной и присадочной проволок в плоскости подкладки(Рис. 3.17.) и определяли максимальную скорость подачи присадочнойпроволоки, при которой вся подаваемая присадочная проволока расплавляется всварочной ванне при фиксированных остальных параметрах режима.Результаты исследований позволили установить, что максимальнаяскорость подачи присадочной проволоки в случае выполнения сварногосоединения существенно зависит от значений L и IДГП (Рис.

3.18.). Увеличениезначения L на 50% (с 10 мм до 15 мм) приводит к снижению максимальнойскорости подачи порошковой проволоки на 15% (при IДГП = 320А) и на 17 % (приIДГП = 420А), а увеличение значения L в 2 раза (с 10 мм до 20 мм.) приводит кснижению максимальной скорости подачи порошковой проволоки на 60% (приIДГП = 320А) и на 32% (при IДГП = 420А). Такая разница в результатах, полученныхпри наплавке и сварке объясняется различием в методике установки параметраL.

За счет угла ввода присадочной проволоки и глубины сварочной ванны,присадочная проволока входит в сварочную ванну на растоянии большем, чем87при наплавке. С ростом расстояния L снижается температура сварочной ванны вместе ввода порошковой проволоки в сварочную ванну. Следует отметить, чтозначение тока, подогревающего присадочную проволоку, оказывает большеевлияние на максимальную скорость подачи проволоки, чем значение L, чтосогласуется с данными, полученными в ходе экспериментов по наплавке.Увеличение тока примерно на 50 % (с 320±20А до 420±20А) приводит к ростумаксимальной скорости подачи присадочной проволоки более чем в 2 раза.Кроме того, увеличение IДГП снижает влияние L.Рис. 3.17.Схема проведения экспериментов по определению влияния расстояниямежду проволокамиСледует отметить, что наибольшую стабильность процесса наблюдали приминимальном опробованном параметре L, поэтому в дальнейших экспериментахзначение L было выбрано равным 10+2мм.

При таких параметрах обеспечиваетсямаксимальная скорость подачи присадочной проволоки 5,4 м/мин и 12,3 м/минпри действующем значении тока IДГП 320А и 420А, соответственно. Однако вдальнейших исследованиях при действующем значении тока IДГП 420Анесколько снизили скорость подачи проволоки (до 11 м/мин) для обеспечениядопустимой доли участия присадочной проволоки (60%), которая была ранееустановлена в ходе исследований при наплавке.88При использовании полученных комбинаций режимов были получены 2серии по 5 образцов для каждой исследуемой присадочной проволоки.

Сериимеждусобойразличалисьдолейучастияприсадочнойпроволокивформировании сварного шва. Режимы сварки для каждой серии представлены вТаблица 9.Рис. 3.18.Влияние расстояния между электродной проволокой и ПП (L см. Рис. 3.17.) намаксимальную скорость подачи ПП.- IДГП = 200 А;- IДГП = 300АТаблица 9.Режимы сварки под флюсом с дополнительной горячей присадкойСерияСерия «А»Серия «Б»ПроволокаОсн.ДГПОсн.ДГПСила тока I, A750200650300Род токаDC+ACDC+ACНапряжение U, B34<1232<12Скорость подачи Vп, м/ч-5,4-11,2Диаметр проволоки d, мм4242Вылет L, мм3550355089Таблица 9. (Продолжение)Скорость сварки Vсв, м/ч45Доля участия в металле шва, %1641Поперечное сечение шваS, мм2130,0140,0Долю участия проволок в формировании шва определяли расчетнымметодом, исходя из измерений скорости подачи проволок и времени сварки, атакже замеров линейной плотности проволок и площади поперечного сеченияшва.