Научная статья на тему 'Влияние процесса сварки с импульсной подачи электродной проволоки на химический состав сварного соединения'

Влияние процесса сварки с импульсной подачи электродной проволоки на химический состав сварного соединения Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
225
53
Поделиться
Ключевые слова
СВАРКА / СМЕСЬ ГАЗОВ / ИМПУЛЬСНАЯ ПОДАЧА / ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ / ТЕПЛОВЛОЖЕНИЕ / КАПЛЕПЕРЕНОС

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Павлов Н. В., Крюков А. В., Зернин Е. А., Зеленковский А. А.

Для оценки влияния состава защитной газовой среды при сварке с импульсной подачей электродной проволоки в смеси газов, на химический состав сварного шва был произведен ряд экспериментов. В результате чего был сделан вывод, использование сварки с импульсной подачей электродной проволоки в смеси газов, приводит повышению механических свойств из-за меньшего тепловложения в каплю электродного металла, без снижения содержания углерода

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Павлов Н. В., Крюков А. В., Зернин Е. А., Зеленковский А. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Влияние процесса сварки с импульсной подачи электродной проволоки на химический состав сварного соединения»

_________________________________________ © Н.В. Павлов, А.В. Крюков,

Е.А. Зернин, А.А. Зеленковский,

2010

УДК 621.791.03

Н.В. Павлов, А.В. Крюков, Е.А. Зернин,

А.А. Зеленковский

ВЛИЯНИЕ ПРОЦЕССА СВАРКИ С ИМПУЛЬСНОЙ ПОДАЧИ ЭЛЕКТРОДНОЙ ПРОВОЛОКИ НА ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

Для оценки влияния состава защитной газовой среды при сварке с импульсной подачей электродной проволоки в смеси газов, на химический состав сварного шва был произведен ряд экспериментов. В результате чего был сделан вывод, использование сварки с импульсной подачей электродной проволоки в смеси газов, приводит повышению механических свойств из-за меньшего тепловложе-ния в каплю электродного металла, без снижения содержания углерода. Ключевые слова: сварка, смесь газов, импульсная подача, химический состав, тепловложение, каплеперенос.

Одним из способов осуществления управляемого переноса электродного металла, является использование устройства с импульсной подачей электродной проволоки (ИПЭП) [1].

В основу процесса дуговой сварки с ИПЭП, положено использование дополнительной силы (силы инерции, действующей в период торможения электрода), которая прикладываясь к капле, резко изменяет характер плавления и переноса электродного металла аналогично импульсу электродинамической силы при импульсно -дуговом процессе [2]. Одним из путей повышения эффективности применения данного способа сварки является использование смеси газов (Аг+С02). Это обеспечивает лучшее формирование шва и меньшую величину разбрызгивания электродного металла, чем при сварке в чистом углекислом газе [3].

На основе проведенных экспериментов было установлено, что рационально использовать для сварки с ИПЭП смесь газов Аг(70%)+С02(30%), т.к. данное процентное соотношение смеси обеспечивает минимальные потери металла на угар и разбрызгивание при стабильном управляемом процессе каплепереноса [4].

Так как при сварке с использованием инертных газов имеют место процессы окисления, азотирования, наводороживания, а также растворения газов и вредных примесей в сварочной ванне [5].

Рис. 1. Точки замеров для исследования химического состава

Это связано с несовершенством газовой защитной зоны сварки и проникновением в нее атмосферного воздуха. Кроме того, неизбежное присутствие даже небольших концентраций вредных примесей в инертных газах, наличие окисленных поверхностных слоев на кромках металла и сварочной проволоки способствуют образованию оксидов, нитридов и других веществ, заметно ухудшающих физико-механические свойства сварных соединений. В свою очередь кремний, растворяясь в феррите. Повышает предел текучести и уменьшает склонность к хладноломкости, марганец же образует твердый раствор с железом и немного повышает твердость и прочность.

Для оценки влияния состава защитной газовой среды при сварке с ИПЭП на химический состав сварного шва был произведен ряд экспериментов. Сварку производили следующими способами:

- механизированная сварка с постоянной подачей сварочной проволоки в СО2;

-механизированная сварка с постоянной подачей проволоки в смеси газов Аг(70%)+С02(30%);

- сварка с импульсной подачей сварочной проволоки в СО2;

- сварка с импульсной подачей сварочной проволоки в смеси газов Аг(70%)+С02(з0%);

В состав экспериментальной установки входили: автоматическая сварочная головка ГСП-2, укомплектованная механизмом импульсной подачи электродной проволоки [6], источник

1,6

марганец кремний углерод хром

Химические элементы

■ постоянная в СО2 ■ постоянная 70-30 ■ импульсная В СО2 ■ импульсная 70-30 □ основной металл

а)

марганец кремний углерод хром

Химические элементы

■ постоянная в СО2 ■ постоянная 70-30 ■ импульсная в СО2 ■ импульсная 70-30 □ основной металл

б)

питания ВСЖ-303, смесительная оборудование, состоящее из трех ротаметров и смесительной камеры.

Для исследования, использовались пластины, из стали Ст3пс (толщиной 6 мм). Сварка проводилась проволокой Св-08ГСМТ-0 (диаметром 1,2 мм).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

В процессе варьировался сварочный ток, для сварки с ИПЭП (от 100А до 140А), а для механизированной сварки с

Рис. 2. Содержание химических элементов в сварном шве: а) I = 100 А; б) а) I =

120 А; в)I= 140 А

постоянной подачей сварочной проволоки (от 120 А до 170 А), так как для достижения одного типоразмера сварного соединения энергетические параметры режима при сварке с импульсной подачей электродной проволоки ниже в среднем на 25...30% по сравнению с процессом с постоянной подачей [7]. Выбор данного диапазона позволяет обеспечивать управляемый процесс кап-лепереноса электродного металла в сварочную ванну [4].

Оценка химического состава сварного шва проводилась с использованием последовательного рентгенофлуоресцентного спектрометра LabCenter ХКР-1800.

Пробы для исследования производились в двух точках в основном металле и металле шва (рис. 1). Величина точек равна 3 мм.

В результате проведенных исследований по полученным результатам были построены гистограммы процентного содержания элементов в металле шва для различных величин сварочного тока (рис. 2, а, б, в).

Как видно из полученных гистограмм содержание легирующих элементов (марганца и кремния), с повышением величины тока, превышает содержание относительно основного металла на 40-

60% для всех способов сварки. Это объясняется тем, что при сварке, элементы Мп и Si, участвующие в раскисление, при их достаточной концентрации в электродном металле, также частично усваиваются, переходя в сварной шов. Однако стоит отметить, что только при использовании сварки с ИПЭП в смеси газов химический состав сварного шва одинаков на всем диапазоне токов.

Так же при сварке с ИПЭП происходит меньшее выгорание Мп и Si относительно сварки с постоянной подачей на 10-20%, что приводит к повышению механических свойств из-за меньшего тепловложения в каплю электродного металла.

Это объясняется тем, что эффективная тепловая мощность сварочной дуги различна, как из режимов сварки (силы тока и напряжения), так и из-за значения эффективного нагрева изделий.

При использовании сварки с ИПЭП в смеси газов позволяет предотвратить выгорание углерода, что позволяет сделать вывод о том, что металл шва и основной металл схожи по твердости и пластичности (равнопрочное сварное соединение).

Содержание хрома в свою очередь для всех способ сварки относительно основного металла снижается на 30-40%.

Вывод

Использование сварки с ИПЭП в смеси газов, приводит повышению механических свойств из-за меньшего тепловложения в каплю электродного металла, без снижения содержания углерода.

----------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Федько В.Т., Брунов О.Г. Солодский С.А., Крюков А.В., Соколов П.Д. Методы борьбы с разбрызгиванием при сварке в углекислом газе // Технология машиностроения. - 2005.- №5. - С.24 - 30.

2. Федько В.Т., Брунов О.Г., Соколов П.Д. Сварка с импульсной подачей сварочной проволоки как частный случай импульсно-дуговой сварки // Сварочное производство. - 2006.- №7. - С. 6 - 8.

3. Языков Ю.Ф.. Алексина И.В. Преимущества сварки в защитных газовых смесях // Сварочное производство. - 2008.- №9. - С. 29 - 30.

4. Павлов Н.В., Крюков А.В., Зернин Е.А. Сварка с импульсной подачей электродной проволоки в смеси газов // Труды международной школы-семинар для магистрантов, аспирантов и молодых ученых, посвященной памяти профессора Хорста Герольда «новые технологии, материалы и инновации в производстве». -Усть-Каменогорск, Казахстан, 2009. - С. 124-125.

5. Теория сварочных процессов: Учебник для вузов / под ред. В.М. Неровного. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2007. - 752с.: ил.

6. Патент РФ на изобретение №2254969 Механизм импульсной подачи сварочной проволоки/ Брунов О.Г., Федько В.Т., Крюков А.В. и др. Опуб. 27.06.2005. Бюл. №18.

7. Крюков А.В. Повышение эффективности механизированной сварки в СО2 за счет применения импульсной подачи электродной проволоки. Автореферат. -Барнаул, 2008, с. 15. ЕШ

— Коротко об авторах --------------------------------------------------------

Павлов Н.В. - инженер,

Крюков А.В. - к.т.н.,

Зернин Е.А - к.т.н.,

Зеленковский А.А. - инженер,

Юргинский технологический институт Томского политехнического университета, E-mail: yuti_sp@bk.ru.