1. Разработка методики оценки сварочно-технологических характеристик порошковой проволоки

1. Особенности плавления порошковой проволоки

Порошковая проволока – это непрерывный электрод, состоящий из металлической оболочки и порошкообразного наполнителя (сердечника).

Последний представляет собой смесь газообразующих и шлакообразующих материалов, ферросплавов и металлических порошков.

Отношение массы сердечника к массе проволоки называется коэффициентом заполнения К₃. Величина К₃ зависит от типа, конструкции, назначения проволоки и обычно составляет 15-40%.

Эффективность защиты расплавленного металла от воздуха зависит от количества защитных материалов сердечника Q₃, состава сердечника, конструкции проволоки, режима сварки и характеризуется содержанием азота в металле шва. С увеличением Q₃ содержание азота в металле шва сначала снижается (рис. 1). Дальнейшее повышение Q₃ приводит к отставанию плавления сердечника от плавления металлической оболочки и снижению эффективности защиты металла от воздуха. Не расплавившиеся частицы сердечника, попадая в сварочную ванну, засоряют ее неметаллическими включениями.

Уменьшение отставания плавления сердечника достигается следующими путями:

1. увеличением электропроводности сердечника за счет повышения содержания железного порошка. При сохранении оптимального количества газо- и шлакообразующих материалов этого эффекта можно достичь уменьшением толщины ленты;

2. понижением температуры плавления сердечника за счет применения шлаковых систем эвтектического состава с низкой температурой плавления;

3. разделением сердечника проволоки на части металлическими перегородками, электрически связанными с оболочкой проволоки.

2. Особенности управления переносом электродного металла в защитных газах без коротких замыканий дугового промежутка

Известно, что плавление и перенос электродного металла – важнейшие характеристики дуговой сварки, определяющие стабильность протекания процесса и формирования шва. Наиболее благоприятным является мелкокапельный направленный перенос металла, достигаемый при сварочном токе, превышающем некоторый критический для данных условий. Но процесс сварки в большинстве случаев, в частности, при сварке в положениях, отличных от нижнего, протекает при токе, меньшем критического. Поэтому необходим такой принцип регулирования сварочного тока, который как при отработке возмущений, так и при настройке режима обеспечивал бы одновременно раздельное и независимое управление плавлением и переносом электродного металла и способствовал бы удержанию сварочной ванны в различных пространственных положениях. Отмеченный подход позволяет контролировать общее количество энергии, идущей на расплавление каждой капли, и обеспечивает направленный перенос их в сварочную ванну. Такое протекание процесса сварки достигается использованием в качестве защитного газа – аргона и применением алгоритмов управления энергетическими параметрами процесса, когда на стационарно горящую дугу накладываются мощные кратковременные импульсы тока небольшой длительности в пределах (0,8 1,3) х 10^-3с и частотой следования (25-100) Гц. При этом происходит резкое увеличение электродинамической силы, стремящейся оторвать каплю расплавленного электродного металла и направить ее в сварочную ванну независимо от ее пространственного положения.