Оптимизация параметров дополнительной газовой защиты при сварке и наплавке меди и ее сплавов под флюсом
Приведены результаты оценки влияния комбинированной защиты на газонасыщенность металла на стадии капли и ванны при сварке и наплавке меди и ее сплавов. Оптимизированы параметры процесса сварки и наплавки под флюсом при использовании дополнительной газовой защиты. Разработан новый способ импульсной...
Saved in:
| Published in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102829 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Оптимизация параметров дополнительной газовой защиты при сварке и наплавке меди и ее сплавов под флюсом / В.Н. Коледа, В.М. Илюшенко // Автоматическая сварка. — 2010. — № 11 (691). — С. 47-50. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859835389451173888 |
|---|---|
| author | Коледа, В.Н. Илюшенко, В.М. |
| author_facet | Коледа, В.Н. Илюшенко, В.М. |
| citation_txt | Оптимизация параметров дополнительной газовой защиты при сварке и наплавке меди и ее сплавов под флюсом / В.Н. Коледа, В.М. Илюшенко // Автоматическая сварка. — 2010. — № 11 (691). — С. 47-50. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | Приведены результаты оценки влияния комбинированной защиты на газонасыщенность металла на стадии капли
и ванны при сварке и наплавке меди и ее сплавов. Оптимизированы параметры процесса сварки и наплавки под
флюсом при использовании дополнительной газовой защиты. Разработан новый способ импульсной подачи защитного
газа в зону дуги при сварке и наплавке под флюсом.
The paper presents the results of evaluation of the influence of combined shielding on metal gas saturation at the stage
of the drop and the pool in welding and surfacing of copper and its alloys. Parameters of the process of gas-shielded
welding and surfacing when using additional gas shielding were optimized. A new method of pulsed feed of shielding
gas into the arc zone in submerged-arc welding and surfacing was developed.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:34:57Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 621.791.754:661.9
ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ
ГАЗОВОЙ ЗАЩИТЫ ПРИ СВАРКЕ И НАПЛАВКЕ МЕДИ
И ЕЕ СПЛАВОВ ПОД ФЛЮСОМ
В. Н. КОЛЕДА, инж., В. М. ИЛЮШЕНКО, канд. техн. наук (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины)
Приведены результаты оценки влияния комбинированной защиты на газонасыщенность металла на стадии капли
и ванны при сварке и наплавке меди и ее сплавов. Оптимизированы параметры процесса сварки и наплавки под
флюсом при использовании дополнительной газовой защиты. Разработан новый способ импульсной подачи защитного
газа в зону дуги при сварке и наплавке под флюсом.
К л ю ч е в ы е с л о в а : дуговая сварка, наплавка под флю-
сом, медь и сплавы меди, газовая защита, водород, предуп-
реждение пористости
Автоматическая сварка и наплавка под флюсом
меди и ее сплавов является одним из перспек-
тивных способов изготовления как элементов ме-
таллургического оборудования, так и получения
биметаллических изделий медь–бронза, сталь–
бронза [1–4].
В настоящее время для сварки и наплавки меди
и медных сплавов применяют плавленые флюсы
АН-60, АН-20П, АН-26П, АН-348-А, ОСЦ-45 и
др., разработанные для сварки сталей. Однако да-
же при соблюдении всех технологических реко-
мендаций (прокалка флюсов, механическая очис-
тка, обезжиривание проволоки и основного ме-
талла) они не всегда обеспечивают требуемую
плотность металла. Известно, что эффективной
мерой предупреждения пористости является сни-
жение парциального давления водорода в атмос-
фере дуги. Это может быть достигнуто за счет
как связывания его в соединения, так и добав-
ления в атмосферу дуги других газов [5, 6].
В настоящей работе оценивали влияние до-
полнительной газовой защиты на газонасыщен-
ность металла на стадии капли и ванны, качество
сварных швов меди, меди со сталью и наплавок
медных сплавов на сталь и медь.
Для выбора оптимальной схемы подачи газа в
зону дуги были опробованы два способа — через
медное сопло и через расположенную горизонталь-
но медную трубку. В качестве дополнительной за-
щиты использовали азот (расход 300…700 л/ч), ко-
торый подавали в непрерывном режиме. При по-
даче защитного газа первым способом изменяли
диаметр сопла (от 10 до 20 мм) и расстояние от
его торца до основного металла (от 10 до 30 мм),
при втором способе — диаметр трубки (от 3 до
10 мм), угол наклона (от 0 до 30°) к горизонту,
расстояние от выходного отверстия до электрода
(от 10 до 30 мм), до основного металла (от 5 до
15 мм). Наружные поры определяли визуально.
Наличие и характер расположения внутренних де-
фектов изучали на макро- и микрошлифах. Склон-
ность наплавленного металла к пористости оце-
нивали по количеству плотных валиков.
Как показали проведенные эксперименты, при
подаче защитного газа через сопло положитель-
ный эффект достигался только тогда, когда ниж-
ний край сопла находился в расплавленном шлаке
и создавались благоприятные условия для попа-
дания защитного газа в зону дуги. Однако это
приводит к шунтированию сварочного тока, на-
рушению стабильности процесса и ухудшению
формирования валика.
При подаче защитного газа через газопровод-
ную медную трубку наилучшие результаты по-
лучены тогда, когда она располагалась перед ду-
гой или сбоку под углом не более 5…10° к го-
ризонту, причем ее конец находился в расплав-
ленном шлаке. Оптимальный диаметр трубки сос-
тавлял 4…6 мм. При выборе наиболее эффектив-
ной защитной среды опробовали азот, аргон и
углекислый газ.
С целью изучения механизма влияния допол-
нительной газовой защиты на пористость опре-
деляли газонасыщенность металла на стадиях кап-
ли и ванны. Для этого определяли содержание
водорода в каплях электродного металла, остаю-
щихся на концах электрода после прекращения
сварки, и в «карандашных пробах», которые от-
бирали путем слива металла ванны через отвер-
стие в образце. Жидкий металл попадал в раз-
борной медный кристаллизатор диаметром внут-
реннего отверстия 10 мм. Фиксация растворенных
в жидком металле газов происходит в результате
высокой скорости кристаллизации проб. Образцы,
изготовленные из «карандашных проб», и капли
электродного металла анализировали на приборе
© В. Н. Коледа, В. М. Илюшенко, 2010
11/2010 47
RH-2 фирмы «LECO» с целью определения в них
содержания остаточного водорода. Наплавку про-
водили проволокой марки БрАМц9-2 под флю-
сом АН-26П на пластины из бронзы марки
БрАМц9-2 толщиной 10 мм. При сварке меди тол-
щиной 10 мм использовали проволоку марки
БрХ07 и флюс АН-348А, меди со сталью тол-
щиной 10 мм — проволоку марки МНЖКТ5-1-
0,2-0,2 и флюс АН-60. Расход аргона, азота и уг-
лекислого газа составлял 500 л/ч. Газ подавали
в непрерывном режиме через медную трубку ди-
аметром 5 мм, установленную перед дугой под
углом 10° к горизонту. Расстояние от выходного
отверстия до электрода составляло 12 мм, а до
поверхности образцов — 7 мм.
Установлено, что применение дополнительной
газовой защиты позволяет уменьшить насыщение
жидкого металла водородом на стадии капли и
ванны (рис. 1), что обусловливает снижение по-
ристости швов и наплавов.
В швах и наплавках, выполненных с дополни-
тельной газовой защитой, пористость отсутствовала
во всех случаях. Без применения дополнительной
газовой защиты при сварке меди и меди со сталью
в швах наблюдали отдельные поры, а при нап-
лавке бронзы — значительную пористость.
Из рис. 1 видно, что содержание водорода в
жидкой ванне значительно ниже, чем в каплях
электродного металла, что, по-видимому, обус-
ловлено частичной дегазацией ванны.
Для изучения влияния дополнительной газовой
защиты на пористость наплавленного металла
применили методику многослойной наплавки,
когда в каждом следующем валике склонность
наплавленного металла к пористости увеличива-
ется. Наплавки проводили проволокой марки
БРАМц9-2 под флюсом АН-26П на медные и
стальные образцы толщиной 15 мм. Медную
трубку диаметром 5 мм устанавливали на рассто-
янии 10 мм от электрода перед дугой. Угол нак-
лона к горизонту составлял 5°, а расстояние от
выходного отверстия до поверхности образцов —
5 мм. В качестве дополнительной защиты исполь-
зовали аргон, азот и углекислый газ, которые по-
давали в непрерывном режиме, изменяя расход
от 100 до 900 л/ч. Данные о влиянии дополни-
тельной газовой защиты на пористость наплав-
ленного металла приведены на рис. 2.
Как показали проведенные эксперименты, с
увеличением расхода газа стойкость наплавлен-
ного металла против образования пор возрастала.
Однако при расходе более 800 л /ч наблюдаются
разрывы шлакового пузыря, что приводит к на-
рушению стабильности процесса горения дуги,
повышенному разбрызгиванию металла и ухуд-
шению формирования валиков. При расходах
менее 200 л/ч не обеспечивается равномерная по-
дача газа из-за залипания трубки шлаком.
Наилучшая плотность наплавленного металла
достигается при использовании в качестве допол-
нительной защиты углекислого газа, который не
только разбавляет атмосферу дуги, но и, имея окис-
лительную способность, дополнительно связывает
водород.
Большую эффективность азота в качестве за-
щитного газа по сравнению с аргоном, по-види-
мому, с одной стороны, можно объяснить содер-
жанием в техническом азоте примесей кислорода
Рис. 1. Влияние защитного газа на содержание водорода в
каплях электродного металла (а) и металла сварочной ванны
(б): 1 — проволока марки БрАМц9-2; 2 — БрХ07; 3 —
МНЖКТ5-1-0,2-0,2
Рис. 2. Влияние состава газов и их расхода на стойкость против пористости при наплавке бронзы БрАМц9-2 под флюсом
АН-26П на медь (а) и сталь (б): 1 — Ar; 2 — N2; 3 — CO2
48 11/2010
(от 0,5 до 5 %), который связывает водород, а с
другой, — лучшими условиями дегазации свароч-
ной ванны. При этом возможно выделение пу-
зырьков азота, которые могут служить зароды-
шами пор и приводить к пористости при более
низких содержаниях водорода в жидком металле.
С целью уменьшения расхода защитного газа
проводили сравнительные опыты по подаче за-
щитного газа в импульсном и непрерывном ре-
жимах. В опытах изменяли угол наклона газоп-
ровода от 0 до 15°, расстояние от выходного от-
верстия газопровода до основного металла от 3
до 9 мм, частоту импульсов от 0 до 1,5 Гц, расход
защитного газа от 250 до 800 л/ч.
Опробование способа подачи защитного газа
через медную трубку в импульсном режиме по-
казало, что при определенных параметрах им-
пульсной подачи можно достичь значительного
уменьшения расхода защитных газов, улучшения
стабильности процессов сварки и наплавки при
гарантированном отсутствии пор в швах и нап-
лавленном металле.
На основании проведенных экспериментов
разработан способ подачи защитного газа в зону
дуги в импульсном режиме, схематически изоб-
раженный на рис. 3. На границе плавления флюса
1 размещают газопровод 2, выполненный в виде
трубки. Газ в зону сварки можно подавать как
в постоянном, так и в импульсном режиме через
устройство 3.
Выходной диаметр газопровода выбирают в
пределах одного диаметра электрода и размещают
на расстоянии 5…7 мм от поверхности сварива-
емой детали, а газопровод устанавливают под уг-
лом 5…10° к горизонтальной плоскости. Про-
должительность импульса подачи газа устанав-
ливают в размере 40…60 % длительности выб-
ранного периода подачи газа. Увеличение или
уменьшение угла наклона газопровода к горизон-
тальной плоскости приводит к ухудшению фор-
мирования шва, разбрызгиванию металла при
сварке и наплавке, образованию наплыва, нару-
шению стабильности процесса сварки и наплавки,
а также появлению пористости в швах и наплав-
ленном металле. При установке расстояния от вы-
ходного отверстия газопровода до поверхности
свариваемой детали менее 5 мм возможны случаи
зацепления его за поверхность металла, а при уве-
личении этого расстояния более 7 мм струя за-
Рис. 3. Схема способа подачи защитного газа (обозначения
см. в тексте)
Влияние параметров подачи защитного газа и технологических факторов на качество швов
Частота
импульсов f, Гц
Угол наклона га-
зопровода α, град
Высота газопрово-
да над основным
металлом, мм
Расход защитного
газа Q, л/ч
Качество
Наличие порстабильности
процесса
формирования
валика
0,50 5 5 250 Уд. Уд. Поры
0,75 7 5 250 Хор. Хор. Пор нет
1,00 5 6 250 Отл. Отл. »
1,25 5 7 250 » Хор. »
1,50 5 5 250 » » Отдельные поры
1,00 0 5 250 Уд. Неуд. Пор нет
1,00 10 5 250 Хор. Хор. »
1,00 15 5 250 Уд. Уд. Отдельные поры
1,00 7 3 250 Неуд. Неуд. Поры
1,00 7 9 250 Хор. Уд. »
— 5 5 250 Отл. Отл. »
— 5 5 300 » » »
— 5 5 400 » » »
— 5 5 500 » » »
— 5 5 600 » » Отдельные поры
— 5 5 700 » » »
— 5 5 800 » » Пор нет
11/2010 49
щитного газа может распространяться во флюсе
над расплавленной пленкой шлака. При этом пар-
циальное давление водорода не снижается, что
приводит к появлению пористости в наплавляе-
мом металле. Частоту пульсации газа устанавли-
вают в пределах 0,75…1,25 Гц. Уменьшение час-
тоты импульсов приводит к появлению пористос-
ти в наплавляемом металле, а увеличение частоты
— практически к непрерывной подаче газа и уве-
личению его расхода. Уменьшение или увеличе-
ние соотношения длительности импульса к дли-
тельности всего периода пульсации от 40…60 %
приводит к пористости в наплавляемом металле
шва.
Экспериментальные данные обобщены в таб-
лице, в которой приведены результаты наплавки
бронзовой проволокой БрАМц 9-2 диаметром
4 мм на образцы из меди марки Ml под флюсом
АН-26П при различных расходах защитного газа
аргона.
При пульсирующей подаче защитного газа
достигается периодический разрыв пленки плав-
леного флюса и газ, беспрепятственно проходя
в зону дуги, снижает в ней парциальное давление
водорода, оказывая динамическое воздействие на
расплавленный металл и облегчая тем самым вы-
ход растворенного в нем водорода.
Как видно из таблицы, соблюдение указанных
выше оптимальных параметров импульсной по-
дачи газа через медную трубку позволяет полу-
чать стабильный процесс наплавки, плотные ва-
лики с хорошим формированием при более низких
расходах защитного газа по сравнению с его по-
дачей в постоянном режиме.
Широкое опробование данного способа при
сварке меди и меди со сталью, многослойной нап-
лавке на медь и сталь бронз типа БрАМц9-2,
БрКМц-3-1 под флюсами марок АН-26П, АН-20П,
АН-60, АН-348-А, ОСЦ-45 показало, что приме-
нение комбинированной защиты во всех случаях
обеспечивает получение плотных швов и наплав-
ленного металла.
Способ комбинированной защиты прошел про-
мышленную апробацию при сварке меди со ста-
лью под флюсом применительно к изготовлению
доменных фурм с толщиной свариваемых кромок
5…10 мм, а также при наплавке бронзы на сталь
под флюсом на кольцевые поверхности с целью
повышения работоспособности и служебных ха-
рактеристик биметаллических изделий, что поз-
воляет рекомендовать его для промышленного
внедрения.
1. Гуревич С. М. Справочник по сварке цветных металлов.
— Киев: Наук. думка, 1990. — 510 с.
2. Патон Б. Е. Технология электрической сварки металлов
и сплавов плавлением. — М.: Машиностроение, 1974. —
768 с.
3. Машиностроение. Энциклопедия. Т. 4. — Сварка цвет-
ных металлов и сплавов / Под ред. Б. Е. Патона. — М.:
Машиностроение, 2006. — 767 с.
4. Monnean Ph. Les liaisons du cuivre // Vide Sei, techn. et
appl. — 2000. — 55, № 296. — S. 147–158.
5. Сварка под газонасыщенным флюсом / В. В. Подгаец-
кий, С. М. Мендельберг, В. С. Бендер и др. // Автомат.
сварка. — 1973. — № 6. — С. 28–31.
6. Илюшенко В. М., Босак Л. К. Влияние степени окислен-
ности флюса на пористость при сварке меди // Там же.
— 1984. — № 4. — С. 67–68.
The paper presents the results of evaluation of the influence of combined shielding on metal gas saturation at the stage
of the drop and the pool in welding and surfacing of copper and its alloys. Parameters of the process of gas-shielded
welding and surfacing when using additional gas shielding were optimized. A new method of pulsed feed of shielding
gas into the arc zone in submerged-arc welding and surfacing was developed.
Поступила в редакцию 04.06.2010
50 11/2010
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-102829 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:34:57Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Коледа, В.Н. Илюшенко, В.М. 2016-06-12T16:43:50Z 2016-06-12T16:43:50Z 2010 Оптимизация параметров дополнительной газовой защиты при сварке и наплавке меди и ее сплавов под флюсом / В.Н. Коледа, В.М. Илюшенко // Автоматическая сварка. — 2010. — № 11 (691). — С. 47-50. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102829 621.791.754:661.9 Приведены результаты оценки влияния комбинированной защиты на газонасыщенность металла на стадии капли и ванны при сварке и наплавке меди и ее сплавов. Оптимизированы параметры процесса сварки и наплавки под флюсом при использовании дополнительной газовой защиты. Разработан новый способ импульсной подачи защитного газа в зону дуги при сварке и наплавке под флюсом. The paper presents the results of evaluation of the influence of combined shielding on metal gas saturation at the stage of the drop and the pool in welding and surfacing of copper and its alloys. Parameters of the process of gas-shielded welding and surfacing when using additional gas shielding were optimized. A new method of pulsed feed of shielding gas into the arc zone in submerged-arc welding and surfacing was developed. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Производственный раздел Оптимизация параметров дополнительной газовой защиты при сварке и наплавке меди и ее сплавов под флюсом Optimizing of parameters of additional gas protection in submerged arc welding and hard-facing of copper and its alloys Article published earlier |
| spellingShingle | Оптимизация параметров дополнительной газовой защиты при сварке и наплавке меди и ее сплавов под флюсом Коледа, В.Н. Илюшенко, В.М. Производственный раздел |
| title | Оптимизация параметров дополнительной газовой защиты при сварке и наплавке меди и ее сплавов под флюсом |
| title_alt | Optimizing of parameters of additional gas protection in submerged arc welding and hard-facing of copper and its alloys |
| title_full | Оптимизация параметров дополнительной газовой защиты при сварке и наплавке меди и ее сплавов под флюсом |
| title_fullStr | Оптимизация параметров дополнительной газовой защиты при сварке и наплавке меди и ее сплавов под флюсом |
| title_full_unstemmed | Оптимизация параметров дополнительной газовой защиты при сварке и наплавке меди и ее сплавов под флюсом |
| title_short | Оптимизация параметров дополнительной газовой защиты при сварке и наплавке меди и ее сплавов под флюсом |
| title_sort | оптимизация параметров дополнительной газовой защиты при сварке и наплавке меди и ее сплавов под флюсом |
| topic | Производственный раздел |
| topic_facet | Производственный раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102829 |
| work_keys_str_mv | AT koledavn optimizaciâparametrovdopolnitelʹnoigazovoizaŝityprisvarkeinaplavkemediieesplavovpodflûsom AT ilûšenkovm optimizaciâparametrovdopolnitelʹnoigazovoizaŝityprisvarkeinaplavkemediieesplavovpodflûsom AT koledavn optimizingofparametersofadditionalgasprotectioninsubmergedarcweldingandhardfacingofcopperanditsalloys AT ilûšenkovm optimizingofparametersofadditionalgasprotectioninsubmergedarcweldingandhardfacingofcopperanditsalloys |