Основні теоретичні положення

Тепер при виготовленні зварених конструкцій на підпри­ємствах переважно застосовують механізовані способи зварюван­ня. Про те на будівельно-монтажних майданчиках застосовують всілякі способи ручного зварювання.

Для механізації зварювальних робіт у трубопровідному будівництві і спорудженні резервуарів щораз більше поширюєть­ся прогресивний спосіб зварювання порошковим дротом. Це завдання полегшується тим, що тепер створений порошковий дріт експлуатують у особливо важких умовах, зварюють порошковим дротом ПД-АН8.

При зварюванні електролізерів для виробництва алюмінію, резервуарів, усіляких металоконструкцій, споруд та установок, арматури, залізобетонних конструкцій використовують самозахисний порошковий дріт СД-2.

Найбільшого поширення зварювання порошковим дротом набуло в США, де вже тепер вона посідає чільне місце серед інших механізованих способів зварювання. Так, частка порошкового дроту становить 20-25% від загального обсягу випуску зварювальних матеріалів. УСША зварювання порошковим дротом застосовують при виготовленні найвідповідальніших споруд, які працюють у важких умовах, наприклад, Трансаляскінський нафтопровід, платформи для буріння на континентальному шельфі у Північному морі, каркаси хмарочосів, тощо.

Тепер 30-40 %обсягу виробництва порошкового дроту за кордоном припадає на самозахисний і 60-70 %- на дріт з додатковим захистом, вуглекислим газом. Проте, в міру розв'язання деяких питань забезпечення високої якості звареного з'єднання застосуваннясамозахисних дротів буде зростати.

Порошковий дріт - це безперервний електрод, що складається з металевої оболонки і порошкового осердя. Металева оболонка, через поверхню якої підводять зварювальний струм, утримує порошкове осердя і дає змогу здійснювати безперервний процес розтоплення при незначній -20-70 мм довжині дроту, не даючи цим самим передчасно розкладатися компонентам осердя, що значно би погіршило його захисні властивості.

Осердя складається із суміші порошків - мінералів руд, хімічних речовин феросплавів та інших металевих порошків, укріплених оболонкою при обтисненні дроту в процесі його виготовлення. Осердя порошкового дроту служить для стабілізації дротового розряду, його сталого горіння, захисту розтопленого металу від повітря, розкислення і легування металу шва, збільшення продуктивності розтоплення дроту введенням додаткового металу у вигляді залізного порошку, для регулювання процесу перенесення електродного металу у зварювальну ванну, забезпечення умов якісного формування шва.

Порошкові дроти дають змогу застосувати зварювальний струм великої густини, чим досягається висока продуктивність топлення. Так, наприклад, якщо при ручному зварюванні штучними електродами густина струму в електроді не перевищує 20 А/мм², то при зварюванні порошковим дротом густина струму зможе досягти 150-170 А/мм².

Це дає змогу використовувати для підвищення розтоплення не тільки тепло дуги, але і джоулеве тепло, яке виділяється в обо­лонці дроту струмом великої густини, який проходить по ньому. Наявність в осерді порошкового дроту додаткової кількості мети­лу у вигляді залізного порошку ще збільшує кількість металу розтопленого за одиницю часу. Додатковий метал може досягати до 30 %маси оболонки.

Усі ці фактори і дозволяють забезпечити високу продуктив­ність розтоплення порошкових дротів, яка сягає 10-11 кг/год., при струмах 400-500 А. При зварюванні монолітним дротом у вуглекислому газі на цих струмах продуктивність становить 6-8 кг/год. Ручне дугове зварювання високопродуктивними електродами з вели­кою кількістю залізного порошку в покритті забезпечує продук­тивність, розтоплення на максимально можливих режимах не більше, ніж 4 кг/год.

Використання як компонентів осердя порошків із різних ма­теріалів без оброблення і сполучних речовин дає змогу змінюва­ти, склад порошкових осердь, створювати такі композиції електродного матеріалу, які надзвичайно важко, а деколи і неможливо одержати іншими хімічними способами. Так, введення в осердя порошкових дротів значних кількостей хрому, нікелю, молібдену та інших елементів забезпечує такий хімічний склад натопленого металу, який дуже важко одержати металургійно.

Оболонкою для більшості порошкових дротів є холоднокатана стрічка з низьковуглецевої сталі /криці/, яка має високу плас­тичність, потрібну для формування і волочіння дроту. Таку оболонку використовують для виготовлення дротів для зварювання сталей, стовпів та чавуну. Леговану сталеву стрічку через значне ускладнення технології виготовлення дроту а також через його високу вартість застосовувати економічно недоцільно. При ви­готовленні порошкового дроту для зварювання кольорових металів використовують стрічку з металу відповідної речовини.

Більшість порошкових дротів, які випускаються у нашій країні, призначені для зварювання низьковуглецевих конструкцій­них сталей. Є дроти загального і спеціального призначення. До дротів спеціального призначення належать дроти для зварювання з примусовим формуванням шва, тощо.

Порошкові дроти використовують для зварювання без захисту із додатковим захистом дуги вуглекислим газом. Дроти які не потребують додаткової захисної зони зварювання вуглекислим га­зом, називають самозахисними.

Зварювання із застосуванням порошкових дротів, які ви­пускаються у нашій країні проводять на постійному струмі оберненої полярності.

За можливістю зварювання у різних просторових положеннях розрізняють чотири основні групи порошкових дротів: 1 - універ­сальні для всіх просторових положень; 2 - для всіх, крім сталевого; 3 - у нижньому і горизонтальному; 4 - тільки в нижньому поло­женні. Порошкові дроти, які застосовуються у нашій країні пере­важно належать до третьої та четвертої групи.

На пропозицію ІЕЗ ім. Є.О. Патона в умовному позначенні порошкових дротів зазначають таке: тип дроту, характеристику міцності металу натопленого і звареного з'єднання за гарантованою межею міцності σв Паі допустимі просторові положення зварювання: Н - нижнє і горизонтальне, В - нижнє, горизонтальне і вертикальне, Вх - горизонтальні шви, Вy - вертикальні шви, Т - усі положення, включаючи кільцеві шви без обертання виробу при зварюванні, відповідність групі, де критичною температурою переходу до крихкого руйнування °С 0±20, 1-0,2-/-20/, 3-/-30/...6/-60/. Якщо в позначенні є буква Л, то це означає, що вимоги щодо температури не гарантовані.

Порошкові дроти повинні відповідати таким технологічним вимогам: дуга повинна легко збуджуватися і стабільно горіти, дріт повинен топитися без надмірного розбризкування електрод­ного металу, шлак, який утворюється при зварюванні повинен рів­номірно покривати поверхню шва і легко, відокремлюватися після остигання, зварений шов повинен бути добре сформований і не мати дефектів.

Для зварювання порошковим дротом у монтажних і заводських умовах застосовуюсь обладнання, яке є опрацьоване з врахуванням конструкцій цього дроту, тобто щоб при подаванні його в зону зварювання з великими швидкостями не була пошкоджена порівняно тонка металева оболонка, в якій міститься шихта. Напівавтомати для зварювальних робіт порошковим дротом у монтажних і завод­ських роботах забезпечують механізоване подавання дроту в зону зварювання з регульованою швидкістю, високою маневрованістю і можливістю виконання швів, які не піддаються механічному зва­рюванню іншими способами. У напівавтоматах механізми подавання порошкового дроту мають таку конструкцію, яка забезпечує надій­не подавання дроту в зону звалювання. Напівавтомати УЕЗ ім. Є.О. Патона, обладнані двома парами подаючих роликів. Усі чотири ролики ведучі. Така система дає змогу зменшити деформа­цію дроту через затиснення роликів, яке потрібно для забезпечення зусилля його проштовхування по рукаві. При наладнанні напів­автоматів слід приділити особливу увагу правильності складання подаючих роликів, які ізольовані від валиків і корпусу механізму подавання. Нижній ролик складають із двох роликів.

Конструкції нижніх роликів залежно від діаметру дроту ви­бирають за таблицею. Напівавтомат А-765 перший вітчизняний автомат, призначений для зварювання самозахисними дротами. Напів­автомат укомплектований двома тримачами з рукавом для порошко­вого дроту діаметром 2-3 мм і рукавом для дроту суцільного пе­рерізу діаметром 1,5-2 мм. Електродвигун потужністю 0,27 кВт, який живиться від джерела струму з напругою 36 В, надає руху механізму напівавтомата. Швидкість подавання дроту регулюють, замінюючи змінні шестерні. Залежність швидкості подавання дро­ту від кількості зубів на змінній шестерні наведена в таблиці, яка міститься на кришці редуктора. На подаючому механізмі змон­тована кнопка пуску двигуна для заправляння електродного дроту в непрямий канал і штепсельна розетка для приєднання системи керування подаванням дроту на тримач.