Современные виды сварки. Часть 9

Дуговая сварка порошковой проволокой.

Порошковая проволока представляет собой особый вариант электродного материала, где стальная оболочка образует трубчатую структуру, а внутри неё располагается порошковый сердечник. Такая конструкция может быть газозащитной, рассчитанной на работу в среде углекислоты, или самозащитной — позволяющей вести процесс без дополнительной подачи газа. Принципиальная особенность этого типа проволоки кроется в том, что электрический ток проходит в основном по металлической оболочке, поскольку сопротивление неметаллических компонентов, содержащихся внутри сердечника, заметно выше. В момент плавления вся оболочка переходит в расплав за счёт действия дуги, тогда как порошковые составляющие успевают частично расплавиться и попасть в сварочную ванну, иногда приводя к нежелательному накоплению неметаллических включений.

Дуговая сварка порошковой проволокой

Технология сварки порошковой проволокой по схеме напоминает MIG-процесс с полуавтоматической подачей материала через шланг, но имеет ряд характерных нюансов. Во время работы поверхность жидкого металла покрывается слоем шлака, который выделяется при разложении порошковых наполнителей. Этот шлак способствует защите расплава, однако в некоторых ситуациях способен затекать вперёд и мешать полноценному провару корня, особенно в узких стыках. Если сварка ведётся в несколько слоёв, каждый предыдущий слой обязательно очищают от шлаковых остатков: иначе есть риск появления пор и ухудшения свойств шва.

Одним из наиболее заметных недостатков порошковых проволок считается их сравнительно низкая жёсткость. Из-за этого подающие ролики приходится настраивать так, чтобы не сплющивать трубчатую структуру, что нередко ограничивает силу прижима. А при увеличении диаметра проволоки (примерно 2,6 мм и более) для стабильного горения дуги необходим существенный ток, который возрастает до такой степени, что вести сварку в вертикальном или потолочном положении становится крайне затруднительно. Жидкая ванна под шлаком обретает большой объём, и сил поверхностного натяжения уже недостаточно, чтобы удерживать металл на месте, не допуская подтёков.

Кроме того, порошковый сердечник по своей природе склонен к выделению газовой фазы. Это может приводить к образованию внутренних и наружных пор, особенно если в порошке содержится влага или если лента оболочки была загрязнена при производстве. При сварке в углекислом газе проблема несколько смягчается благодаря дополнительной защите, но полностью исключить риск появления пор невозможно. Эти факторы ограничивают действительно широкое распространение порошковых проволок, хотя в ряде областей (например, при сварке крупногабаритных металлоконструкций в нижнем положении) они оказываются весьма эффективным решением.

Сварка порошковой проволокой и лазерная сварка нередко рассматриваются как две альтернативы. Каждая из них находит своих сторонников в промышленности, поскольку у обеих есть очевидные преимущества. Однако если вам критически важны высокое качество соединения, минимальные деформации и возможность автоматизировать процессы на самом передовом уровне, лазерная сварка нередко выходит на первое место.

Порошковая проволока даёт высокий расход наплавляемого металла и эффективно защищает сварочную ванну за счёт шлака, формирующегося из наполнителя. При массовом производстве в нижнем положении это может существенно повысить темп работы. Благодаря непрерывной подаче проволоки из катушки оператор может вести процесс длительное время без остановок. Это особенно актуально при больших объёмах сварочных работ на крупногабаритных конструкциях. В случае самозащитных порошковых проволок необходимость в дополнительном защитном газе отсутствует. Это упрощает работу «в поле» или на открытых площадках, где порывы ветра могут нарушить стабильность защиты у других методов. Оборудование для сварки порошковой проволокой сравнительно доступно по стоимости, а уход и обслуживание не слишком сложны. В этом смысле технология хорошо подходит для средних производств и ремонтных бригад. При всём этом есть и недостатки: во-первых, трубчатая проволока обладает меньшей жёсткостью, а значит, сложнее в подаче — особенно если речь идёт о больших диаметрах. Во-вторых, в процессе плавления из сердечника выделяются газы и шлак, которые могут приводить к порам в шве. При сварке в вертикальном и потолочном положениях высок риск подтекания расплавленного металла, так что «универсальным» метод не назовёшь.

С другой стороны, лазерная сварка всё более активно внедряется в передовых отраслях — от аэрокосмоса и автомобильной промышленности до электронной техники и производства специзделий. Её главные достоинства основаны на концентрированном воздействии лазерного луча и высокой степени автоматизации. Лазерный луч очень точно концентрируется в месте соединения, практически не нагревая прилегающие участки металла. Это даёт крайне низкие деформации, что важно при работе с легковесными конструкциями, высоколегированными сплавами и тонкими листами. При лазерной сварке нет шлакового слоя или лишних брызг, формируется ровный и чистый шов с небольшой выпуклостью. Если процесс правильно настроен, практически отпадает необходимость в дополнительной механической обработке и зачистке. В сравнении с большинством дуговых методов, включая порошковую проволоку, лазерная сварка зачастую позволяет двигаться быстрее, особенно на тонколистовом металле или там, где требуется мелкий, но глубокий шов. Современные лазерные установки легко встраиваются в роботизированные линии. Система компьютерного управления обеспечивает точное позиционирование луча и возможность быстрого переключения между различными конфигурациями деталей. Это открывает путь к крупносерийному производству с минимальным вмешательством человека. Лазер эффективен для соединения сталей самых разных марок, алюминиевых и титансодержащих сплавов, тонких чувствительных деталей и даже некоторых композитов. Там, где порошковая проволока может столкнуться со сложностями в регулировании состава шва или в защите расплава, лазеру зачастую не нужны никакие дополнительные флюсы или покрытия. Разумеется, лазерное оборудование обычно дороже и требует более тщательного соблюдения техники безопасности и правильной настройки. Но на предприятиях, ориентированных на высокое качество и высокую эффективность, затраты быстро окупаются за счёт снижения количества брака, ускорения производственного цикла и уменьшения ручного труда. Порошковая проволока наиболее уместна, когда нужна хорошая производительность в простом положении (чаще всего в нижнем), и при этом допустимы некоторые ограничения по чистоте шва и риску порообразования. Она привлекает сравнительно невысокой стоимостью оборудования и возможностью работать без внешнего газового баллона (при самозащитном варианте).

Лазерная сварка — идеальный выбор для задач, где важна высочайшая точность, качественный глубокий шов без лишних дефектов и минимум теплового искажения. Она даёт серьёзное повышение скорости, особенно при тонколистовом металле и автоматизированных линиях, и заметно облегчает работу со сложными материалами. По этим причинам лазерная технология завоёвывает всё больше позиций в высокотехнологичной промышленности и перспективна для тех, кто хочет повысить конкурентоспособность за счёт модернизации производственных процессов. Если главная цель — вывести качество и производительность сварки на новый уровень, сократить количество брака и повысить эстетику соединений, то лазерная сварка смотрится гораздо привлекательнее и эффективнее в долгосрочной перспективе.

Современные виды сварки. Часть 9

Дуговая сварка порошковой проволокой.

Больше статей