VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Перенос металла с электрода на изделие является одной из важнейших характеристик сварки плавящимся электродом в защитных газах, он определяет технологические характеристики и области применения процессов сварки [1].

При сварке плавящимся электродом в аргоне стационарной дугой могут быть получены процессы: с крупнокапельным и струйным переносом электродного металла. В процессе с крупнокапельным переносом капли возрастают до больших размеров и незначительно поднимаются над ванной. Характерной особенностью струйного процесса является мелкокапельный перенос электродного металла, непрерывное горение дуги и высокая ее стабильность [1].

Традиционная MIG-сварка обеспечивает достаточно хорошее формирование и качество сварных швов. Однако сварка в инертных газах имеет низкую производительность из-за малой глубины проплавления металла. Инновационным направлением для повышения производительности и увеличения глубины проплавления является разработка технологий на основе применения наноструктурированных материалов [2, 3].

В экспериментальных исследованиях использовали нанопорошки оксида Al, молибдена (М) и вольфрама (W) изготовленные в Институте физики высоких технологий Национально исследовательского Томского политехнического университета. Порошки получены по электровзрывной технологии, которая разработана и реализована в указанном Институте.

Для проведения исследований была произведена наплавка MIG-сваркой образцов, изготовленных из стали 12Х18Н10Т, в среде аргона проволокой 12Х18Н9Т диаметром 1,2 мм с использованием описанного устройства. Образцы наплавлялись по четырем различным вариантам: №1 – наплавка в среде аргона проволокой сплошного сечения; №2 – наплавка в среде аргона проволокой сплошного сечения с добавлением W в защитный газ; №3 – наплавка в среде аргона проволокой сплошного сечения с добавлением Al₂O₃ в защитный газ; №4 – наплавка в среде аргона проволокой сплошного сечения с добавлением М в защитный газ. Режимы сварки для всех вариантов одинаковы.

Анализ осциллограмм изменения тока и напряжения на протяжении процесса сварки показал, что процесс протекает стабильно и во всех случаях с короткими замыканиями дугового промежутка. Однако частота коротких замыканий дугового промежутка при сварке с применением нанопорошка и без различна. Также немаловажным фактором, влияющим на частоту коротких замыканий, является концентрация наноструктурированного порошка, которая варьировалось с помощью вентиля [4] с датчиком регулировки концентрации наноструктурированных тугоплавких частиц в защитном газе, имеющий 6 различных положений (0,25; 0,5; 1; 2; 3; 4). Получившиеся значения представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Зависимость частоты коротких замыканий от положения вентиля

Положение вентиля	Частота коротких замыканий, к.з./сек
	Компоненты
	Al	M	W
0,25	10	7	5
0,5	10	12	9
1	8	10	8
2	8	7	6
3	5	10	7
4	4	9	7

Согласно общепринятым представлениям о качественном протекании процесса сварки, чем больше количество коротких замыканий и меньше требуется энергии для ионизации газовой смеси в плазме дуги, тем стабильнее процесс сварки. С этой позиции при положениях вентиля 0,25 и 2 наиболее стабильным является процесс сварки с применением Al₂O₃. Отличия в протекании процесса сварки с применением нанопорошка Wи М можно принять несущественными. В остальных случаях при положениях 0,5, 1, 3 и 4 наиболее стабильным является процесс сварки с применением нанопорошка М. Частота коротких замыканий в процессе сварки с применением нанопорошка W и Al₂O₃ уменьшилась в 1,14 раза.

Наблюдается зависимость между короткими замыканиями дугового промежутка и концентрации наноструктурированного порошка от объема и форм капель металла.

Известно, что размер капель электродного металла напрямую зависит от частоты коротких замыканий дугового промежутка. Эта закономерность наблюдается и в данной работе, при увеличении частоты коротких замыканий происходит уменьшение объема капель металла, а также изменение их формы. Наименьшая капля получилась при частоте 12 к.з./сек, ее объем составил 1,9 мм³, объем наибольшей капли равен 5,42 мм³ при частоте 4 к.з./сек. Также очень важное влияние оказывает наноструктурированный порошок, при котором размеры капель металла уменьшились в диаметре и увеличились по длине, что способствует снижению разбрызгивания металла при дуговой сварке в среде аргона проволокой сплошного сечения.

Список литературы.

1. Потапьевский А.Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. М., «Машиностроение».

2. Паршин С.Г. Применение ультрадисперсных частиц активирующих флюсов с целью повышения производительности MIG/MAG - сварки сталей. // Сварочное производство. – 2011. – №6. – С. 16-21.

3. Паршин С.Г. MIG – сварка стали с применением наноструктурированных электродных материалов. // Сварочное производство. – 2011. – №10. – С. 27-31.

4. Кузнецов М.А., Зернин Е.А., Колмогоров Д.Е., Шляхова Г.В., Данилов В.И. Строение, морфология и дисперсность металла, наплавленной дуговой сваркой плавящимся электродом в аргоне в присутствии наноструктурированных модификаторов. // Сварка и диагностика. – 2012. – №6. – С. 8-10.

Код для цитирования: Скопировать