МЕТАЛЛОПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА OUTERSHIELD®


ПРОВОЛОКА OUTERSHIELD®
Outershield — это линейка порошковой сварочной проволоки от компании Lincoln Electric. Процесс полуавтоматической сварки порошковой проволокой (FCAW) похож на сварку в защитных газах (MIG/MAG) и тоже требует использования источника питания, механизма подачи сварочной проволоки, горелки и внешнего источника защитного газа. В большинстве случаев трубчатые порошковые проволоки FCAW используются вместо проволоки сплошного сечения и электродов для РДС  благодаря более высокой производительности и качеству сварки.
В зависимости от типа и состава наполнителя порошковую проволоку можно разделить на четыре основные группы, каждая из которых предназначена для строго очерченного круга задач.
Проволока рутилового типа (обычная или микролегированная) отличается мягкой дугой, высокими сварочно-технологическими характеристиками, легким отделением шлака и хорошим внешним видом шва. Проволока типа CMn рекомендуется для отрасли судостроения и сварки металлоконструкций общего назначения в любых пространственных положениях. Например, сюда относятся Outershield 71M-H для защитного газа CO2 и Outershield 71E-H для газовой смеси аргон/CO2. Outershield 81Ni-H, 81 K2-H, 550-H и 690-H с добавлением 1-1,5% никеля рекомендуются для задач, где требуются высокий предел прочности и ударная вязкость.
Проволока основного типа, например, Outershield T55-H, предназначена для конструкций под высокой нагрузкой и отличается высокими механическими характеристиками при сварке высокопрочных мелкозернистых сталей.
Металлопорошковая проволока предназначена для работ с высокой производительностью наплавки, например, при угловой сварке на спуск со струйным переносом металла. Проволоку такого типа также можно использовать для сварки в сложных пространственных положениях и корневых проходов в режиме короткой дуги. Эта проволока, например, Outershield MC 710-H и MC 715-H, отличается очень низким разбрызгиванием и отсутствием шлака. Такой процесс сварки называется MAG-сваркой металлопорошковой проволокой и обозначается кодом 138 по стандартам ISO.
Сварка металлопорошковой проволокой схематично изображена на рисунке ниже. Положение и угол наклона горелки при этом аналогичны MAG-сварке (хотя порошковая проволока рутилового типа требует особой техники сварки).

 

​Рис. 1. MAG-сварка металлопорошковой проволокой (138). Не требует удаления шлака.

При сварке порошковой проволокой используется практически такая же техника, при том, что металлопорошковые проволоки удобнее и проще в работе, образуют более ровный сварной шов и приводят к меньшему числу дефектов сварки. Кроме того, в странах ЕС от сварщиков с допуском к процессу MAG не требуется проходить дополнительную аттестацию, поэтому они сразу допускаются к работе металлопорошковой проволокой (стандарт ISO 9606 часть 1, который был опубликован в ноябре 2013 и заменил утративший силу EN287 часть 1).

 

​ ​ ​ ​Действие аттестации a - b
Тип проволоки​Сплошного сечения (S)Металлопорошковая (M)Порошковая (B)Порошковая (R, P, V, W, Y, Z)
​​Сплошного сечения (S)​x​x​-​-
​​Металлопорошковая (M)​x​x​-​-
Порошковая (B)​-​-​x​x
Порошковая (R, P, V, W, Y, Z)​-​-​-​x
a - ​ Аббревиатуры: см. 4.3.2
b - ​ ​ ​ Тип наполнителя, использованного при корневой сварке без подложки (ss nb) в ходе аттестации сварщиков и разрешенного к использованию после прохождения аттестации  
: Х обозначает наполнители, к работе с которыми сварщик допущен / -  означает наполнители, к работе с которыми сварщик не допущен

 ​Рис. 2 Согласно 287-1: Аттестация для MAG-сварки (135); также распространяется на MAG-сварку металлопорошковой проволокой (138)

 

МЕТАЛЛОПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА OUTERSHIELD®

Металлопорошковые электроды изготавливаются таким образом, чтобы обеспечить очень низкое содержание диффузионного водорода в металле наплавления (HDM < 1,5 мл/100 гр). Это позволяет максимально сократить риск водородного растрескивания.

Рис 3. Содержание диффузионного водорода в металле наплавления Outershield MC710-H и MC715-H в зависимости от времени после извлечения проволоки из упаковки. Хранение в цеховых условиях.

 

Типовое применение включает все виды сварки, доступные при:
сварке на спуск методом струйного переноса металла и сварке короткой дугой в любых пространственных положениях, в том числе корневого прохода;
импульсной сварке в любых пространственных положениях.

Металлопорошковая проволока Outershield приобрела большой успех благодаря нескольким преимуществам:

  • высокая производительность наплавки благодаря «трубчатому» строению проволоки (что делает возможной более высокую плотность тока по сравнению с процессом MAG);
  • низкая склонность к недостаточному проплавлению и наплывам, которые особенно характерны для процесса MAG при сварке пластин большой толщины;
  • более широкий и ровный профиль проплавления.
Рис 4. Макрошлиф сварного шва a4, пространственное положение PB/2F. Outershield MC 710 – H 1,6 мм.
Рис. 5. Угловой шов после механических испытаний: Outershield MC710-H (слева); проволока сплошного сечения SG2 (справа)

 

более широкий выбор диаметров проволоки: 1,4 мм для полуавтоматической сварки, 1,6 мм для высокопроизводительной механизированной или роботизированной сварки;

более высокая по сравнению с MAG устойчивость к образованию пористости из-за посторонних включений (ржавчины, краски, грунтовки, смазки и т. д.) благодаря добавлению во флюс деоксидантов;

хорошо видимая и удобная в работе дуга снижает требования к качеств подготовки и подгонки соединения;

стабильная сварка с низким уровнем разбрызгивания;

пригодность для роботизированного производства благодаря отсутствию шлака и высокой скорости сварки.

 

Рис. 6. Угловая роботизированная сварка проволокой Outershield 710-H, 1,2 мм. Режим сварки: Rapid Arc, 24В, 280 A, скорость подачи 2,7 м/мин., защитный газ Ar/CO2 90/10.

Самыми популярными способами применения являются заполняющие и облицовочные проходы в пространственных положениях PA/1G и PC/2G, а также угловая сварка в положении PB/2F. Основными компонентами флюса являются железо и сплавы железа, что еще больше увеличивает стойкость к накоплению влаги. Также флюс содержит некоторое количество деоксидантов, благодаря чему металлопорошковая проволока приобретает устойчивость к образованию пористости при сварке загрязненной поверхности.

Рис. 7. Угловая сварка загрунтованной стали: Outershield MC710-H 1,2 мм

 

В качестве защитного газа чаще всего используются смеси с аргоном (Ar/CO2 80/20, Ar/CO2 90/10, трехкомпонентные газовые смеси), однако отдельные типы проволоки также можно использовать с CO2 (Outershield MC 710C-H). Минимальное образование шлака и небольшое число включений кремния делает такую проволоку похожей на проволоку сплошного сечения. 
Типовое применение металлопорошковой проволоки Outershield®:
- производство стальных деталей,
- тяжелое машиностроение,
- судостроение,  
- автомобилестроение и роботизированная сварка,
- оффшорные сооружения.

НАШЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ

Линкольн Электрик предлагает следующие типы металлопорошковой проволоки:

 

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ МЕТАЛЛОПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ OUTERSHIELD®

Производительность расплавления и наплавки (кг/ч),  глубина проплавления и устойчивость к образованию наплывов в первую очередь зависят от плотности тока. Вышеперечисленные неоспоримые преимущества металлопорошковой проволоки проще понять на примере схематического изображения ее сечения. Эти преимущества обусловлены высокой плотностью тока, т. е. соотношением силы тока и площадью сечения металлической трубки. Ток проходит по стенкам трубки благодаря более низкому электрическому сопротивлению стали по сравнению с флюсом.

​Рис. 8. Вид в разрезе: схематичное изображение металлопорошковой и сплошной проволоки.

По сравнению с MAG-сваркой проволокой сплошного сечения ток проходит по меньшей площади сечения, поэтому порошковая проволока всегда обеспечивает более высокую плотность тока при той же скорости подачи проволоки. По этой причине для обеспечения той же производительности можно использовать более низкий сварочный ток (по сравнению с MAG-сваркой проволокой сплошного сечения).  
Поэтому для получения наивысшей возможной производительности крайне важен правильный выбор диаметра проволоки. Металлопорошковая проволока диаметра 1,2 мм обеспечивает наилучшую производительность наплавки на низких токах. Также она широко используется для сварки тонколистовой стали и работ с источниками низкой мощности. Проволока диаметром 1,4 и 1,6 мм рекомендуется для высокопроизводительной сварки с источниками питания   более высокой мощности (>280-300A), но на низких токах она способна обеспечить меньшую склонность к прожиганию по сравнению с диаметром 1,2 мм.

Графики производительности наплавки для металопорошковой проволоки диаметром 1,2, 1,4 и 1,6 мм показаны на Рис. 5 (синяя линия означает типичную производительность наплавки проволоки сплошного сечения 1,2 мм).

Рис. 9. Производительность наплавки металлопорошковой проволоки 1,2, 1,4 и 1,6 мм (MC 700, MC 710, MC 715)

 

 При полуавтоматической сварке металлопорошковая проволока 1,4 мм отличается высокими сварочно-технологическими характеристиками и производительностью наплавки, невозможной для сплошной проволоки 1,2 мм. Диаметр 1,6 мм  больше всего подходит для механизированной и роботизированной сварки, но он также широко используется для полуавтоматической сварки пластин большого сечения.
Выбор диаметра проволоки имеет огромное значения для производительности сварки. Это наглядно показано в Приложении 1, где приведена полная стоимость сварки углового соединения a5 проволокой разного диаметра. По сравнению с проволокой сплошного сечения металлопорошковая проволока обеспечивает более высокое качество и производительность сварки и в то же время помогает снизить ее себестоимость.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сварка металлопорошковой проволокой в среде защитных газов отличается удобным и легким в работе поведением дуги, хорошим внешним видом шва, минимальным числом дефектов, более высокой стойкостью к загрязнениям поверхности и более низкими требованиями к качеству подготовки шва. Эти преимущества обусловлены трубчатым строением проволоки и различными компонентами наполнителя. Сварщики с допуском к процессу MAG не должны проходить дополнительную аттестацию. Металлопорошковая проволока хорошо подходит для сварки со струйным переносом металла или короткой дугой с использованием распространенных аппаратов на жесткой ВАХ (Powertec, CV, DC, Flextec, Speedtec) и при этом также сохраняет свои преимуществами над проволоками сплошного сечения при сварке с контролируемой формой волны сварочного тока (процессы Pulse, Precision Pulse, RapidArc, RapidX аппаратов Speedtec SP и Power Wave). Выбор подходящего диаметра проволоки поможет обеспечить максимальную производительность и сократить себестоимость сварки. 
Линейка металлопорошковой проволоки Outershield® от Линкольн Электрик охватывает практически все типы  материалов, которые используются в отраслях производства металлоконструкций, тяжелого машиностроения, судостроения, автомобилестроения и роботизированной сварки, а также производства оффшорных сооружений.

 Приложение 1. Расчет себестоимость сварки металлопорошковой проволокой 1,2, 1,4 и 1,6 мм
Использованные для расчета параметры:
- Размер шва a5, избыточное сечение —  20%
- Длина шва: 10 м
- Защитный газ Ar/CO2 80/20

 

Приложение 2. Рекомендуемые начальные настройки для металлопорошковой проволоки 1,2 мм.

  

Количественный и качественный анализ сварки стальных пластин толщиной 10 мм методами 135, 136, 138 в положении PB, проведенный в рамках Семинара по производству металлоконструкций в Lincoln Electric Poland 24-26 ноября 2010 года Вальдемаром Радомским, Академия горнодобывающего дела и металлургии, Краков, Польша.