Сварка порошковой проволокой (FCAW)

Сварка порошковой проволокой может выполняться на том же оборудовании, что и сварка полуавтоматом. Сокращенное наименование этого процесса, принятое за рубежом - FCAW (Flux Cored Arc Welding).

Что такое порошковая проволока?

Порошковая проволока представляет собой трубку из металла, заполненную порошком (флюсом).

Каждый тип порошковой проволоки имеет свой состав флюса. Через флюс можно изменять характеристики дуги и переноса электродного металла, а также металлургические особенности формирование сварного шва. Благодаря этому удалось преодолеть некоторые недостатки, свойственные процессу сварки MIG и MAG. Так, например, порошковая проволока позволяет вводить через флюс в металл шва легирующие элементы, что нельзя сделать в случае использования проволоки сплошного сечения, из-за ухудшения характера волочения.

Обычно газовая защита при сварке порошковой проволокой обеспечивается за счет газа, подаваемого из вне (Gas-shielded FCAW - FCAW-G). Однако, разработаны проволоки, в которых достаточный объем защитного газа производится при разложении флюса при нагреве - это так называемый процесс сварки самозащитной порошковой проволокой (Self-shielded FCAW - FCAW-S).

В действительности это всего лишь особая разновидность процесса полуавтоматической сварки.  Поэтому для нее характерны те же особенности, что и для других процессов сварки в защитных газах, так как она также нуждается в эффективной газовой защите. Например, требование поддерживать минимальное расстояние между газовым соплом и изделием также действительно и для сварки порошковой проволокой (FCAW). Необходимо предпринимать меры против сквозняков от открытых дверей и окон, так как они могут отдувать защитный газ в сторону. Тоже самое касается потоков воздуха от вентиляционных систем и даже от воздушных систем охлаждения сварочного аппарата.

Функции флюса сердечника порошковой проволоки

Состав флюса разрабатывается согласно области применения порошковой проволоки. Основной функцией флюса является очистка металла шва от таких газов как кислород и азот, которые оказывают отрицательное влияние на механические свойства сварного шва. Для того чтобы снизить содержание кислорода и азота в металле шва во флюс проволоки добавляют кремний и марганец, которые являются раскислителями, а также способствуют улучшению механических свойств металла. Такие элементы как кальций, калий и натрий вводятся во флюс с целью придания шлаку свойств, способствующих улучшению защиты расплавленного металла от воздействия атмосферного воздуха при кристаллизации металла.

Кроме того, шлак обеспечивает:

• формирование поверхности шва требуемого профиля
• удержание ванны расплавленного металла при сварке в вертикальном и потолочном положениях
• снижение скорости остывания металла сварочной ванны

Кроме того, калий и натрий способствуют получению более мягкой (стабильной) дуги и снижают разбрызгивание.

Легирование металла шва через флюс является более предпочтительным по сравнению с легированием металла шва через проволоку сплошного сечения. Вводить в сердечник порошковой проволоки легирующие компоненты технически проще и дешевле, чем изготавливать проволоку сплошного сечения из легированного металла. Обычно используются следующие легирующие элементы: молибден, хром, никель, углерод, марганец и др. Добавка этих элементов в металл шва повышает его прочность и пластичность, и в то же время, предел текучести, а также улучшает свариваемость металла.

Состав флюса определяет будет ли порошковая проволока рутилового или основного типа (также как и в случае с покрытыми электродами).

Применяются также порошковые проволоки с повышенным содержанием металлического порошка (металл–корд). Во флюсе порошковых проволок этого типа содержится большое количество железного порошка, а также добавки кремния и марганца. Некоторые проволоки содержат также до 2% никеля, который повышает ударную вязкость при низких температурах.

Порошковые проволоки типа металл–корд применяются для сварки полуавтоматом стыковых и угловых швов во всех пространственных положениях. Они обеспечивают высокую производительность наплавки. Сварной шов имеет гладкую поверхность и не покрыт шлаком, а это означает, что можно выполнять несколько проходов без предварительной очистки предыдущего валика.

Применение сварки порошковой проволокой

В настоящее время сварка порошковой проволокой (FCAW) применяется там, где раньше использовались покрытые электроды, например, в кораблестроении и других отраслях тяжелого машиностроения применительно к толщинам более 1,5 мм изделий из обычных низкоуглеродистых, жаростойких, коррозионностойких и нержавеющих сталей.

Достоинства сварки порошковой проволокой

Сварка порошковой проволокой характеризуется следующими достоинствами:

• использование этого способа выгодно с экономической точки зрения. Он обеспечивает высокие скорости сварки и длительные интервалы горения дуги без перерывов (так как отсутствует необходимость в частой смене электродов)
• практически отсутствуют потери проволоки
• метод обеспечивает приемлемое качество при сварке металлов, характеризуемых низкой свариваемостью
• порошковые проволоки основного типа менее чувствительны к загрязнениям основного металла и обеспечивают получение плотного шва с низкой склонностью к трещинам
• сварка может выполняться во всех пространственных положениях
• дуга и сварочная ванна хорошо видимы
• после окончания сварки шов требует лишь незначительной обработки
• вероятность образования опасных дефектов сварного шва ниже по сравнению со сваркой сплошной проволокой.

Недостатки сварки порошковой проволоки

Некоторые из недостатков сварки порошковой проволокой представлены ниже:

• этот способ очень чувствителен к сквознякам (открытым дверям и окнам), потокам воздуха от вентиляционных систем и даже от воздушных систем охлаждения полуавтомата
• дополнительные расходы на сооружение укрытия места сварки при работе вне помещений
• в случае недостаточных знаний сварщика особенностей процесса и взаимосвязи между параметрами режима возможны такие серьезные дефекты сварного шва, как недостаточное проплавление
• требуются большие капитальные затраты на оборудование
• выделяется относительно большое количество дыма