Порошковая проволока изготавливается методом профилирования или волочения из стальной ленты холодного проката. При сворачивании стальная лента заполняется смесью порошкообразных материалов, которые являются раскисляющими, шлакообразующими, газообразующими, легирующими и стабилизирующими составляющими при горении сварочной дуги.

Порошковая проволока может классифицироваться по следующим признакам:

• по характеру защиты (без защиты и с защитой углекислым газом);
• по поперечному сечению;
• по назначению (для сварки или наплавки);
• по составу порошкообразного сердечника;
• в зависимости от марки свариваемого металла;
• по технологическим особенностям для сварки в различных пространственных положениях.

Порошковая проволока в процессе сварки должна обеспечивать легкое возбуждение и стабильное горение сварочной дуги, а также санитарно-гигиенические условия. Сварка порошковой проволокой должна обеспечивать высокую производительность процесса и необходимые механические свойства металла сварного шва. Основным преимуществом порошковой проволоки является возможность выполнения коротких швов, что необходимо при выполнении монтажных работ. К порошковым проволокам, применяемым при сварке без защиты газа, относятся ПП-АН1, ПП-АН2, ПП-АНЗ, ПП-АН7, также ПП-2ДСК, ЭПС-15/2, а с защитой углекислого газа — ПП-АН4, ПП-АН8.

По назначению порошковые проволоки могут быть изготовлены только для сварки или только для наплавки. Перечисленные выше проволоки применяются для сварки.

Порошковые проволоки для наплавки в своем составе имеют легирующие элементы, обеспечивающие необходимые свойства наплавленного слоя.

По составу порошкообразного сердечника порошковые проволоки могут быть следующих типов: рутиловые (кислые), карбонатно-флюоритные и рутил-карбонатнофлюоритные.

По свариваемому металлу порошковые проволоки предназначаются для сварки углеродистых и низколегированных сталей, а также чугуна.

По технологическим особенностям порошковые проволоки в настоящее время можно разделить для сварки в нижнем положении и для сварки в нижнем и вертикальном положениях. Порошковые проволоки для сварки во всех пространственных положениях находятся в стадии разработки.

При сварке порошковой проволокой применяют различные движения электрода. Стыковые швы могут выполняться углом назад, вперед или возвратно-поступательным движением электрода. При случайных обрывах дуги или нарушении подачи проволоки сварочную дугу необходимо возбуждать на расстоянии 10—15 мм от места обрыва и после зажигания перенести ее на незаплавленный кратер. Тавровые швы выполняют петлеобразным и возвратно-поступательным движением горелки.

МЕТАЛЛУРГИЯ СВАРКИ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКОЙ

Сварка порошковой проволокой может выполняться в двух вариантах: без дополнительной защиты и с дополнительной защитой. Дополнительная защита сварочной дуги углекислым газом увеличивает производительность сварки и улучшает внешний вид швов, а также резко снижает разбрызгивание и склонность швов к пористости, она расширяет диапазон рабочих напряжений и токов. Применение порошковой проволоки с дополнительной защитой углекислым газом позволяет повысить механические свойства швов. Для сварки в С02 разработаны две марки порошковой проволоки ПП-АН4 (типа Э50А) и ПП-АН8 (типа Э46). Без дополнительной защиты порошковая проволока внутри имеет шихту, которая и обеспечивает химико-металлургическую обработку сварочной ванны. Проволоки с внутренней защитой могут быть с сердечником следующих типов: рутиловым, карбонатно-фтористым и рутил-карбонатно-фтористым. Проволоки рутилового типа ПП-АН1, ПП-1ДСК и другие имеют наплавленный металл, близкий к полуспокойной стали, и содержат значительное количество водорода и кислорода. Проволоки карбонатно-фтористого типа имеют хорошо раскисленный металл шва с небольшим содержанием водорода.

Защита металла от азота и кислорода воздуха в проволоках рутилового типа выполняется при помощи органических материалов, которые в процессе плавления проволоки, разлагаясь, образуют газовую защиту (оболочку). Атмосфера дуги содержит значительное количество водорода и паров воды, в результате чего содержание водорода в сварных швах высокое. При повышении величины сварочного тока количество водорода в металле шва и содержание азота уменьшается, а кислорода увеличивается. На повышенных токах при сварке проволоками рутилового типа появляется склонность к образованию пористости в сварных швах, которая связана с условиями выделения водорода и азота из сварочной ванны. Если скорость роста пузырьков газов меньше скорости продвижения зоны кристаллизации ванны, то в этом случае пузырьки не успевают всплыть и в швах образуются поры. Введение в сварочную ванну кремния уменьшает скорость роста пузырьков, т. е. снижает пористость. Снизить пористость можно путем создания условий для поглощения водорода на стадии капли и интенсивного его выделения из ванны до начала кристаллизации. В порошковых проволоках это решено путем введения в сердечник минералов, имеющих в своей структуре кристаллизационную воду, что предупреждает также восстановление кремнезема сердечника и переход кремния в металл. По этой же причине не возникает пористость при сварке по ржавому металлу. Повышение содержания водорода и снижение содержания кремния в ванне улучшают процесс выделения газов и обеспечивают удаление значительных количеств водорода и азота из сварочной ванны до момента ее кристаллизации. Влияние СО на образование пор незначительно. Рутиловые проволоки, несмотря на их ограниченную производительность, получили в нашей стране широкое развитие, что связано с малой чувствительностью к образованию пористости при наличии на кромках свариваемых изделий влаги, ржавчины, окалины. При сварке этими проволоками не требуется специальная подготовка металла.

При сварке порошковыми проволоками карбонатнофтористого типа основной причиной образования пористости, является пересыщение  металла  азотом  и  водородом,  что  происходит в результате несовершенства защиты расплавленного металла от воздуха, а также связано с колебаниями режима сварки. Улучшение условий защиты металла достигается изменением конструкции порошковой проволоки. Например, проволоки двухслойной конструкции обеспечивают более надежную защиту по сравнению с трубчатыми. Предотвращения пористости металла шва при повышении содержания азота можно добиться путем введения в проволоку активных нитридообразующих элементов — титана или алюминия. Легирование проволоки титаном или алюминием переводит значительное количество азота в стойкие нитриды и предупреждает выделение пузырьков газа. Титан и алюминий, а также их нитриды, находясь в сварных швах в значительных количествах, снижают пластичность металла. Введение титана и алюминия в проволоку трубчатой конструкции для предупреждения пористости рекомендуется для сварки однослойных швов и в тех случаях, когда требования к пластичности металла невелики. При высоких содержаниях титана, алюминия и азота в металле шва возможно образование хрупких структур. Поэтому легирование металла титаном или алюминием благоприятно лишь до определенных концентраций этих элементов в сварном шве. Наиболее надежные пути снижения поглощения азота металлом сварного шва — это применение двухслойной конструкции проволоки, либо дополнительной защитой зоны сварки углекислым газом. Увлажнение сердечника порошковой проволоки карбонатно-фтористого или рутил-карбонатно-фтористого типа, наличие ржавчины на кромках свариваемых изделий или в сердечнике и остатки волочильной смазки на поверхности проволоки, как правило, вызывают пористость швов. Причиной пористости в этом случае является выделение водорода. Источниками водорода в зоне дуги при сварке порошковыми проволоками могут являться влага материалов сердечника проволоки, влага и ржавчина на металле, смазка на поверхности проволоки. Для снижения содержания водорода в исходных материалах про­изводится сушка и прокалка материалов сердечника, прокалка готовой проволоки с целью удаления волочильной смазки и т. п. Стойкость сухой порошковой проволоки рутил-карбо­натно-фтористого типа против пор, вызванных ржавчиной на поверхности металла, выше, чем проволоки Св-08 при сварке под флюсом АН-348.