СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДНОЙ ПРОВОЛОКИ ДЛЯ СВАРКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
MANUFACTURING METHOD OF ELECTRODE WIRE FOR WELDING OF ALUMINIUM ALLOYS

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, а именно к способам изготовления сварочной электродной проволоки для сварки алюминиевых сплавов.
Известна сварочная активированная проволока для сварки и наплавки, содержащая металлический стержень и нанесенное на него композиционное покрытие с активирующим флюсом, выполненное в виде электролитически полученного микрокомпозита, включающего металлическую матрицу с равномерно распределенной в ней дисперсной фазой из порошка активирующего флюса [Патент RU №2294272. Сварочная активированная проволока. МПК В23К 35/365, В23К 35/04. Опубл. 27.02.2007].
Недостатком способа изготовления сварочной проволоки по приведенной технологии является необходимость применения ряда веществ и выполнения ряда последовательных технологических операций с применением специального оборудования:
1. Предварительная очистка сварочной проволоки (в описании и на иллюстрации - позиция 1, металлический стержень) - способ и средства не описаны;
2. Нанесение покрытия на проволоку в электролитической ванне с одновременной продувкой электролита аргоном, с чем связано:
2.1. применение вредных для здоровья электролитов, особенно цианидного;
2.2. в связи с чем необходимо применение технических мер по охране труда - например приточно-вытяжной вентиляции;
2.3. Необходимость соблюдения точного состава электролитов;
2.4. Применение дорогостоящего аргона;
3. Необходимость строгого соблюдения параметров перечисленных приемов;
4. Наличие оборудования для сушки проволоки после нанесения покрытия.
2
3
Наиболее близким аналогом по технической сущности, принятым за прототип, является «Способ изготовления электродного прутка» преимущественно для сварки алюминия и алюминиевых сплавов, который заключается в прессования композиции, состоящей из гранул алюминиевого сплава АД и ультрадисперсных порошков тугоплавких химических соединений в прутки, которые применяли при автоматической сварке листов из сплава АМг6 в среде аргона по слою флюса АН-А4 (57,0% КСl; 28,0% ВаF; 7,5% LiF; 7,5% АlF) [А.с. СССР №1184634. Способ изготовления электродного прутка. Кл. В23К 35/40. Опубл. 15.10.1985].
Недостатками технологии сварки таким электродным прутком являются:
1. Необходимость применения в составе автоматической сварочной установки бункера с флюсом, из которого он поступает на свариваемое изделие, а также пневматической системы для отсасывается неиспользованного при сварке флюса обратно в бункер;
2. Необходимость предохранения флюса АН-А4 от адсорбции влаги ввиду высокой гигроскопичности составляющих его солей;
3. Значительные расход и стоимость флюса (расход флюса по весу в среднем равняется весу израсходованной проволоки, и стоимость его оказывает существенное влияние на общую стоимость сварки);
4. Трудности корректировки положения дуги относительно свариваемого изделия по причине невидимости места сварки, закрытого под слоем флюса, что повышает требования к точности подготовки и сборки изделия под сварку, затрудняет сварку швов сложной конфигурации;
5. Невозможность выполнения сварки во всех пространственных положениях без специального оборудования.
Технической задачей изобретения является разработка состава электродной сварочной проволоки:
1. Исключающего необходимость наличия на автоматической сварочной установке бункера с флюсом и пневматической системы для отсасывания неиспользованного флюса обратно в бункер;
2. Предотвращающего адсорбцию флюсом влаги;
3. Снижающего расход флюса;
4. Позволяющего точно располагать дугу относительно свариваемого изделия;
5. Позволяющего выполнять сварку во всех пространственных положениях без специального оборудования.
Цель изобретения достигается это тем, что в состав электродной сварочной проволоки наряду с алюминиевым сплавом и ультрадисперсными порошками химических соединений входит флюс АН-А4.
6
Пример. В тонкостенный алюминиевый контейнер (⌀165 мм, h=235 мм, толщина стенки 2 мм) засыпали гранулы алюминиевого сплава АД диаметром 1,5…3,0 мм, полученные методом центробежной разливки, и ультрадисперсные порошки (по отдельности) гексаборида лантана LаВ, карбонитрида титана TiCN и нитрида бора BN, полученные методом плазмохимического синтеза, в количестве 2,0% от массы гранул. Отверстие в контейнере закрывали алюминиевой крышкой. После чего производили его встряхивание с целью плакирования поверхности гранул частицами ультрадисперсного порошка. Длительность встряхивания определялась экспериментально путем открывания крышки и осмотра поверхности гранул с помощью микроскопа с целью установления степени плакирования их поверхности частицами ультрадисперсного порошка. После достижения полного плакирования поверхности гранул частицами порошка в контейнер засыпали флюс АН-А4 в количестве 2,0% от массы гранул, закрывали его крышкой и снова производили его встряхивание с повторением осмотра гранул на предмет покрытия их поверхности флюсом. По достижении полного покрытия крышку контейнера завальцовывали, нагревали его в печи сопротивления до 673…693 К, помещали в контейнер гидравлического пресса и с усилием прессования 100…120 тс производили прессование проволоки диаметром от 5 до 9,5 мм.
Полученная таким способом проволока имела тонкостенную оболочку (десятые доли мм) с расположенными внутри нее продольно ориентированными волокнами (Фиг.1), покрытыми частицами порошка и флюсом. Такая структура проволоки объясняется тем, что из-за нахождения на поверхности гранул частиц порошка и флюса в процессе экструзии гранулы деформировались изолированно друг от друга. При этом чистота поверхности такой проволоки была одинаковой с чистотой проволоки, отпрессованной из компактной алюминиевой заготовки, полученной из слитка из алюминиевого сплава АД.
Полученной электродной проволокой на автоматической установке сваривали объемную конструкцию из листов из сплава АМг6 толщиной 3 мм.
в
в
Испытание прочности сварного шва, выполненного сваркой разработанной электродной проволокой, показало, что его временное сопротивление разрушению σ составляет при сварке электродом, содержащим флюс АН-А4 и ультрадисперсный порошок LaB6 - 344 МПа; флюс и TiCN - 353 МПа; флюс и BN - 340 МПа, тогда как при сварке проволокой с такими же порошками, но не содержащими в своем объеме флюс, σ составляет соответственно 338 МПа (меньше на 1,78%); 345 МПа (меньше на 2,31%) и 333 МПа (меньше на 2,1%)