Лазерный мир

С.Б. Шевченко, И.В. Кривцун, Л.Ф. Головко, А.Н. Лутай, В.П. Слободянюк, НТУУ «Киевский политехнический институт», ПАО «ПлазмаТек» // Автоматическая сварка, № 5-6, 2015, с. 75-83

Приведен анализ процессов изготовления проволочных электродов для полуавтоматической сварки, изучены структура, количественный химический и фазовый состав поверхностного слоя проволоки до и после нанесения медного покрытия, определены геометрические размеры, глубина расположения и относительное количество неметаллических включений в покрытии. Исследованы возможности удаления таких неметаллических включений лазерным излучением с длиной волны 10,6 мкм при различных параметрах обработки. Предложена технология лазерной очистки поверхности сварочной проволоки, которая выполняется перед нанесением медного покрытия. Для апробации результатов разработки в условиях, приближенных к производственным, разработан экспериментальный лазерный технологический комплекс.

Полуавтоматическая сварка проволочным электродом широко применяется в различных отраслях промышленности. При этом в качестве сварочно- го электрода наиболее часто используется стальная проволока диаметром 0,8…1,6 мм с медным гальваническим покрытием. Процесс сварки и ее качество в значительной мере зависят от однородности химического состава поверхностного слоя самой стальной проволоки и обусловленного этим качества медного покрытия.

В сязи с этим, перед нанесением медного покрытия поверхность стальной проволоки подвергают различным способам очистки – очистка от ржавчины и смазки металлическими щетками одновременно при рядной намотке [1], механическая очистка путем протягивания ее через свивку из одного или нескольких витков самой сварочной проволоки (петля в виде «восьмерки») [2]. Наиболее приемлемым является процесс очистки повторным протягиванием через фильеры, но он значительно больше, чем в 2 раза, увеличивает себестоимость ее изготовления [1, 3]. К тому же, механическая очистка приводит к мгновенной коррозии очищенной поверхности, повышенному износу направляющих и наконечника сварочного аппарата.

Химическая очистка также вызывает коррозию как самой проволоки, так и соприкасающихся с ней деталей оборудования. Для этих целей при- меняют способ элетролитно-разрядной очистки, включающий катодную обработку сварочной про- волоки в электролите — водном растворе хлорида или карбоната натрия [4].

В процессе волочения сварочной проволоки используется сухая смазка на основе солей жирных кислот. Наличие на проволоке остатков технологической смазки нарушает электрический контакт, что приводит к прерыванию дуги, ухудшению качества сварки.

Известно применение для очистки сварочной проволоки от остатков технологической смазки ультразвука [5]. При прохождении проволоки через ванну ультразвуковой очистки остатки техно- логической смазки и загрязнений размягчаются и смываются моющим раствором. При выборе моющего раствора учитывают, что моющие среды должны иметь высокую химическую активность, эффективно разрыхлять, разрушать или растворять остатки загрязнений. К тому же, при ультразвуковой обработке в жидких средах возникает явление кавитации — схлопывание газовых пузырьков, образующихся при сжатии и расширении жидкости. Кавитация сопровождается возникновением высоких мгновенных гидростатических давлений, которые отрывают прилипшие к поверхности металла частицы загрязнений. На степень ультразвуковой очистки сварочной проволоки от остатков технологической смазки оказывают влияние тип моющего средства, его концентрация и температура, скорость волочения. Немаловажное влияние на качество ультразвуковой очистки оказывает непосредственно скорость волочения. Так, при использовании одного и того же моющего средства и одинаковых концентраций и температур рабочего раствора результаты очистки проволоки на разных скоростях будут различны — остаточное количество технологической смазки будет тем меньше, чем ниже скорость волочения проволоки (речь идет о скоростях волочения (2…3 м/с).

Полное содержание статьи:
https://patonpublishinghouse.com/as/pdf/2015/pdfarticles/06/17.pdf

Выводы

1. Лазерная обработка сварочной проволоки непрерывным излучением с длиной волны 10,6 мкм значительно уменьшает количество оксидов в поверхностных дефектах.
2. Освободившиеся от оксидов объемы на поверхности сварочной прорволоки при последующем нанесении покрытия заполняются медью.
3. Механизм удаления оксидов — резкое увеличение их объема вследствие высокоскоростного лазерного нагрева.
4. Для равномерного удаления оксидов со всей цилиндрической поверхности проволоки целесообразно лазерное излучение фокусировать с помощью тороидального зеркала.

Литература:
1. Формирование оптимальных свойств окалины на поверхности катанки / А.Б. Сычков, М.А. Жигарев, С.Ю. Жукова и др. – Бендеры: Полиграфист, 2008. – 292 с.
2. Парусов В.В., Санюк А.Н., Сычков А.Б. Исследование возможности более полного удаления окалины с поверхности катанки перед волочением // Металлург. – 2004. – № 6. – С. 6–28.
3. Парусов В.В., Сычков А.Б., Жигарев М.А. Исследование способности к удалению окалины с поверхности катанки из стали Св-08Г2С // Металлургическая и горнорудная пром-сть. – 2006. –№ 5. – С. 23–29.
4. Козлов Е.И., Дехтярев В.Г., Новиков М.П. Электрохимическая очистка поверхности проволоки Св-08Г2С // Автомат. сварка. – 1981. – № 9. – С.46–48.
5. Технология конструкционных материалов. Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / А.М. Дальский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухаркин и др.; Под ред. А.М. Дальского. – 5 изд. – М.: Машиностроение, 2004. – 512 с.
6. Способы изготовления медненой сварочной проволоки // Свароч. пр-во. – 2002. – № 3. – С. 41–43.
7. Медюшко В.А., Разоренов О.Н. Некоторые особенности металлургического передела и применения проволоки типа Св-08Г2С при механизированных способах сварки // Индустрия. – 2007. – №5(32). – С. 21–23.
8. www.spеctechsoyuz.com. Технологические свойства сварочной проволоки.
9. Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля: Пер. с англ. – М.: Техносфера, 2004. – 312 с.
10. Сычков А.Б., Жигарев М.А., Жукова С.Ю. Обеспечение удаление окалины с поверхности катанки перед волочением // Метизы. – 2007. –№ 2 (15). – С. 48–54.