Research of Silicon Waste Processing Products as Ultradispersed Activating Fluxes of Arc Welding

Andrey E. Ivanchik, Nikolai N. Balanovsky, Victor V. Kondratyev, Andrey A. Tyutrin
2018 Journal of Siberian Federal University Engineering & Technologies  
GOAL. Obtain experimental data on the effect of ultrafine silica particles in the welding arc, its penetrating power. METHODS. The arc of DC straight polarity with the current strength in the range 70-400 A burned vertically between tungsten non-consumable electrode (diameter 2.4-4 mm) and the metal surface in inert argon gas (TIG welding). The welding experiments were performed on plates measuring 150×50×(2, 4, 6) mm mild steel 3. Before the A-TIG welding was applied on the surface of the
more » ... surface of the wafer uniform controlled flux activating layer (SiO2-silica) with a width of 5 mm and a thickness of 20 microns. Three flux with different fractional composition were used. RESULTS AND ITS DISCUSSION. The voltage on the arc in the pure argon was 12-15V, in pure argon using a flux activating 16-20 V, welding a gas mixture (30 % argon + helium) without activating the flux voltage was 20-26 V. According to the thermal power in argon arc welding with flux-activating approaches the welding arc in a gas mixture, but at its superior penetrating power. The stitches are formed deep and narrow, wedge-shaped. CONCLUSIONS. The use of activating flux of ultrafine silica leads to the maximum the penetrating arc capacity by increasing the effective heat capacity of the welding heat source. As a result of applying the proposed composition of the activating flux penetrating power of the welding arc has increased by 2-4 times, the energy intensity of the process has decreased by 30-50 %. Citation: Ivanchik N.N., Balanovsky A.E., Kondratyev V.V., Tyutrin A.A. Research of silicon waste processing products as ultradispersed activating fluxes of arc welding, Исследования продуктов переработки отходов кремния в качестве ультрадисперсных активирующих флюсов для дуговой сварки Н.Н. Иванчик, А.Е. Балановский, В.В. Кондратьев, А.А. Тютрин Иркутский национальный исследовательский технический университет Россия, 664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83 Нашей целью было получение экспериментальных данных о влиянии ультрадисперсных частиц кремнезема на сварочную дугу, ее проплавляющую способность. Сварочная дуга постоянного тока прямой полярности с силой тока в пределах 70-400 А горела вертикально между вольфрамовым неплавящимся электродом (диаметр -2,4-4 мм) и поверхностью металла в среде защитного газа аргона (TIG welding). Сварочные эксперименты выполняли на пластинах размером 150×50×(2, 4, 6) мм из малоуглеродистой стали 3. Перед А-ТИГ-сваркой на поверхность пластины наносили равномерный контролируемый слой активирующего флюса -SiO 2 (диоксид кремния) шириной 5 мм и толщиной 20 мкм. Использовались три флюса с различным фракционным составом. Напряжение на дуге в чистом аргоне составляло 12-15 В; в чистом аргоне с использованием активирующего флюса -16-20 В; при сварке в смеси газов (аргон + 30 % гелия) без активирующего флюса напряжение равнялось 20-26 В. По тепловой мощности сварочная дуга в аргоне с активирующим флюсом приближается к сварочной дуге в смеси газов, но по проплавляющей способности превосходит ее. Швы формируются узкими и глубокими клинообразной формы. Использование активирующего флюса из ультрадисперсного диоксида кремния приводит к максимальной проплавляющей способности сварочной дуги за счет повышения эффективной тепловой мощности сварочного источника нагрева. В результате использования разработанного состава активирующего флюса проплавляющаяся способность сварочной дуги увеличилась в 2-4 раза, энергоемкость процесса снизилась на 30-50 %. Ключевые слова: переработка отходов, ресурсосбережение, активирующий флюс, дуговая сварка, нанокремнезем. Введение Сварка неплавящимся электродом (TIG welding) признана одним из ведущих технологических процессов при изготовлении конструкций ответственного назначения из цветных металлов и сплавов, высоколегированных и высокопрочных сталей. Она позволяет получать соединения высокого качества из сталей различных марок, в том числе высоколегированных, алюминия, титана, меди, никеля и других цветных металлов и сплавов. Одной из причин, сдерживающих применение аргонодуговой сварки металлов большой толщины, служит ее низкая производительность, ограниченная сравнительно невысокой тепловой эффективностью дуги и нарушением формирования швов. В связи с этим одним из приоритетных направлений развития сварки неплавящимся электродом является повышение ее производительности [1]. Традиционное решение данной проблемы предполагает увеличение количества металла, наплавляемого в единицу времени [1-3]. Это обусловлено ограниченной проплавляющей способностью дуги, в результате чего детали толщиной 3 мм и более рекомендуется сваривать с предварительной
doi:10.17516/1999-494x-0019 fatcat:u62pye4i3zbalfomhhun4dluri