Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Сварка порошковой проволокой (FCAW — Flux-Cored Arc Welding) — дуговой процесс с плавящимся электродом, в котором электрод представляет собой трубчатую металлическую оболочку, заполненную порошкообразным наполнителем (шихтой). При горении дуги наполнитель плавится и испаряется, образуя газовую атмосферу и шлак, которые защищают сварочную ванну от воздуха. Процесс ведут полуавтоматом или автоматом и применяют для углеродистых, низколегированных, нержавеющих и наплавляемых сталей.
В международной номенклатуре сварочных процессов по ГОСТ Р ИСО 4063-2010 процесс имеет три цифровых обозначения: 114 — самозащитная порошковая (FCAW-S, без отдельной газовой защиты), 136 — порошковая с флюсовым наполнителем в активном газе (FCAW-G, с дополнительной защитой CO2 или смесями Ar/CO2), 138 — порошковая с металлическим наполнителем в активном газе (MCAW, металлопорошковая проволока).
FCAW близок по схеме к MIG/MAG (сварка сплошной проволокой в защитном газе), но отличается тем, что в роли электрода используется трубчатая проволока. Дуга горит между торцом проволоки и изделием; одновременно идёт подача проволоки механизмом полуавтомата с постоянной скоростью. При горении дуги металлическая оболочка плавится, а шихта сердечника частично испаряется, частично переходит в шлак, частично — в металл шва.
FCAW сочетает свойства MMA (ручной дуговой сварки штучными электродами, процесс 111 по ИСО 4063) и GMAW (сварки сплошной проволокой в защитном газе, процессы 131/135): защитная среда формируется самой проволокой, как у штучного электрода, а подача проволоки непрерывна, как у полуавтомата.
Сварные соединения, выполняемые в защитном газе порошковой проволокой, конструктивно соответствуют требованиям ГОСТ 14771-76 в части основных типов, конструктивных элементов и размеров.
Порошковая проволока представляет собой тонкостенную трубку из холоднокатаной малоуглеродистой стальной ленты, свернутую в профиль и заполненную сердечником из порошкообразных компонентов. Соотношение массы сердечника к общей массе проволоки (коэффициент заполнения) выбирают в зависимости от назначения; типично оно лежит в пределах нескольких десятков процентов и подбирается изготовителем.
По способу защиты дуги порошковую проволоку делят на две принципиально различные группы.
Не требует подачи защитного газа от внешнего баллона. Защитная атмосфера формируется только за счёт разложения и испарения компонентов сердечника. Конструктивно горелка полуавтомата проще, рукав легче, баллон с газом не нужен. Это даёт самозащитной проволоке преимущество на монтаже, при работе на ветру и в стеснённых условиях. Недостатки — больший разброс свойств металла шва, более склонные к порам соединения и повышенное содержание азота в металле шва, что требует ввода активных денитрифицирующих добавок.
Дополнительно к собственной шлаковой и газовой защите со стороны сердечника подаётся защитный газ — углекислый газ или смеси аргона с углекислым газом. Газ обдувает дугу и ванну, обеспечивая более качественную защиту от азота и кислорода. Металл шва получается более чистым по неметаллическим включениям, с лучшей ударной вязкостью и более стабильными механическими свойствами. FCAW-G предпочтителен для ответственных конструкций, толстостенных швов и работы в цеховых условиях.
FCAW-S и FCAW-G — не взаимозаменяемые проволоки. Самозащитную проволоку нельзя использовать с подачей защитного газа: денитрифицирующие добавки рассчитаны на работу без газа и при наличии CO2 приводят к выгоранию легирующих и ухудшению свойств шва. Газозащитную проволоку без газа варить нельзя: образуются поры и непровары.
По шлаковой основе сердечника порошковую проволоку классифицируют аналогично электродам с покрытием. Тип сердечника определяет сварочно-технологические свойства, форму валика, разбрызгивание, отделимость шлака и механические свойства металла шва.
Основа шлаковой системы — диоксид титана (TiO2) в виде рутилового концентрата. Дуга стабильная, разбрызгивание малое, шов формируется гладкий, с мелкочешуйчатой поверхностью; шлак легко отделяется. Проволоки этого типа обеспечивают сварку во всех пространственных положениях. Применяются как для FCAW-G, так и для FCAW-S (рутил-органические — с добавками целлюлозы и крахмала для газовой защиты). Металл шва имеет среднюю ударную вязкость; чувствительность к водороду — повышенная.
Основа — карбонат кальция (мрамор) и плавиковый шпат (CaF2). Шлак короткий, тугоплавкий. Металл шва имеет высокую ударную вязкость, особенно при отрицательных температурах, низкое содержание диффузионного водорода, повышенную стойкость к холодным трещинам. Применяется для ответственных конструкций, толстостенных сосудов, низкотемпературных сталей. Сварочно-технологические свойства сложнее: дуга более «грубая», разбрызгивание выше, формирование валика менее эстетичное.
Промежуточный вариант: сочетает стабильность дуги и хорошее формирование шва рутиловой системы с более высокой ударной вязкостью и пониженным содержанием водорода, характерными для основной. Часто применяется в газозащитном исполнении.
Сердечник заполнен преимущественно металлическим порошком и ферросплавами без больших количеств шлакообразующих. Шлака практически не образуется — на поверхности шва остаются отдельные островки. Проволока требует подачи защитного газа. Преимущества — высокая скорость наплавки, низкое разбрызгивание, отсутствие необходимости в зачистке шва от шлака между проходами. Формально относится к семейству порошковых, но по поведению ближе к MAG (135).
Сварочные материалы для FCAW классифицируются на международном и национальном уровнях по химическому составу, механическим свойствам металла шва, защитному газу, пространственным положениям и содержанию диффузионного водорода.
Обозначение по AWS строится по схеме типа E71T-1, где: E — электрод; первая цифра (7) — категория прочности на разрыв (минимальное временное сопротивление в десятках тыс. фунт-сила на квадратный дюйм; для индекса 7 это 70 ksi, примерно 480 МПа); вторая (1) — допустимое положение сварки (1 — все, 0 — нижнее и горизонтальное); T — tubular (трубчатая); цифра после дефиса — функциональный признак, определяющий полярность, тип защитного газа, область применения; завершающие буквы и цифры — содержание диффузионного водорода, обработка после сварки и др. По функциональному признаку дашевые номера делятся на две группы: самозащитные (T-3, T-4, T-6, T-7, T-8, T-10, T-11, а также T-G/T-GS) и газозащитные (T-1, T-2, T-5, T-9, T-12, а также T-G/T-GS). Точный перечень и описание применимы по текущей редакции AWS A5.20/A5.20M:2021.
Режим сварки выбирают по диаметру проволоки, толщине металла, типу шва и пространственному положению. Полярность для большинства порошковых проволок — постоянный ток обратной полярности (DCEP, плюс на электроде); часть самозащитных марок настраивается на прямую полярность (DCEN) — точное указание содержится в паспорте проволоки.
Скорость плавления (подачи) электродной проволоки связана с током соотношением:
Vпп ~ (αр · I) / (Sпр · γ)
где Vпп — скорость подачи, м/мин; αр — коэффициент расплавления проволоки, г/(А·ч), приводится изготовителем; I — сварочный ток, А; Sпр = π · dпр2 / 4 — площадь поперечного сечения проволоки; γ — приведённая плотность металла оболочки. Размерности выравниваются переводными коэффициентами.
Конкретные значения тока, напряжения и вылета для каждой марки порошковой проволоки приведены в её сертификате/datasheet. Универсальной таблицы режимов для всех порошковых проволок не существует: рутиловые, основные и металлопорошковые проволоки одного диаметра требуют различных установок.
Тип переноса металла через дугу при FCAW зависит от тока, напряжения и состава сердечника:
Производительность сварки оценивается через коэффициенты расплавления и наплавки, а также через массу наплавленного металла за единицу времени.
Коэффициент наплавки связан с коэффициентом расплавления через коэффициент потерь:
αн = αр · (1 − ψ)
где αн — коэффициент наплавки, г/(А·ч); αр — коэффициент расплавления, г/(А·ч); ψ — коэффициент потерь на угар и разбрызгивание (доля от расплавленного металла).
Производительность наплавки:
Gн = αн · I · t
где Gн — масса наплавленного металла за время t, г; I — сварочный ток, А; t — время горения дуги, ч.
Расход порошковой проволоки с учётом конструкции:
Gпр = Gн · K / (1 − ψ)
где K — коэффициент, учитывающий долю металла оболочки и шихты в массе проволоки (значение приводится в нормативно-справочной литературе для конкретной конструкции проволоки).
Для FCAW характерно более высокое содержание шихты в массе электрода по сравнению со сплошной проволокой, поэтому доля наплавленного металла на единицу массы расходуемой проволоки ниже, чем у MAG со сплошной проволокой того же диаметра. Однако удельный объём наплавки за единицу машинного времени, как правило, выше — за счёт более высоких допустимых токов и плотностей тока в металлической оболочке.
Главный технологический ресурс FCAW — это рост производительности по сравнению с ручной дуговой сваркой штучными электродами при сохранении гибкости (универсальность процесса, возможность работы в полевых условиях, всех пространственных положениях).
Это разновидность дуговой сварки плавящимся электродом, в которой электродом служит трубчатая проволока, заполненная порошкообразным сердечником из шлакообразующих, газообразующих, раскислителей, легирующих и металлических порошков. При горении дуги сердечник разлагается и испаряется, формируя газовую и шлаковую защиту сварочной ванны. По обозначению ИСО 4063 процесс кодируется как 114 (самозащитный) или 136 (в активном газе).
Самозащитная (FCAW-S) не требует подачи внешнего газа: защита формируется только сердечником. Газозащитная (FCAW-G) работает с дополнительной подачей CO2 или смеси Ar/CO2, что повышает чистоту и ударную вязкость металла шва. Самозащитная удобна на монтаже и на ветру, газозащитная — в цеху и на ответственных конструкциях. Проволоки этих двух типов не взаимозаменяемы.
Рутиловая проволока (шлаковая система на основе TiO2) даёт стабильную дугу, малое разбрызгивание, гладкий шов, хорошо отделяемый шлак и подходит для всех положений. Основная (карбонатно-флюоритная, CaCO3 + CaF2) обеспечивает более высокую ударную вязкость, особенно при низких температурах, и сниженное содержание диффузионного водорода, но требует более жёстких режимов и даёт менее гладкий валик.
Большинство порошковых проволок рассчитано на постоянный ток обратной полярности (DCEP, плюс на электроде). Часть самозащитных проволок настроена на прямую полярность (DCEN). Точное указание полярности всегда есть в паспорте/datasheet проволоки; перепутанная полярность ухудшает стабильность дуги, увеличивает разбрызгивание и снижает качество шва.
Источник питания постоянного тока с жёсткой или универсальной вольтамперной характеристикой, механизм подачи проволоки (полуавтомат), горелка с подающим каналом подходящего диаметра, при FCAW-G — баллон с защитным газом и расходомер. По схеме оборудование совпадает с полуавтоматом для MAG; различие — в подающих роликах (часто с насечкой для трубчатой проволоки) и в подборе наконечников по диаметру.
Да, если проволока рассчитана на все положения, что указано в её классификации. Рутиловые газозащитные проволоки серий E71T-1, E71T-9 (по AWS A5.20) и аналогичные по ISO 17632 работают в нижнем, горизонтальном, вертикальном и потолочном положениях. Для нижнего положения с высокой производительностью существуют отдельные марки с пометкой 0 в обозначении.
В порошковой проволоке FCAW сердечник содержит много шлакообразующих компонентов; на поверхности шва образуется сплошной слой шлака. В металлопорошковой (MCAW, процесс 138 по ИСО 4063) сердечник состоит преимущественно из металлического порошка и ферросплавов, шлака почти нет, на поверхности — отдельные островки. MCAW требует защитного газа и ведёт себя ближе к MAG со сплошной проволокой по характеру дуги и переноса металла.
Международные: ISO 17632 (нелегированные и мелкозернистые стали), ISO 17633 (нержавеющие и жаростойкие), ISO 18276 (высокопрочные). Северо-американские: AWS A5.20/A5.20M:2021 (углеродистые стали), AWS A5.29/A5.29M (низколегированные), AWS A5.36/A5.36M (объединённая спецификация). Отечественная маркировка ПП/ПС/ПГ исторически опирается на ГОСТ 26271-84. Сварные соединения по подготовке кромок — ГОСТ 14771-76.
При сгорании компонентов сердечника образуется большое количество сварочных аэрозолей: оксиды железа, марганца, кремния, фториды, соединения щелочных металлов. У самозащитных проволок выделение дыма выше, чем у газозащитных, поскольку отсутствует обдув защитного газа, снижающий концентрацию аэрозоля. Обязательны местная вытяжная вентиляция и средства индивидуальной защиты органов дыхания.
Сначала определяют свариваемый материал (углеродистая, низколегированная, высокопрочная, нержавеющая сталь). Затем — условия (цех или монтаж, наличие газа), требуемые механические свойства (прочность, ударная вязкость при заданной температуре), положения сварки и толщину металла. По этим параметрам выбирают тип сердечника (рутиловый/основной/металлопорошковый), способ защиты (FCAW-S или FCAW-G) и конкретное классификационное обозначение по AWS A5.20/A5.29 или ISO 17632. Точные режимы и допуски берут из паспорта проволоки и НТД на конструкцию.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.