satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2024-23-5-380-389sat-2805Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕMECHANICAL ENGINEERING АND ENGINEERING SCIENCEТехнологические особенности плавления присадочной проволоки при дуговой сварке и наплавке с введением SF6 в защитную газовую атмосферуTechnological Features of Filler Wire Melting for Arc Welding and Surfacing with the Introduction of SF6 into Protective Gas AtmosphereКоротеевА. О.KaratseyeuA. A.

Кандидат технических наук, доцент

Адрес для переписки:Коротеев Артур Олегович –Межгосударственное образовательное учреждениевысшего образования «Белорусско-Российский университет»,просп. Мира, 43, 212000, г. Могилев, Республика Беларусь.Тел.: +375 22 224-47-77karatseyeu_artur@fastmail.com

Address for correspondence:Karatseyeu Artur A. –Inter-State Educational Institutionof Higher Education “Belarusian-Russian University”,43, Mira Ave.,212000, Mоgilev, Republic of Belarus.Tel.: +375 22 224-47-77karatseyeu_artur@fastmail.com

karatseyeu_artur@fastmail.comФетисоваЕ. А.FiatsisavaK. A.

Могилев

Mоgilev

ПаршинС. Г.ParshinS. G.

Доктор технических наук, профессор

Санкт-Петербург

St. Petersburg

КоротееваА. А.KaratseyevaA. A.

Могилев

Mоgilev

Белорусско-Российский университетБеларусьBelarusian-Russian UniversityBelarusСанкт-Петербургский политехнический университет Петра ВеликогоРоссияPeter the Great St. Petersburg Polytechnic UniversityRussian Federation202407102024235380389Copyright © Коротеев А.О., Фетисова Е.А., Паршин С.Г., Коротеева А.А., 20242024Коротеев А.О., Фетисова Е.А., Паршин С.Г., Коротеева А.А.Karatseyeu A.A., Fiatsisava K.A., Parshin S.G., Karatseyeva A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/2805

В статье на основании результатов экспериментальных исследований установлены важные закономерности зависимости частоты коротких замыканий дугового промежутка и коэффициента потерь электродного металла на разбрызгивание от напряжения на дуге и скорости подачи присадочной проволоки при сварке и наплавке с введением газообразного SF6 в защитную смесь Ar + CO2. Предлагается вводить фторсодержащие компоненты SF6 непосредственно в защитную газовую смесь 82 % Ar + 18 % CO2 в количествах, не превышающих 2 %. Технология позволяет снизить количество диффузионного водорода в наплавленном металле, что является актуальной задачей при сварке высокопрочных сталей и материалов, чувствительных к водородному охрупчиванию. Ранее нами был решен ряд вопросов, связанных с препятствием повышения концентрации S в наплавленном металле, что позволило определить наиболее эффективные концентрации SF6 в составе защитной газовой среды, ограниченные 1,5 % по объему от общего состава (Ar + CO2) + SF6. При этом модификация защитной газовой атмосферы галогенидным соединением SF6 оказывает существенное влияние на характеристики плавления электродной проволоки и температурные показатели в зоне горения дуги. Это обусловлено высоким потенциалом ионизации фтора как продукта высокотемпературной реакции диссоциации SF6. Полученные результаты позволили определить наиболее эффективные соотношения между значениями параметров режима, а также исследовать специфику плавления присадочной проволоки в модифицированной SF6 защитной атмосфере. Установлены важные закономерности, раскрывающие технологические особенности сварки и наплавки с модификацией защитной атмосферы галогенидными соединениями.

On the basis of the results of experimental studies the paper establishes important patterns of dependence of the frequency of short circuits of the arc gap and the coefficient of loss of electrode metal due to spatter from the voltage on the arc and the feed rate of the filler wire during welding and surfacing with the introduction of gaseous SF6 into the Ar + CO2 protective mixture. It is proposed to introduce fluorine-containing components of SF6 directly into the protective gas mixture of 82 % Ar + 18 % CO2 in quantities not exceeding 2 %. The technology makes it possible to reduce the amount of diffusion hydrogen in the deposited metal, which is an urgent task when welding high-strength steels and materials sensitive to hydrogen embrittlement. Previously, we resolved a number of issues related to the obstacle to increasing the concentration of S in the deposited metal, which made it possible to determine the most effective concentrations of SF6 in the protective gas environment, limited to 1.5 % by volume of the total composition (Ar + CO2) + SF6. At the same time, modification of the protective gas atmosphere with the halide compound SF6 has a significant effect on the melting characteristics of the electrode wire and temperature indicators in the arc combustion zone. This is due to the high ionization potential of fluorine as a product of the high-temperature dissociation reaction of SF6. The results obtained have made it possible to determine the most effective relationships between the values of the mode parameters, as well as to study the specifics of melting the filler wire in a protective atmosphere modified with SF6. Important regularities have been established that reveal the technological features of welding and surfacing with modification of the protective atmosphere with halide compounds.

дуговая сварка в защитных газахзащитные газовые смесимодификация защитной газовой средыкоэффициент потерь электродного металла на разбрызгиваниечастота коротких замыканий дугового промежуткаarc welding in shielding gasesshielding gas mixturesmodification of the shielding gas environmentcoefficient of loss of electrode metal due to spatteringfrequency of arc gap short circuitsReferencesФетисова, Е. А. Технология дуговой сварки с введением модифицирующих газовых компонентов в защитную атмосферу / Е. А. Фетисова, А. О. Коротеев, А. А. Коротеева // Новые технологии и материалы, автоматизация производства: сб. ст. междунар. науч.-техн. конф., Брест, 20–21 окт. 2022 г. Брест: БрГТУ, 2022. С. 175–178.Fetisova E. A., Koroteev A. O., Koroteeva A. A. (2022) Arc Welding Technology with the Introduction of Modifying Gas Components into A Protective Atmosphere. Novye tekhnologii i materialy, avtomatizatsiya proizvodstva: sb. st. mezhdunar. nauch.-tekhn. konf., Brest, 20–21 okt. 2022 g. [New Technologies and Materials, Production Automation: Collected papers from the International Scientific and Technical Conference]. Brest, Brest State Technical University, 175–178 (in Russian).Фетисова, Е. А. Перспективы применения галоидных соединений в составе защитной газовой атмосферы при дуговой сварке / Е. А. Фетисова, А. О. Коротеев // I Республиканский форум молодых ученых учреждений высшего образования: сб. материалов форума. Минск: БНТУ, 2022. С. 75–76.Fetisova E. A., Koroteev A. O. (2022) Prospects for the Use of Halogen Compounds as Part of a Protective Gas Atmosphere in Arc Welding. I Respublikanskii forum molodykh uchenykh uchrezhdenii vysshego obrazovaniya: sb. materialov foruma [1st Republican Forum of Young Scientists of Higher Education Institutions: Proceedings of the Forum]. Minsk, Belarusian National Technical University, 75–76 (in Russian).Фетисова, Е. А. Особенности дуговой сварки и наплавки с модификацией защитной газовой атмосферы галоидными соединениями / Е. А. Фетисова, А. О. Коротеев // Молодежь и наука: актуальные проблемы фундаментальных и прикладных исследований: материалы V Всерос. национальной науч. конф. молодых ученых, Комсомольск-на-Амуре, 11–15 апр. 2022 г.: в 4 ч. / редкол.: А. В. Космынин (отв. ред.) [и др.]. Комсомольск-на-Амуре: ФГБОУ ВО «КнАГУ», 2022. Ч. 2. C. 89–90.Fetisova E. A., Koroteev A. O. (2022) Features of Arc Welding and Surfacing with Modification of the Protective Gas Atmosphere with Halogen Compounds. Molodezh' i nauka: aktual'nye problemy fundamental'nykh i prikladnykh issledovanii: materialy V Vseros. Natsional'noi nauch. konf. molodykh uchenykh, Komsomol'sk-na-Amure, 11–15 apr. 2022 g. Ch. 2 [Youth and Science: current problems of fundamental and applied research: Proceedings of the 5th All-Russian National Conference of Young Scientists, Komsomolsk-on-Amur, April 11–15, 2022. Part. 2]. Komsomolsk-on-Amure, Komsomolsk-on-Amure State University, 89–90 (in Russian).Установка для смешивания трехкомпонентной защитной газовой среды при сварке / Е. А. Фетисова [и др.] // Новые материалы, оборудование и технологии в промышленности: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Могилев: Белорус.Рос. ун-т, 2022. С. 88.Fetisova E. A., Shukan N. A., Koroteeva A. A., Koroteev A. O. (2022) Installation for Mixing a Three-Component Protective Gas Environment during Welding. Novye materialy, oborudovanie i tekhnologii v promyshlennosti: materialy Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. [New Techno-logies and Materials, Production Automation: Proceedings of the International Scientific and Technical Conference]. Mogilev, Belarusian-Russian University, 88 (in Russian).Коротеев, А. О. Дуговая сварка с функциональной модификацией защитной газовой атмосферы галоидными соединениями / А. О. Коротеев, Е. А. Фетисова // Актуальные вопросы и передовые технологии сварки в науке и промышленности: сб. ст. I Междунар. науч.-техн. конф. Могилев: Белорусско-Российский ун-т, 2022. С. 112–118.Koroteev A. O., Fetisova E. A. (2022) Arc Welding with Functional Modification of the Protective Gas Atmosphere with Halogen Compounds. Aktual'nye voprosy i peredovye tekhnologii svarki v nauke i promyshlennosti: sb. st. I Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. [Current Issues and Advanced Technologies in Science and Industry. Collection of articles of the 1st Int. Scientific-Technical Conf.]. Mogilev, Belarusian-Russian University, 112–118 (in Russian).Фетисова, Е. А. Влияние гексафторида серы в составе газовой защитной атмосферы при дуговой сварке на содержание водорода в наплавленном металле / Е. А. Фе-тисова, А. О. Коротеев, А. А. Коротеева // Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Могилев: Белорусско-Российский ун-т, 2021. С. 174.Fetisova E. A., Koroteev A. O., Koroteeva A. A. (2021) The Influence of Sulphur Hexafluoride in the Composition of the Gas Protective Atmosphere during Arc Wel-ding on the Hydrogen Content in the Deposited Metal. Materialy, oborudovanie i resursosberegayushchie tekhnologii: materialy Mezhdunar. nauch.-tekhn. Konf. [Materials, Equipment and Resource-Saving Technologies: Procee-dings of International Scientific and Technical Conference]. Mogilev, Belarusian-Russian University, 174 (in Russian).Фетисова, Е. А. Особенности металлургических процессов при дуговой сварке с модификацией защитной газовой атмосферы галоидными соединениями / Е. А. Фетисова, А. О. Коротеев, А. А. Коротеева // Вестник Белорусско-Российского университета. 2022. № 1 (74). С. 87–96.Fetisova E. A., Koroteev A. O., Koroteeva A. A. (2022) Features of Metallurgical Processes in Arc Welding with Modification of the Protective Gas Atmosphere with Ha-logen Compounds. Vestnik Belorussko-Rossiyskogo Universiteta = Belarusian-Russian University Bulletin, (1), 87–96 (in Russian).О потерях электродного металла при дуговой сварке с модификацией защитной атмосферы газообразными галогенидными соединениями / Е. А. Фетисова [и др.] // Вестник Белорусско-Российского университета. 2023. № 2 (79). С. 97–106.Fetisova E. A., Koroteev A. O., Kulikov V. P., Koroteeva A. A., Lopatina A. A., Dolgaya V. D. (2023) On Losses of Electrode Metal during Arc Welding with Modification of the Protective Atmosphere with Gaseous Halide Compounds. Vestnik Belorussko-Rossiyskogo Universiteta = Belarusian-Russian University Bulletin, (2), 79–106 (in Russian).Шукан, Н. М. Влияние модификации защитной атмосферы галогенидом SF6 на характеристики дугового разряда при сварке / Н. М. Шукан, Е. А. Фетисова, И. И. Цыганков // Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Могилев: Белорусско-Российский ун-т, 2023. С. 212.Shukan N. M., Fetisova E. A., Tsygankov I. I. (2023) The Influence of Modification of the Protective Atmosphere with SF6 Halide on the Characteristics of the Arc Discharge during Welding. Materialy, oborudovanie i resursosberegayushchie tekhnologii: materialy Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. [Materials, Equipment and Resource-Saving Technologies: Proceedings of the International Scientific and Technical Conference]. Mogilev, Belarusian-Russian University, 212 (in Russian).Фетисова, Е. А. Влияние трехкомпонентной защитной газовой среды на форму и размеры шва при дуговой сварке / Е. А. Фетисова, А. А. Коротеева // Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Могилев: Белорусско-Российский ун-т, 2023. С. 205.Fetisova E. A., Koroteev A. A. (2023) The Influence of a Three-Component Protective Gas Environment on the Shape and Dimensions of a Weld in Arc Welding. Materialy, oborudovanie i resursosberegayushchie tekhnologii: materialy Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. [Materials, Equipment and Resource-Saving Technologies: Proceedings of the International Scientific and Technical Conference]. Mogilev, Belarusian-Russian University, 205 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.