Сварочные материалы

Сварочными называют материалы, обеспечивающие сварочный процессии и получение качественных сварных соединений. К ним относят: электроды, присадочные металлы, флюсы и защитные газы.

Электроды.

Электродная проволока выполняет роль присадочного материал, который, расплавляясь при сварке, образует металл сварного шва.

Покрытие электрода – смесь веществ, нанесённая на электрод для облегчения зажигания и стабилизации горения сварочной дуги, защиты сварочной ванны от вредных воздействий внешней среды, металлургической обработки сварочной ванны.

Покрытие электрода предназначено:

-стабильное горение дуги

-хорошее формирование сварного шва

-получение металла шва заданного химического состава

-получение спокойного и равномерного расплавления электродного стержня и покрытия

-снижение разбрызгивания расплавленного металла

-обеспечение высокой производительности сварки

-легкая отделимость шлака от поверхности шва

-получение достаточной прочности покрытия электрода

-сохранение физико-химических и технологических свойств электродов в течении определённого промежутка времени

-обеспечение минимального выделения токсичных веществ при сварке.

Покрытие электродов.

Кислое покрытие (А) используют для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей, когда не требуется высокое качество соединений.

Основное покрытие (Б) применяют при сварке легированных и высоколегированных сталей. Более чувствительно к влаге. Токсично, так как плавиковый шпат образует летучие соединения фтора.

Рутиловое покрытие (Р) – рутиловый концентрат, до 92% TiO₂. Позволяет вести сварку в любом пространственном положении.

Целлюлозное покрытие (Ц) – содержит до 50% органических газообразующих веществ (мука, целлюлоза). Обильная газовая защита позволяет уменьшить толщину покрытия и делает эти электроды удобными для сварки в вертикальном и потолочном положениях.

По толщине покрытия в зависимости от отношения диаметра электрода D к диаметру стального стержня d различают электроды:

-с тонким покрытием (М) D/d<1,2

-средним (С) 1,2<D/d<1,45

-толстым (Д) 1.45<D/d<1,8

-особо толстым (Г) D/d>1,8

По допустимым основным положениям сварка покрытыми электродами делятся на группы:

-1 – для всех положений

-2 – для всех положений, кроме вертикального

-3 – для нижнего и горизонтального на вертикальной плоскости

-4 – для нижнего положения.

Типы электродов.

При выборе покрытых металлических электродов всегда следует предусматривать получение механических свойств металла шва не ниже механических свойств основного металла.

Прочность и надежность сварного соединения и шва, а следовательно, и всей сварной конструкции в целом прежде всего зависят от применяемых электродов при соблюдении установленной технологии сварки.

Тип электрода обозначается буквой Э, а затем следуют цифры, характеризующие минимально гарантируемое временное сопротивление (предел прочности) наплавленного металла. Например, Э42 – тип электрода с минимальным временным сопротивлением 420 МПа (42 кгс/см²).

Электроды по назначению подразделяются на классы:

У – для сварки углеродистых сталей

Л – легированных конструкционных сталей

Т – легированных теплоустойчивых сталей

В – высоколегированных сталей с особыми свойствами

Н (К) – для наплавки поверхностных слоев с различными свойствами.

Разделяют электроды для сварки на переменном и постоянном токе прямой и обратной полярности. Покрытые электроды имеют диаметр металлического стержня от 1,6 до 12 мм и длину от 150 до 450 мм.

Неплавящиеся электроды.

Для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде инертных газов (аргон, гелий), а так же для плазменных процессов резки, наплавки и напыления (ГОСТ 223949-80).

В зависимости от химического состава электроды следует изготовлять из вольфрама следующих марок: ЭВЧ – из чистого вольфрама; ЭВЛ – из вольфрама с присадкой оксида лантана; ЭВИ-1, ЭВИ-2, ЭВИ-3 – из вольфрама с присадкой оксида иттрия; ЭВТ-25 – из вольфрама с присадкой оксида тория.

Размеры электродов изменяются по диаметру от 0,5 до 10 мм, длина прутка от 75 до 300 мм. Условное обозначение вольфрамовых электродов включает в себя их марку, диаметр, длину и ГОСТ 23949-80.

Пример условного обозначения электрода марки ЭВЛ, диаметром 2,0 мм, длиной 150 мм: электрод вольфрамовый ЭВЛ-2-150 ГОСТ 23949-80.

Угольные электроды.

Сечение электродов делается обычно круглым, диаметром 5-30 мм, длиной 200-300 мм. Конец электрода затачивается на конус с углом 60-70°. Для улучшения свойств угольных электродов они подвергаются графитизации путем термической обработки при температуре около 2600°С.

Сварку угольным электродом ведут постоянным током на прямой полярности (минус на электроде). Длина дуги при этом составляет от 6 до 15 мм, дуга легко зажигается и обладает большой устойчивостью.

При обратной полярности дуга делается крайне неустойчивой, электрод обгорает и испаряется, а свариваемый металл науглероживается.

Присадочные металлы для сварки и наплавки сталей.

Стальную сварочную проволоку сплошного сечения выпускают по ГОСТ 2246-70, который предусматривает 77 марок разного химического состава, разделенные на три группы: низкоуглеродистые, легированные (2,5-10%), высоколегированные (>10% легирующих элементов).

В условном обозначении сварочной проволоки указывают диаметр и марку проволоки. Проволока 2,5Св-08ХГСМФА-ВИ-Э-О ГОСТ 2246-70.

Стальную сварочную проволоку по ГОСТ 2246-70 выпускают следующих диаметров (мм): 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2.,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 и 12,0.

Проволоку поставляют свернутой в мотки с внутренним диаметром 150…750 мм, массой 1,5…40 кг, а так же намотанной на катушки и кассеты (для автоматической и механизированной сварки).

Стальная проволока для наплавки (ГОСТ 10543-82).

Углеродистой – 4 марки, легированной и высоколегированной – по 11 марок каждой.

Проволоку применяют для наплавки под флюсом в защитных газах, при электрошлаковой наплавке. Для изготовления покрытых электродов указанная проволока не предназначена. Номинальные диаметры проволок 0,3…8,0 мм.

Пример условного обозначения проволоки из стали марки 30ХГСА диаметром 3 мм: Проволока 3Нп-30ХГСА ГОСТ 10543-82.

Сварочная проволока из алюминия и его сплавов.

Проволоку из алюминиевого сплава марки Св-Ак10 изготавливают только прессованной. Размерный ряд 0,8..12,5 мм. Стандартизованы 14 марок проволоки. Обозначение марок сварочной проволоки соответствует маркам алюминиевых сплавов.

Пример условного обозначения проволоки тянутой (В) из алюминиевого сплава марки Св-АМц, в нагартованом состоянии (Н), диаметром 5,00 мм, в бухте (БТ): Проволока В.Св-АМц Н 5,00 х БТ ГОСТ 7871-75.

Сварочные проволока и прутки из меди и ее сплавов.

Серийно промышленность выпускает проволоку диаметром 0,8…8 мм и прутки диаметром 6 и 8 мм.

Пример условного обозначения проволоки сварочной холоднодеформированной (Д), круглого сечения (КР), твердой (Т), диаметром 2,0 мм, в мотках (БТ), из сплава марки БрОЦ4-3: Проволока сварочная ДКРТ 2,0 БТ БрОЦ4-3 ГОСТ 16130-85.

Флюсы для сварки плавлением.

Сварочные флюсы применяют при механизированной сварке под флюсом, по флюсу, с магнитным флюсом и при электрошлаковой сварке.

Технологические свойства сварочных флюсов.

Флюсы выполняют ряд важных функций при сварке:

-изолируют сварочную ванну от атмосферного воздействия

-стабилизируют дугу

-формируют поверхность шва и легируют шов.

Защитные газы для сварки плавлением.

Дуговая сварка в защитных газах – один из распространенных способов сварки плавлением. Сварку в защитных газах осуществляют при вдувании в зону дуги через сопло горелки струю защитного газа. В качестве защитных применяют газы: инертные (аргон, гелий), активные (углекислый газ, кислород, азот, водород) и их смеси (аргон+кислород, аргон+углекислый газ, аргон+кислород, аргон+кислород+углекислый газ и др.). Для сварки неплавящимся электродом применяют в основном инертные газы аргон и гелий, а так же их смеси в любом соотношении.

Инертные газы.

Практически нейтральны по отношению ко всем свариваемым металлам. Такие газы применяют для сварки химически активных металлов и сплавов, а так же во всех случаях, когда необходимо получать сварные швы, не отличающиеся по составу от основного и присадочного металлов.

Аргон.

При обычных условиях аргон – бесцветный газ, неядовитый, без запаха и вкуса, почти в 1,5 раза тяжелее воздуха. Аргон для сварки поставляется в газообразном и в жидком состояниях. ГОСТ 10157-79.

Гелий.

Газ без цвета и запаха. Гелий для сварки поставляется по ТУ 51-689-75 трех сортов. При использовании гелия можно получить большую глубину проплавления.

Активные защитные газы.

В качестве активных защитных газов при дуговой сварке применяют углекислый газ. К активным газам могут быть отнесены так же кислород, азот, водород как составная часть защитного газа.

Углекислый газ.

Может находится в газообразном, сжиженном и твердом (в виде сухого льда) состояниях. Жидкая СО₂ превращается в газ при подводе к ней теплоты. 1кг =509л газа. При чрезмерно быстром отборе газа, понижении давления в баллоне, недостаточном подводе теплоты СО₂ превращается в сухой лед. ГОСТ 8050-85.

Кислород.

При нормальных условиях газ без цвета, запаха и вкуса. Химически наиболее активный. С большинством других элементов (водород, металлы, серой, фосфором и т.д.) взаимодействует непосредственно (окисление), как правило с выделением энергии. ГОСТ 6583-78.

Азот.

Бесцветный газ, не имеющий запаха и вкуса. Азот применяют при сварке меди и её сплавов, по отношению к которым он является инертным газом.

Водород.

Газ без цвета, запаха и вкуса, в 14,4 раза легче воздуха. ГОСТ 3022-80 – выпускают трех марок – А, Б и В. Ввиду возможности образования взрывоопасной смеси между водородом и воздухом следует строго соблюдать требования техники безопасности.

Смеси газов.

Смесь Ar + 10…30% N₂

Добавка азота к аргону также способствует повышению проплавляющей способности дуги. Эту смесь применяют при сварке меди и некоторых марок нержавеющей стали.

Смесь Ar + 1…5% О₂

Примесь кислорода к аргону понижает критический ток, при котором капельный перенос электродного металла переходит в струйный, что позволяет несколько увеличить производительность сварки и уменьшить разбрызгивание металла. Аргонокислородную смесь применяют для сварки малоуглеродистых и легированных сталей.

Смесь Ar + 10…20% СО₂

СО₂ при сварке малоуглеродистой и низколегированной стали способствует устранению пористости в сварных швах. Добавка СО₂ в аргону повышает стабильность дуги и улучшает формирование шва при сварке тонколистовой стали.

Тройная смесь 75% Ar + 20% CO₂ + 5% O₂

Обеспечивает высокую стабильность дуги при сварке плавящимся электродом, минимальное разбрызгивание металла, хорошее формирование шва, отсутствие пористости.

Смесь Ar + 10…20% Н₂

Применяют при микроплазменной сварке. Наличие водорода в смеси обеспечивает сжатие столба плазмы, делает его более концентрированным.

При отсутствии готовых газовых смесей газы можно смешивать на сварочном посту. Состав смеси, подаваемой в горелку, регулируют изменением расхода газов, входящих в смесь.

Электрическая дуга и ее применение при сварке.

Электрическая дуга представляет собой один из видов электрических разрядов в газах, при котором наблюдается прохождение электрического тока через газовый промежуток под воздействием электрического поля. Прохождение электрического тока через газ возможно только при наличии в нем заряженных частиц – электроном и ионов. Возникновение заряженных частиц в дуговом промежутке обуславливается эмиссией (испусканием) электронов с поверхности отрицательного электрода (катода) и ионизацией находящихся в промежутке газов и паров. Электродуга для сварки – сварочная дуга.

Сварочная дуга представляет собой электрический дуговой разряд в ионизированной смеси не только газов, но и паров металла и компонентов, входящих в состав электродных покрытий, флюсов и т.д.

Как только прекращается действие ионизирующих факторов, исчезает электропроводность и ток прекращается.

Дуга является частью электрической сварочной цепи. При сварке на постоянном токе электрод, присоединенный в положительному полюсу источника питания дуги, называется анодом, а к отрицательному – катодом.

Если сварку ведут на переменном токе, то электрод является попеременно анодом или катодом.

Классификация сварочной дуги.

По применяемым электродам – с плавящимся и неплавящимся.

По схеме подвода сварочного тока – прямого и косвенного действия

По роду тока – постоянного и переменного (однофазного и трехфазного)

По полярности постоянного тока – прямой и обратной полярности.

Дугу называют короткой если длина её составляет 2…4 мм. Нормальной 4…6 мм. Длинной – более 6 мм.

Для зажигания дуги требуется большее напряжение, чем напряжение для горения дуги. Напряжение подводимое от источника питания к электродам при разомкнутой сварочной цепи является напряжением холостого хода. При сварке на постоянном токе напряжение холостого хода не превышает 90В, а на переменном – 80В.

Магнитное дутье.

Отклонение столба дуги под действием магнитного поля, наблюдаемое в основном при сварке постоянным током, называют магнитным дутьем. Магнитное дутье вызывает непровары и ухудшает формирование шва.

Плавление и перенос электродного материала.

Перенос металла может быть:

-крупнокапельный (характерен для ручной дуговой сварки покрытым электродом)

-мелкокапельный (наблюдается при сварке под флюсом и в защитных газах – аргоне, углекислом газе и пр.)

-струйный (умеет место при сварке в аргоне на больших токах)

Мелкокапельный и струйный переносы электродного металла обеспечивают более устойчивый процесс сварки и лучшее формирование сварного шва.

Поиск по сайту: