Разновидности материалов для сварки металла

Разновидности материалов для сварки металла

Соединение металлических конструкций способом сварки является наиболее распространенным методом в строительстве, приборостроении, выпуске машин и механизмов.

В процессе сварки две поверхности соединяются после расплавления основного металла под действием тепла. Применяется добавочный наплавляемый элемент, образующий после охлаждения и кристаллизации сварной шов, или наплавку. Сварочный материал вводится в рабочее пространство плавящимся, токоведущим, неплавящимся электродом или газовой сваркой. В процессе работы материалы для сварки выполняют работу: при расплавлении, перемещении в дуге, нахождении в ванне, отвердевании защищают расплавленный металл; легируют и раскисляют металл, регулируя химический состав сталей; удаляют из заполнения шва оксиды, шлаки, фосфор и серу; освобождают шовную массу от азота и водорода.

Классификация материалов для сварки

Большое количество материалов, требующихся для соединения металлов сваркой, затрудняют точную классификацию, но основные сварочные материалы подразделяются так: присадочная проволока для сварки и наплавки; для дуговой сварки штучные электроды; проволочные и пластинчатые электроды для шлаковой сварки; присадочные добавочные материалы несплошного, сплошного, трубчатого сечения; присадочные волоченые, катаные, протянутые литые стержни и проволока, наплавочные ленты с порошковым покрытием; горючий газ или кислород; сварочная аппаратура, компрессор; баллоны для содержания газа; генератор для получения из карбида кальция ацетилена или ацетиленовый баллон под давлением; редуктор для снижения давления сварочного газа; горелки для сварки, закалки, наплавления с набором необходимых типов наконечников разного диаметра; резиновые шланги для перемещения кислорода; флюсы и порошки для сварки.

Плавящиеся проволоки, пластины и стержни

Такой вид электродов применяется при сварке в защитных газах, под флюсом, электрошлаковой. Стальная проволока, как сварочный материал, подразделяется на высоколегированную, низкоуглеродистую и легированную. Всего по сортаменту определяется 77 видов подобных изделий. Подбирая требуемые марки, меняют химический состав шва. Обычно применяют состав проволоки, похожий на свариваемый металл. Характеристика материала сварочного должна соответствовать ГОСТу и указывается на упаковке.

Легированная и низкоуглеродистая стали для изготовления проволоки делятся на омедненные и неомедненные. Для ручной сварки используют проволоку, рубленную на куски длиной от 360 до 400 мм. Поставляется потребителю мотками весом от 20 до 85 кг. Все мотки оснащаются этикетками с указанием изготовителя и технических параметров проволоки.

Пластины применяют для электрошлаковой сварки. Дуговая ручная сварка выполняется с помощью электродного металлического стержня со специальным покрытием, который называется электродом. Электроды делят в зависимости от толщины и состава нанесенного слоя и качества изготовления. По толщине различают особо толстое, среднее и тонкое покрытие.

Три группы в ГОСТе служат для деления электродов в зависимости от точности изготовления и содержания серы и фосфора в составе покрытия. Тип сварочного материала с покрытием из стабилизирующих, связующих, раскисляющих, легирующих компонентов обозначается буквами:

  • покрытие с кислотными добавками – А;
  • основной классический вариант – Б;
  • покрытие с добавкой целлюлозы – Ц;
  • смешанные материалы в поверхностном слое – П.

Неплавящиеся сварные стержни и электроды для машинной сварки

Для соединения поверхностей в защитных газах используют специальные сварочные материалы. Определение такой сварки дается как процесс, использующий в качестве источника тепла электрическую дугу между электродом и поверхностью. Круглые электроды из вольфрама диаметром 5-10 мм подводят электрический ток к области дуги. В качестве материала используется чистый вольфрам или добавляются присадки оксидов лантана, иттрия, диоксида натрия. Сам вольфрам не удается заменить более дешевым металлом, так как он является самым тугоплавким, с высокой температурой кипения (5900 ºС) и применяется для сварки постоянным и переменным током.

Применение кислорода

Кислород тяжелее воздуха, он способствует сгоранию газов и паров с большой скоростью, при этом выделяется тепло и достигается высокая температура плавления. Взаимодействие сжатого кислорода с жирными маслами и смазочными материалами приводит к самопроизвольному воспламенению и взрыву, поэтому работа с баллонами кислорода ведется в чистых условиях, без опасности подобных загрязнений. Хранение сварочных материалов кислородного типа производится с соблюдением норм пожарной безопасности.

Кислород для сварки бывает технический, получаемый из атмосферы. Воздух обрабатывают в специальных разделительных аппаратах, удаляются углекислые примеси, конечный продукт сушится. Жидкий кислород для перевозки и хранения требует особых емкостей с повышенной теплоизоляцией.

Использование ацетилена

Ацетилен представляет собой соединение кислорода с водородом. Этот горючий газ при нормальной температуре находится в газообразном состоянии. Бесцветный газ содержит примеси аммиака и сероводорода. Опасной является воспламеняющаяся составляющая материала. Сварочного давления более 1,5 кгс/см2 или ускоренного нагревания до 400 ºС достаточно для взрыва. Производят газ электродуговым разрядом, способствующим разделению жидких горючих составляющих или разложением карбида кальция под действием влаги.

Газовые заменители ацетилена

Требования к сварочным материалам позволяют применять для работы пары жидкостей и другие газы. Они используются, если температура нагрева превышает в два раза показатель плавления металла. Для горения разных видов газов требуется то или иное количество кислорода, поступающего в горелку. Горючие вещества взамен ацетилена применяются из-за их дешевизны и возможности повсеместной добычи. Они применяются в различных областях промышленности, но использование заменителей ограничено их сравнительно низкой границей нагревания.

Проволока и сварочные флюсы

Для сварки не применяется неизвестная проволока неопознанной марки. Поверхность присадочной проволоки выполняется гладкой, очищенной от ржавчины, окалины, жира. Она подбирается по показателю плавления, который ниже этой характеристики у свариваемых сталей. Одним из качественных свойств проволоки является ее постепенное плавление без резкого выброса брызг. В виде исключения, если нет требуемой проволоки, для сварки латуни, свинца, меди, нержавейки применяют полоски нарезанного металла из того же материала, который соединяется. При сварке металлов, таких как алюминий, магний, медь, латунь, чугун, происходит активное взаимодействие цветного литья с кислородом из атмосферы или окислительного пламени. Реакция приводит к образованию окислов с высокой температурой плавления, которые создают вредную пленку и затрудняют переход вещества на поверхности в жидкое состояние. Сварочный материал под названием флюс, состоящий из пасты или порошка соответствующего состава, применяют для защиты поверхности расплавленной массы. Материалом служит борная кислота, прокаленная бура. Флюсы не используют при сварке легированных сталей.

Предохранительные водяные затворы

Приспособления для защиты резинового трубопровода и газового генератора от возврата обратного огня из горелки называют затвором. Требования к сварочным материалам определяют, что водяной затвор конструируется таким образом, что не дает воспламениться кислородной или ацетиленовой массе в отверстии горелки или резака. Водяной затвор обязательно присутствует в комплектации аппарата, это требование противопожарной безопасности, которое обязательно выполняется. Затвор ставится на промежутке между резаком и горелкой, по инструкции он находится в исправном состоянии и периодически наполняется водой до положенного уровня. Это приспособление является главным в цепи сварочного оборудования.

Баллоны для хранения сжатых газов

Баллоны изготавливают в виде стальных сосудов цилиндрической формы. Конусное отверстие в области горловины закрывается запорным вентилем на резьбе. Соединение стенок баллона производится бесшовным способом, материалом служит легированная и углеродистая сталь. Наружная окраска дает возможность распознать вид газа, помещенного внутрь. Кислород транспортируют в голубых сосудах, ацетиленовые баллоны красят в белый цвет, желто-зеленый оттенок говорит о содержании водорода, остальные горючие газы помещают в красные емкости.

На верхней части баллона пишутся паспортные данные газа. Требование к хранению сварочных материалов предписывает устанавливать баллоны вертикально и крепить к стене хомутом. Вентили баллонов для хранения кислорода изготавливают из латуни, применение сталей не разрешается из-за коррозии материалов в газовой среде. Краны ацетиленовых газовых баллонов делают стальными, запрещается использовать медь и сплав с содержанием меди свыше 70%. Ацетилен во взаимодействии с медью образует взрывчатую смесь.

Газовые редукторы

Такой сварочный материал, как редуктор, служит для сброса газового давления из баллона и поддержания показателя на постоянном уровне в процессе всего времени работы, независимо от понижения напора вещества в баллоне. Редукторы выпускают двухкамерные и однокамерные. Первые работают более продуктивно, поддерживают неизменное давление и не замерзают при длительном использовании газовых смесей. Для подачи газа в горелку служат резиновые шланги с тканевыми прокладками, которые проходят предварительное испытание на прочность и выдержку напора, о чем существуют специальные документы. Отдельно применяют шланги для кислорода и ацетилена. Для подачи керосина и бензина используют рукава из материала, стойкого к бензину.

Требования к материалам для сварки

Для любого типа сварки используются материалы в соответствии со строгими стандартами, где четко обозначены требования к приемке и контролю. Все партии, пошедшие на изготовление сварочных материалов в заводских условиях, снабжаются сертификатом с указанием технических показателей: знак товарной принадлежности изготовителя; условные обозначения, состоящие из букв и цифр, показывающих марку и тип; заводской номер партии плавки и смены; показатель поверхностного состояния электрода или проволоки; химический состав сплава с указанием процентного соотношения; механические характеристики получаемого наплавленного шва; вес нетто.

Общими требованиями для всех электродов являются стабильно горящая дуга, хорошо сформированный шов. Металл полученной наплавки соответствует предварительно заданному химическому составу, расплавление стержня при работе идет равномерно, без разбрызгивания и выделения токсических веществ. Проволока способствует производству высококачественной сварки, шлак с поверхности шва удаляется легко, покрытие шва отличается прочностью. Электроды сохраняют технические параметры в течение длительного времени. Для выполнения процесса сварки важна каждая деталь. Применение качественных материалов в работе играет не последнюю роль в процессе стойкого и прочного соединения металлов.

Материалы для сварочных работ

При выполнении сварки плавлением применя­ют: сварочную проволоку, плавящиеся и неплавящиеся элек­троды, электроды со специальным покрытием. Для защиты сварочной ванны используют различные флюсы и защитные газы. Правильный выбор сварочных материалов является зало­гом качественной сварки.

Электродные материалы. Сварочная проволока выпускается нескольких десятков марок и диаметров; каждый вид проволо­ки предназначен для определенного вида работ. Маркировка проволоки выполняется буквенным и цифровыми символами, указывающими на содержание примесей и виды сталей, для сварки которых она предназначена. Марка сварочной прово­локи состоит из нескольких элементов: буквенного символа «Св» в начале маркировки, означающего «проволока свароч­ная»; цифрового индекса после буквенного символа, указы­вающего содержание углерода в сотых долях процента (марка Св-08 означает «проволока сварочная с содержанием углерода 0,08 %» буквенного символа после цифры, обозначающего ле­гирующие элементы; цифры после них, указывающие про­центное содержание легирующего элемента в сотых долях про­цента при его содержании более 1 %. Если его содержание не превышает 1 %, то его количественный состав в маркировоч­ном индексе не проставляют.

Химические элементы в сталях обозначают следующими символами: алюминий — Ю, азот — А, титан — Т, хром — X, цир­коний — Ц, кремний — С, вольфрам — В, кобальт — К, марга­нец — Г, молибден — М, никель — Н, медь — Д, бор — Р, вана­дий — Ф, ниобий — Б. Индекс А в конце маркировки указывает на то, что проволока изготовлена из. высококачественной ста­ли, которая содержит мало вредных примесей.

При сварке низкоуглеродистых сталей применяют свароч­ную проволоку марок: Св-08, Св-08А, Св-08АА, Св-08ГА, Св-ГА и Св-10Г2. Диаметр сварочной проволоки, выпускае­мой современной промышленностью, может колебаться от 0,3 до 12 мм.

В последнее время используют проволоку с медным покры­тием, защищающим ее поверхность от атмосферного воздейст­вия. Выбирая проволоку, следует внимательно изучить инфор­мацию на бирке, прикрепленной к каждому мотку или бухте. Здесь указывают изготовителя, марку стали, из которой прово­лока изготовлена, и ее диаметр. Кроме того, к каждой постав­ляемой партии проволоки независимо от ее количества должен прилагаться сертификат соответствия.

Читайте также  Предел текучести стали с255

Ответственные конструкции, к качеству сварки которых предъявляют повышенные требования, варят порошковыми проволоками. Такая проволока представляет собой металличе­скую оболочку из низкоуглеродистой стали, в полость которой запрессован порошок состава, специально подобранного в за­висимости от марки свариваемой стали и требований, предъ­являемых к сварному соединению. Это может быть простой железный порошок, служащий заполнителем сварочного шва, или специальный сплав, обеспечивающий легирование сварного соединения. Оболочку получают путем протягивания стальной ленты через калиброванное отверстие специальных фильеров.

Порошковая проволока маркируется символом «ПП», за которым следует буквенный и цифровой символы, указываю­щие ее тип. Хранят и транспортируют сварочную проволоку в условиях, исключающих ее загрязнение и окисление.

Электроды для ручной дуговой сварки изготовляют в виде стержней из холоднотянутой калиброванной сварочной про­волоки, на которую методом опрессовки под давлением нане­сен слой защитного покрытия. Роль покрытия заключается в металлургической обработке сварочной ванны, защите ее от атмосферного воздействия и обеспечении более устойчивого горения дуги. В состав защитного покрытия входят:

  • стабилизирующие вещества, обеспечивающие устойчивый процесс горения дуги за счет соединений щелочных и щелоч­ноземельных металлов, обладающих низким потенциалом ио­низации. К таким металлам относят калий, натрий, кальций, которые содержатся в кальцинированной соде, поташе, неко­торых видах известняка и мрамора;
  • шлакообразующие компоненты, представляющие собой руды (титановые и марганцевые) и минералы (полевой шпат, гра­нит, кремнезем, плавиковый шпат). При помощи шлакообра­зующих компонентов вокруг сварочной ванны создается за­щитная шлаковая пленка, препятствующая протеканию окис­лительных процессов;
  • газообразующие — неорганические вещества (мрамор СаС03, магнезит MgC03 и др.) и органические (крахмал, древесная му­ка и т.п.). Роль этих веществ сводится к дополнительной защи­те сварочной ванны за счет выделенных газов, образующих за­щитную оболочку;
  • легирующие элементы и раскислители — кремний, марганец, титан и др., а также сплавы этих элементов с железом. Их при­меняют для наполнения сварочной ванны легирующими эле­ментами, придавая металлу нужное состояние;
  • раскисляющие вещества, позволяющие восстанавливать ме­таллы из образовавшихся в сварочной ванне оксидов. Для это­го служат ферромарганец, ферросилиций и ферротитан;
  • связующие компоненты — водные растворы силикатов натрия и калия, называемые жидким стеклом, которые придают моно­литность покрытию из порошковых материалов;
  • формовочные добавки — вещества, придающие покрытию пла­стические свойства (бетонит, каолин, декстрин, слюда и проч.).

Для обеспечения устойчивого горения дуги в покрытия вводят вещества, содержащие элементы с низким потенциа­лом ионизации (соли щелочных металлов). С целью повыше­ния производительности сварки в покрытия добавляют желез­ный порошок, содержание которого может достигать 60 % мас­сы покрытия.

Все электроды для ручной сварки можно разделить на сле­дующие группы: В — для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами (49 типов); Л — для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением раз­рыву свыше 600 МПа (пять типов — Э70, Э85, Э100, Э125, Э150; цифры в обозначении электрода для сварки конструкционных сталей означают гарантируемый предел прочности металла шва); Т — для сварки легированных теплоустойчивых сталей (9 типов); У — для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением раз­рыву; Н — для наплавки поверхностных слоев с особыми свой­ствами (44 типа).

Выпускаемые промышленным способом электроды в зави­симости от допустимого пространственного положения свар­ки подразделяют на четыре группы:

  • для сварки во всех положениях шва;
  • для сварки во всех положениях, кроме вертикального сверху вниз;
  • для сварки в нижнем, горизонтальном положении шва на вер­тикальной плоскости и вертикальном — снизу вверх;
  • для сварки в нижнем положении и нижнем «в лодочку».

Маркировка электродов состоит из буквы «Э» и цифр, ука­зывающих прочностные характеристики наплавленного метал­ла Например, электроды Э42 обеспечивают минимальное со­противление шва внешним нагрузкам с давлением 420 МПа. Ес­ли в обозначении после цифр стоит буква «А», то данный тип электрода обеспечивает более высокие пластические свойства наплавленного металла. Электроды различают по маркам, кото­рые указаны в их паспорте. Одному и тому же типу электродов может соответствовать несколько марок. К примеру, электро­дам типа 46 соответствуют марки АНО-4, МР-3 и некоторые другие, электродам типа Э42 — марки УОНИ-13/45 и СМ-11.

Перед сваркой необходимо ознакомиться с надписью на этикетке пачки. Например, условное обозначение на упако­вочной пачке Э42А-УОНИ- 13/45-УД Е432(5)-Б1=ОП рас­шифровывается следующим образом: Э42А — тип электрода с прочностной характеристикой шва 420 МПа; УОНИ-13/45 — марка электрода; У — назначение электрода — для сварки угле­родистых и низкоуглеродистых сталей; Д — электрод с толстым покрытием; Е432(5) — группа индексов, указывающих характе­ристики наплавленного металла; Б — вид покрытия; 1 — для всех пространственных положений; = ОП — постоянный ток обратной полярности.

При необходимости электроды прокаливают не позднее чем за 5 суток до сварки. После этого электроды хранят в запа­янных полиэтиленовых пакетах без доступа воздуха. Нельзя прокаливать электроды более 2 раз (не считая прокалку при их изготовлении), так как покрытие может отслаиваться и осы­паться.

Неплавящиеся электроды применяют для возбуждения и поддержания сварочной дуги, но сами они не наполняют сва­рочную ванну. Для этого применяют электроды в виде стерж­ней цилиндрической формы, выполненные из тугоплавкого материала (в основном вольфрама, реже угля или графита). Ко­нец электрода затачивается на конус. Для поддержания устой­чивой дуги в состав электродов вводят оксиды активирующих редкоземельных металлов (торий, лантан и т.д.), повышающие эмиссионную способность электрода.

Графитовые электроды имеют высокую электрическую проводимость, стойкость против окисления при высоких тем­пературах.

Вольфрамовые электроды изготовляют из чистого вольфра­ма или с добавлением активизирующих присадок, которые обеспечивают более устойчивое горение дуги, повышают стой­кость электрода при повышенной плотности тока. Содержание активирующих добавок обычно не превышает 1 -3 %.

Флюсы для дуговой сварки используют с целью защиты от вредных воздействий атмосферных газов и металлургической обработки сварочной ванны. Их введение обеспечивает высо­кое качество шва за счет поддержания устойчивого процесса сварки, формирования оптимального химического состава шва, механических свойств сварных соединений (прочность) и легкой отделяемости шлаковой корки от поверхности. Швы получаются плотные и не склонные к кристаллизационным трещинам. Флюсы вводят в сварочную ванну различными спо­собами: наносят в виде паст на кромки свариваемых деталей, вводят в виде порошков или газов непосредственно в свароч­ную дугу или пламя (рисунок ниже).

Схема дуговой сварки под слоем флюса

кислотный оксид + основной оксид = соль.

Образующиеся при этом легкоплавкие соли в виде шлака всплывают на поверхность сварочной ванны.

Для сварки чугуна в качестве флюса может применяться чистая бура. Сварку низкоуглеродистых сталей выполняют преимущественно низкоуглеродистой сварочной проволокой в сочетании с высококремнистым марганцевым флюсом.

Перед употреблением флюсы обычно прокаливают, соблю­дая режимы, указанные в ТУ или в паспортах, разработанных заводом-изготовителем.

Защитные газы, служащие для снижения вредного воздейст­вия окружающей среды, могут применяться как в чистом виде, так и в виде смесей. В основном это инертные газы аргон и ге­лий. Инертные газы не вступают в химическую реакцию с ме­таллом и не растворяются в нем. Их используют преимущест­венно при сварке химически активных металлов (титан, алю­миний, магний и т.д.). Кроме инертных газов для защиты сварочной ванны могут применять активные газы — углекис­лый газ и азот.

Аргон — бесцветный негорючий неядовитый газ тяжелее воздуха, не образующий с ним взрывчатых смесей. Он хорошо обеспечивает защиту сварочной ванны, не вступая с ним в ре­акцию. Поставляется в баллонах вместимостью 40 л под давле­нием.

Гелий — значительно легче воздуха, следовательно, аргона, поэтому расход гелия при сварке увеличивается в 1,5-2 раза. По своим качествам гелий не уступает аргону, а в некоторых случаях превосходит его. Так, при одном и том же токе дуга в среде гелия выделяет в 1,5-2 раза больше энергии, чем в арго­не. Это позволяет повысить скорость сварки; но стоимость ге­лия выше, чем аргона, поэтому он применяется реже.

Азот — активный газ без цвета, запаха и вкуса. В соедине­нии с металлами, азот образует нитриды, снижающие механи­ческие свойства металла. Его используют для сварки меди и ее сплавов, по отношению к которым азот является инертным га­зом.

Водород — горючий взрывоопасный газ, не имеющий цвета, запаха и вкуса, в 14,5 раза легче воздуха. Так как водород обра­зует взрывоопасные смеси (особенно с кислородом), то его не применяют в чистом виде для сварки. Смесь водорода и аргона значительно улучшает процесс формирования шва, повышает чистоту его поверхности, увеличивает глубину проплавления. Такой смесью часто пользуются при сварке тонких металлов (толщиной до 1 мм).

Кислород — газ, не имеющий цвета,запаха и вкуса, активно поддерживает горение. Его используют для газопламенной сварки металлов. Однако при соприкосновении сжатого ки­слорода с маслом происходит мгновенное окисление, сопрово­ждающееся выделением теплоты, что может привести к вос­пламенению масла и даже к взрыву.

Смесь кислорода и аргона при сварке благоприятно влияет на металлургические процессы и технологические характери­стики. Так, при содержании кислорода в аргоне до 5 % повы­шается стабильность сварочной дуги, увеличивается текучесть сварочной ванны, улучшается процесс формирования шва, пе­ренос металла становится мелкокапельным.

Углекислый газ (диоксид углерода) со слабым запахом и рез­ко выраженными окислительными свойствами является ак­тивным защитным газом. Для сварки применяют сварочный углекислый газ чистотой 99,5 %. Углекислый газ не токсичен и не взрывоопасен. При содержании его в рабочей зоне до 0,5 % не представляет опасности для здоровья. Более высокие кон­центрации (свыше 5 %) могут оказать вредное воздействие на организм человека.

Разновидности материалов для сварки металла

Известно более 60-ти видов сварочных процедур, для каждой из которых предусматриваются особые расходные материалы для сварки, отличающиеся спецификой применения.

К числу таких материалов могут быть отнесены различные сварочные флюсы, обладающие заданными техпроцессом характеристиками, а также специальные инертные газы, используемые для защиты зоны сварки от окисления воздухом.

Помимо защиты материалы для сварочного процесса способны выполнять функцию химической очистки металлов, а также влиять на прочность образуемого соединения (шва).

Конкретный выбор сварочных материалов определяется используемым оборудованием и спецификой протекающих при сварке процессов. Государственный реестр содержит большое количество наименований изделий, которые принято называть расходными и которые используются по своему прямому назначению.

По способу использования в технологической цепочке основные виды расходного материала делятся на следующие группы:

  • газы (газовые смеси);
  • сварочные флюсы;
  • присадочные проволоки;
  • плавильные стержни (электроды);
  • специальные керамические прокладки.

Ассортимент инертных газообразных веществ очень разнообразен и включает в свой состав такие распространённые газы, как аргон, углекислота, ацетилен и кислород. Гораздо реже в различных режимах сварки применяются гелий и водород.

Все эти сварочные составы имеют вполне конкретное применение, причём одни из них подходят для ручной дуговой сварки, а другие используются при работе в автоматическом и полуавтоматическом режимах.

Способы применения

Полный перечень функций, выполняемых вспомогательными сварочными материалами, выглядит следующим образом:

  • поддержание полноценного и устойчивого дугового разряда;
  • блокирование кислорода, содержащегося в окружающем воздухе;
  • обеспечение заданных параметров самого процесса сварки и свойств обрабатываемых при этом металлов.

Рассмотрим, каким образом связана характеристика каждого из перечисленных сварочных материалов с особенностями его применения.

Электроды

Основное предназначение этих обязательных компонентов сварочного процесса – подведение электрического тока той или иной формы и полярности в зону сварки и обеспечение условий для плавления металла.

По своим конструктивным особенностям электроды подразделяются на металлические или неметаллические «расходники». Изделия на металлической основе делают из стали, вольфрама и других цветных металлов (меди, бронзы и им подобным), а неметаллические – с покрытием из неплавящихся угольных и графитовых составляющих.

Читайте также  Утюг для пайки полипропиленовых труб размеры

Второй тип электродов (их ещё называют покрытыми), как правило, применяется при организации ручного сваривания заготовок, а в качестве стержня в них используется высоколегированная или углеродистая сталь.

Любые разновидности электродных материалов должны обеспечивать не только устойчивое горение в зоне сварки, но и изоляцию сварочной ванны от атмосферного кислорода, а также снижать эффект разбрызгивания частиц металла.

Проволока

Проволочные материалы так называемого «сплошного» типа идут на изготовление и производство специальных плавящихся электродов и присадочных прутков и могут применяться как в автоматических режимах сварки, так и для полуавтомата. Химический состав и основной типоразмер (диаметр) сварочной проволоки определяется толщиной свариваемых заготовок и химическими свойствами металла.

Ещё одна разновидность этих изделий называется «порошковой» и выглядит как трубка, наполненная внутри порошкообразным веществом. Заполняющий внутренние полости порошок выполняет в ней функцию, аналогичную покрытию на электродных стержнях.

Сварочные газообразные материалы (аргон, углекислота, гелий и кислород) применяются как по отдельности, так и в смесях. В первом случае они обеспечивают изоляцию сварочной ванны от кислорода, содержащегося в окружении, а во втором – способствуют повышению качества шва (повышают его механические и прочностные показатели).

Специальные керамические подкладки стали применяться при сварке не так давно, но уже сумели зарекомендовать себя с самой лучшей стороны. К достоинствам этих вспомогательных приспособлений следует отнести универсальность их применения, позволяющую использовать их практически в любых сварочных операциях.

Оценка расхода

Для минимизации производственных издержек при сварке заготовок важно грамотно рассчитать затраты материала, используемого для тех или иных целей. Это важно ещё и потому, что на крайний случай желательно иметь в личных хранилищах необходимый запас электродов различных марок, всевозможных флюсов, сварочной проволоки и инертных газов.

Приблизительный расчет требуемого количества расходных сварочных материалов основывается на действующих нормах их потребления с учётом особенностей того или иного вида сварки.

Под нормой потребления понимается количественный показатель, по которому можно судить об интенсивности расхода этих материалов с учетом возможных непроизводственных потерь (выбраковки) и отходов. Этот показатель включает в себя затраты на стадии подготовительных и основных работ, а также издержки, связанные с устранением брака.

Нормирование расхода предполагает учёт каждого из видов сварных швов и методов сваривания металлов в отдельности и оценку их с точки зрения экономии материала.

При этом обязательно учитываются неизбежные при любом сварочном процессе потери, которые также принято нормировать в зависимости от условий сварки и сложности обрабатываемой конструкции.

Специалисты пользуются известными формулами для расчёта необходимого объёма вспомогательных материалов, которые позволяют приблизительно оценит величину этого показателя.

Согласно этим выкладкам за показатель затрат используемых при сварке материалов принимаются их расходы на единицу длины сварного шва. Помимо этого, в формулах учитываются такие характеристики, как площадь поперечного сечения и удельный вес обрабатываемого металла.

Правила хранения

Помимо учёта расхода сварочных материалов следует побеспокоиться об их надёжной сохранности в складских условиях. Согласно инструкции под обозначением РД 34.10.124-94 в условиях склада они должны содержаться в заводской упаковке и быть разбиты по сортам и маркам отдельных наименований.

Само хранилище (кладовая) должно располагаться в специально оборудованном для этих целей закрытом помещении. Электроды с дополнительным покрытием, прошедшие предварительную прокалку, хранятся или в специальных сушильных шкафах или же в жёсткой таре, имеющей крышку с уплотнителем (при температуре не ниже +15 градусов).

Флюсы, также прошедшие прокалку, хранятся в тех же условиях и в таких же шкафах, что и покрытые электроды (в отдельных случаях допускается их складирование на специальных противнях из нержавейки).

Обратите внимание, что порошковая проволока, применяемая при аргонодуговой сварке также должна отправляться на хранение только после предварительной прокалки.

Срок хранения всех перечисленных выше расходных материалов при их содержании в сушильных шкафах, термических пеналах или другой герметичной таре обычно ничем не ограничен.

В случае хранения на открытых пространствах в помещениях кладовых этот срок ограничивается и для электродов и флюса составляет не более 15-ти суток. Для порошковой проволоки и плавильных изделий, используемых при сварке перлитной стали, он не может превышать 5-ти дней.

В зонах хранения материалов для сварки для удобства сварщика и обслуживающего персонала должны иметься специальные указательные таблички с данными об основных параметрах изделий (их марке, количестве, номере партии и тому подобное).

Подводя итог всему сказанному, отметим, что грамотный подход к выбору, применению и хранению расходного материала является залогом успешного выполнения сварочных работ. Только с учётом этого важного фактора удаётся добиться требуемого качества и надёжности готовых сварных изделий.

Виды сварочных материалов и их основные характеристики

Для сварки используют специальные материалы — они обеспечивают стабильное горение дуги, хорошее качество сварных швов. Виды и назначение материалов для сварки различны.

Основные типы:

  • сварочные электроды с различными покрытиями (кислым, смешанным, целлюлозным, рутиловым) и присадочные прутки;
  • проволока — активированная. порошковая, сплошная;
  • флюсы;
  • газы — защитные, горючие;
  • керамические подкладки для соединения разных видов швов — всепозиционные, круглые и др.

Изделия делят на группы по типу свариваемых металлов: для соединения элементов из углеродистых сталей, для нержавеющих и низколегированных сталей, а также для меди, чугуна и т.д.

Электроды и проволока

Эти два вида сварочных материалов обеспечивают подачу питания в сварочную зону. Плавящиеся электроды с покрытием, отдельные разновидности проволоки и защитный флюс содержат компоненты, помогающие защитить металл от окисления. Они поддерживают стабильную работу, помогают получить нужный химический состав шва. Присадочный пруток вводится в шов непосредственно при сварке.

Плавящиеся проволоки используют под флюсом, в защитных газах и при электрошлаковой сварке. Технологические стандарты предполагают использование разных типов проволок из стали: легированных, высоколегированных и низкоуглеродистых. Легированная и низкоуглеродистая сталь бывает омедненной и неомедненной.

При выборе той или иной марки нужно учитывать, что от нее будет зависеть химический состав шва. Обычно используют материал, по составу наиболее близкий к обрабатываемому металлу. Он должен соответствовать требованиям ГОСТ — состав указывают на упаковке изделия.

При выборе сварочного материала для сварки обращайте внимание на качество изготовления. Поверхность изделия должна быть гладкой, без следов жира, окалины и ржавчины. Показатель плавления не должен быть ниже, чем у соединяемых материалов.

Стержни и пластины

Электрошлаковая сварка производится с использованием пластин, дуговая — с применением металлических стержней с покрытием на основе электрода. Электроды бывают тонкими, средней толщины и толстыми.

Изделия маркируют буквами в зависимости от типа покрытия:

  • А — с кислотными добавками;
  • Б — традиционный вариант;
  • Ц — с содержанием целлюлозы;
  • П — смешанные.

Для газовой сварки используют горючие газы и газы, поддерживающие горение, в частности:

  • кислород;
  • водород;
  • ацетилен;
  • пропанобутановую смесь;
  • метилацетилен-алленовую фракцию.

Также применяют защитные газы для обеспечения защиты расплава от воздуха: углекислый газ, гелий, аргон и различные смеси.

Помните о безопасности: сжатый кислород при взаимодействии со смазкой и маслами может воспламениться или вызвать взрыв. Хранить сварочные материалы этого типа нужно со строгим соблюдением норм пожарной безопасности. Ацетилен при ускоренном нагревании до высоких температур также может привести к взрыву — важно строго соблюдать технологию работы.

Прочие изделия

Флюс имеет разное назначение: в процессе сварочных работ благодаря ему можно быстро и эффективно расстворить окислы на металлической поверхности, он образует барьер для доступа кислорода. Кроме того, расплав флюса при сварке может выступать в роли теплообменной среды — облегчать нагревание стыка.

По способу производства флюсы делят на плавленые и неплавленые. Состоят из порошка или пасты, изготовленной на основе борной кислоты или прокаленной буры. Для соединения легированных сталей данный вид сварочного материала не применяют.

Сравнительно недавно в сварке начали использовать керамические подкладки. Они обеспечивают качественный шов и служат для создания обратного валика. Универсальны, применять их можно для всех типов сварки, в любых положениях материалов (например, удобны при изготовлении изогнутых швов).

Общие требования

К сварочным материалам предъявляют определенные технологические требования Согласно принятым стандартам, все заводские изделия должны иметь сертификаты с указанием основных характеристик:

  • товарный знак;
  • маркировка, указывающая на тип изделия;
  • заводской номер смены, номер партии;
  • показатель поверхностного состояния;
  • состав материала с указанием процентного соотношения компонентов;
  • механические особенности направленного шва;
  • вес нетто.

Одним из важнейших требований для электродов является хорошо сформированный шов и дуга со стабильным горением. Металл полученной направки должен соответствовать заданному химическому составу, стержень при сварке должен плавиться равномерно, без образования брызг и выделения токсичных веществ.

Для получения хорошего качественного шва необходимо соблюдать все условия, которых требует технология. Лучший вариант — приобрести сертифицированные изделия у проверенных поставщиков с гарантией качества.

Какие выбрать расходные материалы для сварки?

Содержание:

  1. 1. Какие бывают электроды?
  2. 2. Электродная проволока
  3. 3. Комплектующие детали
  4. 4. Вам также может быть интересна статья:

Приобретая сварочный аппарат для производства или частного хозяйства, помните, что успех работы зависит не только от модели аппарата и его технических характеристик, но главным образом от выбранного типа электрода или электродной проволоки.

Представьте, Вам нужно сварить две детали, уже затронутые ржавчиной, общей толщиной 6 мм. В наличие есть электроды диаметром 2 мм с основным покрытием, и вы начинаете сварку. Разумеется, соединение получается очень хрупким и разрушается практически сразу. Возникает вопрос — в чем же дело? Все очень просто — несоответствие диаметра электрода и толщины деталей (в данном конкретном случае нужен был электрод диаметром 4-5 мм), а также неправильно выбранный вид покрытия. Для деталей с окалиной или ржавчиной рекомендуются электроды с кислым покрытием.

Если у вас нет достаточного опыта в сварке и вы опасаетесь подобных ошибок, мы рассмотрим далее подробно классификацию всех типов электродов, электродной проволоки и других необходимых принадлежностей, чтобы вы могли, используя эту информацию, получить в результате работы качественные сварные швы, используя различное сварочное оборудование.

Какие бывают электроды?

Сварочный электрод представляет собой тонкий металлический стержень с покрытием (обмазкой). Во время сварки покрытие сгорает, выделяя газы для защиты сварочной ванны.

Для того, чтобы правильно подобрать электрод для сварки деталей, первым делом нужно узнать, из какого материала они изготовлены. Исходя из этого и подбирают соответствующие расходные материалы:

  • для углеродистых и низколегированных сталей (временное сопротивление разрыву составляет 60 кгс/кв.мм или 600 МПа). Обозначаются буквой «У».
  • для легированных конструкционных сталей (60 кгс/кв.мм или 600 МПа). Обозначаются буквой «Л».
  • для легированных теплоустойчивых сталей — «Т»;
  • для высоколегированных сталей с особыми свойствами — «В»;
  • для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами — «Н»;

В зависимости от покрытия электрода, а также толщины металла, различают и положение электрода в пространстве при сварке:

Обозначение Допустимое расположение
1 Сварку можно проводить в любом пространственном положении
2 Сварку можно проводить в любом пространственном положении, кроме вертикального при движении сверху вниз.
3 Для всех положений, кроме вертикального сверху вниз и потолочного
4 Для швов в нижнем положении и нижнем «в лодочку»

Далее нужно определить, электрод с какой обмазкой нам нужен, ведь для каждого типа покрытия есть свои рекомендации. Итак, выделяют 5 основных типов покрытий, каждому из которых соответствует в том числе свое пространственное положение:

Читайте также  Технология изготовления спиралешовных труб

На 50% состоят из горючих органических веществ (целлюлоза, травяная мука), что способствует выделению большого количества газов, защищающих сварочную ванну. Сварка проводится как постоянным, так и переменным током.

Достоинства электродов с целлюлозным покрытием:

  • невысокое порообразование (из-за малого количества шлаков и газовой защиты ванны),
  • глубокое проплавление основного металла, поэтому их рекомендуется использовать для сварки корневых швов трубопроводов.

Недостатки:

Отдельной группой идут неплавящиеся электроды, которые используется при TIG-сварке. Изготавливаются они из вольфрама, в некоторых случаях с добавлением легирующих элементов. В зависимости от того, какие легирующие элементы используются, электрод может иметь разные свойства — легкость поджига дуги, ее стабильность, возможность работы на переменном токе и т.д.

Покрытие электродов различается также и толщиной по соотношению диаметров (D — диаметр покрытия, d — диаметр стержня):

Обозначение Толщина
М Тонкое покрытие (D/d 1,45)
Д Толстое покрытие (1,45 1,8)
Г Особо толстое покрытие (D/d > 1,8)

Электродная проволока

Если электроды используются при ручной дуговой сварке (ММА), то при полуавтоматической дуговой сварке в среде защитного газа используется электродная проволока.

Выпускаются 4 вида проволоки:

  • стальная — подходит, когда для защиты сварочной ванны используются инертные или активные газы,
  • порошковая — сердечник этой проволоки порошковый и изготовлен из разных химических компонентов, которые разрушаются при ее плавлении, образуя защитное газовое облако и шлаковый слой. При плавлении химические компоненты попадают в свариваемый металл, и, в зависимости от состава сердечника, придают ему нужные свойства,
  • алюминиевая также используется при полуавтоматической сварке,
  • медно-кремниевая — используется для сварки-пайки.

Порошковая проволока используется чаще остальных видов, так для нее не нужна установка крупногабаритных газовых баллонов. Одно из главных преимуществ порошковой проволоки — возможность проводить сварочные работы на открытом воздухе, при этом ветер никак не влияет на результат работы и полученный сварной шов получится высококачественным.

Комплектующие детали

Кроме самых важных элементов — электродов и электродной проволоки — есть ряд устройств, без которых сваривать детали будет трудно. Перечислим основные.

Сопло для горелки — подает защитный газ в зону сварки. По форме делятся на конические, цилиндрические, с суженным выходом и т.д., разных размеров. Выбор подходящего сопла по материалу, из которого оно изготовлено (металл, керамика), зависит от типа горелки и характера выполняемых работ.

Газовый диффузор — разбивает газовый поток на несколько струй перед подачей газа в сопло. Диффузоры различаются по диаметру, размерам и материалу изготовления.

Направляющий канал – представляет собой полую тефлоновую трубку, используемую только для сварки алюминия, или плотно витую стальную пружину для сварки стальной проволокой.

Контактный наконечник – предназначен для фиксации проволоки в горелке и обеспечивает ее плавную подачу в зону сварки. В зависимости от типа используемой проволоки может варьироваться по диаметру внутреннего канала.

От правильно подобранных расходных материалов, в особенности электродов и электродной проволоки, напрямую зависит качество работы. В нашем интернет-магазине представлен широкий ассортимент расходных материалов для сварки. Более подробную информацию по выбору можно получить по бесплатному номеру телефона 8-800-333-83-28.

Сварочные материалы: классификация и характеристики

Во время сварки изделий применяются сварочные материалы. Они позволяют обеспечить стабильное горение дуги, беспористые сварные швы, которые устойчивы к образованию повреждений. Ниже будет представлена их классификация и назначение.

  • Классификация сварочных материалов
    • Электроды и проволоки
    • Пластины и стержни
    • Газы
    • Флюсы для сварки и другие материалы
  • Общие требования к сварочным материалам

Материалы для сварки выполняют такие функции:

  • обеспечивают стабильность сварочного процесса;
  • удаляют из металла шва вредные примеси;
  • обеспечивают правильные геометрические размеры швов;
  • обеспечивают получение материала шва с определенным химическим составом и свойствами;
  • помогают защитить расплавленный металл от воздействия воздуха.

Классификация сварочных материалов

Итак, на какие категории подразделяются данные материалы:

  • электроды и присадочные прутки — к ним относятся электроды с кислым, целлюлозным, смешанным, рутиловым, основным и другим покрытием, а также неплавящиеся электроды;
  • проволока — бывает активированной, порошковой или сплошной;
  • флюсы — подразделяются на электропроводные и защитные;
  • газы — для поддержки горения, защитные, которые бывают активными и инертными, и горючие;
  • керамические подкладки — используются для соединения стыковых, угловых и тавровых швов, бывают всепозиционными, круглыми и др.

Электроды и проволоки

Проволоки и электроды нужны для обеспечения подачи электропитания в сварочную зону с целью нагрева. Плавящиеся электроды с покрытием, некоторые виды проволоки и защитный флюс для дуговой сварки включают в себя специальные компоненты, которые способны защитить металл от воздействия воздуха, поддерживают стабильность процесса работы и помогают получить определенный химический состав металла шва и не только. А присадочный пруток в шов вводится при сварке.

Плавящиеся проволоки используются в работе в таких ситуациях:

  • под флюсом;
  • в защитных газах;
  • при электрошлаковой сварке.

Стальные проволоки бывают трех видов:

  • легированные;
  • высоколегированные;
  • низкоуглеродистые.

Всего по сортаменту насчитывается 77 разновидностей.

При выборе той или иной марки меняется химический состав сварного шва. Чаще всего применяют проволоку, по составу напоминающую металл, который обрабатывается. Материал должен соответствовать ГОСТу и быть указан на упаковке изделия.

В свою очередь, низкоуглеродистая и легированная сталь для производства проволоки бывает омедненной и неомедненной. Для ручного типа сварки применяется проволока, которая порублена на куски по 360−400 мм в длину. Приобрести ее можно в мотках по 20−85 кг весом. Каждый такой моток имеет этикетку, где указаны производитель и технические параметры изделия.

Для работы нельзя использовать проволоку сомнительного производства неизвестной марки. Поверхность присадочной проволоки должна быть гладкой, на ней не должно быть жира, ржавчины или окалины. Выбирать ее нужно по показателю плавления, он должен быть ниже аналогичной характеристики у соединяемых материалов.

Одно из качественных свойств проволоки — это способность плавиться постепенно, без резкого выброса брызг. Если специальной проволоки для соединения изделий из нержавейки, латуни, свинца или меди нет, то применяют полоски порезанного металла из того же материала, который сваривается.

Пластины и стержни

Пластины используются для электрошлаковой сварки, а дуговая сварка осуществляется с применением электродного металлического стержня с покрытием на основе электрода. Толщина электродов бывает трех видов:

  • толстая;
  • средняя;
  • тонкая.

Тип сварочного материала с разным покрытием обозначается буквами таким образом:

  • А — покрытие имеет кислотные добавки;
  • Б — классический вариант;
  • Ц — покрытие содержит целлюлозу;
  • П — в поверхностном слое присутствуют смешанные материалы.

При резке и газовой сварке применяют горючие газы и те, что поддерживают горение. Сюда относятся:

  • кислород;
  • ацетилен;
  • водород;
  • пропанобутановая смесь;
  • метилацетилен-алленовая фракция.

Защитные газы предназначены для обеспечения газовой защиты материала в расплавленном виде от воздуха. Защитные газы такие:

  • инертные (гелий, аргон и смеси на их основе);
  • активные (углекислый газ и смеси на его основе).

Инертный газ в химическую реакцию с металлом вступать не умеет и почти в нем не растворяется, а активные газы способны вступать в такую реакцию и растворяться в металлах.

Что касается кислорода, то он тяжелее воздуха и помогает газам и парам сгореть максимально быстро, при этом способно выделяться тепло, а температура плавления при этом максимальная. При этом сжатый кислород при взаимодействии со смазочными материалами и жирными маслами может привести к взрыву и самопроизвольному воспламенению, соответственно, работать с кислородными баллонами следует только в чистых условиях, где подобное исключено. Сварочные материалы кислородного типа нужно хранить, только соблюдая нормы пожарной безопасности.

Сварочный кислород бывает техническим, получается из атмосферы. А воздух при этом обрабатывается в разделительном аппарате, в итоге удаляются углекислые примеси, а готовый продукт сушат. В жидком виде кислород для хранения и перевозки содержится в специальных емкостях, имеющих высокую теплоизоляцию.

Другой газ, ацетилен, — это кислород, соединенный с водородом. При нормальной температуре ацетилен имеет газообразное состояние. Он бесцветный и включает примеси сероводорода и аммиака. Опасность представляют воспламеняющиеся компоненты такого материала, сварочное давление от 1,5 кгс/см2 или же ускоренное нагревание до температуры в 400 градусов также могут привести к взрыву.

Газ производится посредством электродугового разряда, который разделяет жидкие горючие компоненты, или через разложение карбида кальция под воздействием жидкости.

Существуют и заменители ацетилена. Согласно требованиям к материалам для сварочных работ, возможно применение паров жидкостей и прочих материалов. Их используют, если температура нагрева в два раза больше показателя плавления металла.

Чтобы горел тот или иной вид газа, нужно определенное количество кислорода в горелке. Те или иные горючие вещества используются вместо ацетилена, поскольку они недорогие и их легко добыть. Использовать их можно в разных промышленных сферах, но применение таких веществ ограничено ввиду их относительно низкой границы нагрева.

Флюсы для сварки и другие материалы

Флюс в процессе сварочных работ имеет разное назначение. Благодаря ему можно растворить окислы на поверхности металла, что способствует облегчению процесса смачивания заготовки расплавленным металлом. Еще флюс является барьером для доступа кислорода, выступая в роли покрытия горячей поверхности заготовки, и не допускает окисления металла. А еще расплав флюса может выступать как теплообменная среда, облегчая нагревание стыка.

Флюсы отличаются друг от друга по следующим параметрам:

  • способу производства;
  • назначению;
  • своему химическому составу и прочим параметрам.

Например, по способу производства они бывают плавлеными и неплавлеными. Плавленые флюсы производятся посредством сплавления частей шихты в печах. А вот неплавленые части флюсовой шихты могут быть скреплены без сплавления.

Флюс состоит из порошка или пасты определенного состава, его производят на основе борной кислоты или же прокаленной буры. Флюсы не применяют для соединения легированных сталей.

А другой вид материала для сварки, керамическая подкладка, применяется для того, чтобы создать качественный шов и сформировать обратный валик.

Все перечисленные сварочные материалы еще могут подразделяться по типу свариваемых металлов и сталей. Например, одни предназначаются для соединения углеродистых сталей, другие — для нержавеющих или низколегированных либо чугуна, меди и прочих материалов.

Общие требования к сварочным материалам

Независимо от того, какой используется тип сварки, следует применять материалы согласно существующим стандартам, где прописаны все требования к ним. Все заводские изделия должны иметь сертификат с указанием технических характеристик:

  • товарный знак производителя;
  • буквенно-цифровые условные обозначения, указывающие на тип и марку изделия;
  • заводской номер смены и партии плавки;
  • показатель поверхностного состояния проволоки или электрода;
  • химический состав материала и процентное соотношение его компонентов;
  • механические особенности направленного шва;
  • вес нетто.

Для всех электродов важным требованием является хорошо сформированный шов и дуга со стабильным горением. Металл полученной направки обязан соответствовать заранее заданному химическому составу, во время работы должно происходить равномерное расплавление стержня, без брызг и выделения токсичных компонентов. Проволока позволяет осуществить качественную работу. Электроды могут очень долго сохранять свои технические параметры.

Чтобы произвести качественную работу, важно учитывать каждую деталь. Чтобы соединение было прочным и стойким, используйте только качественные материалы и делайте все согласно требованиям.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: