Сварочные материалы

В этой статье вы узнаете, какие материалы называются сварочными, т.е. применяются для выполнения сварочных работ при сварке металлов.

Электродная проволока

сварочные материалы, сварочная проволока

Изображение взято из открытого источника яндекс. картинки

Правильный выбор марки электродной проволоки для сварки- это один из основных элементов разработки технологии механизированной сварки под флюсом. Химический состав электродной проволоки  определяет состав  металла шва и, следовательно его механические свойства.

При механизированной сварке под флюсом используют проволоку, выпускаемую промышленностью по ГОСТам и ТУ.  Для сварки сталей предназначена проволока  по ГОСТ 2246-70* «Проволока стальная сварочная». В соответствии с этим ГОСТом выпускают низкоуглеродистую, легированную и высоколегированную проволоку диаметром 0,3; 0,5; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0 мм.

Проволока поставляется в бухтах  массой до 80 кг. На каждой бухте крепят металлическую бирку с указанием завода-изготовителя, условного обозначения проволоки, номера партии и клейма технического контроля. По соглашению сторон проволоку могут поставлять намотанную  на катушки или кассеты. Транспортировать и хранить проволоку следует в условиях, исключающих ее ржавление, загрязнение и механическое повреждение.

Если же поверхность проволоки загрязнена или покрыта ржавчиной, то перед употреблением ее необходимо очистить.  Проволоку очищают при намотке на  ее на кассеты в  специальных станках, используя наждачные круги. Для удаления масел используют керосин, уайт-спирит, бензин и др. На некоторых заводах для устранения влаги применяют термическую обработку: прокалку при температуре 100-150 ᴼ С.  Также можно обрабатывать проволоку в 20% -ном растворе серной кислоты с последующей прокалкой при температуре 250ᴼ С  2-2,5 часа. Необходимость в обработке электродной проволоки отпадает , если используется омедненная проволока.

Для механизированной сварки под флюсом и по флюсу алюминия и его сплавов  используют сварную проволоку, выпускаемую по ГОСТ 7871-75 «Проволока сварочная из алюминия и алюминиевых сплавов» ГОСТ 16130-72 «Проволока и прутки из меди и сплавов на медной основе  сварочные» предъявляет требования к проволоке для сварки  меди и ее сплавов. Подготовка этих проволок к сварке во многом  определяет качество  сварного соединения. Как правило, подготовка этих проволок к сварке, такая же, как и основного металла. Наилучшие результаты обеспечивает  химическая обработка или электролитическое полирование.

Сварочные флюсы

Сварочный флюс- один из элементов, определяющих качество металла шва и условия  протекания процесса сварки. От состава флюса зависят составы жидкого шлака и газовой атмосферы. Взаимодействие шлака с металлом обусловливает  определенный химический состав металла шва. От состава металла шва зависит его структура, стойкость против образования  трещин. Состав газовой атмосферы обусловливает  устойчивость горения дуги, стойкость против появления пор и количество выделяемых при сварке вредных газов.

   Функции флюсов

Флюсы выполняют следующие функции: физическую изоляции сварочной ванны  от атмосферы, стабилизацию дугового разряда, химическое взаимодействие с жидким металлом, легирование металла шва, формирование поверхности шва.

Лучшая изолирующая способность у флюсов с плотным строением частиц мелкой грануляции. Однако при плотной укладке частиц флюса ухудшается  формирование поверхности шва. Достаточно эффективная защита  сварочной ванны  от атмосферного воздействия обеспечивается при определенной толщине слоя флюса.

Необходимая высота слоя флюса сварки низкоуглеродистых и низколегированных  сталей на различных режимах следующая:

 

 

Сварочный ток, А20040060080010001200
Высота слоя флюса, мм25-3525-3535-4035-4045-6045-60

 

В состав флюса входят элементы-стабилизаторы, повышающие стабильность горения дуги. Введение этих элементов позволяет применять переменный ток для сварки, более широко варьировать  режимы сварки.

Химический состав металла шва формируется за счет  основного  и электродного металлов. Однако состав флюса может привести к заметным изменениям  химического состава  металла шва. Эти изменения возможны, как правило,  только в пределах долей процента. Для легирования металла шва применяют керамические флюсы.

Формирующая способность флюсов определяется вязкостью шлака, характером ее зависимости  от температуры, межфазным натяжением на границе  металл – шлак и т.п. Формирующая способность в значительной степени зависит от мощности дуги.   При сварке  мощной дугой (ток свыше 1000 А) хорошее формирование  обеспечивают  «длинные» флюсы, вязкость которых при повышении температуры монотонно уменьшается. При сварке кольцевых швов малого диаметра для предотвращения стекания шлака следует использовать «короткие2 флюсы, вязкость которых резко уменьшается с повышением температуры. Существенное  влияние на формирование шва оказывает газопроницаемость флюса, которая определяется размерами  частиц и насыпной массой флюса. Рекомендуемые размеры частиц  стекложидкого флюса в зависимости от  мощности дуги, обеспечивающие удовлетворительное формирование шва, указаны ниже.

Сварочный ток ,А200-600600-1200
Грануляция частиц, мм0,25-1,60,4-2,5

 

Классификация флюсов            

   По назначению флюсы подразделяются для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей; для сварки легированных и высоколегированных сталей; для сварки цветных металлов и сплавов. В зависимости от  химического состава флюсы классифицируют  по содержанию кремния и марганца. Низкокремнистые флюсы содержат менее 35% Si O2; при содержании более 1% MnO флюс называют марганцевым. Высококремнистые флюсы содержат более 35% Si O2; в составе безмарганцевых  флюсов менее 1% MnО.  Особую группу при классификации флюсов по химическому составу занимают бескислородные флюсы. По степени легирования различают флюсы пассивные (практически не легирующие металл шва), слаболегирующие (плавленые) и легирующие (керамические). По способу изготовления флюсы подразделяются на плавленые, керамические и механические смеси. По строению частиц плавленые флюсы разделяют на стекловидные (прозрачные зерна) и пемзовидные (зерна пенистого материала белого или светлых оттенков желтого, зеленого,  коричневого и других цветов). Пемзовидные флюсы имеют меньшую насыпную массу (0,7-1,0 кг/дм3) чем стекловидные (1,1-1,8 кг/дм3). Наибольшее применение нашли плавленые флюсы, выпускаемые в соответствии с  ГОСТ 9087-69*.

Общие требования к флюсу

   Флюсы для механизированной сварки должны обеспечивать  устойчивое протекание процесса сварки, отсутствие кристаллизационных трещин и пор в металле шва, требуемые механические свойства металла шва и сварного соединения в целом, хорошее формирование шва, легкую отделимость шлаковой корки, минимальное выделение токсичных газов при сварке, а также иметь низкую стоимость  и возможность массового промышленного изготовления.

   Флюсы для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей

Для предупреждения пор и получения заданных  механических свойств при сварке этих сталей металл шва раскисляют и легируют кремнием и марганцем. Это достигается применением следующих сочетаний флюсов и сварочной проволоки: плавленый высококремнистый марганцевый флюс  (35-40% MnO; 40-45 % SiO2) и низкоуглеродистая проволока Св -0,8; плавленый высокоуглеродистый флюс (40 % SiO2, менее 15 % MnO) и низкоуглеродистая сварочная проволока, легированная марганцем до 2% (Св – 10Г2); керамический флюс и низкоуглеродистая сварочная проволока.

Наиболее широко применяют флюсы АН-348-А, ОСЦ-45,АН-60. Флюсы АН-348-АМ, ОСЦ-45М, ФЦ-9 применяют при работе шланговыми аппаратами. Эти флюсы имеют меньшее содержание фтористых соединений и выделяют меньше вредных газов.  Флюс АН-60 предназначен для сварки  мощной дугой на большой скорости. Для сварки стали большой толщины мощными дугами используют флюсыФЦ-4 и ФЦ-5.

   Флюсы для сварки легированных и высоколегированных сталей

Флюсы для сварки этих групп сталей должны обеспечивать минимальное окисление легирующих элементов, вводимых в шов из электродного и основного металла. Для выполнения этого требования применяют флюсы с низким содержанием окислов железа, марганца, кремния и титана. Химический состав низкокремнистых, безкремнистых и фторидных флюсов для сварки легированных и высоколегированных  сталей приведены в таблицах.

Состав (масс. Доли в % вторидных флюсов для сварки легированных сталей

ФлюсCaF2NaFAL2O3CaOMgOSiO2
АИФ-192,0-96,04,0-6,0>1.5
АИФ-575,0-80,017,0-25,0>2.0
АИФ-765,0-75,018,0-30,0>2.0
АИФ-845,0-55,025,0-35,012,0-18,0>2.0
АИФ-1748,0-55,022,0-26,03,0-5,0
АИФ-1650,0-55,05,0-7,023,0-32,0>5.05.0-9.0>5.0
АИФ-2286,0-92,02.0-3.0
АИФ-2361,0-64,021,0-25,010.0-13.0>2.0

 

Сварку высоколегированных сталей под низкокремнистыми, безкремнистыми и фторидными  флюсами выполняют на постоянном токе обратной полярности. Сварка на переменном токе невыполнима из-за малой устойчивости дуги и неудовлетворительного формирования шва.

Керамические флюсы для сварки сталей

Отсутствие операции плавления при изготовлении керамических флюсов позволяет вводить в их состав минералы, руды, ферросплавы, металлы и другие компоненты независимо от их  взаиморастворимости. С помощью керамических флюсов можно легировать металл шва различными элементами. Однако степень легирования в большой степени зависит от режима сварки.

Для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей применяют флюсы К-11,КВС-19 в сочетании со сварочной проволокой Св-0,8 и Св-0,8А. В сочетании с керамическими флюсами для сварки легированных сталей (КС – 30ХГСНА, КС-Ш, ФЦК и др.) используют низкоуглеродистую, легированную или высоколегированную проволоку. В первом случае легирование металла шва обеспечивает основной металл и керамический флюс. Во втором случае через керамический флюс в металл шва вводят  легирующие элементы, отсутствующие  в сварочной проволоке и основном металле.

Химический состав флюсов приведен в таблице

сварочные материалы, керамические флюсы

Флюсы для сварки цветных металлов и сплавов

Флюсы для сварки алюминия и его сплавов должны быть легкоплавкими, химически нейтральными к жидкому металлу шва, иметь малую плотность. Для сварки алюминия и его сплавов используют флюсы на основе фторидов и хлоридов щелочных металлов. Однако эти флюсы имеют высокую электропроводность и позволяют выполнять сварку по флюсу. Химический состав  флюсов для сварки алюминия приведен в таблице.

Для сварки меди и ее сплавов  применяют флюсы, используемые для сварки сталей: АН-348-А, АН-20, АН-26 и др. Высококремнистые флюсы (АН-348-А идр.) рекомендуют применять только при сварке меди толщиной до 8 мм. Для сварки больших толщин применяют флюсы АН-26С или АН-20С.

Подготовка флюса для сварки  

Во избежание появления пор в швах влажность сварочных флюсов не должна превышать установленных норм. Влажность флюса АН-60 не должна превышать 0,05; для остальных марок плавленых флюсов, выпускаемых по ГОСТ 9087-81 не более 0,10 %. Флюсы повышенной влажности  просушивают в печах при 100 – 110 ᴼ С (стекловидные флюсы) и290- 310 ᴼ С (пемзовидные флюсы). Фторидные флюсы прокаливают при 500-900 ᴼ С.

При повторном использовании флюсов размеры их частиц уменьшаются. Поэтому следует периодически просеивать  флюс через сито и использовать его для работ на меньших сварочных токах.

 

Электроды для сварки и наплавки

При дуговой сварке плавлением применяют неплавящиеся, плавящиеся электроды и некоторые другие вспомогательные материалы.

Неплавящиеся электроды изготовляют из электротехнического угля, синтетического графита или из вольфрама.

сварочные материалы, угольные электроды

Изображение взято из открытого источника яндекс.картинки

  Для плавящихся электродов при дуговой сварке  плавлением наиболее широкое применение получили материалы:

холоднотянутая калиброванная проволока диаметром 0,3-12 мм, а также горячекатаная  или порошковая проволока, электродные ленты и электродные пластины.