Сварочные материалы, применяемые при сварке и резке металлов 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. Маркировка электродов и их расшифровка . 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. Газы 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. Флюсы для сварки меди угольной дугой При электросварке меди угольным электродом в процессе горения дуги образуется защитная атмосфера, состоящая из углекислого газа. Поэтому плавление и переход присадочного металла в сварочную ванну происходит в газовой среде. Однако эта газовая защита является недостаточной для предохранения в процессе сварки от окисления кислородом воздуха шва и основного металла в зоне термического влияния. Это обстоятельство заставляет применять специальные флюсы. Флюсы оказывают большое влияние на качество сварки. Во время сварки флюсы, введенные в сварочную ванну, расплавляются, вступают в химическую реакцию с окислами, восстанавливают их и образуют легкоплавкие жидкие шлаки, которые всплывают на поверхность сварочной ванны, и покрывают ее и прилегающую зону основного металла тонким слоем. Электроды для сварки меди металлической дугой Дуговая сварка меди может быть выполнена плавящимся металлическим электродом, который одновременно служит и присадочным металлом, а также и неплавящимся угольным или графитовым электродом; в последнем случае присадочный металл вводится дополнительно. Металлический электрод состоит из двух частей: электродного стержня и покрытия или обмазки. Диаметр электродного стержня принимается за диаметр электрода. Электродные покрытия, в зависимости от функции, которую они выполняют в процессе сварки, разделяются на стабилизирующие, газообразующие, шлакообразующие и легирующие... Порошковая проволока Порошковая проволока — это непрерывный электрод, который представляет собой изготовленную из стальной ленты толщиной 0,2...0,5 мм металлическую оболочку, заполненную порошком из газо- и шлакообразующих компонентов. Применяют ее для механизированной дуговой сварки открытой дугой или в защитных газах. Сохраняя технологические преимущества голой проволоки, порошковые проволоки позволяют создавать надежную газовую и шлаковую защиту сварочной ванны от атмосферного воздуха при работе на открытых площадках, обеспечивая при этом легирование и рафинирование металла шва... Неплавящиеся электроды для дуговой сварки и резки Для дуговой сварки и резки используют угольные, графитовые и вольфрамовые неплавящиеся электроды. Они имеют высокую температуру плавления и служат только для поддержания горения дуги, не участвуя в формировании металла шва. Угольные электроды изготовляют прессованием из порошка кокса с последующим отжигом при температуре ≈1400°С. Различают два вида этих электродов — омедненные и неомедненные. Применяют их для сварки металлов, воздушно-дуговой резки, удаления прибылей отливок в других работ, Угольные электроды выпускают трех марок: ВДК — воздушно-дуговые круглые; ВДП — воздушно-дуговые плоские; СК — сварочные круглые... Испарение элементов в сварочной ванне при сварке покрытыми электродами Окисление — не единственный путь потерь элементов из сварочной ванны. Дуговая сварка характеризуется высокими значениями и значительно отличающимися градиентами температуры расплавляемого дугой металла. На торце электрода и части поверхности сварочной ванны располагаются анодное и катодное пятна, температура которых приближается к температуре кипения металла. При сварке стали средняя температура капель электродного металла в момент отрыва их от торца электрода достигает 2000—2100°С, а при перелете через дуговой промежуток может повышаться до 2150—2900 °С. Средняя температура сварочной ванны также находится в пределах 1750—1800°С. Все это свидетельствует о том, что при дуговой сварке значительная часть поверхности металла электродных капель и сварочной ванны находится в кипящем состоянии и выделяет в зону дуги большое количество паров металла... Окисление легирующих элементов при сварке (наплавке) покрытыми электродами При дуговой сварке большое значение имеет введение в сварочную ванну легирующих добавок для получения шва требуемой композиции и свойств. В большинстве случаев даже при использовании пассивных защитных сред приходится считаться с определенным окислением металла в зоне сварки, связанным с несовершенством защиты сварочной ванны от атмосферного воздуха и реакциями, протекающими в электродном покрытии при его нагреве, а также с непосредственным окислительным воздействием покрытия на наплавляемый металл... Термообработка электродов Термообработку электродов проводят с целью придания покрытию достаточной механической прочности при содержании в нем влаги в пределах, способствующих нормальному протеканию сварочного процесса, позволяющих обеспечить заданный химический состав и свойства наплавленного металла и сварных соединений. Характеристика электродов Основные требования для всех видов электродов: обеспечение устойчивого горения дуги; хорошее формирование шва; получение металла шва определенного химического состава и свойств без дефектов; спокойное и равномерное плавление электродного стержня и покрытия в процессе сварки; минимальные потери электродного металла на угар и разбрызгивание; высокая производительность процесса сварки; легкая отделимость шлаковой корки с поверхности шва; достаточная прочность покрытия; сохранение физико-химических и сварочно-технологических свойств электродов в течение длительного хранения; минимальная токсичность в процессе сварки и при изготовлении. Самозащитные порошковые проволоки Самозащитная порошковая проволока является одним из наиболее универсальных присадочных материалов для механизированной и автоматизированной электродуговой сварки. Простота выполнения процесса сварки, маневренность, обусловленные отсутствием необходимости организации дополнительной защиты расплавленного металла, высокие технико-экономические показатели и технологичность определили целесообразные области применения этого процесса для сварки в полевых и монтажных условиях. Разработаны самозашитные проволоки нескольких типов: рутил-органического, карбонатно-флюоритного и флюоритного. Порошковые проволоки специального назначения Широкое распространение получила сварка порошковой проволокой швов с принудительным формированием, горизонтальных швов с полупринудительным формированием, арматуры в инвентарных формах. Имеется опыт сварки электрозаклепками, сварки кольцевых швов с подформовкой и ряд других. Большинство этих технологических процессов выполняется с помощью автоматизированного сварочного оборудования... Электроды для рельефной сварки При рельефной сварке применяют электроды с плоской рабочей поверхностью, размеры которой обычно превышают размеры сварного соединения. Поэтому площадь соприкосновения электродов с деталями при рельефной сварке несколько больше, а плотность тока и давление в контакте — меньше, чем при точечной сварке. Это улучшает условия работы электродов и приводит к тому, что при одинаковой интенсивности охлаждения их стойкость при рельефной сварке выше, чем при точечной.