Точечная сварка оцинкованного металла

Обновлено: 04.05.2024

Рассмотрены вопросы стабилизации качества точечной сварки за счет автоматической корректировки режимов при серийном производстве изделий из листовых материалов с различными типами гальванических покрытий на основе цинка.

В последние годы происходит интенсивное внедрение в промышленности листового металлопроката с защитными покрытиями различных типов. В автомобилестроении и металлообработке листовая сталь с металлическими покрытиями используется, в основном, для изготовления автомобильных кузовов, компонентов шасси, корпусных и рамных конструкций. Изготовление этих конструкций часто требует использования методов контактной сварки сопротивлением для автоматизации или роботизации процессов сварки.

Исследования, проведенные до настоящего времени в различных научно- исследовательских центрах, включая Instytut Spawalnictwa, выявили закономерности сварки деталей с покрытиями, что позволило внедрить методику контактной сварки сопротивлением при монтаже элементов ответственных конструкций.

В настоящее время в промышленном производстве контактной сваркой сопротивлением свариваются детали, оцинкованные холодным и горячим методами. При этом металл покрыт тонкими однородными слоями с высокой прочностью сцепления с основным материалом и пассивированным поверхностным слоем.

В связи с тем, что основной потребитель оцинкованного листового металлопроката — автомобилестроение, проведено много испытаний и исследований с точки зрения применения его для изготовления коррозионностойких сварных автомобильных кузовов. Учитывая необходимость использования оцинкованных листов в автомобилестроении, следует принимать во внимание, что цинково- никелевые покрытия с дополнительным органическим слоем (например, с повышенным содержанием Si0₂) являются наиболее предпочтительными. Среди новейших разработок имеются листы с органическими покрытиями, показанные на Рис.1. Листы, покрытые органическим поверхностным слоем, содержащим молекулы цинка, с трудом поддаются сварке, при использовании же покрытия тонким органическим слоем (приблизительно 1 мкм) на хромистой основе (Рис. 1а) значительно повышает свариваемость.

Металлические пластины с защитными покрытиями и дополнительными органическими слоями (а- легко поддающаяся сварке пластина, б — трудносвариваемая пластина).

При большом количестве сварных точек увеличение диаметра рабочей поверхности электрода становится существенным фактором ухудшения качества сварного шва. При этом наблюдается снижение плотности сварочного тока, что, в свою очередь, снижает тепловложения в зоне сварки. С другой стороны, при этом снижается усилие сжатия электрода, что требует увеличения тока сварки и, следовательно, приводит к повышенным тепловложения в зоне контакта “электрод-пластина”.

Постоянное налипание материала покрытий и продуктов их окисления на торец электрода при увеличении его площади оказывает дополнительный существенный эффект на тепловую энергию, выделяющуюся в зоне контакта “электрод-пластина”, а также на качество и повторяемость процесса сварки. Считается, что обычно эти изменения состояния рабочей поверхности электрода и его формы приводят к уменьшению литого ядра сварной точки и к изменению ее строения.

Все эти факторы сварки зависят, в основном, от материала электродов и формы его рабочей поверхности, а также, в определенной степени, от материала покрытия. Тип покрытия металла определяет состояние рабочей поверхности электрода, его деформацию и загрязнение материалом покрытия и продуктами сгорания.

Серийная точечная сварка стали, покрытой тонкими металлическими покрытиями

Учитывая комплексный характер проблем сварки сопротивлением пластин, покрытых металлическими покрытиями, процесс их точечной сварки может считаться приемлемым при условии успешного внедрения в серийном производстве. Начальные режимы сварки могут быть выбраны на основе рекомендаций или номограмм, имеющихся в технической литературе, в которых учтены толщина

свариваемых пластин, форма и размеры электродов. При этом с учетом влияния износа рабочей поверхности электрода, контактирующей с материалом покрытия в течение длительного процесса сварки, корректировка параметров режима сварки при выполнении серии точек является крайне необходимой.

В автоматизированных сварочных постах этап очистки и корректировки формы электрода после выполнения 100 — 200 точек может программироваться в рабочем цикле при зачистке специальными фрезами с пневматическим приводом. Стабильность режима сварки в ручных операциях трудноуправляема. В промышленной практике наиболее эффективное решение — корректировка значения сварочного тока, если в процессе сварки используются точечные машины, оборудованные современными системами управления.

Изготовители сварочных машин и систем управления предлагают оборудование с контролем стабилизации значения сварочного тока и возможности его корректировки в сварочном цикле, что необходимо для выполнения точек требуемого качества.

Функциональное качество сварных соединений всегда являлось превалирующим аспектом в оценке совершенства принятой технологии сварки. В случае точечной сварки металлических покрытых пластин, таким критерием является получение требуемого качества сварной точки для каждой серии, с точки зрения как прочности точки, так и ее строения. В пределах одной серии сварные точки могут иметь различное строение. Поперечные разрезы сварных точек, полученных при сварке на переменном токе, показаны на рис. 2-4. Основная проблема заключается в том, чтобы скорректировать значения сварочного тока таким образом, чтобы точки имели надлежащие размеры и строение, типа А — как на Рис. 2, на протяжении всей серии. Очень опасно изменение размеров и строение швов в течение цикла. Могут образовываться швы типа В — с литым ядром меньшего диаметра — или типа С и D — с кольцевой структурой ядра (С — если область непровара мала). Если рабочие концы электрода сильно загрязнены, могут появляться точки типа Е, т.е. без образования литого ядра.

Правильно выполненная сварная точка с получением строения и размеров литого ядра типа А — Травление: Nital. X 25 Сварная точка типа D с кольцевым ядром и большой центральной областью без провара. Травление: Nital х 25 Сварная точка типа Е, полученная без образования литого ядра. Травление: Nital х 25

Корректировка значений сварочного тока будет зависеть от вида и толщины свариваемых пластин, а также от размеров электрода, типа сварочной машины (на переменном или постоянном токе инверторного типа) и многих других факторов. В алгоритме изменения сварочного тока в течение цикла, разработанного в Instytut Spawalnictwa, приняты дополнительно во внимание такие факторы, как скорость охлаждения электрода и твердость его материала:

где: I_о — первоначальное значение сварочного тока [А]; I_в — значение сварочного тока для n-шва [А]; а — скорость охлаждения электрода; g — толщина пластины [мм]; Т — твердость электрода [твердость по Виккерсу, 30]; R — радиус рабочего торца электрода [мм]; n — количество свариваемых точек; А — константа.

Схема изменений сварочного тока при серийной точечной сварке с использованием вышеупомянутого алгоритма показано на Рис. 5. Все точки в серии имеют гарантированные размеры (диаметр сварной точки больше 5Vg [мм]). Строение сварной точки правильное, с образованием литого ядра сферической формы. Механические свойства сварных соединений также постоянны для всей серии.

При увеличении значения сварочного тока на 30 %, можно определить конечное число точек на основе алгоритма изменений значения сварочного тока:

В определенных условиях корректировка значений сварочного тока может быть проведена более тщательно. В таблице 1 приведены результаты серийной точечной сварки пластин с покрытиями типа Solplex. Сварка проводилась с использованием сварочной машины на переменном и постоянном (от источника питания инверторного типа) токе с автоматической корректировкой его значения. Видно, что проведение сварки с использованием сварочных машин с источниками питания инверторного типа позволяет значительно повысить количество бездефектных точек по сравнению с использованием машин на переменном токе.

Пример технологии сварки, при которой стабилизация сварочного тока и корректировка его величины рассчитываются по алгоритму В = Io + s.

Серийная точечная сварка может проводиться также на основе другого алгоритма изменений значений сварочного тока. Некоторые автомобилестроительные компании предлагают выполнение сварных точек с такой корректировкой значения сварочного тока, при которой в 30 % случаев происходит выплеск металла. Это вызвано слишком высоким сварочным током относительно его оптимальных значений. Предполагается, что такой способ сварки гарантирует получение швов с достаточно большими сварными точками. Пример такой технологии сварки показан на рис. 6. Однако, этот процесс может применяться в серийном производстве только тогда, когда сварочные посты оборудованы системами регистрации динамического сопротивления области сварки и корректировки значения сварочного тока, обеспечивающих возможность его изменения в зависимости от количества сварных точек, и, дополнительно, в соответствии с уменьшением электрического сопротивления во время сварки n-ой точки.

Пример технологии сварки, при которой происходит управление стабилизацией сварочного тока и условиями формирования грата.

Результаты серийной точечной сварки пластин, с покрытиями тина Solplex, с автоматической корректировкой сварочного тока

Точечная сварка пластин с металлическими покрытиями толщиной более 15 мкм

Точечная сварка пластин с толстыми цинковыми покрытиями сложна, особенно при проведении серийной сварки. Толстые цинковые покрытия наносятся методом погружения; допуск толщины слоя — несколько микрометров и даже больше. Величина расхода электродного материала, которую для таких процессов трудно рассчитать и, как следствие, скорректировать, в основном за счет увеличения сварочного тока, приобретает в этом случае существенное значение.

В то время, как в мелкосерийном производстве поддержание стабильности режима процесса может быть осуществлено непрерывной очисткой рабочей поверхности электрода для сохранения его размеров, в крупносерийном производстве такая обработка дорогостояща и не обеспечивает качества сварки.

В Instytut Spawalnictwa в Gliwice была разработана специальная программа для точечной сварки материалов этого вида.

Схема трехступенчатой программы для серийной точечной сварки пластин с толстыми оцинкованными покрытиями приводится на рисунке ниже.

Схема трехступенчатой программы точечной сварки

Этап 1 . Удаление цинкового покрытия из центральной контактной поверхности (Относительно высокое значение давления Р, и низкий сварочный ток I₁,)

Этан 2. Охлаждение области соединения, защита контактной поверхности от окисления атмосферным воздухом (низкое значение давления Р₂, отсутствие сварочного тока I₂ = 0).

Этап 3. Формирование правильного строения литого ядра при непрерывном контроле параметров сварки (параметры — как в случае сварки пластин без покрытия) I₃ = стабилизация и контроль; Р₃ — контроль.

На первом этапе программы сварки материал покрытия удален из центральной контактной области, а рабочие поверхности электрода пригнаны к поверхности пластины без повреждения покрытия. Электрическое сопротивление центральной контактной поверхности увеличено, в то время как сопротивление контактов «пластина- электрод» уменьшено. Этот эффект достигнут в результате применения повышенного усилия сжатия электрода при относительно низком электрическом токе.

На втором этапе программы, во время охлаждения металла в зоне сварки, происходит остывание расплавленного кольцевого материала покрытия, защищающего центральную область контакта от атмосферного воздуха, в то время, как происходит дальнейшее увеличение электрического сопротивления центральной области, что благоприятно с точки зрения образования правильного строения сварной точки.

На третьем этапе формируется литое ядро. Благодаря условиям, обеспеченным на первом и втором этапах, параметры сварки на третьем этапе (ток, усилие сжатия и время) приближаются к оптимальным параметрам сварки пластин без покрытия.

Использование трехступенчатой программы сварки пластин с толстыми цинковыми покрытиями позволяет:

Избежать разрушения структуры металла покрытий и, следовательно, обечпечить хорошую коррозионную стойкость и безупречный внешний вид соединений. Не требуется какая-либо дополнительная защита поверхности шва, например окрашиванием.
Минимизировать кавитацию на поверхности контакта “электрод-пластина”, и, следовательно, обеспечить возможность применения для изготовления электрод широкой номенклатуры материалов класса А₂, в том числе с волокнистой структурой.
Снижение загрязнения рабочей поверхности электрода цинком и его соединениями, а также хорошая гладкость их поверхности обеспечивают наиболее высокий срок службы электрода при использовании твердых материалов (более чем 150 НВ).
Корректировать параметры сварки согласно установленному алгоритму и проводить механизацию и автоматизацию сварки деталей с такими покрытиями за счет стабильности режима сварки.
Получать сварные точки высочайшего качества без грата и с минимальным нагревом покрытий в местах контакта с электродами, что существенно уменьшает неблагоприятное воздействие цинка и его соединений на окружающую среду.

Современное развитие методов сварки позволяет внедрить новые технологии сварки деталей с толстыми цинковыми покрытиями в серийном производстве, что на практике приносит реальные технические, экономические, организационные и экологические выгоды.

Контактная сварка оцинкованных листов

Требуется сваривать контактной точечной двухсторонней сваркой оцинкованный лист 2,0, 2,5, 3,0мм с неоцинкованным листом 3,0, 4,0мм. Читал про сложности такой сварки, но все же, мне кажется такая сварка вполне реальна

kostik , не мучайся с контактной сваркой. При сварке оцинковки выделяется цинк в виде "волос". А теперь представь этот сэндвич: не оцинкованный лист, прослойка "волос цинка" и оцинкованный лист. Мое мнение - держаться не будет.

А теперь по делу - бери дрель и сверло ф3,5-4 мм. Сверлишь отверстия в оцинковке и обычным полуавтоматом запекаешь. После 3-4 отверстий тебе даже не придется зачищать место сварки.

Можно еще алюминиевыми заклепками обойтись, дешево и сердито!

Да это все для применения в промышленных масштабах. Сейчас эти детали соединяют с помощью двух болтов М16, а это уже 50р/соединение. В год на моем предприятии выпускается порядка 100 тысяч таких узлов.

Специалисты рекомендуют для сварки оцинковки повышать ток на 25-40%. Вроде как это нужно для вытеснения цинка за пределы сварной точки. Хотелось бы услышать мнение специалистов по контактной сварке

Своих не бросаем. Пленных не берем.

kostik ,Вас же интересует неразъемное соединение с наименьшими материальным затратами.Тогда
Rust_eze прав.Цена около 400 рублей за 500шт.

штурман 001 , прочитайте название темы и вы поймете что меня интересует. Если бы мне было нужно

то я бы так и назвал тему в соответствующей ветке.

Если есть опыт подобной сварки то пишите, меня не интересует соображения на тему "как бы я соединил". Мне интересна практическая сторона именно этого вида сварки.

Теорий я уже начитался есть ВСН 349-87 где довольно подробно описывается этот вид сварки оцинковки

kostik , У вас слишком толстые, да ещё и оцинкованные листы. Для качественной сварки двух стальных листов толщиной по 1 мм нужен ток более 10000 А. Теперь умножьте на толщину и прибавьте процент на выгорание цинка. Плюс конструкцию ещё надо смотреть, если точки слишком близко окажутся, то придётся прибавку по току на шунтирование через соседние точки делать. Требуемая мощность будет адской, на одной электроэнергии разоритесь. А цена оборудования - вообще космос. Послушайте, что вам люди советуют. Проплавные швы или электрозаклёпки - ваш вариант. ГОСТ 14776-79 Дуговая сварка. Соединения сварные точечные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.pdf 463.11К 570 скачиваний

MityMouse , тупое гугление показало что существуют в продаже машины способные сваривать листы 8+8, не поверю что они не справятся с 3оц+4. Еще раз говорю, это не в гараже железки сколхозить нужно, это на действующем предприятии ввести изменение технологии, которое может повлечь экономию 2-3 млн. в год. Мне нужно мнение специалиста, а не рассуждения гаражных мастеров на тему как ручку к кастрюле присобачить. Ставится вопрос целесообразно применять в данном случае контактную сварку или нет. Другие варианты соединений мне в данный момент НЕ ИНТЕРЕСНЫ.

kostik , Вот я вам как главный сварщик предприятия и отвечаю. Оборудование то есть, но сколько оно стоит? Перекос нагрузки по цеху будет огромный, как начнёте варить, так лампочки замигают, а то и автоматы по вылетают. Главный вопрос, как и любой вопрос на производстве,: "нахрена козе баян?". Есть оборудование, которое может делать тоже самое, но стоит дешевле и потребляет меньше электроэнергии. В минусе у нас одно остающееся отверстие и зачистка вокруг него (отверстие, понятно, в оцинковке), а в плюсе более простое оборудование и отсутствие необходимости реконструкции питающей сети цеха, а так же меньшее потребление электроэнергии, отсутствие переточки электродов. Кто, кстати, у вас такое оборудование настраивать будет? Такие тока сразу давать нельзя, нужно настраивать сварочные циклы на отсутствие выплесков (давать подогревающие импульсы и т. д.). Плюс, подумайте, как будите подавать изделие под сварку? С полуавтоматом сварщик практически куда угодно залезет, а подавать изделие к машине не всегда просто. На воздействие мощных магнитных полей надо будет цех проверить (в контуре даже 10000 А контактной машины незащищённая электроника - дохнет). По диаметру точек ограничение есть?

Вроде как про целесообразность вам и отвечали? И экономическую тоже. Вы больше экономист или инженер? Просто экономия, с точки зрения разных специалистов, будет выглядеть по-разному.

Если так хотите варить и мешает цинк, а точки будут ставиться с точностью 1мм, кто мешает снять слой цинка в этих местах перед сваркой? Всё равно операция засверловки под болт у вас была. Размеры листов озвучте, чтоб знать, насколько удобно будет с ними "танцевать".

Что то вы какие то ужасы рассказываете про контактную сварку. Помнится еще будучи студентом мы в лаборатории сваривали 2-3 мм листы и ничего нигде не гасло. Что тогда делать сварщикам которые сваривают рельсы встык? возить атомную электростанцию за собой?

Сваривать нужно гнутые профили типа швеллер 150-300 мм высотой и длиной 3-5,8м с уголками примерно 150х150 тоже гнутые

kostik , Вы вообще слушаете что вам говорят? 1. Ни кто не говорит, что так сделать нельзя. Да делайте на здоровье, только кучу геморроя получите на выходе. 2. Я сравниваю электропотребление обычного оборудования для сварки плавлением и оборудования для контактной точечной сварки. 2 Как проверяли качество сварки? При разрыве листов качественно сваренного изделия, разрыв должен происходить по краю сварочной точки, а не по её телу. Качественная сварочная точка прочнее металла который она соединяет. Ну наверное в лаборатории электропроводка рассчитана на контактную сварочную машину. 3. Не надо мешать в кучу контактную стыковую сварку оплавлением и контактную точечную сварку. Два совершенно разных процесса при которых нагрев места соединения происходит по разным принципам! Если вы этого не понимаете, то дискуссию на профессиональные темы предлагаю прекратить. 4. ЗАО "Бецема" такие кронштейны на надрамники шасси и рамы полуприцепов варит электрозаклёпками и все довольны.

Здрасте, пожалуйста разные принципы? Принцип один - локальное выделение джоулева тепла достаточного для расплавления металла и получения сварного соединения. Энергоемкость на единицу расплавленного металла при различных видах сварки примерно одинакова

kostik , Конечно разные, контактная точечная сварка - это один из видов контактной сварки сопротивлением. А рельсы варят контактной сваркой оплавлением. При сварке сопротивлением тепло выделяется за счёт повышенного сопротивления места соединения деталей (поверхности плотно прижаты друг к другу, при точечной сварке для этого к электродам прикладывается сварочное усилие сжатия, потом в цикле ещё ковочное усилие может быть, но речь не про него) по принципу нагрева участка цепи с повышенным сопротивлением. При качественной сварке никаких спец эффектов быть не должно. Если расплавленный металл выплёскивается из соединения - то это будущий брак. При контактной сварке оплавлением нагрев места соединения происходит за счёт возникновения множественных микроскопических электрических дуг, возникающих между неплотно подогнанными друг к другу кромками. Эти дуги оплавляют свариваемые поверхности, которые затем плотно прижимаются друг к другу и застывают. При данном методе сварки происходит множество выплесков расплавленного металла из зоны соединения (как огонь бенгальский горит). Соответственно нагреть металл до расплавления в достаточно крупной зоне проходящим током или электрической дугой - разные вещи и прикладываемые мощности - разные.

Нет там никаких дуг. Тепло выделяется за счет сопротивления контакта деталей от туда и название. свели детали подали ток, металл начал плавился - подали усилие осадки - сварили детали.

Контактная сварка низкоуглеродистых оцинкованных сталей

Контактная сварка низкоуглеродистых оцинкованных сталей как вопрос мало где раскрывается. Мы решили рассмотреть его.

Режимы сварки

Низкоуглеродистые стали имеют хорошую свариваемость всеми видами контактной сварки. При контактной точечной сварке низкоуглеродистой стали можно использовать как мягкий так и жесткий режимы. Мягкий режим характеризуется меньшей силой тока, большей продолжительностью времени его пропускания. Жёсткий режим имеет большое значение сварочного тока и небольшое время его пропускания.

Пример параметров на жестком режиме сварки

Толщина заготовок в мм	Диаметр контактной поверхности электродов в мм		Продолжительность пропускания сварочного тока в сек.	Давление на электродах в КЗ	Сила сварочного тока в А
Толщина заготовок в мм	начальный	перед запиливанием	Продолжительность пропускания сварочного тока в сек.	Давление на электродах в КЗ	Сила сварочного тока в А
0,5+0,5	5	6	0,2—0,3	30—40	4000—5000
1+1	5	6	0,2—0,35	80—120	6000—7000

Пример параметров на мягком режиме сварки

Толщина заготовки в мм	Диаметр контактной поверхности электродов в мм		Продолжительность пропускания сварочного тока в сек.	Давление на электродах в кг	Сила сварочного тока в а
Толщина заготовки в мм	начальный	перед запиливанием	Продолжительность пропускания сварочного тока в сек.	Давление на электродах в кг	Сила сварочного тока в а
0,5+0,5	5	6	0,8	30—40	3000—4000
1+1	5	6	1	80—120	4500—5000

Как и было сказано ранее, режимы отличаются продолжительностью времени пропускания сварочного тока (сек.), и его значения (А).

Жёсткие режимы применяют, когда необходимо получить большее проплавление деталей.

То есть выбор режима осуществляем опираясь на толщину свариваемого изделия, его тепло и температуропроводность. К примеру, при одинаковом времени сварки низкоуглеродистых и оцинкованных сталей, для оцинковки — режим сварки должен быть более жёстким так, как у оцинковки меньшая температуропроводность.

Контактная сварка низкоуглеродистых оцинкованных сталей

При сварке сталей с покрытием, к примеру оцинковки, происходит интенсивное испарения цинка, поскольку его температура кипения составляет 906 °С, поэтому есть большая вероятность его попадания в сварочную ванну. В последствии это способствует образованию пор и кристаллизационных трещин в сварном шве.

Технологическое решение этой проблемы осуществляется двумя способами: механическим (щетками, абразивным кругом) или термическим (газовой горелкой). И возможно удаление слоя цинка химическим способом — за счет обработки металла кислотой с последующей ее нейтрализацией щелочью, промывкой водой и сушкой.

Импульсная контактная сварка

Данный способ сварки производится в две стадии. Вначале деформируют и удаляют цинковое покрытие из зоны сварки путем подачи предварительного импульса тока для нагрева поверхности выше температуры плавления цинка, но ниже температуры образования сварной точки. Затем подают основной импульс тока до образования сварной точки.

На фото показаны примеры контактной сварки оцинковки с применением метода контактной импульсной сварки.

Недостатком этого способа является то, что при деформации покрытия происходит уменьшение толщины покрытия, а основная часть его остается в зоне контактов электрод-деталь и деталь-электрод. Это не обеспечивает надлежащее качество свариваемых деталей и приводит к увеличению времени сварки

Особенности сваривания металла с оцинковкой

Сварка металла

Сварка оцинкованного металла востребована во многих отраслях промышленности. Сам процесс считается достаточно сложным, что объясняется разницей в температурах плавления защитного покрытия и основного материала. Режим функционирования оборудования выбирают в соответствии с составом, условиями эксплуатации и другими параметрами детали.

В чем проблема свариваемости оцинковки

Антикоррозионный слой наносится на сталь несколькими способами. В зависимости от этого толщина покрытия может составлять 2-150 микрон. Оцинковка прожигается легко, температура ее плавления на 200 °С ниже, чем у стали. При использовании стандартных технологий сварки покрытие разрушается. Поэтому его нужно обрабатывать защитным флюсом, не позволяющим поверхности перегреваться.

Трудность сварки заключается и в выделении токсичных паров при повышении температуры цинкового слоя. На первых этапах покрытие размягчается, на последующих – принимает газообразное состояние. Сварщик должен использовать маску с принудительной подачей воздуха. Работы рекомендуется выполнять на улице или в хорошо проветриваемом помещении.

Нужно ли удалять покрытие

Расплавленный цинк, попадающий в сварочную ванну, разрыхляет шов, делая его хрупким. Чтобы металл не попал в рабочую область, края свариваемых деталей тщательно зачищают. Удаление антикоррозионного покрытия – важный этап подготовки элементов к соединению.

Применяют следующие способы очистки:

Горячий. Края деталей перед сваркой обрабатывают газовой горелкой. Метод помогает быстро удалить покрытие, однако при работе образуется большое количество токсичных паров.
Химический. Деталь обрабатывают щелочным или кислотным составом. После этого поверхности тщательно промывают и просушивают.
Механический. Оцинковку удаляют металлической щеткой, наждачной бумагой или болгаркой со специальной насадкой.

Обработке подвергают только края, остальные части листа не трогают, ведь очищенные от покрытия места быстро подвергаются коррозии.

Правила и особенности сварочных работ

Перед началом процесса необходимо ознакомиться со следующими нюансами процесса:

Сложность подбора температуры воздействия. Цинк может начать расплавляться при +400 °С. Если слегка повысить температуру, покрытие начинает прогорать и испаряться. Это препятствует образованию прочного шва. Соединение получается пористым, покрывается трещинами.
Нестабильность электрической дуги. Подобрать правильный режим работы аппарата может только опытный сварщик. Начинающим мастерам рекомендуется применять покрытые электроды, газовую защитную среду или присадочный материал. Последний вариант используют при необходимости формирования шва высокого качества.
Сложность устранения отверстий. Поврежденные места листа предварительно очищают от загрязнений, следов ржавчины и масел. При большом диаметре дефекта применяют металлические вставки, которые закрепляют точечным методом. При толщине детали более 2 мм используют пробки или перегородки из низкоуглеродистой стали. Небольшие отверстия рассверливают до нужного размера. Внутренние поверхности дефектов не должны иметь резьбы.

Насколько это вредно

В чистом виде цинк является малотоксичным, однако в процессе сварки он вступает в реакции с кислородом и азотом. При вдыхании паров развиваются тяжелые отравления.

Хроническая интоксикация соединениями цинка способствует возникновению следующих последствий:

поражения органов дыхания;
токсического воспаления легких;
пневмосклероза;
отека легких;
аллергических реакций;
онкологических заболеваний;
патологий кроветворной системы.

При остром отравлении присутствует риск летального исхода. Соблюдение техники безопасности делает риск возникновения опасных последствий минимальным.

При появлении признаков отравления прекращают сварку, обращаются к врачу.

Разновидности подходящих электродов

При сварке оцинковки полуавтоматом стандартные стержни для железа и стали не используют. Нужны специализированные электроды и расходные материалы с рутиловой обработкой.

Для оцинкованной низкоуглеродистой стали предназначены стержни следующих марок:

АНО-4, используемые для сварки оцинкованной стали под переменным или постоянным током;
МР-3, требующие напряжения холостого хода более 50 В;
ОЗС-4, применяемые в сочетании с присадочной проволокой СВ08 или СВ08А;
УОНИ-13/45,55, ДСК-50, обработанные большим количеством флюса.

Последний тип электродов используется при соединении деталей из любых типов оцинкованной стали, в том числе сварка высокоуглеродистых сталей.

Он помогает получить долговечный прочный шов. В состав стержней входят фтористые соединения и карбонаты. Ими варят листы любой толщины. Толстый металл обрабатывают в несколько проходов.

Сварочное оборудование для оцинкованного металла

Перед началом работы подготавливают следующие приспособления и инструменты:

сварочный полуавтомат или инвертор, выдающие необходимые напряжение и силу тока;
газовую горелку;
баллоны с аргоном и ацетиленом;
держатель электродов, механизм подачи расходного материала;
шланг для подсоединения держателя к баллону.

Рекомендуется использовать сварочный агрегат с установленными параметрами тока. Это упрощает процесс настройки оборудования. Эта функция необходима начинающему сварщику, не имеющему опыта сварки оцинковки.

Подготовительные работы

Перед началом сварки детали подготавливают следующим образом:

При толщине элемента более 5 мм делают скос под наклоном 80° на расстоянии 1 мм от края.
Очищают торцевые части от грязи и пыли. Удаляют заусенцы, выравнивают кромки.
Обезжиривают поверхности химическими средствами.
Соединяют свариваемые детали, выставляя их в положении, требуемом для сварки. Зазор между кромками должен составлять 3 мм.
Равномерно распределяют флюс вдоль будущего шва. Толщина слоя должна составлять 2 мм, ширина – 20 мм.

Способы сварки оцинковки

Для соединения деталей из этого материала используют как ручное, так и полуавтоматическое оборудование.

Ручная дуговая

Важную роль в этом случае играют правильный выбор электродов, опыт сварщика. Работать нужно быстро и аккуратно. При снижении скорости сварки могут возникать прожоги. При слишком быстром ведении стержня шов получается неоднородным.

При соединении деталей дуговым методом учитывают следующие моменты:

Торцевые части тонкостенных деталей в предварительной обработке не нуждаются.
При работе с толстыми заготовками необходимо снятие фаски. Это делают частично, не создавая острых краев. Скос при установке торцов встык должен образовывать канавку, заполняющуюся расплавом при сварке.
Электроды выбирают с учетом толщины детали. Диаметр сопла газовой горелки при работе с оцинковкой должен быть на 2 размера меньше такового при сварке черного металла.
При сварке без удаления защитного слоя напыление не должно закипать. Пламя направляют не на деталь, а на присадочную проволоку.
После завершения процесса остатки флюса удаляют.

Полуавтоматический аппарат

Сварка с использованием подобного оборудования ведется в среде аргона или углекислого газа. Диаметр присадочного материала выбирают в соответствии с толщиной элементов.

Процесс соединения деталей имеет следующие особенности:

Тонколистовые изделия сваривают точечно. Это снижает вероятность прожога.
Качественное сварное соединение при низком напряжении формируется только с использованием присадочного материала. Диаметр прутка должен быть меньше требуемого на 0,2 мм.
При сварке полуавтоматом без защитного газа применяют флюсы.
К металлической детали подсоединяют плюсовой контакт, к проволоке – минусовой.

К положительным сторонам полуавтоматической сварки относятся:

возможность соединения элементов в газовой атмосфере или без таковой;
высокое качество получаемого соединения (шов получается равномерным, прочным, эстетичным);
возможность тонкой настройки напряжения и силы тока.

К недостаткам относят невозможность применения метода в ветреную погоду, необходимость использования объемных газовых баллонов, потребность в применении жестких шлангов для подачи газа.

Использование инвертора

Таким методом можно сваривать тонкостенные детали. Подключение выполняют так: к отрицательной клемме подсоединяют обрабатываемую деталь, к положительной – электрод. Сварка ведется с током обратной полярности. При правильной подготовке аппарата дуга зажигается за несколько секунд, стержень нагревается быстро.

При сварке оцинковки инвертором учитывают такие особенности:

при обработке металла стержнями малой толщины стык получается равномерным;
сварочную проволоку ведут вдоль поверхности плавно, не меняя скорость;
в процессе работы не делают резких движений, способных разрушить защитное покрытие;
угол наклона стержня по отношению к обрабатываемой поверхности не должен превышать 45° (это минимизирует вероятность появления сквозных дефектов).

Контактная сварка

Метод используют для соединения деталей любой толщины, однако лучше всего работать с тонкостенными заготовками. Для контактной сварки применяют электроды с маркировками БрХЦр или БрХ. Аппараты функционируют на переменном или постоянном токе.

Необходимость надежно соединять между собой металлические предметы возникает на разных производствах. Одним из эффективных способов, позволяющих это сделать, является сварка трением.

Оборудование для сварки тонких листов снабжается 3 дополнительными режимами:

предварительным нагревом обрабатываемого участка;
сваркой;
заключительной высокотемпературной обработкой.

Прочность соединения при контактной сварке выше, чем у самих деталей. Поэтому такой метод часто используют при кузовном ремонте. Способ обеспечивает равномерное проваривание по всей длине соединения, в чем заключается его основное преимущество перед ручной сваркой. При соединении толстых листов применяют проковку – ударное воздействие на шов в процессе затвердевания, осуществляющееся с помощью кувалды. Главным недостатком контактных аппаратов считают высокое энергопотребление.

Газовая горелка

Технологию применяют в тех случаях, когда удаление цинкового слоя недопустимо. При работе с газовой горелкой применяют флюс.

Сварку осуществляют так:

Очищают края заготовок от пыли, загрязнений и жира. На обработанные поверхности наносят слой паяльной кислоты. Он должен равномерно покрывать место будущего шва. Только так можно защитить оцинковочный слой от окисления и испарения.
Прикладывают присадочный пруток к обрабатываемому участку. Проволоку расплавляют, чтобы она надежно скрепляла заготовки. Для этого пламя горелки направляют на пруток. Нагревать обработанные флюсом поверхности нельзя.
При нарушении защитного покрытия его своевременно восстанавливают. Это исключает появление ржавчины в дальнейшем. После полного остывания детали поврежденные места обрабатывают антикоррозионным средством.

С помощью присадок

Сварочная проволока способствует формированию прочного соединения между толстыми деталями. Расходный материал должен обладать низкой температурой плавления. Это предотвратит испарение защитного покрытия. Сварочный процесс напоминает пайку.

При работе с оцинковкой используют следующие типы присадочного материала:

CuSi₃ – медно-кремниевая проволока. Содержание цветного металла достигает 50%. Прочность получаемого шва не слишком высока, однако он легко поддается дополнительной обработке. Кремний делает проволоку текучей, поэтому при работе следует соблюдать осторожность.
ОК Autrod 19.30. Расходный материал создан специально для сварки оцинковки. Проволока содержит марганец, кремний и серу, повышающие прочность сварного соединения.
CuSi₂Mn. Благодаря легирующим компонентам, проволока формирует однородный прочный шов. Однако последующая обработка соединения вызывает затруднения.
CuAl8. Присадку используют для сварки изделий из стали, покрытой цинк-алюминиевым слоем.

Особенности соединения оцинкованных труб

Покрытые защитным составом стальные элементы трубопровода соединяют так:

Подключают горелку, прогревают края деталей на расстояние не менее 30 см от торцов. Процедуру завершают, когда флюс становится прозрачным.
Присадочный материал прикладывают к торцам, расплавляют его горелкой. Полужидкий материал должен заполнить зазор между трубами.
Дожидаются затвердевания шва, выполняют заключительную обработку.

Горелку держат под наклоном не более 95°, проволоку подают под углом 15-30°.

Можно ли приваривать к черному металлу

Для получения надежного соединения между деталями из разных материалов применяют такие методы:

ММА-сварку с покрытыми электродами;
аргонодуговую технологию;
TIG-сварку с неплавкими вольфрамовыми стержнями.

При использовании первого метода приобретают стержни, предназначенные для соединения нержавеющих сталей с черными металлами. Лучшим же вариантом считают ведение сварки в газовой среде. Для этого потребуется соответствующий аппарат. Аргон защищает сварочную ванну от окисления. При отсутствии защиты прочно приварить разнородные детали друг к другу не получится.

КАК ВАРИТЬ ОЦИНКОВКУ ПРАВИЛЬНО: ПРАВИЛА И СОВЕТЫ

Сварка оцинкованных деталей — не такой уж и редкий процесс на любом сварочном предприятии. Оцинковка — это слой цинка, которым покрывают различный типы сталей. Цинк обладает множеством достоинств, оцинкованные детали имеют хорошие эксплуатационные характеристики, меньше подвержены коррозии и в целом дольше служат. При этом оцинковка может применяться как при изготовлении сложный металлоконструкций, так и на производстве изделий для быта.

Но нужно понимать, что у цинка есть ряд своих характерных особенностей, которые усложняют сварку. Кроме того, на современном производстве к сварщикам предъявляют очень высокие требования по качеству работ и количеству брака. И если в одном случае вас выручит профессиональный сварочный аппарат для оцинкованного металла, то в другом случае ошибки будут неминуемы. В этой статье мы кратко расскажем, как варить оцинковку не только быстро, но еще и качественно.

ЧТО НУЖНО УЧИТЫВАТЬ ПРИ СВАРКЕ ОЦИНКОВКИ

Основными нюансами, которые следует учитывать в процессе сварки оцинковки, являются температура плавления цинка и токсичность выделяемых им паров.

Сложность сварки оцинкованных изделий обуславливается тем, что температура плавления стали составляет 1100C, а цинковое покрытие плавится при 906C. Данное расхождение не позволяет использовать обычные методы сварки в связи с риском повреждения защитного слоя и утраты изделием устойчивости к окислению.

Неблагоприятные проявления в процессе сварки оцинкованного металла заключаются в том, что:

При температуре 906 градусов, цинк плавится и переходит в газообразное состояние;
Проникая в основу, выделяемые пары разрушают структуру металла;
Происходит нарушение шва оцинковки;
Токсичные пары поступают в окружающее пространство.

Именно поэтому, обработка оцинкованных изделий требует проведения дополнительных подготовительных мероприятий и тщательного подбора используемого оборудования.

Нюансы проведения

Имеется несколько технологий покрытия цинком металлических изделий, с разной толщиной защитного слоя. При сварке стали с оцинкованной плёнкой, например, листового материала, происходит резкое нагревание до температуры выше 1 тыс. градусов, а это провоцирует такие последствия:

цинк расплавляется и начинает испаряться;
пары проникают в металл детали и нарушают её структуру;
испарения влияют на качество шва.

Пары цинка, содержащиеся в воздухе, имеют высокую токсичность, что особо опасно для окружающих, поэтому нужна мощная вентиляция не только около места проведения работ, но и всего помещения.

ЭТАПЫ РАБОТЫ С ОЦИНКОВКОЙ

Удаление цинкового покрытия

Данная процедура необходима для того, чтобы расплавленный цинк, попав в область шва, не ухудшил его качество. Существует три основных способа зачистки:

Данный способ зачистки оцинковки осуществляется при помощи жестких абразивных средств, металлических щеток и наждачной бумаги.

Заключается в воздействии на покрытие кислотой, или щелочью. После осуществления необходимой экспозиции, изделие тщательно промывается и высушивается.

Заключается в обжиге краев изделия при помощи газовой горелки. Следует учитывать, что воздействие высоких температур провоцирует высвобождение токсичных паров.

Подбор электродов

Для того, чтобы выбрать, какими электродами варить оцинковку, необходимо учитывать ряд нюансов. Выбор электродов осуществляется с учетом типа свариваемой стали.

Можно выделить 2 основных вида электродов:

С рутиловым покрытием (АНО-4, МР-3, ОЗС-4). Подходят для сваривания стали с низким углеродным содержанием. Наличие оксида титана значительно упрощает зажигание дуги, гарантирует прочность шва и его герметичность, а также минимизирует разбрызгивание;
С сильноосновными флюсами (УОНИ13/45, УОНИ13/55, ДСК-50). Подходят для сталей низкого легирования.

Подбор присадочного материала

Основное требование к проволоке, используемой в качестве присадочного материала — низкая температура плавления, варьирующаяся от 900 до 1100 градусов. Соблюдение этого условия позволит добиться качественного шва, так как в этом случае проволока будет плавиться, не повреждая и не оплавляя сам материал.

Обработке подвергают только края, остальные части листа не трогают, ведь очищенные от покрытия места быстро подвергаются коррозии.

КАКИЕ ЕСТЬ ВИДЫ ПРОВОЛОКИ ДЛЯ СВАРКИ ОЦИНКОВКИ

CuSi3. Проволока с 97% содержанием меди. Целевым назначением является сваривание медных изделий. Использование для сварки оцинковки является целесообразным и позволяет добиться легкообрабатываемого соединения. Минусом в данном случае будет являться то, что такое соединение не будет иметь очень высокого показателя прочности. Стоит учитывать, что входящий в состав сплава кремний обладает высокой текучестью, что требует повышенной осторожности при работе;
Autrod 19.30. Целевым назначением является сваривание оцинкованных изделий. Соединение кремния, марганца и серы позволяет добиться достаточно крепкого соединения;
CuSi2Mn. Создает соединение с очень высокими показателями прочности. В связи с повышением показателя, усложняется процесс дальнейшей обработки;
CuAl8. Целевым направлением является сваривание металла, обработанного сочетанным цинково-алюминиевым сплавом.

Завершение работы

После проведения сварочной работы требуется осуществить вентиляцию помещения, и произвести уборку цинковой стружки.

Следует учитывать, что очищенные участки будут подвергаться коррозии и вызывать снижение качества всей конструкции. Поэтому после завершения работы с них необходимо удалить окалину, обработать шов шлифованием и нанести защитное покрытие.

Поверхность в районе сварного шва должна покрываться краской либо антикоррозионным покрытием. Хорошим вариантом может служить краска, содержащая 94% цинковой пыли. Возможен вариант наплавления цинковой проволоки, либо прутков, изготовленных из цинково-кадмиевого сплава.

ОБЩИЕ ПРАВИЛА И РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СВАРКИ ОЦИНКОВКИ

Вне зависимости от типа сварки оцинковки, необходимо:

Исполнять шов наплывным методом по средствам частого отрыва электрода;
Продление варочной ванны производится постепенно для недопущения риска повреждения;
В случае, если цинковое покрытие не было удалено, необходимо дождаться его абсолютного выгорания до того момента, когда начнет расплавляться сама сталь. В противном случае после охлаждения возможно растрескивание и вспучивание шва;
Оцинкованная сталь, толщина которой превышает 4 мм должна обрабатываться по краям по методу нанесения фаски, глубина которой составляет 1/3 листовой толщины;
Все работы производятся со строжайшим соблюдением мер защиты и техники безопасности. Для этих целей используются маски с принудительным нагнетением воздуха и мощные вентиляционные системы.

Рекомендуем к прочтению Как правильно варить цветмет

ВИДЫ СВАРКИ ОЦИНКОВАННОЙ СТАЛИ

Сварка оцинковки полуавтоматом

Такой метод сварки имеет ряд особенностей:

Подключение. «+»клемму подводят к горелке, а»-«к поверхности;
Сила тока. Увеличение силы тока приводит к увеличению скорости подачи присадки;
Подбор съемника тока. При подборе учитывается диаметр сечения проволоки. Необходимо вовремя производить замену, не дожидаясь значительного изнашивания;
Выбор рукава подачи присадки. Необходимо выбирать жесткие рукава, не допускающие перегибов и нарушения подачи присадочного материала;
Учет толщины листа. Тонкие листы толщиной 1мм. и менее, подвергаются точечной сварке;
Напряжение. При возможности перепадов напряжения, рекомендуется использовать проволоку наименьшего диаметра, имеющую высокую скорость плавления, необходимую для компенсации недостатка напряжения сети;
Техника без использования защитного газа. В данном случае, «+»клемма подключается к оцинкованной поверхности.

Возможность работы без создания защитной атмосферы;
Хорошие показатели ровности шва;
Простота в соблюдении параметров тока.

Не рекомендуется проводить сварку при порывах ветра и в присутствии мощных вентиляционных систем;
Необходимы крупногабаритные газовые баллоны;
Необходимы жесткие рукава подачи присадки.

Сварка инвертором

Особенности сварки оцинковки при работе инверторным методом:

Подбор диаметра электрода. Оптимальным сечением будет диаметр не более 2мм;
Учет легкоплавкости электродов. Чем выше коэффициенты расплавления, тем ниже значения тока;
Техника движения. Необходимо соблюдать плавность перемещения дуги;
Соблюдение угла наклона. Соблюдение угла в пределах 45 градусов, позволяет избежать риска прогорания.
Соблюдение распределения полярности. В связи с тем, что данный метод сварки применяется в основном к тонколистовому металлу, необходимо учитывать, что в этом случае работа производится током обратной полярности. Это означает, что «+»подключается к электроду, а»-» к оцинкованной поверхности.

Этапы процесса сваривания оцинкованной стали при работе с трубопроводом.

Подготовка. Учитывается толщина заготовки. Если она превышает 3мм, под углом в 80 градусов делается скашивание поверхности на расстояние 1-1.5мм по поверхности шва. Торцы изделия зачищаются от зазубрин и загрязнений и обезжириваются. Свариваемые элементы выкладываются ровно с соблюдением зазора в 3мм. Вдоль сварочного шва наносится 2мм слой флюса.
Сварка. Производится в следующие этапы: — детали, подлежащие сварке прогревают на расстояние не менее 300мм от свариваемых краев; — флюс подвергается нагреву до прозрачного состояния; — присадка накладывается на поверхность и расплавляется при помощи газовой горелки до полного заполнения пустоты; — припой располагается перед пламенем горелки. Допустимые углы наклона составляют 95 градусов для горелки и 15-30 для проволоки.
Завершение процесса. Флюс удаляется, шов зачищается. По окончании зачистки, поверхность обрабатывается антикоррозийным составом.

Точечная сварка

Метод точечной сварки оцинковки получил наиболее широкое распространение в автомобилестроении. Получаемая точка отличается высокой прочностью. Линия разрыва не затрагивает область сварки, а проходит по поверхности листа. Следует учитывать, что использование точечного метода приводит к ускоренному изнашиванию электродов и требует больших энергетических затрат. В связи с этим, наиболее целесообразно проведение автоматической корректировки режимов и настроек в условиях профессиональных сварочных рабочих мест.

Как сваривать трубы

Подходы при монтаже и ремонте трубопроводов из металлических сплавов с цинковым покрытием такие же, как при работе с другой продукцией.

Можно использовать флюсы. Сначала трубы, подлежащие свариванию, нужно хорошо зачистить снаружи и внутри, затем прогреть. Если диаметр не превышает 3 мм, кромки можно специально не обрабатывать.

У труб с большим диаметром кромки раскрывают на 90 градусов и притупляют на 1,5 мм. Ширина зазора при сваривании в обоих случаях равняется 2-3 мм. Размягченный флюс наносят на поверхность оцинковки с двойным избытком, по сравнению с количеством, используемым для непокрытых стальных труб.

Если диаметр трубы не превышает 250 мм, а толщина металла 6 мм, выбирают сопла с размером до 2 мм. Для сварки более широких труб из толстого металла нужны сопла с размером от 2 мм до 4 мм.

Хорошее качество при высокой скорости исполнения обеспечивает электродуговая сварка любых труб с цинковым покрытием. Высокая квалификация сварщика, правильный выбор электродов, оптимальная скорость процесса обеспечат качество соединения оцинковки. Для предотвращения окислительных процессов по окончании работы место сварки и прилежащие участки нужно обработать специальными составами.

Другие методы стыковки оцинкованных изделий

Еще один способ соединения оцинкованных труб без их нагрева – резьбовая стыковка. Нарезать резьбу на оцинкованных трубах достаточно сложно, поэтому данный способ практикуется преимущественно на изделиях с малым сечением. К тому же, такой способ материально более затратен в сравнении с обычной сваркой. Еще один важный момент – на участке нарезки резьбы слой цинка будет уничтожен, так что труба быстрее начнет ржаветь.

Для сборки коммуникаций водоснабжения и отопления могут использоваться бессварные комплекты труб с фитингами, напоминающие конструктор. В таком наборе есть специальная муфта с уплотняющим кольцом, которую с помощью болтов закрепляют на канавке по краям трубы. Хотя такой метод сборки труб еще не достаточно распространен в нашем государстве, он обеспечивает прочное соединение и выполняется очень быстро.

Подводя итоги можно сказать, что ответ на вопрос, можно ли сваривать оцинкованные трубы, будет положительным, при условии соблюдения техники безопасности и технологии выполнения работ, а также при наличии опыта.

Помните, что очень важно избежать перегрева труб и испарения цинка. Предотвратить эти явления можно с помощью флюса и рутиловых электродов. Альтернативные же методы стыковки труб хоть и имеют право на жизнь, однако, обходятся существенно дороже.

Читайте также: