Сварочные и наплавочные материалы
Обновлено: 18.05.2024
Для заполнения шва в зону дуги вводят присадочный металл в виде прутка или проволоки. При ручной дуговой сварке применяют плавящиеся электроды в виде прутков или стержней с покрытием. При механизированной сварке используют электрод в виде проволоки, намотанной на кассету.
Стальная холодно тянутая проволока, идущая на изготовление электродов или применяемая как сварочная проволока, изготовляется по ГОСТ 2246 — 70 следующих диаметров: 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 и 12,0 мм. Проволока поставляется в мотках (бухтах) из одного отреза. Проволока первых семи диаметров предназначена в основном для полуавтоматической и автоматической сварки в защитном газе. Для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом применяют проволоку диаметром 2. 6 мм. Проволока диаметром 1,6. 12,0 мм идет на изготовление стержней электродов. Поверхность проволоки должна быть гладкой, чистой, без окалины, ржавчины, грязи и масла.
По химическому составу ГОСТ 2246—70 устанавливает три основные группы марок сварочной проволоки: низкоуглеродистые (6 марок) с содержанием углерода не более 0,12%, предназначенные для сварки низкоуглеродистых, среднеуглеродистых и некоторых низколегированных сталей; легированные (30 марок) для сварки низколегированных, конструкционных и теплостойких сталей; высоколегированные (39 марок) для сварки хромистых, хромоникелевых, нержавеющих и других высоколегированных сталей.
Проволока маркируется индексом Св (сварочная) и следующих за ним букв и цифр. Буквами обозначены химические элементы, содержащиеся в металле проволоки: А — азот (только в высоколегированных проволоках), Г — марганец, С — кремний, X — хром, Н — никель, М — молибден, Т — титан, Ю — алюминий, Ц — цирконий и др. Первые две цифры, следующие за индексом Св указывают содержание углерода в сотых долях процента, а цифры после букв — содержание данного элемента в процентах. Отсутствие цифры после буквенного обозначения легирующего элемента означает, что этого элемента в проволоке менее одного процента. Буква А на конце обозначений марок низкоуглеродистой и легированной проволоки указывает на пониженное содержание вредных примесей (серы и фосфора). Например, сварочная проволока марки Св-08ХГ2С содержит 0,08% углерода, до 1 % хрома, до 2% марганца и до 1 % кремния.
Содержание углерода в сварочной проволоке не превышает 0,12—0,15% (за редким исключением), что снижает склонность металла шва к газовой пористости и образованию твердых закалочных структур. Содержание кремния в углеродистой проволоке составляет менее 0,03%, так как наличие кремния способствует образованию при сварке пор в металле шва. Допустимое содержание серы и фосфора также ограничено (0,04% каждого элемента), так как они даже при малой концентрации способствуют образованию трещин в сварном шве.
Медь и ее сплавы сваривают проволокой и прутками из меди и сплавов на медной основе (ГОСТ 16130—72). Алюминий и алюминиевые сплавы сваривают сварочной проволокой из алюминия и его сплавов (ГОСТ 7871—75). Для сварки других металлов и сплавов применяют сварочную проволоку или стержни, изготовленные либо по ГОСТу на свариваемый металл, либо по техническим условиям.
Вместо дорогостоящей легированной сварочной проволоки успешно применяют порошковую электродную проволоку. Ее изготовляют из стальной ленты, свернутой в трубочку, внутрь которой помещают шихту (порошок), состоящую из смеси ферросплавов, железного порошка и графита. Диаметр порошковой проволоки 2,5. 5 мм. Состав шихты подбирают так, чтобы образовавшийся от расплавленных оболочки и шихты жидкий сплав имел после охлаждения химический состав и свойства, установленные для металла шва. Сварку порошковой проволокой производят открытой дугой, под флюсом или в защитных газах. При строительно-монтажных работах применяют порошковую проволоку марок ПП-АН1, ПП-АН2, ПП-АНЗ, ПП-ДСК. Они позволяют получать металл шва с высокими механическими свойствами.
В настоящее время получил применение разработанный Институтом электросварки им. Е. О. Патона способ сварки самозащитной проволокой, т. е. сплошной легированной проволокой без защитной среды (открытой дугой). Этот способ основан на использовании специальных электродных проволок, содержащих раскисляющие и стабилизирующие элементы. Обычно при сварке открытой дугой происходит выгорание марганца и кремния, а металл шва обогащается кислородом и азотом. При сварке специальной для данного способа легированной проволокой происходит компенсация выгорания марганца и кремния за счет повышенного их содержания в металле проволоки. Металл проволоки содержит также алюминий, титан, цирконий и церий. Эти элементы обеспечивают хорошее раскисление металла сварочной ванны, образуя соединения, переходящие в шлак. Кроме того, эти элементы связывают азот, нейтрализуя его вредное действие на пластичность и вязкость металла. Церий и цирконий повышают ударную вязкость и пластичность металла шва, а также способствуют устойчивому процессу сварки и уменьшению разбрызгивания металла. Этим способом можно производить сварку в углекислом газе постоянным током прямой полярности, что позволяет значительно повысить коэффициент наплавки и производительность сварки.
Металлические электроды
Металлические электроды изготовляют по ГОСТ 9466—75 «Электроды, покрытые металлические для ручной дуговой сварки и наплавки. Классификация, размеры и общие технические требования».
Электроды классифицируют по назначению, типу, маркам, толщине покрытия, качеству, допустимым пространственным положениям сварки или наплавки и т.д. По качеству (точность изготовления, состояние поверхности покрытия, сплошность металла шва, содержание серы и фосфора в наплавленном металле) электроды подразделяются на три группы: 1, 2, 3.
Покрытие электрода должно быть однородным, плотным, прочным, без трещин, вздутий, наплывов и эксцентричности относительно оси стержня. Допускаются шероховатость и отдельные риски глубиной менее четверти толщины покрытия, вмятины глубиной до половины толщины покрытия и другие мелкие дефекты. Прочность покрытия испытывают следующим образом: при падении плашмя на стальную плиту с высоты 1 м электродов диаметром менее 4 мм и с высоты 0,5 м электродов диаметром 4 мм и более покрытие не должно разрушаться. Влагостойкость покрытия проверяют погружением электрода в воду и выдержкой в течение 24 ч при температуре 15. 25°С.
Электроды упаковывают в водонепроницаемую бумагу или полиэтиленовую пленку; пачки массой 3. 8 кг укладывают в деревянные ящики. Масса ящика 30. 50 кг. На каждой пачке имеются этикетка, содержащая наименование предприятия-изготовителя, условное обозначение электродов, область их применения, режимы сварки, механические и специальные свойства металла шва и др.
Электроды, изготовленные по ГОСТу, обеспечивают устойчивое горение дуги и спокойное равномерное плавление покрытия. Шлак ровным слоем покрывает наплавляемый металл и легко удаляется после остывания. Трещины, газовые поры и шлаковые включения в сварном шве не образуются. Содержание серы и фосфора в металле сварного шва при сварке низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей не превышает 0,05%, а при сварке легированных сталей повышенной прочности — 0,04%. Сварные швы высоколегированных сталей содержат серы не более 0,025% и фосфора не более 0,03%.
Типы и требования, предъявляемые к металлическим электродам для ручной дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей, регламентированы ГОСТ 9467—75. Для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей предусмотрено 9 типов электродов (Э38, Э42, Э42А, Э46, Э46А, Э50, Э50А, Э55, Э60); для сварки легированных конструкционных сталей повышенной и высокой прочности — 5 типов (Э70, Э85, Э100, Э125, Э150); для сварки теплоустойчивых сталей — 9 типов (Э-09М, Э-09МХ и др.). При изготовлении стержней большинства этих электродов применяют проволоку Св-08 и Св-08А.
Тип электрода обозначается буквой Э и цифрой, указывающей гарантируемый предел прочности металла шва в кгс/мм 2 . Буква А в обозначении указывает, что металл шва, наплавленный этим электродом, имеет повышенные пластические свойства. Такие электроды применяют при сварке наиболее ответственных швов. Каждому типу электрода соответствует несколько марок, на каждую из которых разработаны технические условия. Например, типу Э42 соответствуют электроды ОММ-5, ЦМ-7, МЭЗ-04 и др. Марка электрода — это его промышленное обозначение, характеризующее стержень и покрытие.
Электродные покрытия делят на две группы: тонкие (стабилизирующие и ионизирующие) и толстые (качественные). Назначение тонкого покрытия — облегчить возбуждение дуги и стабилизировать ее горение. Для этого покрытие составляют из веществ, атомы и молекулы которых обладают низким потенциалом ионизации, т. е. легко ионизируются в воздушном промежутке дуги. Такими веществами являются калий, натрий, кальций, барий, литий, стронций и др. Они применяются, как правило, в виде углекислых солей: мел СаСО3, поташ К2СО3, углекислый барий ВаСО3 и др. В качестве связующего вещества применяют жидкое стекло, представляющее собой силикат натрия Na2O*SiO2. Покрытие наносят на стержень электрода слоем толщиной 0,1. 0,25 мм, что составляет 1,5. 2,5% от массы электрода. Тонкое покрытие не создает защиты для расплавленного металла шва и поэтому при сварке происходит его окисление и азотирование. Шов получается хрупким, пористым, с различными неметаллическими включениями. Поэтому электроды с тонким покрытием используют при выполнении неответственных сварных швов.
Наиболее простым тонким покрытием является меловое. Оно состоит из мелкопросеянного чистого мела, разведенного в жидком стекле. На 100 массовых частей мела берется 25. 30 массовых частей жидкого стекла и полученная смесь размешивается в воде до сметанообразного состояния. Электродные стержни окунают в этот раствор и сушат при комнатной температуре или в сушильных шкафах при температуре ЗО. 4О o С. Такие электроды дают при сварке швы очень низкого качества и поэтому применяются редко.
Более качественные сварные швы дают электроды с тонким покрытием марки К-3 и А-1. Основной составляющей этих покрытий является титановый концентрат. Покрытие К-3 содержит 57,8% титанового концентрата и 42,2% марганцевой руды, а жидкое стекло составляет 25. 35% от массы концентрата и руды. Покрытие А-1 содержит 86,6% титанового концентрата, 10,2% марганцевой руды, 3,2% калиевой селитры. Жидкое стекло берется в количестве 30. 35% от массы перечисленных компонентов. При сварке тонкостенных изделий хорошие результаты дает покрытие МТ, состоящее из 62% титанового концентрата, 31% полевого шпата и 7% хромовокислого калия. Жидкое стекло составляет 30% от массы остальных компонентов. Применяют и ряд других покрытий, имеющих различные назначения.
Сварное соединение высокого качества выполняют электродами с толстым покрытием. Поэтому эти покрытия называют качественными. Качественное покрытие выполняет следующие функции: обеспечивает устойчивое горение дуги; защищает расплавленный металл шва от воздействия кислорода и азота воздуха; раскисляет образующиеся в металле шва оксиды и удаляет невосстанавливаемые оксиды в шлак; изменяет состав наплавляемого металла вводом в него легирующих примесей; удаляет серу и фосфор из расплавленного металла шва; образует шлаковую корку над металлом шва, замедляет его охлаждение и тем самым способствует выходу газов и неметаллических включений на поверхность металла шва. Разработанная советскими учеными теория сварочных процессов дает возможность точно рассчитать состав электродных покрытий в зависимости от состава свариваемого металла и требований, предъявляемых к сварному шву.
Для выполнения перечисленных выше функций электродное качественное покрытие должно содержать следующие компоненты:
Ионизирующие вещества для снижения эффективного потенциала ионизации. Это обеспечивает стабильное горение дуги. В качестве ионизирующих компонентов в покрытия вводят такие вещества, как мел, мрамор, поташ, полевой шпат и др.
Газообразующие вещества, которые при сварке разлагаются или сгорают, выделяя большое количество газов, создающих в зоне дуги газовую оболочку. Благодаря этой оболочке металл шва предохраняется от воздействия атмосферного кислорода и азота. Такими газообразующими веществами являются крахмал, древесная мука, целлюлоза и др.
Раскисляющие вещества, которые обладают большим сродством к кислороду и поэтому восстанавливают металл шва. Раскислителями служат ферросплавы, алюминий, графит и др.
Шлакообразующие вещества, создающие шлаковую защиту расплавленного металла шва, а также капель электродного металла, проходящих через дуговой промежуток. Кроме того, шлаки активно участвуют в металлургических процессах при сварке и способствуют получению качественного шва. В качестве шлакообразующих веществ применяются полевой шпат (К2О * Аl2О3 * 6SiO2), кварц (SiO2), мрамор, рутил, марганцевая руда и др.
Легирующие вещества, которые в процессе сварки переходят из покрытия в металл шва и легируют его для придания тех или иных физико-механических свойств. Хорошими легирующими веществами являются ферромарганец, ферросилиций, феррохром, ферротитан. Реже применяют различные оксиды металлов (меди, хрома и др.).
Связующие вещества, предназначенные для замеса всех компонентов покрытия в виде пасты, а также для связывания пасты на сердечнике электрода и придания определенной прочности после высыхания покрытия. Таким веществом является жидкое стекло. Реже применяется декстрин.
Одной из важных характеристик электрода является коэффициент массы покрытия, равный отношению массы покрытия к массе покрытой части электрода.
По виду покрытия электроды подразделяются: с кислым покрытием — условное обозначение А; с основным покрытием — Б; с целлюлозным покрытием — Ц; с рутиловым покрытием — Р.
Кислые покрытия содержат руды в виде оксидов железа и марганца; при плавлении они выделяют кислород, способный окислить металл ванны и легирующие примеси. Для ослабления действия кислорода в покрытие вводят раскислители в виде ферросплавов. Однако наплавленный металл имеет относительно малую вязкость и пластичность и пониженное содержание легирующих примесей. К этому виду относятся покрытия ОММ-5, ЦМ-7 и др. Покрытие ОММ-5 состоит из 37% титанового концентрата, 21% марганцевой руды, 13% полевого шпата, 20% ферромарганца и 9% крахмала. Коэффициент массы покрытия составляет 30 . 38%. Покрытие ЦМ-7 содержит 33% гематита (Fe2О3, 30% ферромарганца, 32% гранита и 5% крахмала. Коэффициент массы покрытия — 40 . 45%.
Рутиловые покрытия, основным компонентом которых является рутил (TiOsub>2 — двуоксид титана). Шлакообразующими компонентами служат рутил, а также полевой шпат, магнезит и др. В качестве раскислителя и легирующего компонента применяют ферромарганец. В практике применяют покрытия ЦМ-9, МР-3 и др. Покрытие ЦМ-9 содержит 48% рутила, 30% полевого шпата, 15% ферромарганца, 5% магнезита и 2% декстрина. Коэффициент массы покрытия 38 . 42%. Коэффициент наплавки— 9,5 . 10,5 г/(А*ч). Покрытие МР-3 состоит из рутила (50%), мрамора или мела (18%), ферромарганца (15,5%), каолина (5%), оксицеллюлозы (1,5%) и талька (10%). Коэффициент массы покрытия составляет 38 . 42%.
Целлюлозные покрытия, содержащие главным образом органические компоненты в качестве газообразующих и связующих веществ. В качестве раскислителей введены ферромарганец, ферросилиций. К этой группе относятся покрытия ОМА-2, ЦЦ-1, ВСП ВНИИСТ и др. Покрытие ОМА-2 состоит из титанового концентрата (36,5%) марганцевой руды (3,5%), калиевой селитры (2%), ферромарганца (6%), ферросилиция (5%) и муки (47%). Коэффициент массы покрытия — 9 . 10%. Покрытие ЦЦ-1 содержит 25% рутила, 20% ферромарганца, 45% целлюлозы и 10% талька. Коэффициент массы покрытия составляет 12 . 15%. Коэффициент наплавки достигает 10 г/(А*ч).
Основные покрытия, составленные на основе плавикового шпата (CaFsub>2) и мрамора (карбонат кальция СаСОsub>3). Отсутствие в составе этого покрытия оксидов железа и марганца позволяет широко легировать наплавляемый металл. При сварке можно получить металл шва заранее заданного химического состава с хорошими механическими свойствами. В качестве раскислителей покрытие содержит ферротитан, ферромарганец и ферросилиций. В эту группу входят покрытия типа УОНИ-13, содержанию мрамор (51 . 54%), плавиковый шпат (15. 18%), кварцевый песок (8. 9%), ферромарганец (2. 7%), ферросилиций (3. 10%), ферротитан (9 . 16%) и ферромолибден (до 5%). Коэффициент массы покрытия составляет 33 . 38%.
Условное обозначение электрода включает марку электрода, диаметр стержня, группу по качеству и номер ГОСТа. Например, «Электрод УОНИ 13/45—3,0—2 ГОСТ 9466—75».
В промышленности и строительстве получили широкое применение следующие марки электродов. Электрод ОММ-5 относится к электродам типа Э42; применяется для сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистой cтали на переменном и постоянном токе. Коэффициент наплавки достигает 8,0 г/(А * ч). Сварка производится при любом пространственном положении шва. Электрод ЦМ-7 относится также к электродам типа Э42 и применяется для сварки ответственных швов конструкций из низкоуглеродистой стали во всех пространственных положениях (при потолочных швах качество сварки снижается). Коэффициент наплавки равен 11 г/(А*ч). Электрод отличается высокой производительностью, так как допускает применение больших плотностей тока. Электрод ЦМ-7с отличается от электрода ЦМ-7 большей толщиной покрытия и предназначен для скоростной сварки швов в нижнем положении. Электроды типа УОНИ-13 дают высокое качество металла шва и применяются для сварки ответственных швов из конструкционных сталей. Они выпускаются нескольких марок: УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65 и УОНИ-13/85. Цифры после черты означают получаемый предел прочности металла шва в кгс/мм . Сварку можно производить при любом положении шва, но только на постоянном токе обратной полярности. Эти электроды применяют в заводских и монтажных условиях. Коэффициент наплавки электрода УОНИ-13/45 равен 9,8 г/(А * ч), а у электродов остальных марок — 8 г/ (А*ч). Электрод СМ-11 (тип Э42А) получил большое распространение в строительстве и монтаже сварных конструкций. Наплавленный металл имеет высокие механические свойства. Коэффициент наплавки достигает 10 г/(А*ч). Важным положительным качеством электрода СМ-11 является устойчивость сварки в условиях монтажа, когда необходимо поддерживать постоянство длины сварочной дуги. Таким же качеством обладают электроды марки МР-3, имеющие коэффициент наплавки 9 г/(A*ч). Они предназначены для сварки постоянным и переменным током.
Для сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых сталей переменным или постоянным током во всех пространственных положениях хорошие результаты дают электроды типа Э42 марки АНО-5, имеющие коэффициент наплавки 11 г/(А*ч), и марки АНО-6 с коэффициентом наплавки 8,5 г/(А*ч). Для сварки деталей из низкоуглеродистой стали, работающих при динамических нагрузках, применяют электроды марки АНО-3 и АНО-4 (тип Э46) с коэффициентом наплавки 8 г/(А*ч). Электроды марки АНО характеризуются устойчивым горением дуги, незначительным разбрызгиванием металла, стойкостью против образования кристаллизационных трещин и легкостью отделения шлаковой корки. Особо следует отметить их низкую токсичность.
Для сварки тонколистовой стали толщиной 0,8 . 2,5 мм применяют электроды ОМА-2 (тип Э42). Коэффициент наплавки достигает 9,5 г/ (А*ч). Стержень изготовляют из сварочной проволоки Св-08 диаметром до 3 мм. При больших диаметрах возрастают потери на угар и разбрызгивание металла.
Наплавка
Технология и оборудование для газопламенной наплавки и напыления покрытий
По своей природе процессы наплавки и напыления подобны пайке, когда соединения осуществляются на грани жидкого и твердого металла. Эти процессы требуют хорошего смачивания поверхностей основного металла, что достигается подбором соответствующего состава присадочных материалов и флюсов в сочетании с тщательной подготовкой поверхности. В табл. 26 приведены сведения о наплавочных материалах для газопламенной наплавки. В качестве флюса […]
Материалы для износостойкой механизированной наплавки
1. Сварочные и наплавочные проволоки В случае, когда необходимо лишь восстановить первоначальные размеры детали, можно использовать как обычную сварочную проволоку необходимого состава, которая обеспечивает получение наплавленного металла небольшой твердости (табл. 1), так и специальные наплавочные материалы, часть которых позволяют получить наплавленный металл с повышенной твердостью (табл. 2). Таблица 1. Проволока стальная сварочная (ГОСТ 2246-70), применяемая для […]
Бездуговые способы наплавки
1. Электрошлаковая наплавка В отличие от других способов при электрошлаковой наплавке присадочный материал расплавляется за счет непосредственного перехода электрической энергии в тепловую, что имеет место при прохождении электрода через ванну расплавленного электропроводного флюса. При этом обеспечиваются меньшие тепловые потери и почти вдвое снижается расход электроэнергии. Наплавляемая деталь 7 (рис. 17) устанавливаются во вращатель. К ней […]
Дуговые способы наплавки
Механизированные способы наплавки наиболее широко используют при восстановлении изношенных деталей. Выбор способа наплавки определяется материалом восстанавливаемой детали, требованиями к физико-механическим свойствам наплавляемого покрытия, геометрическими параметрами детали, значением износа и др. Механизированная сварка (наплавка) может быть автоматической и полуавтоматической. При автоматической сварке (наплавке) механизированы как подача электродного материала в виде проволоки или ленты в зону сварки […]
Вибродуговая наплавка
Этот способ обычно используется для наплавки деталей типа тел вращения диаметром 8…10 мм и более. Сущность метода заключается в том, что основной и электродный металл нагревается до расплавления теплотой, которая выделяется в результате возникновения периодически повторяющихся электрических разрядов, т. е. прерывисто горящей электрической дуги. Наплавленный слой образуется в процессе кристаллизации расплавленных основного и электродного металлов. […]
Наплавка трением. Электроконтактная наварка
Сущность процесса наплавки металлов трением заключается в плавлении наносимого металла теплотой, выделяемой при трении инструмента, или самого наплавляемого металла о деталь с последующим соединением его с деталью при определенном усилии. Трение обеспечивается вращением наплавляемой детали или инструмента относительно массы наносимого металла или сплава. Основным условием для обеспечения плавления наносимого металла или сплава является изготовление наплавляемой […]
Наплавка токами высокой частоты (индукционная)
Сущность метода индукционной наплавки заключается в нанесении на поверхность детали слоя специального материала с дальнейшим его расплавлением путём индукционного нагрева для восстановленияпервоначальнойформы детали или придания поверхности особых свойств (рис. 1). Наплавленный слой отличается особой прочностью, что обеспечивает повышение износостойкости наплавляемых элементов, а следовательно, увеличивает их долговечность. Рис. 1. Схема расположения наплавляемой детали в индукторе: 1 […]
Плазменная и плазменно-порошковая наплавка
Плазменная наплавка – это нанесение с помощью сжатой дуги слоя металла на поверхность изделия. Плазменная наплавка применяется при восстановлении изношенных деталей, когда необходимо восстановить размеры деталей и при этом обеспечить свойства наплавленного слоя, близкие к свойствам основного металла. Она также применяется при изготовлении новых деталей с целью придания рабочим поверхностям специальных свойств, например, жаропрочности, износостойкости, […]
Наплавка под флюсом, в защитных газах и порошковой проволокой
Механизированная наплавка под флюсом цилиндрических и плоских деталей является развитием способов ручной наплавки электродами с толстыми качественными покрытиями. Этот способ был разработан коллективом под руководством академика Е.О. Патона в 1938–1939 гг. Сущность способа заключается в том, что сварочная дуга горит между электродом (проволокой) и изделием под слоем толщиной 10…40 мм сухого гранулированного флюса с размерами […]
Электродуговые способы наплавки. Ручная дуговая наплавка
Дуговая наплавка покрытыми электродами является наиболее распространенным способом ремонта (восстановления формы и размеров) деталей автомобилей, тракторов и других машин и механизмов вследствие простоты ее осуществления и мобильности оборудования. Наплавку осуществляют обычно вручную, поэтому такой способ называют также ручной дуговой наплавкой. Электродное покрытие служит для защиты ванны жидкого металла от кислорода и азота воздуха, стабилизации дуги, […]
Классификация способов наплавки. Преимущества и недостатки технологии наплавки
Способы наплавки, как и способы сварки, классифицируются по трем типам признаков (ГОСТ 19621–74): физическим, техническим и технологическим. Наиболее распространена и удобна классификация по физическому признаку (используемый источник нагрева). По нему основные способы наплавки и наварки можно разделить на три группы (рис. 1): термические (электродуговая, электрошлаковая, плазменная, электронно-лучевая, лазерная (световая), индукционная, газовая, печная); термомеханические (контактная, прокаткой, […]
Ремонт деталей автомобилей и тракторов сваркой и наплавкой
Ремонт кузовных деталей и кабин сваркой Кузова современных легковых автомобилей представляют собой сложную пространственную систему, рассчитанную на статические нагрузки, динамическую прочность и жесткость. Являясь несущей конструкцией, кузов воспринимает нагрузки через тонкостенные элементы силового каркаса, а также внутренние и наружные панели. В нормальных условиях эксплуатации такие кузова надежно служат по 10…12 лет и более. Однако при […]
Механизированные способы восстановления деталей
Автоматизация и механизация процесса электродуговой сварки и наплавки могут быть признаны одними из важнейших задач современной сварочной техники. В автоматизации дуговой электросварки за последние годы достигнуты такие успехи, что уже сейчас этот процесс может считаться одним из наиболее передовых и прогрессивных технологических процессов металлообработки. Автоматизации хорошо поддаются все основные виды дуговой сварки и наплавки. По […]
Ручная ремонтная сварка и наплавка
1. Электродуговая ручная сварка и наплавка покрытым электродом Дуговая наплавка покрытыми электродами Наплавку осуществляют обычно вручную, поэтому такой способ называют также ручной дуговой наплавкой. Электродное покрытие служит для защиты ванны жидкого металла от кислорода и азота воздуха, стабилизации дуги, повышения технологичности процесса наплавки и введения легирующих элементов в состав наплавленного металла. Применяют следующие виды электродного […]
Характеристика способов наплавки и восстанавливаемых изделий
1. Способы восстановления и упрочнения деталей машин. Характеристики способов наплавки. Преимущества и недостатки технологии наплавки Восстановление деталей – это технологический процесс возобновления исправного состояния и ресурса этих деталей путем возвращения им утраченной из-за изнашивания части материала и доведения до нормативных значений уровня свойств, изменившихся за время длительной эксплуатации. Упрочнение деталей – это повышение сопротивляемости элементов […]
Информация на сайте предоставлена для ознакомления, администрация сайта не несет ответственности за использование размещенной на сайте информации.
При использовании данного сайта, вы подтверждаете свое согласие на использование файлов cookie в соответствии с настоящим уведомлением в отношении данного типа файлов. Если вы не согласны с тем, чтобы мы использовали данный тип файлов, то вы должны соответствующим образом установить настройки вашего браузера или не использовать сайт.
В случае, когда необходимо лишь восстановить первоначальные размеры детали, можно использовать как обычную сварочную проволоку необходимого состава, которая обеспечивает получение наплавленного металла небольшой твердости (табл. 1), так и специальные наплавочные материалы, часть которых позволяют получить наплавленный металл с повышенной твердостью (табл. 2).
Таблица 1. Проволока стальная сварочная (ГОСТ 2246-70), применяемая для наплавки
Таблица 2. Марки наплавочных проволок (ГОСТ 10543-98) и основные области их применения
Используя цельнотянутые проволоки, можно обеспечить высокую степень однородности наплавленного металла в широком диапазоне параметров режима наплавки. В сочетании с плавленными флюсами необходимого состава это наилучший способ легирования металла, однако он не может обеспечить получение наплавленного металла любого заданного состава. Это достигается только в комбинации порошковой проволоки с плавленным флюсом или же при использовании самозащитной порошковой проволоки (табл. 3, 4).
Таблица 3. Порошковые проволоки для наплавки под флюсом
3* Закалка и отпуск.
Таблица 4. Самозащитные порошковые проволоки для наплавки углеродистых сталей
4* Фирма AIR-LIQUIDE-Group, Швейцария.
В этом случае показатель качества наплавленного металла (переход легирующих элементов, однородность их распределения) немного хуже по сравнению с предыдущим способом.
Сами же плавленные флюсы для наплавки выбираются исходя из тех же соображений, что и для сварки. Преимущество отдается флюсам пемзовидной фракции, обеспечивающим меньший провар основного металла.
Расход порошковой проволоки при наплавке под флюсом составляет 1,05…1,15 кг на 1 кг наплавленного металла, а при использовании самозащитной проволоки 1,1…1,3 кг/кг.
2. Электродные ленты
Для уменьшения доли участия основного металла в наплавленном слое и получения более гладкой наплавленной поверхности используют сварочные электродные ленты различной конструкции (табл. 5…5.7); при этом заданный состав наплавленного металла можно получить уже в первом слое, а допуск на механическую обработку составит не более 1…1,5 мм. По сравнению с электродной проволокой, это весьма производительный способ наплавки, особенно плоских и цилиндрических поверхностей изделий большого диаметра.
Таблица 5. Электродные ленты сварочные
Примечание. 1. Размер электродных лент: 50×0,7; 65×0,7; 100×0,7 мм.
2. Коэффициент расхода материала — 1,05.
Таблица 6. Порошковые электродные ленты
Примечание. Коэффициент расхода материала 1,05…1,15.
Таблица 7. Электродные ленты спеченные по ГОСТ 22366-93
Примечание. 1. Размеры ленты: 30×0,8…1,2, 60×0,8…1,2; 80×0,8…1,2 мм.
3. Флюсы, порошкообразные материалы и литые прутки
3.1 Плавленные флюсы
Все плавленные флюсы, разработанные для сварки сталей, пригодны и для проведения наплавочных работ. Учитывая специфику наплавки — получение в наплавленном металле минимальной доли основного металла, специальные наплавочные флюсы, как правило, пемзовидные (табл. 8).
Таблица 8. Плавленные флюсы для наплавки
3.2 Керамические флюсы
Легирование наплавленного металла через керамические флюсы менее эффективно, чем порошковой проволокой, требуемое качество наплавленного металла достигается еще в меньшем диапазоне параметров режима. Кроме того, содержание металлических компонентов в нем не может превышать 25…30% вследствие шунтирования дуги и нарушения устойчивости дугового разряда; тем не менее в некоторых случаях этот метод может быть более доступным для использования (табл. 9).
Таблица 9. Керамические флюсы для наплавки
Примечание. Флюсы ФК-45/5Х10В5ВФМ, ЖСН-5, АНК-40 рекомендуются для наплавки постоянным током обратной полярности, флюсы АНК-18, АНК-19 — для наплавки постоянным током обратной полярности и переменным током.
3.3 Наплавочные порошки, их смеси и литые прутки
В некоторых случаях для наплавки эффективно использовать специальные литые прутки из высоколегированных сплавов (табл. 12).
Таблица 10. Порошки гранулированные для наплавки
2. И — индукционная наплавка, П — плазменная, Г — газопорошковая, Д — дуговая неплавящимся электродом. Для газопорошковой используют порошки класса ОМ, для плазменной — класса М, индукционной — К, С, дуговой — С, М, ОМ.
Таблица 11. Смеси порошков для наплавки
с умеренными ударными нагрузками
(дробильное и размольное оборудование, ножи бульдозеров и грейдеров,
Примечание. Д — дуговая наплавка неплавящимся электродом; И — индукционная. Дуговую наплавку рекомендуется выполнять однослойной при толщине слоя порошка 6…9 мм.
Таблица 12. Литые прутки для газовой и дуговой наплавки неплавящимся электродом (ГОСТ 21449-75)
Прутки изготовляют диаметром 4 мм, длиной 300 и 350 мм; диаметром 5 и 6 мм, длиной 350 и 400 мм; диаметром 8 мм,
Сварочные и наплавочные материалы - история развития
Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек - в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.
Сварочные экраны и защитные шторки - в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!
Одно из основных направлений развития сварочного производства с момента создания первых способов дуговой сварки — совершенствование сварочных материалов: состава флюсов, электродных покрытий, стержней и электродных проволок.
Как известно, разработка составов флюсов, обеспечивающих удовлетворительное формирование и хорошее качество металла шва, в конце 1930-х гг. явилась последним решающим фактором в создании автоматической сварки под флюсом. Работа над составами флюсов продолжалась и в годы Великой Отечественной войны в основном с целью использования недефицитных компонентов. В то время высококремнистый марганцевый флюс ОСЦ—45, предложенный К. В. Любавским (ЦНИИТМАШ) в 1941г., Который обеспечивал высокое качество металла шва, не был запущен в массовое производство из-за дорогостоящих компонентов. Но в послевоенные годы он получил широкое признание благодаря стойкости металла против пор и трещин, а также возможности применения в сочетании с нелегированными низкоуглеродистыми проволоками.
При разработке сварочных материалов в первые послевоенные годы учитывались такие факторы, как необходимость сварки ржавого металла, сварки сталей с повышенным содержанием серы, наличие в стране больших залежей высококачественных марганцевых руд. В связи с расширением производства конструкций из цветных металлов и сплавов необходимо было создать новые флюсы. Особой задачей явилась разработка флюсов для «скоростной сварки», на которую переходило производство труб, широкополочных балок и других элементов металлоконструкций.
В 1949-1950 ГГ. в МВТУ им. Н. Э. Баумана Н. А. Ольшанский разработал технологию автоматической сварки угольной дугой под флюсами типа ОСЦ—45. Этот способ с подачей присадочного металла в дугу нашел применение, в частности, при сварке медных листов небольшой толщины. Он обеспечивал высокое качество сварного шва при упрощенной подготовке кромок к сварке, а также позволял производить сварку бронзы со сталью при минимальном проплавлении стального листа. Позднее указанный способ автоматической сварки с подачей присадочного металла в дугу был применен для сварки неплавящимся электродом в защитной газовой среде. Работы, проведенные в ИЭС, показали, что благодаря низкой химической активности меди и большинства ее сплавов для их сварки могут быть использованы стандартные флюсы, предназначенные для сварки стали. При более толстом металле требуемые плотность швов и пластичность сварных соединений не обеспечиваются. Для этих целей был разработан специальный флюс АН-15М.
Исследования, выполненные в ИЭС, привели к созданию в 1946 г. среднемарганцовистого флюса АН-3, предназначенного для автоматической сварки низкоуглеродистой стали обычной низкоуглеродистой и среднемарганцовистой электродной проволокой.
В 1947—1948 тт. коллективом сотрудников ИЭС (И. И. Фрумин, Д. М. Рабкин, В. В. Подгаецкий, Е. И. Лейначук) создан высокомарганцовистый флюс марки АН-348. В дальнейшем (1951 г.) были разработаны флюсы АН—348А для автоматической сварки низкоуглеродистой н некоторых марок низколегированных сталей проволокой диаметром 3 мм и более и АН-348М для полуавтоматической сварки те" же сталей проволокой диаметром до 3 мм. Для механизированной сварки на больших скоростях углеродистых и низколегированных сталей в ИЭС им. Е. О. Патона разработан пемэовидный высококремнистый марганцевый флюс АН-60, для полуавтоматаческой сварки — флюс АН—51, для электрошлаковой сварки — АН-22 и др. В 1952 г. Д. М. Рабкин, А. М. Макара и Ю. Н. Готальский разработали низкокремнистые и низкомарганцовистые плавленые флюсы марок АН-15 и АН-42. Флюс АН-15, предназначенный для сварки легированных сталей типа ЗОХГСА, обеспечивает более низкое содержание фосфора в металле шва, чем флюсы АН—42 и АН—22, а при сварке проволокой 18ХМА сдвигает порог хладноломкости металла шва ниже минус 70 "С; флюс АН-42 используют для сварки низко- и сред-нелегированных сталей, применяемых в судостроении. Флюс ФЦ—12, разработанный в ЦНИИТМАШ для многослойной сварки низколегированных безмарганцевых сталей, не содержит оксидов марганца, поэтому практически не обогащает металл шва фосфором, который имеется в большом количестве в марганцевой руде. Легирование металла шва марганцем осуществляется с помощью сварочной проволоки.
Для сварки высоколегированных сталей наиболее удачным оказался разработанный в ИЭС Б. И. Медоваром флюс АН-26. Его широко используют в настоящее время при механизированной сварке высоколегированных коррозионно-стойких и жаропрочных сталей. Флюсы ФЦЛ-1 и ФЦЛ-2, разработанные К. В. Любавским, предназначены для сварки высоколегированных сталей аустенитно-ферритного класса.
Первым флюсом бескислородного типа был АНФ-1, созданный для сварки нержавеющих сталей (Б. И. Медовар, С. М. Гуревич). Создание бескислородных флюсов на основе фторидов и хлоридов щелочных и щелочноземельных элементов дало возможность успешно решить задачу автоматизации сварки ряда новых марок нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов, а также алюминия и сплавов на его основе.
Создание бескислородных флюсов позволило впервые в сварочной технике осуществить автоматическую сварку титана под флюсом, а также электрошлаковую сварку титана больших толщин. Характерной особенностью дуговой сварки титана плавящимся электродом под фторидно-хлоридными бескислородными флюсами типа АНТ-1 является высокая плотность швов и отсутствие в них пор. Было показано, что это свойство флюсов сохраняется и при сварке неплавящимся электродом, что послужило основой для создания нового способа сварки титана и его сплавов с введением в зону дуги галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов в виде флюса-пасты или через титановую порошковую проволоку. Галогенидьт щелочных и щелочноземельных металлов контрагируют дугу, изменяют характер проплавления металла и формирования шва. Благодаря этому при сварке по флюсу оказалось возможным повысить проплавляющую способность дуги, что позволило сваривать за один проход металл толщиной 14—16 мм. Сварку под флюсом используют не только для стыковых, но и для тавровых соединений, многослойных конструкций, соединений электрозаклепками и др.
В начале 1950-х гг. был разработан способ сварки, при котором для защиты зоны дуги применяли тонкий дозированный слой флюса (Д. М. Рабкин). Этот слой, не закрывая полностью зону сварки, обеспечивал защиту только нижней части дуги и поверхности сварочной ванны. Процесс, получивший название «сварка по флюсу», нашел применение в промышленности при изготовлении конструкций из алюминия и его сплавов.
В ИЭС им. Е. О. Патона впервые был разработан флюс пемзовидного строения. Его малая объемная масса обеспечивает высокую подвижность сварочной дуги, в связи с чем при сварке под пемаовидным флюсом формируются более широкие швы с меньшей высотой усиления, чем при сварке под стекловидным флюсом. При такой форме шва уменьшается опасность несплавления шва с основным металлом, что особенно важно при сварке на большой скорости. Пемзовидный низкокремнистый флюс АН—70, предназначенный для наплавки средне- и высоколегированных сталей, более короткий и тугоплавкий, чем флюг АН-20, благодаря чему под ним возможна наплавка цилиндрических поверхностей значительно меньшего диаметра. Плавленый пемзовидный флюс АН—37П в основном предназначен для односторонней сварки стыковых швов на скользящем охлаждаемом ползуне.
Многочисленные эксперименты показали, что наилучшими оказались высококремнистые и высокомарганцовистые флюсы пемзовидного строения (АН—60 и ОСЦ—45). Попытки выплавить такие флюсы в пламенных печах не удавались, поэтому для изготовления были применены сталеплавильные трехэлектродные дуговые печи. На трубных заводах флюсы начали изготавливать в собственных цехах.
Одновременно с разработкой плавленых флюсов в СССР проводили работы по созданию и использованию неплавленых флюсов. К ним относятся флюсы-смеси, спеченные и керамические флюсы.
В 1948 г. К. К. Хреновым разработан первый керамический флюс К-1. В конце 1950-х гг. для сварки низкоуглеродистых сталей начали использовать флюсы К-11 и КВС—19 с пониженной чувствительностью к ржавчине и влаге на свариваемых кромках. Состав шихты этих флюсов подобен составу плавленых флюсов АН-348 А и ОСЦ—45. Керамические флюсы превосходят плавленые флюсы аналогичных марок по стойкости против пор и уступают им по пластичности металла шва и стабильности его химического состава. Глубокие исследования керамических флюсов провел К. В. Багрянский (Ждановский металлургический институт). В 1950-х гг. он разработал серию флюсов типа ЖС для наплавки узлов и деталей металлургического оборудования. Керамические флюсы начали применять для сварки высоколегированных сталей и сплавов с использованием проволок, близких по составу к основному металлу. При этом главное назначение флюсов заключалось в дополнительном легировании, улучшении структуры и рафинировании металла шва. В лаборатории электротермии Института электротехники АН УССР разработан керамический флюс К-8 для сварки хромо-никелевых нержавеющих сталей.
Массовое производство сварочного флюса в стекловаренных печах было организовано на заводе «Автостекло» в Константиновке (Донбасс), электроплавленых флюсов — в отдельных мастерских ряда машиностроительных предприятий, в том числе в 1949 г. на Харцыэском трубном заводе. С 1950 г. основным поставщиком плавленых флюсов в стране стал Запорожский стекольный завод, обеспечивавший флюсами также страны Восточной Европы. Параллельно с производством флюсов в пламенных печах расширилось их изготовление в электрических печах. Основную роль в организации производства флюсов сыграли сотрудники ЦНИИТМАШ, Института электросварки и заводов.
Несмотря на создание оборудования и способов дуговой сварки вертикальных швов (под флюсом и в среде углекислого газа), проблема механизации сварочных работ в монтажных условиях продолжала оставаться актуальной. На монтажно-строительных площадках, в нолевых условиях сваривали вручную штучными электродами миллионы тонн конструкций. В ИЭС им. Е. О. Патона были развернуты работы по повышению качества сварных швов, производительности дуговой сварки в неблагоприятных условиях. В 1958 г. И. К. Походня предложил использовать порошковую проволоку для механизации сварки при монтаже стальных конструкций и разработал первые составы самоэащитных порошковых проволок, которые не требовали дополнительной защиты газом или флюсом. Было открыто новое эффективное направление в развитии механизации сварочного производства, в ИЭС им. Е. О. Патона была создана мощная база по изготовлению опытных партий перспективных сварочных материалов (электродов, проволок, флюсов). Сварка порошковой проволокой оказалась производительней ручной дуговой сварки в несколько раз.
Еще раньше порошковую проволоку в сочетании с флюсами начали применять для наплавки. Еще один тип наплавочного материала, преимущественно для наплавки больших поверхностей, имеет форму ленты. При дуговой наплавке лентой малой толщины и большой ширины удается снизить долю основного металла в наплавленном до 20_25%. Технологию наплавки холоднокатаной лентой из коррозионно-стойкой стали под сварочными флюсами исследовали для химического и энергетического машиностроения в ИЭС им. Е. О. Патона и КПИ. Более широкими возможностями получения наплавленного металла требуемого состава обладает процесс наплавки порошковой лентой шириной от 5 до 20 мм.
В 1951 г. разработаны керамические флюсы для автоматической наплавки многолезвийного инструмента быстрорежущей сталью Р9 и Р18 с использованием низкоуглеродистой сварочной проволоки. В качестве основы в них был использован разработанный К. В. Петранем и В. Г. Малышевым пассивный флюс на основе мрамора и плавикового пшата. В 1953—1955 гг. на кафедре сварочного производства Киевского политехнического института (Ю. А. Юзвенко под руководством К. К. Хренова) были разработаны флюсы КС-Х12Т, КСЦЗХ2В8, КС-Р9Р и др. для наплавки штампов и металлорежущего инструмента.
Способам изготовления сварочных материалов уделялось значительное внимание в США. В статье Л. Стрингхема (фирма «Линкольн Электрик») подробно рассмотрены требования, предъявляемые к флюсам, показаны особенности применения механических смесей компонентов плавленых и керамических флюсов.
Свой опыт и знания в области автоматической сварки советские сварщики передали коллегам стран социалистического лагеря. При непосредственной помощи советских специалистов было налажено производство флюса и сварочной аппаратуры, внедрена технология в ряде отраслей промышленности Чехословакии, ГДР, КНР, Польше, Венгрии, Болгарии, Румынии.
В 1959 г. США выпустили до 100 тыс. тонн флюса для автоматической сварки (фирмы «Линде», «Линкольн», «Аркос» и др.) Кроме плавленых флюсов, изготавливали керамический, а также магнитный флюсы для получения износостойкого наплавленного металла с повышенным содержанием марганца. В западноевропейских странах флюс производили только по лицензиям американских фирм (за исключением магнитного флюса, выпускаемого во Франции по собственным патентам).
Материалы и оборудование для наплавки
Сварочные столы и плиты TEMPUS - в наличии на складе!
Большой выбор: Стол стационарный, Стол подъемный, Стол пятисторонний, Комплект оснастки
Доставка по всей России!
При изготовленной наплавке в качестве основы, как правило, используют углеродистые или низколегированные конструкционные стали. В случае восстановительной наплавки приходится иметь дело с различными составами основного металла. Для обеспечения минимальных напряжений и деформаций и предотвращения трещин и отколов наплавленного металла решающее значение имеет рациональный выбор сочетания основного и наплавленного металла.
Большая номенклатура и разнообразие условий работы наплавленных деталей привели к тому, что для наплавки в настоящее время используется большое количество сталей и сплавов различных композиций. По классификации, предложенной И. И. Фруминым, их можно разделить на пять основных групп, которые, в свою очередь, подразделяются на подгруппы.
Как правило, для наплавки применяют плавленые стекловидные и пемзовидные флюсы. По назначению их разделяют на флюсы общего назначения и специальные. Первые используют для дуговой наплавки углеродистых и низколегированных сталей. Вторые — для дуговой и электрошлаковой наплавки легированных сталей и сплавов, цветных металлов.
Порошки широко применяются как для наплавки, так и для напыления. Для индукционной наплавки применяют немагнитные порошки со сравнительно крупными частицами осколочной или хлопьевидной формы, при которой порошок хорошо смешивается с флюсом, не сепарирует и не ссыпается с наплавляемой поверхности. Для плазменной и лазерной наплавки предпочтительнее порошки со сферическими или округлыми частицами, обладающие хорошей текучестью. Для наплавки используются порошки на основе железа, никеля и кобальта. По ГОСТ 21448—75 выпускают порошки на основе железа типа «сормайт»: ПГ — С1; ПГ — УС25; ПГ — С27; ПГ — ФБХ6 — 2; ПГ — АН1. Кроме того, производятся порошки на железной основе по ведомственным ТУ: ПР — 10Р6М5; ПГ — АН2; ЛГС — 1; ЛГС — 2.
Для антикоррозионной наплавки под флюсом широко используются холоднокатаные ленты. Как правило, содержание углерода в них не превышает 0,08 % при различном содержании хрома и никеля. Для повышения коррозионной стойкости металл стабилизируется титаном или ниобием. Освоено производство лент 9 типов для антикоррозионной наплавки. В частности, ленты Св-04Х19Н11М3, Св-1 Оx16Н25АМ6, Св-08Х19Н10Г2Б, Св-07Х25Н13 выпускаются по ТУ 14-1-1468—75.
Для механизированной электродуговой наплавки применяется стальная наплавочная проволока сплошного сечения по ГОСТ 10543—82. Стандартом предусмотрен выпуск проволоки из углеродистой стали 9 марок, легированной стали 11 марок и высоколегированной стали 11 марок. Применяют для механизированной наплавки также стальную сварочную проволоку по ГОСТ 2246—70. Обычно для наплавки в защитных газах используют проволоку диаметром 1,6—2,2 мм, а для наплавки под флюсом — проволоку диаметром 3,0—5,0 мм и катанку диаметром 6,5 мм.
Читайте также: