Сварочные материалы для автоматической сварки

Обновлено: 16.05.2024

Для ручной электродуговой сварки стыков трубопроводов и труб котлов из углеродистых, низколегированных и высоколегированных сталей необходимо применять электроды, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 9466-75, 9467-75 и 10052-75. Марку электродов для сварки стыков труб следует выбирать в зависимости от марки свариваемой стали (табл. 10.24).

Электроды для приварки деталей крепления из высоколегированных сталей к трубам пароперегревателя и других элементов котла или трубопровода из низколегированных перлитных сталей, а также для сварки деталей крепления между собой необходимо выбирать по табл. 10.25. Для приварки креплений (из стали любой марки) к трубам из стали аустенитного класса следует применять аустенитные электроды ОЗЛ-6, ЦЛ-25, ЗИО-8 и другие типа Э-10Х25Н13Г2 или электроды ЭА-400/10у и ЭА-400/10т. К трубам из стали ЭИ 756 крепление нужно приваривать (независимо от марки стали креплений) электродами ЗИО-8, ЭА-400/10у или ЭА-400/10т.

Технологические свойства электродов каждой партии необходимо проверить перед их применением независимо от наличия сертификата. Эту проверку должен выполнять дипломированный сварщик. Легированные электроды, предназначенные для сварки трубных систем котлов и трубопроводов из легированных сталей, необходимо проверять на соответствие марочному составу путем стилоскопирования наплавленного металла. Электроды ЦТ-15 и ЦТ-26 проверяют еще и на содержание феррита в наплавленном металле. Эта проверка должна предшествовать всем остальным испытаниям электродов.

Электроды перед сваркой производственных стыков и испытаниями должны быть прокалены (просушены) при следующих режимах:

электроды с основным покрытием для сварки перлитных (углеродистых и низколегированных) сталей (УОНИ-13/55, ЦУ-5, ТМУ-21, ТМЛ, ЦЛ-39, ЦЛ-20 и др.) – при 380–420 °С в течение 1 ч; если после этого покрытие электродов заметно теряет прочность (осыпается обмазка), следует снизить температуру до 350 °С и время выдержки до 0,5 ч;
электроды с основным покрытием для сварки аустенитных сталей – при 200–250 °С в течение 1 ч;
электроды с рутиловым покрытием, а также смешанным покрытием, например, рутилово-основным или ильменитовым (МР-3, ОЗС-6, ОЗС-4 и др.) – при 150–200 °С в течение 1 ч;
электроды с целлюлозным покрытием (ВСЦ-4) – при 100–110 °С в течение 1 часа.

электроды с основным покрытием, предназначенные для сварки перлитных сталей, следует использовать в течение 3 суток после прокалки, остальные электроды – в течение 15 суток. По истечении указанного срока электроды перед применением необходимо прокалить.

Технологические свойства электродов, предназначенных для монтажной сварки трубопроводов и труб котлов из углеродистых и низколегированных сталей (кроме труб поверхностей нагрева котла), необходимо определять в процессе плавления электродов при сварке в потолочном положении одностороннего таврового соединения двух погонов в один слой длиной 150 мм, вырезанных из труб, или двух пластин размером 180×140 мм (рис. 10.2).

Рис.10.2. Сварка таврового соединения пластин (погонов из труб) для определения технологических свойств электродов

Технологические свойства электродов можно проверить также при сварке потолочного участка труб соответствующих диаметров или при сварке вертикального стыка труб диаметром 133–159 мм, толщиной 10–18 мм из соответствующей стали. Сварку нужно производить с предварительным и сопутствующим подогревом, если он предусмотрен для данной марки стали. После сварки таврового соединения сварной шов и излом осматривают. После сварки стыка труб шов протачивают на токарном станке со снятием слоя толщиной до 0,5 мм или просвечивают гамма- или рентгеновскими лучами для определения сплошности наплавленного металла. Для облегчения разрушения образца допускается делать надрез по середине шва со стороны усиления глубиной не более 20% толщины свариваемых пластин.

Технологические свойства электродов, предназначенных для сварки трубопроводов в заводских условиях в нижнем или вертикальном положении, можно определять при сварке в вертикальном положении.

ВСт4сп, 15Л, 20Л, 25Л

ОЗС-6 ** ,АНО-12 ** , АНО-14 ** , УОНИ-13/45, УОНИ-13-55,

ТМУ-21, ТМУ-21У, ЦУ-5

Трубы диаметром 100 мм и менее:

12МХ, 15ХМ, 20ХМЛ, 12Х2М1, 12Х1МФ, 12Х2МФБ, 12Х2МФСР

Трубы диаметром более 100 мм:

12МХ, 15ХМ, 20ХМЛ (работающих при предельно допустимых температурах)

12Х1МФ, 20ХМФЛ (работающих при температуре до 540 °С)

12х1мф, 15Х1М1Ф, 15Х1М1ФЛ (работающих при температуре до 570 °С)

ТМЛ-1, ТМЛ-1У, ЦЛ-39, ТМЛ-3

ТМЛ-1, ТМЛ-1У, ЦЛ-20-67, ТМЛ-3, ТМЛ-3У

ЦЛ-20-67, ТМЛ-3, ТМЛ-3У, ЦЛ-45

ЦТ-26, ЭА-400/10у, ЭА-400/10т,

* Электроды АНО-6М, МР-3, ОЗС-4, ОЗС-6, АНО-12, АНО-14 предназначены для сварки как на переменном, так и на постоянном токе обратной полярности (+ на электроде), электроды ВСЦ-4 на постоянном токе любой полярности, остальные марки электродов – на постоянном токе обратной полярности.

** Можно применять для сварки следующих изделий из углеродистых сталей: трубопроводов пара и горячей воды категорий 3 и 4; трубопроводов в пределах котла и турбины с рабочим давлением не более 3,9 МПа (39 кгс/см 2 ) и температурой не более 350 °С; труб поверхностей нагрева котлов с рабочим давлением до 5 МПа (50 кгс/ см 2 ); трубопроводов, на которые не распространяются правила Госгортехнадзора, кроме трубопроводов регулирования турбины, маслопроводов и мазутопроводов.

*** Для сварки только корневого слоя стыков газопроводов диаметром 219 мм и более без подкладных колец.

1. Если проектом предусмотрены трубы из углеродистой стали, а устанавливают трубы из низколегированной стали тех же размеров (диаметр и толщина стенки), то разрешается применять углеродистые электроды с основным (фтористокальциевым) покрытием.

Таблица 10.25. Марки электродов для приварки креплений к трубам

ЭА-400/10У, ЭА-400/10Т, ОЗЛ-5

ОЗЛ-6, ЗИО-8, ЭА-400/10у, ЭА-400/10т

1 Для сварки на постоянном токе обратной полярности.

Сварочная проволока

Для ручной и автоматической аргонодуговой сварки неплавящимся электродом, газовой (ацетилено-кислородной) сварки, полуавтоматической в углекислом газе и автоматической сварки под флюсом необходимо применять сварочную проволоку, удовлетворяющую требованиям ГОСТ 2246-70. Марку сварочной проволоки следует подбирать по табл. 10.26. Для ручной и автоматической аргонодуговой сварки стыков пароперегревательных труб из сталей 12Х2МФБ и 12Х2МФСР следует применять проволоку марок Св-08МХ, Св-08ХМ, Св-08ХМФА или Св-08ХГСМФА, из стали 12Х11В2МФ – Св-07Х25Н13 или Св-04Х19Н11МЗ; из сталей 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т, 12Х18Н12Т и 08Х18Н12Т – Св-04Х19Н11МЗ или Св-04Х19Н9.

Каждая партия проволоки должна иметь сертификат с указанием завода-изготовителя, ее марки, диаметра, номера плавки и химического состава. К каждому мотку (бухте) проволоки должна быть прикреплена бирка с указанием завода-изготовителя, номера ее плавки, марки и диаметра проволоки по ГОСТ 2246-70.

При отсутствии сертификата или бирки, а также в случае сомнений в качестве проволоки необходимо проверить ее химический состав. При неудовлетворительных результатах химического анализа проводят повторный анализ на удвоенном числе проб. При неудовлетворительных результатах повторного анализа проволоку бракуют.

Поверхность проволоки должна быть чистой, без окалины, ржавчины, масла и грязи. При необходимости ее очищают от ржавчины и грязи пескоструйным аппаратом или травлением в 5% растворе соляной или ингибированной кислоты (3% раствор уротропина в соляной кислоте). Можно очищать проволоку, пропуская ее через специальные механические устройства (в том числе через устройства, заполненные сварочным флюсом, кирпичом, осколками наждачных кругов и войлочными фильтрами). Перед очисткой бухту проволоки рекомендуется отжечь при 150–200 °С в течение 1,5–2 ч. Разрешается также очищать проволоку наждачной шкуркой или другим способом до металлического блеска. При очистке проволоки, предназначенной для автоматической сварки, нельзя допускать ее резких перегибов (переломов). Во всех случаях после очистки проволоку необходимо промыть сначала в 12–15% водном растворе кальцинированной соды при 70–90 °С, затем в горячей воде и просушить на воздухе.

Каждая бухта (моток, катушка) легированной проволоки перед сваркой (независимо от способа сварки) должна быть проверена путем стилоскопирования для определения основных легирующих элементов. Стилоскопированию подвергают концы каждой бухты (мотка, катушки). При неудовлетворительных результатах стилоскопирования данная бухта не может быть использована для сварки до установления точного химического состава проволоки количественным химическим анализом.

Плоские плавящиеся кольца, применяющиеся в качестве присадки для корневого слоя при автоматической аргонодуговой сварке неплавящимся электродом стыков трубопроводов без остающихся подкладных колец, изготовляют из проволоки диаметром 3 или 4 мм. Марку проволоки выбирают в зависимости от марки стали свариваемых труб по табл. 10.26. Сечение плавящегося кольца показано на рис. 10.3.

Классификация материалов для сварки и правила выбора

Когда говорят о сварке, в первую очередь речь идет о правильном управлении сварочными аппаратами. И это правильно, ведь мастерство сварщика во многом заключается в его навыках сварки, именно благодаря им он получает новые разряды. Однако, здесь участвует не только сварочный аппарат и детали, на которых он применяется, но также различные сварочные материалы. О том, что это, как применяется — в этой статье.

Требования к сварочным материалам

Материалы для сварки разнообразны и выполняют следующие функции:

удаление окислов;
обеспечение правильного наплава, а также более аккуратного шва;
защита шва от кислорода;
удешевление сварки и т. д.

Но чтобы сварочные материалы действительно помогали, им нужно отвечать требованиям качества. Поэтому их продажа находится под строгим контролем, а производство осуществляется по установленным стандартам. Например:

ГОСТы 9466 и 9467 отвечают за металлические электроды.
ГОСТ 2246 установлен для сварочной проволоки.
ГОСТ 9087 регламентирует качество сварочных флюсов.
ГОСТ 23949 — для вольфрамовых электродов и т. д.

Эти ГОСТы нужно знать, так как они указываются на упаковках и сертификатах, прикрепляемых к каждой партии. Помимо ГОСТа можно там же можно найти информацию о:

типе материала, марке;
номере плавки, партии;
химическом составе;
механических характеристиках сварочных материалов;
массе нетто и т. д.

Помимо состава, к прокалке тоже установлены требования. Она проводится при температуре +300 – +350 °C в течение 1–2 часов. Этот процесс, помимо всего, позволяет найти дефекты на расходниках. Есть целый стандарт, ГОСТ 6032, где описаны требования к сварочным расходникам, имеющим высокую стойкость. Они должны проходить тест МКК (межкристаллитной коррозии).

Существуют требования и к условиям хранения, а также транспортировке.

Виды материалов для сварки

Учитывая, сколько функций может выполняться расходными материалами для сварки, они делятся на: электроды и пруты, проволоки, флюсы, газы и керамические подкладки на случай соединения стыков.

Каждый расходник делает что-то свое благодаря принципу использования и составу, поэтому для выбора сначала нужно изучить все классификации, их характеристики, чтобы свободно в них ориентироваться.

Проволока, прутки

Когда проволока плавится, она заполняет собой формируемый при сварке шов. Поэтому проволоки называют присадочными и бывают они:

Низкоуглеродистыми, когда содержание углерода менее 0,12%.
Низколегированными — для теплостойких и конструкционных сталей.
Высоколегированными — для хромоникелевых сталей, нержавейки.

Ленты и прутки для присадки выполняют ту же функцию, а делаются из меди, стали, алюминия. Они нужны на случай, если присадочный материал нужно подавать широким тонким слоем.

Электроды

Электроды — это особые стержни, которые делаются из веществ, проводящих электричество. Нужны они как раз для подачи тока к месту сварки.

Особенности конструкции позволяют электродам делиться на металлические и неметаллические. Металлические делаются из стали, меди, бронзы и других цветных металлов. А неметаллические имеют покрытие их угольных или графитовых составов, которые не плавятся.

Все виды электродов должны обеспечивать устойчивое горение в зоне сварки, а также изоляцию сварочной ванны, уменьшая разбрызгивание металла.

Чаще всего электроды имеют слой металла, а используются для ручной дуговой сварки. Однако, есть такие, что покрыты различными ионизирующими, стабилизирующими и другими веществами.

В зависимости от покрытия электроды помечаются буквами: А — покрытие с кислотными добавками, Б — классические, Ц — с целлюлозой, П — смешанный состав.

Через электроды провидится ток к месту сварки, выбирать лучше качественного производителя и хранить в сухом месте

Газы используют для разных целей, есть горючие газы и те, что только поддерживают горение. К последним относятся:

водород;
кислород;
пропан;
ацетилен и т. д.

А вот для защиты подойдут и инертные, и активные. Углекислый газ, а также смеси на его основе будут в числе активных, а среди инертных выделяются гелий и аргон.

Инертные газы почти не вступают в реакцию с металлами, в отличие от активных.

Флюсы

Флюсы помогают растворять окислы, возникающие на поверхности свариваемых металлов. Также флюс не пропускает к месту сварки кислород, который и инициирует окисление.

Дополнительно флюсы иногда умеют упрощать нагревание металла.

В зависимости от способа изготовления, флюсы бывают плавлеными и неплавлеными, жидкими или порошкообразными.

Жидкие флюсы оказываются полезны при подготовке места, на котором далее появится шов. Перед варкой нужно снять оксидный слой, который есть на заготовке, а также одновременно обезжирить ее, с чем справляется жидкий флюс. Чтобы он выполнял подобные функции эффективно, в его составе обычно бывают щелочи или кислоты, так что подбирается флюс на основе того, с каким металлом предстоит работать и что для него более приемлемо.

Жидкие флюсы после использования смываются водой. А вот порошки смывать не нужно, функция у них иная. При нагревании такие флюсы выделяют газ, который защищает шов от окисления.

Выбор сварочных материалов

Качество сварки будет зависеть не только от знания видов, но также от правильности выбора сварочных материалов. Поэтому здесь нужно учитывать такие параметры:

Тип сварки.
Состав материалов, которые будут свариваться.
Производитель сварочных расходников — он должен быть известен другим сварщикам.
Цена — обычно самые качественные материалы, применяемые при сварке, имеют среднюю цену.

Покупки стоит совершать только в проверенных магазинах, где можно приобрести не поддельный, не просроченный товар, который гарантированно правильно хранили и транспортировали.

В выборе расходных материалов также помогут отзывы других сварщиков, так что, посоветовавшись можно значительно уменьшить круг поисков.

Как определить расход материалов

Сварочные расходники высокого качества делаются из дорогого сырья с использованием сложных технологий. Поэтому их нужно экономить, не расходуя зря. Для этого существуют целые нормы, регулирующие расход каждого вида материала в зависимости от типа сварки, а также используемого для нее оборудования.

Нормы не строгие, поэтому позволяют понять нужное количество расходника только примерно. Но сначала нужно сделать расчет расхода, использовав формулы, в которые просто нужно поставить параметры.

Например, для проволок и электродов нужно знать площадь поперечного сечения шва, коэффициент наплавки, а также длину шва. Полученное значение подставляется под значения в нормативных документах с учетом запаса на пробные швы или исправление брака.

А вот расход газов можно просто определить по таблицам, для каждого вида существует своя.

Условия хранения

ГОСТы, которые регламентируют качество материалов для сварочных работ, также регулируют правила их хранения.

Для правильного содержания потребуется сохранить заводские упаковки, чтобы помещать туда материалы после использования. Все они должны быть дополнительно расфасованы, а также промаркированы по сортам и маркам.

Все расходники хранятся в отдельных помещениях, в зависимости от их вида условия могут меняться. Так, флюсы или электроды с покрытием хранят в сушильных шкафах, термических пеналах, герметичных тарах, если те предварительно прокаливали.

Места для хранения должны быть сухими, отапливаемыми, хорошо вентилируемыми, но не позволять сварочным расходникам постоянно находиться под прямыми солнечными лучами. Температура должна опускаться не ниже 15°C, а влажность быть не выше 40%.

Соблюдение этих условий позволяет хранить материалы неограниченное время. А вот если оставить их на открытом пространстве, то они не проживут дольше 5–15 дней в зависимости от состава.

Подбор расходных материалов важен для любой сварки, промышленной и бытовой. А потому каждому сварщику помимо навыков работы со сварочными аппаратами и знания особенностей металлов нужно иметь также понимание того, какие сварочные материалы существуют, а еще как их правильно использовать, чтобы сделать работу качественнее.

Преимущества автоматической сварки

На поточном производстве сварочный автомат полностью заменяет опытного сварщика. С большой производительностью, без участия человека обеспечивает точное соединение деталей. Автоматическая сварка – полностью механизированная технология.

Аппарат самостоятельно поддерживает стабильное горение дуги, подает присадочную проволоку. Процесс происходит в закрытом корпусе. Оператор не подвергается воздействию вредных факторов. Автоматы-сварщики способны работать без перерывов и выходных. После программирования процедура сварки полностью контролируется в автоматическом режиме. При ускоренном процессе получаются качественные швы.

Сущность автоматической сварки

Процедуру автоматизации сварки по электродуговой технологии условно делят на несколько операций:

обновление расплавляемого стержня в постоянном режиме;
поддержание необходимых условий (подача флюса или защитного газа в рабочую камеру);
равномерное движение дуги по заданной траектории с постоянной скоростью;
формирование шовного валика.

При этом автомат контролирует:

расстояние между кончиком электрода и свариваемым металлом до микрон;
силу сварочного тока;
скорость образования шва;
глубину прогрева заготовки.

Автоматы различаются по:

способу защиты рабочей зоны;
движению сварочной дуги;
количеству устанавливаемых электродов, их типу;
роду рабочего тока.

При таком разнообразии аппаратов сущность процесса одинаковая.

Благодаря автоматическим установкам производителям удалось увеличить производительность и качество сварных соединений.

Виды сварочных автоматов

Исходя из функционала, в любом оборудовании с автоматической сваркой должны быть базовые элементы:

источника тока инверторного типа, чтобы обеспечить стабильное горение дуги, поддерживающего нужные вольт-амперные характеристики;
головки, заменяющей электрод;
устройства, обеспечивающего движение головки или ванны расплава;
механизированной подачи присадки;
блок управления.

Все эти части собраны в едином корпусе. Необходимо предусмотреть стол для укладки заготовок. Устройство формирует шов за счет взаимного движения ванны расплава и головки. Одни из элементов закреплен жестко, другой подвижен. Разработано два типа автоматов:

с равномерной (устанавливаемой) скоростью подачи присадки в рабочую зону;
регулированием вращения подающих валиков в зависимости от напряжения дуги.

Саморегулирование происходит за счет удлинения дуги для снижения ампеража рабочего тока. Соответственно, при короткой дуге сила тока возрастает. Если преобразованный сигнал об изменении электродуги передавать на механизм вращения роликов, корректируется скорость подачи проволоки. В автоматах в постоянном режиме регулируется ампераж и вольтаж. Величина напряжения устанавливается на пульте управления, ток регулируется по внешним характеристикам источника питания.

Сварочный трактор

Первые установки для автоматической сварки создавались в годы СССР для тяжелого машиностроения. Электропривод одновременно подает крутящий момент на механизм подачи проволоки и ходовую часть аппарата. Дополнительно монтируется бункер для подачи флюса, бобина для проволоки. Головка с тугоплавким электродом закреплена стационарно в нижней части трактора, вблизи оси, проходящей по центру тяжести сварочного устройства.

Автомат устойчиво движется по свариваемой поверхности или рельсовым направляющим. Устройство применяется для изготовления и ремонта габаритных емкостей, демонстрирует высокую производительность.

Подвесное оборудование

Сварочные автоматы выпускают двух типов:

стационарные с неподвижно закрепленным электродом, генерирующим дугу;
передвижные, оборудованные тележками.

Первые применяются для соединения труб или других вращающихся вокруг оси заготовок. Самоходные нужны для формирования длинных швов. Область применения подобных автоматов обширна, например изготовление сварного проката или наплавка крупногабаритных деталей. Подвесное оборудование используется в робототехнике, оснащается манипуляторами.

Продвигаясь по заданной траектории на недоступных человеку скоростях, автоматическая сварка обеспечивает достойный уровень качества сварных соединений.

Используются для однослойной или многослойной сварки деталей различной толщины с разделкой кромок или без, внахлест или встык. Автоматы выполняют угловые, кольцевые прямые швы.

Технология автоматической сварки

Главный узел аппарата – токопроводящая сварочная головка. Осуществляется подача:

присадки;
разряда, формирующего электрическую дугу.

Автоматическая сварка чаще производится с использованием присадочной проволоки, закрепляемой на бобине или катушке. За счет роликовой системы устанавливается траектория движения, скоростной режим. Предварительно присадка выпрямляется, затем поступает в направляющий мундштук, который в процессе работы размещается над рабочей зоной.

Автоматическим сварочным аппаратом дуга формируется по тому же принципу, что у ручного – при замыкании электрода на поверхности детали происходит пробой заряда. Контакт и электродуга расположены так, что присадка выполняет функцию короткого плавящегося электрода. За счет непрерывной подачи проволоки длина токопроводящего отрезка остается неизменной.

Сварочная зона обширная, зависит от марки оборудования. При правильной настройке не возникает перегрева металла или мундштука. Инверторный источник питания способен зажигать дугу без контакта дуги и заготовки. Когда длина электродуги фиксированная, исчезает риск залипания электрода при коротком залипании по капле. Металл стабильно поступает в ванну расплава. При падении капли проволока на холостом ходу движется назад, увеличивая дистанционный разрыв, необходимый для поддержания электроразряда. Вручную подобную стабильную работу обеспечить невозможно.

Преимущества и недостатки

Визуально швы по автоматической технологии намного ровнее, чем ручной. Сварка автомат обладает другими достоинствами:

Перед ручной дуговой, сварочное оборудование необходимо долго настраивать, регулировать параметры тока, напряжения. Использование электронных систем ускоряет настроечный процесс.
Производительность автоматов в разы выше, чем у бригады сварщиков. Не нужны перерывы на отдых, качество не зависит от профессионализма.
Снижается объем отходов. Количество испорченных деталей зависит от правильности настройки аппаратов, а не от человеческого фактора.
Стабильный сварочный шов. Сварка автоматами ценится за аккуратные ровные шовные валики одинаковой высоты без разрывов и наплывов.
Экономичность: расход проволоки ограниченный, меньше энергопотерь из-за разбрызгивания, угара.
Возможность варить металл:

в труднодоступных для человека местах;
замкнутых пространствах;
вредных условиях: повышенной загазованности, некомфортной для человека температуре.

Теперь о недостатках сварки автоматом:

низкая маневренность;
необходимость перестройки при смене операций;
высокая стоимость оборудования.

По этим причинам сварочные автоустройства не могут полноценно заменить сварщиков.

Сварочные материалы: классификация и характеристики

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

Материалы для сварки выполняют такие функции:

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

Классификация сварочных материалов

Итак, на какие категории подразделяются данные материалы:

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

Электроды и проволоки

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

Плавящиеся проволоки используются в работе в таких ситуациях:

под флюсом;
в защитных газах;
при электрошлаковой сварке.

Стальные проволоки бывают трех видов:

легированные;
высоколегированные;
низкоуглеродистые.

Всего по сортаменту насчитывается 77 разновидностей.

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

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

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

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

Пластины и стержни

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

Тип сварочного материала с разным покрытием обозначается буквами таким образом:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Флюсы для сварки и другие материалы

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

Флюсы отличаются друг от друга по следующим параметрам:

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

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

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

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

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

Общие требования к сварочным материалам

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

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

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

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

Разновидности материалов для сварки металла

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

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

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

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

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

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

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

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

Способы применения

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

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

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

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

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

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

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

Проволока

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

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

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

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

Оценка расхода

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

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

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

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

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

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

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

Правила хранения

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

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

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

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

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

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

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

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

Читайте также: