843 рдс 15.04.2020

15.04.2020 Сварочные (наплавочные) материалы для РДС (наплавки) неплавящимся электродом в защитном газе. Газы инертные и их свойства. Неплавящиеся электроды. Присадочные материалы.

Газы инертные и их свойства.

Защитные газы для сварки Защитными газами называют инертные и активные газы, которые используют в нескольких сварочных процессах, в первую очередь для механизированной сварки и ручной дуговой сварке вольфрамовым электродом. Предназначение защитного газа — защита зоны сварки от воздействия с кислородом и других элементов находящихся в воздухе. В зависимости от свариваемого материала влияние атмосферных газов может затруднять процесс сварки и приводит к снижению качества шва. Защитные газы делятся на две категории: инертные и активные. Неправильный выбор сварочного газа может привести к пористости шва, слабой дуге и чрезмерному разбрызгиванию металла. Инертные защитные газы Инертные газы используют для сварки вольфрамовым электродом, а также для сварки цветных металлов в среде защитных газов. Среди благородных газов только два, аргон и гелий достаточно экономичны, чтобы их можно было использовать при сварке. В чистом виде аргон и гелий используются только для некоторых цветных металлов. Аргон (Ar) — бесцветный газ, не имеет запаха, не горючий, тяжелее воздуха в 1,5 раза. Аргон не растворяется в металлах. Рекомендуется для сварки сталей и чистого алюминия. Гелий (He) — бесцветный газ, не имеет запаха, легче воздуха, поэтому требует повышения расхода газа. При одинаковых значениях силы тока, дуга в гелии выделяет до 2 раз больше энергии, чем в аргоне. Гелий используют для сварки химически чистых и активных материалов, а также сплавов алюминия и магния. Азот (N2) не вступает в реакцию с медью, поэтому при сварке меди и ее сплавов азот можно считать инертным газом. Активные защитные газы Способны защищать зону сварки от воздействия воздуха, но сами растворяются в жидком металле или вступают в химическое взаимодействие с ним. Активные защитные газы включают углекислый газ, кислород, азот и водород. Большинство из этих газов влияют на качество сварного шва и процесс сварки, но при не большем их содержании в контролируемых количествах могут улучшить свойства шва. Кислород (O2) — газ без запаха, вкуса и цвета. Является негорючим газом, но активно поддерживает горение. Самостоятельно как защитный газ не используется, но применяется для приготовления сварочных смесей с инертными и активными газами. Углекислый газ (CO2) — бесцветный газ имеющий слабый запах, с резко выраженными окислительными свойствами. Углекислый газ тяжелее воздуха в 1,5 раза, пригодный для сварки чугуна, низко- и среднеуглеродистых сталей, низколегированных коррозионностойких сталей. Водород (H) — используется для сварки никеля и некоторых нержавеющих сталей, особенно толстых деталей. Улучшает текучесть металла и чистоту поверхности, однако может вызывать хрупкость при взаимодействии с углеродистыми сталями, поэтому его использование ограничено некоторыми нержавеющими сталями. Газовые смеси Газовые смеси служат для улучшения процесса сварки и качества сварного шва за счет использования сильных сторон каждого из газов. Смеси аргона и углекислоты в соотношении 75-80% и 20-25% обеспечивает понижение разбрызгивания жидкого металла, увеличивает производительность и обеспечивает хорошие свойства сварочного соединения. Требует более тщательной очистки сварочных кромок перед сваркой, чем при сварке в чистой углекислоте. Рациональное применение для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Смесь аргона (50%) и гелия (50%) используется для сварки титановых и алюминиевых сплавов. Смесь аргона и кислорода (1-5%) способствует стабилизации процесса сварки, увеличивает текучесть жидкого металла и является причиной мелкокапельного переноса металла. Рационально использование для сварки низкоуглеродистых сталей и нержавейки. Смесь углекислого газа (60-80%) и кислорода (20-40%) способствует повышению температуры расплавленного металла и окислительных свойств. Для сварки в этой смеси используют проволоки с повышенным содержанием раскислительных вещество, например проволока марки Св-08Г2СЦ. Рациональное применение для сварки углеродистых, легированных и некоторых высоколегированных сталей. Трехкомпонентная смесь аргона (75%), углекислоты (20%) и кислорода (5%) дает наиболее лучший эффект при сварке углеродистых сталей, нержавеющих и высоколегированных сталей. Стабилизирует процесс сварки, понижает разбрызгивание, позволяет избежать пористости швов.
Виды неплавящихся электродов для сварки в среде аргона

Аргон – это абсолютно инертный газ, не вступающий во взаимодействия даже при высоких температурах. Отсутствие способности реагировать с любыми веществами нашло применение в сварочном деле.

Термическое соединение металлов в атмосфере аргона исключает образование оксидов, их внедрение в структуру шва, увеличивает сродство атомов из свариваемых деталей. Для аргонодуговой сварки зачастую применяют неплавящиеся электроды.

Плюсы процесса

Аргонодуговой метод сварки с неплавящимися электродами незаменим при работе со многими сплавами вследствие очевидных преимуществ. Аргоновое окружение рабочей зоны гарантирует образование качественного шва без включения инородных примесей.

Оборудование позволяет поддерживать сварочную дугу в аргоне при маленькой силе тока, всего в несколько ампер, и очень больших значениях силы тока, до нескольких сотен ампер.

Функции неплавящегося электрода сводятся к созданию электрического разряда. Присадка используется отдельно, что упрощает управление процессом. Рабочая ванна и дуга хорошо просматриваются.

Отсутствие необходимости во флюсе при аргонодуговой сварке уменьшает или исключает образование дыма. Не происходит разбрызгивания, поэтому шов получается ровный и красивый.

Ручная и автоматизированная работа

Для достижения положительного результата следует ответственно выбирать электроды для аргонодуговой сварки. Применяют стандартные электроды, как претерпевающие плавление, так и остающиеся в твердом состоянии. Неплавящиеся изделия делают из вольфрама – металла, известного своей тугоплавкостью.

Вольфрамовый неплавящийся стержень под действием импульса инициирует розжиг дуги, обеспечивает ее стабильность. Стимулирует розжиг высокочастотный высоковольтный импульс от осциллятора.

В результате инертная среда ионизируется, и после включения сварочного тока дуга возгорается. При аргонодуговой сварке переменным током, осциллятор после розжига выполняет функцию стабилизатора. В момент изменений полярности он подает импульсы для поддержания стабильной дуги.

В образовании шва неплавящийся электрод не принимает участия. При необходимости для этого используют присадочные проволоки.

Существует следующие основные виды сварки в среде аргона:

технология, приводящаяся полностью вручную (обозначается аббревиатурой TIG);

процесс с автоматической подачей расходного материала (сокращенно называется MIG, на немецком языке WIG).

Отечественные производители для обозначения электродной продукции используют ГОСТ. В международной практике применяются английский сокращения.

Добавки к вольфраму

Буквосочетанием ЭВЧ маркируют неплавящиеся электроды из чистого вольфрама. Их международное обозначение – WP. Они отмечены полосками зеленого цвета. WP продукция абсолютно безвредна в применении, но плохо инициирует розжиг и переносит токи большой силы; имеет небольшой срок эксплуатации.

Электродами из чистого вольфрама выполняют соединения встык при одном или нескольких проходах. С помощью аргонодуговой сварки на переменном токе варят алюминий, сплавы никеля, бронзы, магния.

Вольфрамовые стержни с добавкой оксида лантана, применяющиеся при аргонодуговой сварке, имеют отечественное обозначение – ЭВЛ, международное – WL.

Массовая доля оксида лантана варьируется в интервале от 1,1 % до 1,4 %. Для удобства визуального определения на них имеется цветная полоска. Самые популярные неплавящиеся электроды имеют следующую цветовую маркировку: с содержанием добавки 1,5 % — золотистое окончание; 2 % — обычный синий цвет.

Вся серия неплавящихся электродов WL безвредна для сварщика, удовлетворительно разжигает дугу, хорошо выдерживает любую силу тока, длительно эксплуатируется.

Неплавящиеся электроды с оксидами иттрия маркируют аббревиатурой ЭВИ или WY. Они имеют темно-синий наконечник. Допустимая концентрация оксида иттрия укладывается в диапазон от 1,5 % до 3,5 %. Электроды хорошо выдерживают все значения силы тока, рекомендуются для изготовления особенно важных изделий.

Неплавящиеся электроды с добавкой оксида тория обозначена как ЭВТ или WT. Содержание добавки может изменяться в промежутке от 1 % до 3 %. Электроды отмечены такими цветными полосами: при концентрации оксида 1 % — желтая окраска; 2 % — красная; 3 % — фиолетовая; 4 % — оранжевая.

Серия WT требует особых условий для обеспечения безопасности, хорошо разжигает дугу при аргонодуговой сварке, переносит все значения силы тока; пригодна для долгого пользования.

Электроды с оксидом церия в количестве 2 % обозначаются WС, имеют серую полоску. Продукция универсальна, предназначена для аргонодуговой сварки постоянным током прямой полярности любой силы.

Режимы работы

Для каждого вида неплавящегося электрода рекомендуют определенные режимы аргонодуговой сварки. При постоянном токе (процесс обозначается TIG-DC) применяют продукцию WY и WT.

Для работы с переменным током (аргонодуговая сварка TIG-AC) выбирают изделия WP. Универсальной возможностью использования характеризуются стержни с маркировкой WL.

Ручная аргонодуговая сварка может проводиться неплавящимся электродом при двух вариантах полярности тока. Процесс при обратной полярности имеет отличительные характеристики.

Тепловая энергия интенсивно (более 50 %) поступает в электрод и в значительно меньшей мере в свариваемые детали. Поэтому рекомендуется применять неплавящийся стержень большего диаметра, «с запасом». Это предотвратит перегрев и преждевременное разрушение вольфрама.

При обратной полярности зона расплавления металла распространяется в большей мере в ширину, меньшей – в глубину. Качество сплавления деталей при этом улучшается за счет катодной очистки. Под действием потока положительно заряженных частиц оксиды, нитриды на поверхности деталей разрушаются.

При схеме подключения с прямой полярностью большое количество тепловой энергии подается в изделие, меньшее – на неплавящийся электрод. Например, при силе тока 600 А доля тепловой энергии, передаваемой изделию, составляет 40-85 %; потери на нагревание стержня равны 4-5 %, а рассеивание энергии в пространство от дуги достигает 7-30 %.

Расплавленная рабочая зона получается не очень широкой, но глубокой. При прямой полярности аргонодуговым методом сваривают все стальные сплавы, изделия из титана, многих других сплавов, кроме алюминиевой продукции.

Алюминиевые и магниевые сплавы обычно варят при переменном токе, что способствует разрушению оксидной пленки на поверхности. Загрязнения разрушаются в момент, когда неплавящийся электрод является катодом.

Важность заточки

Для обеспечения успеха перед сваркой электроды, используемые для аргонной сварки, нужно заточить. Угол может принимать значения от 20 ° до 90 °.

При работе с постоянным током угол стержня должен быть острым. Тогда дуга будет сконцентрирована на сварочной ванне, имеющей небольшую площадь.

Если заточку выполнить неправильно, диаметр стержня будет большим, соответственно излишним станет размер дуги. В результате уменьшится вложение тепловой энергии в требуемую зону расплава.

Перед работой с переменным током электродный стержень также следует затачивать. Окончание должно получиться притупленным.

Исходный диаметр электродов варьируется от 0,5 мм до 10 мм. Длина самых востребованных неплавящихся изделий для аргонодуговой сварки равна 175 мм. Выпускают также электроды со следующими значениями длины: 50 мм, 75 мм, 150 мм. Ассортимент позволяет легко найти требуемое изделие.

Возможности

Аргонодуговая сварка неплавящимися стержнями позволяет делать стыковые, угловые, нахлесточные швы любого пространственного положения. Кромки под соединения выполняются в виде различных форм, в зависимости от толщины деталей, возможности работы с одной или двух сторон. При сваривании стали толщиной до 4 мм и алюминия до 6 мм подготовительные скосы на концах деталей можно не делать.

Если шов должен быть вертикальным, то детали толщиной до 5 мм варят сверху вниз, а более толстые наоборот – снизу вверх. При этом делать сварку следует с двух сторон. Так можно соединять алюминиевые детали толщиной до 16 мм.

Строго горизонтальные и потолочные швы варить несколько сложнее. Расплав может попадать за пределы ванны. Если в таких соединениях есть острая необходимость, то делают разделку кромок за несколько проходов.

При аргонодуговой сварке в корневых зонах шва, чтобы исключить попадание воздуха с обратной стороны, применяют специальные подкладки, подушки. Если варят трубы в закрытом объеме, то газом наполняют полость.

Вылет неплавящегося электрода при обычной сварке не должен быть больше 3-5 мм. Если шов угловой или стыковой с глубокой кромкой вылет составляет 5-7 мм.

Длину дуги поддерживают в пределах от 1,5 мм до 3 мм. Поток газа запускают за 15-20 с до розжига дуги, и прекращают по истечении 5-10 с после завершения сварки.

Важный момент – необходимость проводить контроль состава воздуха в помещении для аргоновой сварки. Концентрация кислорода не должна быть меньше 19 %.

Инертный газ может накапливаться в атмосфере, концентрироваться внизу, вызывать кислородное голодание у сварщика. Поэтому рабочее место нужно хорошо проветривать, состав воздуха контролировать.

Присадочные материалы.

Виды и характеристики присадочного материала для сварки

Создание аргонодуговой и газовой сварки поспособствовали появлению эффективного присадочного материала для получения высококачественного сварного соединения деталей. Присадки, отвечая всем эксплуатационным требованиям, дают возможность не только сэкономить металл, но и повысить прочность всей конструкций.

Для дугового метода

При большом многообразии видов сварки широкое распространение получила аргонодуговое сваривание, где аргон используется в качестве защитного инертного газа.

Присадки, для этого способа соединения деталей из металла представляют собой прочные, жесткие, пластичные пруты, определенного диаметра и фиксированной длинны.

Изделия, широко применяется для сварки черной стали, нержавейки, алюминия, меди. Присадочные стержни, упрощая и ускоряя процесс сваривания, имеют ряд преимуществ:

при высоких температурах сохраняют свои механические свойства;

гарантируют стойкое стабильное горение дуги;

обеспечивают равномерное плавление металла;

формирует аккуратный, плотный шов, не поддающийся растрескиванию и коррозии.

Присадочные прутки для аргонодуговой сварки обычно имеют длину 1 м и диаметр 3 – 8 мм. Основные материалы, из которых изготовляются такой присадочный материал, – это углеродистая сталь, медь, алюминий, нержавейка.

Обладая хорошей текучестью, вязкостью, высокой электропроводностью идеально подходят для сплавов, которые содержат магний, кремний, никель, хром.

Важно, знать, что перед началом сварки прутки должны иметь ровную поверхность без следов ржавчины и различных загрязнений. По химическому составу они должны быть идентичны свариваемому металлу.

Стержни часто применяются при сложных соединениях металлических деталей. Сваривание выполняется вручную или автоматически в различных пространственных положениях.

Присадочные прутки, за счет удобной формы и разного состава используются практически для сваривания любого вида металла и многих пластмасс, в том числе полипропилена, полиэтилена, фторопластов.

Для газовой сварки

Газовая сварка является одним из универсальных процессов получения неразъемных соединений. Характеризуется она высокой скоростью плавления и хорошим качеством шва, широко применяется при ремонте литых изделий из чугуна, стали, меди, латуни, алюминия.

При таком способе сваривания обычно используют присадочную проволоку сплошного сечения, порошковую и активированную. Изготавливается продукция из низкоуглеродистой и легированной стали, алюминия, меди и их сплавов.

Наполнителем присадочного материала является смесь химикатов, минералов, ферросплавов и руды. Присадка для газовой сварки имеет ряд особенностей:

в процессе сварки плавиться равномерно, не разбрызгивается;

защищает металл от воздуха, поддерживая стабильность процесса сварки;

дает возможность выполнять работы в любом положении;

минимизирует внутренние дефекты сварных соединений.

Присадочная сварочная проволока обеспечивает стойкость поверхности металла к интеркристаллитной коррозии, имеет высокую производительность.

При сварке проволокой рекомендуется избегать увлажнения ее сердечника, толщина и химический состав должны соответствовать свариваемому материалу.

Технологические свойства порошковой проволоки, определяются путем пробной сварки в нижнем положении, где важными показателями является качественное заполнение шва, минимальная потеря металла на разбрызгивание, устранение выделяемого вредного дыма, получение качественного соединения.

Подготовка к работе

Качество сварного соединения устанавливается размерами и формами присадочных материалов, минимальной затратой электроэнергии и труда. Основными параметрами аргонодуговой и газовой сварки является вид тока, диаметр присадочного прутка или проволоки, положение шва в пространстве, вида оборудования. Существуют стандартные рекомендации при выборе диаметра расходного материала.

Если толщина металла не превышает 5 мм, то для сварки шва подойдет присадочный круг 2 – 3 мм. При угловых и тавровых соединениях, где катет шва составляет 3 – 5 мм используют проволоку или прут диаметром 3 – 4 мм.

Материал диаметром 4 – 5 мм применяют при размере места соединения 6 – 8 мм. Перед началом сварки необходимо проверить состояние присадочного материала при наличии следов смазки удалить обезжиривающим средством.

Любой присадочный материал при сварочных работах не должен быть источником образования опасных и вредных веществ. Для этого производители постоянно улучшают качество продукции, для повышения механических свойств используют легирующие элементы, совершенствуют технологический процесс для повышения производительности и качества сварки.

Основные требования к хранению

С применением присадочного материала выполняются практически все виды сварочных швов. Каждый тип изделия разрабатывается с учетом метода сварки и группы металла.

Проведенный анализ химического состава сварочных изделий, результат их испытаний и соответствие продукции документируется изготовителем. При покупке расходного материала необходимо обращать внимание на сертификат, где указываю марку, партию и тип изделия, химические и механические свойства, длину, диаметр и угол загиба.

В сертификате к присадочному материалу также отмечают классификацию продукции по роду и полярности тока и область применения, что помогает правильно выбрать материал для сварки.