123267 (Металлические сварочные материалы)

9

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие сведения о металлических (присадочных) материалах

2. Плавящиеся сварочные проволоки, стержни и пластины

3. Неплавящиеся электродные стержни. Материалы электродов для машин электрической контактной сварки

4. Требования к подготовке и хранению металлических сварочных материалов

Заключение

Список литературы

1. Общие сведения о металлических (присадочных) материалах

Сварка является одним из ведущих технологических процессов изготовления металлических конструкций.

В большинстве случаев сварки плавлением и при всех наплавочных работах в расплавляемый основной металл вводится добавочный, наплавляемый; в результате их смешивания образуется сварочная ванна. Кристаллизация металла сварочной ванны вследствие прекращения действия источника тепла или его удаления при перемещении приводит к образованию металла сварного шва или наплавки. Введение добавочного металла осуществляется посредством расплавления сварочным источником тепла специальных сварочных материалов. Они могут вводиться в сварочное пространство как энергетически связанными с источником тепла (дуговая сварка плавящимся электродом и электрошлаковая сварка токоведущим электродом), так и автономно, непосредственно не связанными с источниками тепла (газовая сварка, сварка неплавящимся электродом).

При дуговой сварке применяют неплавящиеся и плавящиеся электроды.

Неплавящиеся электроды изготавливают из вольфрама и его сплавов.

Для плавящихся электродов наиболее распространённым материалом является холоднотянутая калиброванная проволока диаметром 0,3-12 мм, а также горячекатаная или порошковая проволока, электродные ленты и пластины.

Классификация сварочных материалов в связи с их большим разнообразием чрезвычайно затруднена и до настоящего времени не разработана. Вот основные виды плавящихся металлических сварочных материалов:

Электродная проволока

Штучные электроды для дуговой сварки

Пластинчатые и пластино-проволочные электроды для электрошлаковой сварки

Плавящиеся присадочные (добавочные) материалы сплошного сечения

Плавящиеся присадочные материалы трубчатого несплошного сечения и порошки

Присадочные катаные, волоченые, литые стержни и проволока

Трубчатые (порошковые) электродные проволоки

Наплавочные катаные, протянутые проволоки

Наплавочные ленты

Литые стержни

Наплавочные трубчатые (порошковые) проволоки

Наплавочные порошковые ленты.

Не менее велико и качественное разнообразие сварочных материалов различного назначения. Так, одной только стальной электродной проволоки, централизованно поставляемой металлургической промышленностью по ГОСТу 2246—60, имеется около 60 различных составов при различном сортаменте по размерам. Каждый периодический пересмотр этого ГОСТа увеличивает количество включенных в него марок. Кроме того, электродные и присадочные материалы поставляются и по другим ГОСТам: например, около десяти марок сварочной проволоки из алюминия и его сплавов, две марки чугунных присадочных материалов и др. Учитывая присадочные (электродные) материалы, потребляемые сварочным производством по различным ведомственным ТУ и другим техническим документам, общее количество таких материалов по маркам превышает 100.

2. ПЛАВЯЩИЕСЯ СВАРОЧНЫЕ ПРОВОЛОКИ, СТЕРЖНИ И ПЛАСТИНЫ

При сварке под флюсом и в защитных газах и при электрошлаковой сварке применяется проволока без покрытия – голая электродная проволока.

Стальную сварочную проволоку изготавливают по ГОСТ 2246-70*. Сварочная проволока разделяется на низкоуглеродистую, легированную и высоколегированную. Всего выпускается 77 марок проволоки. Путем соответствующего выбора состава плавящегося электрода можно изменять состав металла шва – легировать его нужными элементами. Обычно состав сварочной проволоки берется близким к составу свариваемого металла.

Проволока для изготовления электродов для сварки : алюминия и его сплавов маркируется: АО, А1, АД, АД1. АЛц, АМг и т. д., где цифра показывает общее количество примесей (ГОСТ 7871—75). Выпускается также стальная, наплавочная проволока по ГОСТ 10543—82.

Для сварки меди и ее сплавов применяют электроды со стержнями из медной проволоки M1 и М2, бронзы Бр КМцЗ-1 и др. Медь маркируется буквой М, бронзы — буквами Бр.

Обозначение сварочной проволоки состоит:

1. Указывается диаметр проволоки в миллиметрах.

2. Далее следует индекс «Св» — сварочная.

3. Цифра за индексом обозначает среднее содержание углерода в сотых долях процента.

4. Обозначение легирующих элементов в проволоке и их количество приняты такими же, как и для марок сталей.

Например, условное обозначение проволоки диаметром 2 мм из низкоуглеродистой кремнемарганцевой стали, содержащего 1,4-1,7% Mn и 0,60-0,85% Si - 2Св-08ГС.

Условное обозначение легирующих элементов в проволоке приведено в таблице №1.

Таблица №1 - Условное обозначение легирующих элементов в сварочной проволоке.

По виду поверхности низкоуглеродистая и легированная проволока подразделяется на неомедненную и омедненную.

Проволоку поставляют потребителю в мотках, а так же в кассетах, массой от 15 - 80 кг. На каждой бухте крепят металлическую бирку с указанием завода-изготовителя, условного обозначения проволоки, номера партии и клейма технического контроля.

Для сварки вручную проволока рубится на стержни длинной 350-400 мм.

Плавящиеся электродные пластины применяют при электрошлаковой сварке. Это позволяет увеличить производительность процесса.

При ручной дуговой сварке плавящимся электродом сварка производится металлическим электродным стержнем, на поверхность которого путем окунания в жидкую массу или путем опрессовки под давлением наносится специальное электродное покрытие определенного состава и толщины. Электродный стержень с нанесенным на его поверхность слоем покрытия называют электродом.

По назначению металлические электроды для ручной дуговой сварки сталей и наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами, изготовляемые способом опрессовки, подразделяются (ГОСТ 9466—75):

-для сварки углеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением разрыву до 60 кгс/мм2 (600 МПа), с условным обозначением - У;

-для сварки легированных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 60 кгс/мм2 (600 МПа) — Л;

-для сварки легированных теплоустойчивых сталей - Т;

-для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами — В;

-для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами — Н.

По толщине покрытия электроды подразделяются на электроды с тонким, средним, толстым и особо толстым покрытиями. ГОСТ 9466—75 предусматривает также три группы электродов — 1, 2, 3, характеризующиеся требованиями к качеству (точности) изготовления электродов, состоянием поверхности покрытия, а также содержанием серы и фосфора в наплавленном металле.

По виду покрытия электроды подразделяются:

с кислым покрытием А, с основным покрытием — Б, с целлюлозным покрытием — Ц, с рутиловым покрытием — Р, с покрытием смешанного вида — с двойным обозначением, с прочими видами покрытий — П. Электродные покрытия состоят из шлакообразующих, газообразующих, раскисляющих, легирующих, стабилизирующих и связующих (клеящих) компонентов.

В зависимости от того, в каком пространственном положении выполняется сварка, электроды подразделяются:

для сварки во всех положениях с условным обозначением 1;

для сварки во всех положениях, кроме вертикального сверху вниз,— 2; для положений нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх 3; для нижнего и нижнего «в лодочку» — 4.

Электроды подразделяются по роду и полярности тока, а также по номинальному напряжению холостого хода источника питания сварочной дуги переменного тока.

Подразделение электродов по типам выполнено в ГОСТ 9467-75, 10051-75 и 10052-75. По ГОСТ 9467-75 предусмотрено 9 типов электродов для сварки углеродистых и низколегированных сталей (Э38, Э42, Э42А, Э46, Э46А, 350, Э50А, Э55 и Э60), 5 типов электродов для сварки легированных сталей повышенной и высокой прочности (ЭТО, Э85, Э100, Э125 и Э150) и 9 типов электродов для сварки легированных теплоустойчивых сталей (Э-09М, Э-09МХ, Э-09Х1М, Э-05Х2М, Э-09Х2М1, Э-09Х1МФ, Э-10Х1М1НФБ, Э-10ХЗМ1БФ, Э-10Х5МФ). Обозначают электроды для сварки углеродистых и легированных сталей по ГОСТ 9466—75. Например, электроды типа Э46А по ГОСТ 9467—75 марки УОНИ-13/45 диаметром 3,0 мм для сварки углеродистых и низколегированных сталей обозначаются так:

Э46А-УОНИ-13/45-3,0)-УД2

Е43 2(5)-Б10 Г0СТ 9466-75

ГОСТ 9467-75,

где Э — электрод для дуговой сварки; 46 — минимальное гарантируемое временное сопротивление разрыву, обусловленное ГОСТ 9467—75; А — улучшенный тип электродов; буква У обозначает, что электроды предназначены для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 60 кгс/мм² (600 МПа); Д — толщина покрытия; 2 — вторая группа. В знаменателе цифры 43 2 (5) указывают характеристики наплавленного металла и металла шва; буква Б обозначает основной тип покрытия; 1 — пространственное положение, в котором может выполняться сварка, О — постоянный ток обратной полярности. Для электродов, применяемых для сварки углеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением разрыву до 60 кгс/мм² (600 МПа), после буквы Е тире не ставится. Для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами электроды согласно ГОСТ 10052—75 классифицируются по химическому составу наплавленного металла и его механическим свойствам. ГОСТ 10052—75 предусматривает 49 типов электродов. Обозначения типов электродов состоят из индекса Э и следующих за ним цифр и букв. Две цифры, стоящие после индекса, указывают среднее содержание углерода в наплавленном металле в сотых долях процента. Химические элементы, содержащиеся в наплавленном металле, обозначены следующими буквами: А — азот, Б — ниобий, В — вольфрам, Г – марганец Д — медь, М — молибден, Н — никель., С — кремний, Т — титан, Ф — ванадий, X — хром. Цифры, следующие за буквенными обозначениями химических элементов, указывают среднее содержание элемента в процентах. После буквенного обозначения элементов, среднее содержание которых в наплавленном металле составляет менее 1,5% цифры не проставляются.

Электроды для дуговой наплавки регламентируются ГОСТ 10051—75 (типы электродов, которые характеризуются химическим составом наплавленного металла и его твердостью).

4. НЕПЛАВЯЩИЕСЯ ЭЛЕКТРОДНЫЕ СТЕРЖНИ. МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ МАШИН ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

Сварка неплавящимся электродом в защитных газах (СНЭЗГ) — это процесс, в котором в качестве источника теплоты применяют дуговой разряд, возбуждаемый между вольфрамовым электродом и изделием. В качестве неплавящегося электрода наиболее широко применяют вольфрамовые стержни. Они служат только для подвода тока к зоне дуги. Электроды имеют круглую форму. Для сварки в среде инертных газов применяются электроды диаметром 5—10 мм из чистого вольфрама (ЭВЧ), вольфрама с присадками: диоксида тория (ЭВТ), оксидов лантана (ЭВЛ) иттрия (ЭВИ).

Широкое применение вольфрама для сварки обусловлено его тугоплавкостью (температура плавления 3500°С; температура кипения 5900°С) и высокими электропроводностью и теплопроводностью, самой низкой скоростью испарения. Вольфрам - самый тугоплавкий из известных материалов (по температуре плавления уступает лишь углероду). Попытки замены вольфрама другим, более дешевым материалом пока не увенчались успехом.

Электродные стержни изготавливают из чистого вольфрама или из вольфрама с добавкой около 2% окиси тория и циркония, либо окиси лантана, либо окиси иттрия 1—3,5 %. Добавка тория снижает эффективный потенциал ионизации, в результате чего облегчается процесс зажигания и увеличивается устойчивость дугового разряда и повышается стойкость электрода, увеличивает примерно на 30—50 % допустимый сварочный ток. Наличие в вольфрамовом электроде тория позволяет значительно повысить плотность тока, так как при этом конец электрода не меняет формы в процессе сварки. Окись тория добавляется в вольфрамовый порошок перед формовкой и спекания электрода. Цирконий наносят на поверхность вольфрамового электрода. Положительное влияние на стойкость вольфрамового электрода оказывает шлифовка его поверхности. Для облегчения манипулирования электродом сплошной вольфрамовый стержень в некоторых случаях заменяют гибким тросиком, сплетенным из большого числа проволок. Вольфрамовый электрод ввиду его окисления используется только при сварке с защитой области дуги инертными газами. Вольфрамовые электроды обеспечивают максимальную токовую нагрузку по сравнению с другими типами вольфрамовых электродов. Они рекомендуются для сварки как на переменном, так и на постоянном токе.

Пример условного обозначения электрода марки ЭВЛ диаметром 2,0 мм длинной - 150мм: «Электрод вольфрамовый ЭВЛ-2-150 — ГОСТ 23949—80».