Сварочные работы. Практический справочник - Галина Серикова

– Э46 А – тип электрода (отличительные особенности: улучшенная пластичность, повышенная вязкость металла шва, прочностная характеристика – 460 МПа);

– УОНИ-13/45 – марка электрода;

– 3,0 мм – диаметр электрода;

– У – назначение электрода (для сварки углеродистых и низколегированных сталей);

– Д – толщина покрытия (толстое);

– 2 – номер группы;

– Е432 (5) – группа индексов (характеристика металла шва по ГОСТу 9467-75);

– Б – вид покрытия (основное);

– 1 – допустимые пространственные положения (в любых положениях);

Флюсы

Сварочный флюс представляет собой сложное по химическому составу вещество, которое может иметь форму порошка, гранул или жидкой пасты. Необходимость его применения продиктована тем, что при расплавлении он начинает выделять газы, которые, как в оболочку, заключают фронт работ (зону действия электрода, сварочной дуги и свариваемого металла), защищая его от атмосферного воздуха.

Подобная изоляция дает возможность получить наилучший по своим характеристикам сварной шов и делает его более эргономичным (гладким, с правильными ровными краями), не требующим дополнительной обработки. Кроме того, флюс, предупреждая разбрызгивание металла, защищает сварщика, что важно с точки зрения соблюдения требований техники безопасности.

Наименование марки флюса обязательно включает в себя буквенное обозначение, указывающее создателя данного материала, и цифровое – порядковый номер. Например, флюсы, в названии которых имеется аббревиатура «АН» – «Академия наук» (АН-348 А, АН-20 и др.), указывают на то, что они разработаны в Институте электросварки им. Е. О. Патона; аббревиатура «ФЦ» принадлежит НПО ЦНИИТМАШ.

Буквы «А» и «Ш» на конце указывают на крупную или мелкую грануляцию флюса соответственно. Предпринимались также попытки представить в названии флюса с помощью соответствующего индекса его состав (например, для основных флюсов – ОФ6, ОФ10, для кислого – КФ16, для нейтрального – НФ17 и др.), но они не были поддержаны разработчиками флюсов.

Применение флюсов представлено в табл. 8.

Таблица 8. СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ НЕКОТОРЫХ СВАРОЧНЫХ ФЛЮСОВ

Как и другие сварочные материалы, флюсы можно классифицировать по различным признакам.

1. По функциям. Флюсы должны:

– способствовать устойчивому горению сварочной дуги;

– предохранять металл сварочной ванны от воздействия атмосферного воздуха;

– снижать скорость охлаждения металла сварного шва, участвовать в его формировании, обеспечивать необходимое его качество за счет легирующих веществ, выполнять металлургические функции, т. е. давать шов соответствующего химического состава;

– восстанавливать окислы;

– разжижать и уменьшать температуру шлаков;

– снижать потери электродного металла.

2. По назначению. Флюсы используются для сварки:

– углеродистых и низколегированных сталей;

– высоколегированных сталей;

– цветных металлов и их сплавов.

3. По способу изготовления. Флюсы делятся на:

– плавленые (табл. 9). Для производства флюсов данной группы составляющие его компоненты (марганцевую руду, доломит, мел и др.) измельчают, смешивают в определенной пропорции и помещают в печь. Как только они расплавятся, массу выпускают в проточную воду, где та охлаждается и распадается на мелкие частицы. В заключение флюс сушат при температуре 300–350 °C и просеивают;

Таблица 9. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕКОТОРЫХ ПЛАВЛЕНЫХ ФЛЮСОВ

– неплавленые (керамические) (табл. 10). Такие флюсы получают следующим образом: тщательно измельченные вещества соединяют в определенном соотношении и перемешивают с раствором жидкого стекла. Тестообразную массу, образовавшуюся после этого, пропускают сквозь сито с необходимым размером ячеек, затем полученные гранулы сначала высушивают в течение 15–20 минут при температуре 150 °C, а потом прокаливают при 300–350 °C.

Таблица 10. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕКОТОРЫХ НЕПЛАВЛЕНЫХ ФЛЮСОВ

Неплавлеными керамическими флюсами легче легировать металл шва – достаточно добавить в их состав определенное количество легирующих компонентов в виде минеральных веществ, ферросплава.

Керамические флюсы, в отличие от плавленых, не столь требовательны к кромке свариваемых деталей и конструкций, т. е. они не слишком чувствительны к ржавчине, окалине и влаге, что важно при осуществлении работ под открытым небом.

4. По строению частиц. Различаются флюсы:

– стекловидные;

– пемзовидные;

– цементированные.

5. По степени легирования металла шва. По этому признаку флюсы делятся на:

– активные, которые, в свою очередь, подразделяются на слабо и сильно легирующие металл шва;

– пассивные, т. е. не взаимодействующие с металлом сварочной ванны.

6. По химическому составу. Флюсы бывают:

1) оксидными, в состав которых входят оксиды металлов. Кроме того, содержание фторидных соединений в них может достигать 10 %. По содержанию кремния и марганца флюсы подразделяются на:

– бескремнистые (количество кремнезема не превышает 5 %);

– низкокремнистые (менее 35 % кремнезема);

– высококремнистые (содержание кремнезема составляет 35–50 %);

– безмарганцевые (они имеют в составе менее 1 % марганца);

– марганцевые (на марганец приходится более 1 %), а именно: низко– (менее 10 %), средне– (10–30 %) и высокомарганцевые (более 30 %);

– легированные, которые включают чистые легирующие металлы или ферросплавы;

2) солеоксидными (смешанными), в которых преобладают соли, а не оксиды, как в предыдущей группе. Содержание кремния в них достигает 15–30 %, марганца – 1–9 %, фторида кальция – 12–30 %;

3) солевыми, основную часть в составе которых составляют хлориды и фториды кальция, натрия, бария и др. Они предназначаются для сварки активных металлов.

7. По химической активности. Это важная характеристика флюса, которая определяется по его суммарной окислительной способности. Показатель активности флюса – относительная величина Аф, значение которой варьируется от 0 до 1. По данному признаку различаются флюсы:

– высокоактивные (Аф больше 0,6);

– активные (Аф от 0,3 до 0,6);

– малоактивные (Аф от 0,1 до 0,3);

– пассивные (Аф меньше 0,1).

Для автоматической наплавки под флюсом используются те же составы, что и для сварки. Наибольшее распространение получили плавленые флюсы АН-348 А, АН-20, АН-60, 48-ОФ-6, АН-15 М, АН-25, ОСЦ-45, АН-22, АНФ-6 в комбинации с легированными проволоками.

Защитные газы

Чтобы получить качественный сварной шов при дуговой сварке, необходимо обеспечить защиту расплавленного металла сварочной ванны. Именно с такой целью используются защитные газы. Эта идея была высказана Н. Н. Бенардосом еще в 1883 г. и состояла в том, чтобы направить из сопла горелки на зону сварки струю газа, которая, как будто в оболочку, заключит зону сварки и предохранит ее от постороннего воздействия. Защита осуществляется тремя группами газов:

– инертными;

– активными;

– смесями активных газов с инертными или инертных с инертными.

Инертными называются газы, которые не вступают в химические реакции взаимодействия с металлом и неспособны растворяться в нем. К этой группе относятся аргон, гелий и их смеси, а для меди используется азот. В среде инертных газов сваривают активные металлы, например титан, алюминий и др. Применяют их и в тех случаях, когда хотят добиться высококачественного шва при соединении изделий и конструкций из хромоникелевых сталей.

Аргон представляет собой газ со следующими физическими характеристиками:

– бесцветный;

– без запаха и вкуса;

– неядовитый;

– невзрывоопасный.

Поскольку аргон примерно в 1,5 раза тяжелее воздуха, если производить сварочные работы в закрытом и непроветриваемом помещении, тогда возникает опасность удушья. В природе он встречается исключительно в свободном виде, его объемная концентрация в воздухе составляет приблизительно 0,93 %.

В промышленности в соответствии с ГОСТом 1015779 производится аргон трех сортов:

– высшего (доля аргона – 99,993 %);

– первого (99,987 %);

– второго (99,95 %).

Аргон транспортируется в жидком (плотность – 1392 кг/м3) или газообразном (плотность – 1,662 кг/м3) состоянии в специальных стальных баллонах объемом 40 л под давлением 15 МПа. Емкости окрашены в серый цвет с зеленой полосой. На них зеленой краской нанесена надпись «Аргон чистый».

Расход газа при сварке определяется диаметром электрода и, как правило, составляет 100–500 л/ч.

Гелий в качестве защитного газа применяется редко, поскольку, будучи дефицитным, имеет высокую стоимость. Поэтому чаще всего его вводят в виде добавки к аргону или используют для сварки:

– химически чистых и активных материалов и сплавов;

– сплавов на основе магния и алюминия;

– при необходимости обеспечить значительную глубину проплавления (это возможно за счет высокого значения потенциала ионизации газа) или особую форма сварного шва.