Кровельные работы - Евгения Сбитнева

Особенности сварки различных материалов

Хорошо свариваются низкоуглеродистые стали, содержащие до 0,25 % углерода. Такие соединения легко обрабатываются режущими инструментами. Чтобы исключить перегрев и образование закалочных структур, используют многослойную сварку с большим интервалом времени между наложением слоев. Дуговую сварку металла толщиной 2 мм обычно ведут на постоянном токе обратной полярности. Изделия толщиной более 15 мм подвергают после сварки термообработке. Сварка толстого металла «каскадом» или «горкой» с замедлением скорости охлаждения металла и околошовной зоны предупреждает образование закалочных структур. Дефектные участки обычно подваривают швами нормального сечения длиной не менее 100 мм или предварительно подогревают до температуры 150–200 °C.

Сварка таких марок сталей часто чревата образованием трещин как в основном, так и в наплавленном металле. Чтобы получить качественное соединение, необходимо соблюдать следующие соотношения между диаметром электрода и значением сварочного тока:

Диаметр электродов, мм22,53

Сварочный ток, А40–60 50–7580–100

Диаметр электродов, мм 456

Сварочный ток, А 130–150170–200200–280

При толщине свариваемого металла менее 2 мм применение ручной дуговой сварки часто вызывает образование прожогов. Чтобы избежать этого, следует выполнить следующие рекомендации:

– при сварке швов применять электроды малого диаметра (1,6–2 мм);

– сила тока должна быть минимальной – 50–70 А;

– для обеспечения устойчивого горения дуги необходимо подключать осциллятор;

– для исключения образования прожогов применять отбортовки кромок свариваемых листов.

Сварку листов, имеющих разную толщину, рекомендуется делать посредством плавного перехода от более толстого металла к тонкому, применяя осциллятор.

Сварка меди осложняется наличием примесей, имеющихся в ее составе, большой теплопроводностью и способностью сильно окисляться в расплавленном состоянии. Кроме того, медь сильно поглощает водород в расплавленном состоянии. Внутри свариваемого участка образуются пузырьки воды, которые являются причиной возникновения большого количества микротрещин. Такое явление называется водородной болезнью меди. Предупреждает образование болезни снижение количества водорода в зоне сварки путем прокалки электродов и флюсов и применения защитных газов.

Для малоответственных изделий применяется ручная сварка угольным электродом. Угольные электроды используются при толщине меди до 15 мм. Графитовые электроды применяются при большой толщине свариваемых поверхностей. Сварка ведется электродами, заточенными на конус на 1/3 его длины, постоянным током прямой полярности при плотности тока на электроде, равной 200–400 А/см2. Рекомендуется вести сварку длинной дугой и не погружать присадочный материал в ванну, а держать под углом 30° к изделию на расстоянии 6 мм от свариваемого изделия. Электрод лучше держать под углом 75–90° к свариваемому изделию. Выделяемый в процессе сварки углекислый газ является недостаточной защитой металла от окисления.

В качестве защиты хорошо зарекомендовал себя присадочный материал с раскислителем – фосфором, или флюс, состоящий из 94 % прокаленной буры и 4–6 % металлического магния. Поверхность прутка смачивают жидким стеклом, затем наносят флюс в виде пудры и просушивают.

Если толщина заготовок превышает 5 мм, то угол среза на кромках должен составлять 70–90°. При сварке используют графитовые или асбестовые подкладки. Зазор между кромками должен составлять 0,5 мм; электрод следует держать под углом 10–20° к вертикали. Если толщина соединения составляет около 5 мм, то его проковывают без подогрева; при большой толщине используют подогрев до 800 °C и последующее быстрое охлаждение. Во избежание снижения механических свойств сварка стыковых швов ведется в один слой и с одной стороны.

Если предпочтительна ручная сварка покрытыми электродами, то ее ведут на постоянном токе обратной полярности короткой дугой без поперечных колебаний. Для лучшего формирования шва рекомендуются возвратно-поступательные движения электродов. Если удлинить дугу, то это вызовет увеличение разбрызгивания и повлияет на формирование шва. Механические свойства соединений от этого снижаются.

При толщине медных заготовок до 4 мм сварка ведется без раздела кромок и подогрева. При толщине листа свыше 5 мм обязательны предварительный подогрев до температуры 250–300 °C и односторонняя разделка кромок с углом 60–70° с последующим притуплением их до 1,5–3 мм. X-образная разделка рекомендуется при больших толщинах. При сварке меди часто используют электроды «Комсомолец-100», получившие наибольшее распространение, в которых в качестве стержня используется медная проволока М1 и М2. Медные электроды диаметром менее 3 мм применяют редко, так как они имеют низкую механическую прочность.

Высокопроизводительные электроды марок АНЦ-1 и АНЦ-2 обеспечивают выполнение сварки без подогрева заготовок, имеющих толщину до 15 мм. Если использовать небольшой подогрев (250–400 °C), то эти электроды можно использовать для сварки медных изделий большой толщины.

Различные виды бронзы отличаются друг от друга по свариваемости, поэтому технология сварки бронзы довольно различна. Химический состав свариваемого металла должен быть сходным с составом присадочного материала. Сварку выполняют постоянным током обратной полярности, двигаясь короткими отрезками.

При сварке латуни применяют электроды марки ЗТ. Температура плавления латуни – 800–1000 °C.

Сварка ведется постоянным током обратной полярности, короткой дугой. Шов после сварки подвергается проковке и отжигу при температуре 600–660 °C: это необходимо для выравнивания химического состава и придания шву мелкозернистой структуры.

Благодаря своей высокой коррозионной стойкости, жаропрочности и жаростойкости никель и его сплавы являются важнейшими конструкционными материалами, которые используются в разных отраслях промышленности.

Никель и его сплавы можно сваривать дуговой, газовой и другими видами сварок. Если толщина заготовок не превышает 5 мм, то сварка ведется без разделки кромок. При толщине от 6 до 12 м применяется v-образная разделка кромок, а при толщине более 12 мм – х-образная, с углом раскрытия 60–70° и притуплением 2–4 мм в зависимости от толщины свариваемого металла.

Зазоры под сварку не должны превышать 1–1,5 мм. Кромки перед сваркой зачищают до металлического блеска и обезжиривают ацетоном или авиационным бензином.

Так как никель и его сплавы имеют высокое электрическое сопротивление, при сварке вылет проволоки следует уменьшать в 1,5–2 раза по сравнению с вылетом электрода при сварке сталей. Основные трудности при сварке никеля и его сплавов – высокая склонность к образованию пор и кристаллизационных трещин. Это связано с переходом металла из твердого в жидкое состояние, в результате которого образуются нерастворимые продукты, способствующие образованию пор в металле шва. Техника сварки должна предусматривать надежную защиту зоны сварки от атмосферного воздуха и хорошее раскисление варочной ванны.

Одной из эффективных мер является сварка короткой дугой (до 1,5 мм), при которой резко уменьшается подсос газов из атмосферы. Чтобы предупредить образование пор по линии сплавления, необходимо перед сваркой предварительно подогревать металл до температуры 250–300 °C с последующим охлаждением на воздухе.

При толщине листов свыше 1,5 мм применяют электроды с основным покрытием на постоянном токе обратной полярности. Для того чтобы снизить напряжение в сварном соединении и предупредить перегрев электрода, используют пониженный ток (по сравнению с током, применяемым для сварки стали).

Сварка ведется в нижнем положении, причем поперечные колебания электрода не должны превышать трех диаметров электрода. При случайных обрывах дуги ее возбуждают на зачищенном от шлака шве, отступая назад от кратера на 5–6 мм. Сварка выполняется за один проход. При большой толщине свариваемых кромок ведут многопроходную сварку после остывания соединения и тщательной очистки предыдущего слоя от брызг и шлака.

Если предпочтительна полуавтоматическая сварка, то ее ведут плавящимся электродом в среде защитных газов на постоянном токе обратной полярности. В качестве защитной среды служит аргон и гелий. Повышает качество швов введение в аргон до 20 % водорода. Сварку ведут стандартными полуавтоматами с горелкой, которую наклоняют углом вперед на 10–15° от вертикали. Чтобы в шве не образовывались поры, рекомендуется применять сварочную проволоку, легированную до 3 % титаном или добавками редкоземельных элементов.