Зварювальні матеріали.

 

Зварювальні матеріали називають матеріали які забезпечують можливість протікання зварювальних процесів та отримання якісного шва. Стальні зварювальні проволки. При застосуванні дугової наплавки під шаром флюсу та в середовищі захисних газів, а також електрошлакової зварки застосовують зварювальний дріт без покриття, так званний голий зварювальний дріт. Поверхня зварювальної проволки повина бути чистою та гладкою, без окалини, ржавчини, мастила та інших забруднень. Стальний зварювальний дріт виготовляють згідно ГОСТ 2246-70 та по спеціальним технічним вимогам. В залежності від хімічного складу дріт підрозділяють на низьковуглецеву та високолеговану, усього 77 марок діаметром 0,3...12мм. В умовні позначення марок дрота входять індекси Св (зварювальний дріт) та слідуючи за ним цифри та літери. Цифри, які слідують за індексом Св, вказують середній вміст вуглецю у сотих долях відсотків. Також, як і при позначенні марок сталі, легуючі елементи, які входять в склад дроту, позначають літерами. Цифри, які стоять після позначення легуючого елементу, вказують середній вміст елемента у відсотках. Якщо вміст легуючого елементу меньше ніж 1%, тоді ставлять лише відповідну літеру. Літера А в кінці умовних позначень марок низьковуглецевого та легованого дроту вказує на підвищену чистоту металу по вмісту сіри та фосфора.

У зварювальних легованих дротах може бути до шести легуючих елементів, а їх загальна кількість досягати 6%. Ці дроти застосовують дя різноманітних видів зварювання та наплавлення вуглецевих та легованих сталей. Дріт Св-15ГСТЮЦА та Св-20ГСТЮА застосовують для дугового зварювання без додаткового захисту. Дроти, леговані кремнієм та марганцем ( Св-08Г2С, Св-80ГС), застосовують для зварювання конструкційних сталей в окисленних захисних газах ( СО₂). Дріт Св- 08ХНМ, Св- 08ХН2М, Св- 08ХМФА, Св- 08ХГСМФА застосовують для зварювання низьколегованих високоміцних сталей.

Наплавлювальний дріт-це дріт суцільного перерізу, яка відрізняється підвищенним вмістом вуглецю. Умовне позначення дроту складається з літр Нп (наплавлювальний) та слідуючих через тире циферта літер. Перша літера вказує на вміст вуглецю в сотих долях відсотка, наприклад Нп-30ХГСА, Нп-65, Нп-3х12 та інші.

Неплавкі електродні стержні. Неплавкі електродні стержнівиготовляють з чистого вольфраму (ЕВЧ), вольфрама з активуючими присадками окислів торія (ЕВТ-15), лантана (ЕВЛ-10 та ЕВЛ-20) та ітрія (ЕВІ-30), а також з електротехнічного вугля та синтетичного графіту. Найбільш широко застосовують стержні з вольфраму, що обумовленно його тугоплавкіст’ю (температура плавлення 4500⁰С), високою електро та тепло провідніст’ю.

Порошковий дріт-це неприривний електрод, який складається з металевої оболонки, внутрішня частина якої заповнена порошкоподібним наповнювачем. Останній уявляє собою суміш газоутворюючих та шлако утворюючих матеріалів, феросплавів та металевих порошківю. За складом сердечника порошкові дроти виготовляємі в теперішній час промисловіст’ю, поділяються на 5 типів: рутил органічні (ПП-АН1), карбонатно-флюоридні ( ПП-АН3, ПП-АН7, ПП-АН11), флюоритні (ПП-2ДСК), рутилові (ПП-АН8) та рутил-флюоритні (ПП-АН4, ПП-АН9). Останні два типи використовуються для зварювання в вуглецевому газі.

Різновидніст’ю порошкового дроту є порошкова стрічка яка використовується для інтинсифікаціі процесу наплавки. Зварювальні електроди. Вони представляють собою металевий стержень на поверхні якогго методом занурення або опресування під тиском нанесено спеціальне покриття. Основні призначення покриття слідуюче: забезпечення стйкого горіння дуги; гарне формування шва; отримання металевого шва певного хімічного складу та властивостей; мінімальна втрата електродного метала від угару та розбризгування; мінімальна токсичність при виготовленні та зварюванні.

Рис. 1. Конструкція порошкового дроту.

а-в – прості трупчаті; г – з одним згином оболонки; д – з двома

згинами оболонки; е- двослойна.

 

Для задоволення цих погреб покриття електродів вводять певні речовини – шлакоутворюючі (польовий шпат, кремнезем, каолін та інші), газоутворюючі (мрамор, крейда, вапняк, крохмал таінші), розкислювачі ( ферромарганець, ферросіліцій ), легуючі (марганець, кремній, титан, молібден та інші). Для стабілізації горіння дуги в покриття вводять речовини, які володіють низьким потенціалом іонізаціі (силікати натрія і калія, поташ, крейда, мрамор та інші). Вякості зв’язуючих матеріалів частіше всього застосовують натрієве, калієве або натрієво-калійове рідке скло.

Для зварювання та наплавлення деталей з середновуглецевої сталі рекомендується застосовувати електроди марок УОНИ-13/45, УОНИ-13/65, СМ-11. Вони забезпечують високу стійкість метлу шва проти кристалізаційних тріщін, шов відрізняється високою стійкістю та ударною вязкістю.

Флюси. Фізико-механічні властивості наплавленного металу залежать як від просадкового матеріалу, так і від ефективності захисту розплавленного металу від навколишнього повітря.

При наплавленні під флюсом дуга горить між торцом електродного дроту та деталью під шаром гранульованого порошку певного складу. Під час наплавлення навколо дуги утворюється газова порожнина (рис.2), яка складається з паров флюса 2 та металу, а також продуктів хмічної реакціі між рідким флюсом та металом зварювальної ванни 4. Розплавленний флюс, оточуючи газову порожнину, захищає дугу і розплавлений метал від взаємодії з повітрям, в наслідок чого вміст кисню і особливо азоту вметалі шва стають мінімальними. Після охолодження рідкого металу утворюється наплавлений шов 5, покритий коркою шлаку 6, яка здійснює вплив на якість наплавленого металу і форму шва.

Рис. 2. Схема наплавки під шаром флюсу.

1. Електродний дріт; 2. Гранульований флюс; 3. Зварювальна ванна; 4. Розплавлений метал; 5. Наплавлений шов; 6. Корка шлаку.

 

Поспособу виготовлення флюси поділяють на плавлені і не плавлені. Плавлені флюси отримують з плавленням компонентів з заготовленої шихти в електричних або пламенних пічах, яка після охолодження розмелюється до необхідної величини гранул ( флюси АН-348-А, ОСЦ-45, АН-8 та інші). Неплавкі в тому числі керамічні флюси виготовляють з суміші порошкоподібних матеріалів флюсової шихти та легуючих компонентів, які зкріплюються за допомогою клеючих речовин, головним чином рідким склом, з наступним розмолом (АНК-18, АНК-19).

За зовнішнім видом флюси представляють собою сипучий матеріал з розміром зерен від 0,25-4,0 мм, скловидної або пемзовидної будови жовтого, коричньового або сірого кольору.

За хімічним складом флюси можно поділити на три групи оксидні ( АН-348, ОСЦ-45, АН-60, АН-8, АНК-18, АНК-99 та інші), які застосовуються переважно для зварювання та наплавлення вуглецевих та низьколигованих сталей;

- флюс солевого типу (АН-1А, АФ-4А, АН-Т), які застосовують для зварювання активних металів, таких як алюміній, титан та інші,;

- флюси солеоксидні (АН-17, АН-28, АНФ-17, АНФ-5), переважно застосовуються при зварюванні та наплавлення високолегованих сталей.

return false">ссылка скрыта

 

 

ЗВАРЮВАННЯ ТА НАПЛАВЛЕННЯ В СЕРИДОВИЩІ ЗАХИСНИХ ГАЗІВ

При газовому захисті (див. Рис. 3) зона зварювання оточена газом 1, який подається під невеликим надлишковим тиском з сопла 2, зазвичай розташованим на одній вісі з електродним дротом 3.

Роль газу зводиться до фізичної ізоляціі зварювальної ванни від навколищнього повітря. В якості захисних газів при зварюванні та наплавленні застосовують інертні гази, активні гази та їх суміші.

Інертні гази не розчинюються в металі зварювальної ванни та не утворюють хмічних з’єднань з елементами, які входять в його склад. З інертних газів в більшості використовують аргон, який використовується для захисту при зварюванні алюмінія та його сплавів. Для зварювання міді використовують азот який є по відношенню до неї інертним газом.

В реморнтних підприємствах сільського господарства захист електричної дуги виконують використовуючи широко вуглецевий газ. Порівняно велика щільніст СО₂ (1,524 по відношинню до повітря) сприяє надійному захисту дуги перешкоджає видуванню захисної струї газу потоком повітря.

 

Рис. 3. Зварювання в середовищі захисного газу

Вуглецевий газ при високій температурі частково розпадається на окис вуглецю та атомарний кисень, який вже не є

СО₂ ---- СО+О нейтральним газим. Наявність атомарного кисню призвиде до вигорання з електродного дроту, а також з ванни розплавленного металу вуглецю та легуючих елементів. При кристалізаціі зварювальної ванни окислений вуглець видаляється, що призводить до утворення пор. Для подавлення реакціі утворення окислів вуглецю в метал електродного дроту вводять елементи розкислювачи (Ті, Si, Mn, ), які взаємодіють з вільним киснем .

Захист дуги за допомогою СО₂ забезпечує низький вміст в наплавленному металі водорода та зменьшує утворення в ньому пор при наплавленні по ржавчині. Стійкість горіння у захисних газах залежить від фізико-хімічних властивостей, особливо таких, як тепломісткість, теплопровідність, потенціал іонізаціі та інше.

Для охолодження деталі та захисту зварювальної ванни від навколишнього повітря використовується також подача струі рідини 3-5% - ний розчин кальцінованої соди або 25%-ний розчин технічного гліцерину в воді.

 

Контрольні запитання.

1 Як маркується зварювальний дріт?

2 Що таке зварювальний дріиті як він маркується?

3 Конструкція зварювальних електродів? Прозначення обмазки?

4 Призначення флюсу?

5 Назвіть основні флюси, які застосовуються для наплавки.

6 Що називають плавленним та неплавленним флюсом?

7 Які захисні гази використовують при зварюванні?

8 Механізм впливу захисного газу.

9 Чому у склад електродного дроту для зварювання в середовищі захисного газу СО₂ вводять елементи титан, кремній та марганець?

 

ЕЛЕКТРИЧНА ЗВАРЮВАЛЬНА ДУГА ТА ЇЇ ВЛАСТИВОСТІ.

 

В джерелах застосування електричної дуги для міцного з’єднання металів стояв талановитий російський винохідник Н.Н. Бенардое, який в 1881р. вперше у світі продемонстрував винахід з’єднання металів. Оснований цей спосіб на безпосереднім утворенням електричної дуги між місцем обробки металу, яке є одним електродом, та підводимим до цього міста за допомогою рукоятки іншим електродом, в якості якого Н.Н. Бенардое використовував кутовий стержінь-неплавкий електрод. Однак цей спосіб дугового зварювання не довго залишався единим. Вже в 1888 році великий російський винохідник інженер Н.Г. Слав’янов демонструє свій спосіб зварювання, згідно якого дуга горитьміж плавким металевим електродом та виробом. Зварювальна дуго була захищена слоєм розплавленного флусу. В наступні роки дугове зварювання розвивається шляхом вдосконалення технологіі, апаратурного оформлення, а також розширювалась область її застосування, навіть до застосування зварювання під водою та у космосі. Останню вперше у світі виконав космонавт В.Н. Кубасов на установці “Вулкан”. Н.Н. Бенардос и Н.Г. Славянов використовували розробленні ними способи еварювання перш за все для ремонта машин (ремонт паровозних та вагонних коліс, вісей та рам, деталей пароплавів, зубчатих колес, артелерійських знарядь та інше). Космічна зварювальна технологія також передбачає понад усе проведення можливих ремонтних робіт в космосі. В теперішній час 70% об’єма ремонтних робіт виконується з застосуванням зварювання.

Джерелом тепла для розплавлення металу при дуговому зварюванні є електрична зварювальна дуг, яка представляєсобою довгий потужний електричний розряд, який проходить у газовому середовищі між двома електродами. В нормальних умовах гази не проводять електричний струм. Для того, щоб гази почали проводити струм, він повинен бути іонізованим, тобто в ньому повино утворитися достатня кількість вільних іонів та електронів.

Процес іонізаціі газового проміжку та виникнення електричної дуги проходить наступним чином. При короткому замиканні електрода на вироб в місті контакту виділяється велика кількість тепла і метал сильно нагрівається. При цьому збільшується теплове коливання атомів та значно прискорюється рух вільних електронів. При відриві електрода від металу вільні електрони під дією сил електричного поля починають відкидуватися катодом в міжелектродний га зовий простір. Виникає такзванна електродна еміссія, тобто самовільний викидкатодом вільних електронів. В газовому проміжку ці електрони зіткаються з нейтральними молекулами газу і розщіпляють їх на позитивно та негативно заряджені частини – іони. Це явище називається іонізацією. Під дією високої температури винекшої дуги відбувається теплова іонізація а за рахунок потужного променевого потоку фото іонізація. В результаті дії цих різних факторів іонізація стає настійки інтенсивною що газове серидовище отримує велику електричну провідність, забезпечуючі стійке горіння дуги. Для підвищення стійкості горіння дуги в неї через покриття електродів або через флюс вводять хімічні речовини, які знімають потенціал іонізаціі і тим самим полегшують утворення вільних електронів підвищуючі ступінь іонізаціі газа.