СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ

СВАРКА РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

В промышленности применяют различные металлы и сплавы, поэтому использование сварки при выполнении их соединений не является редкостью. Очень важно иметь представление о том, как правильно это делать. Далее будут рассмотрены особенности дуговой сварки различных мате­риалов.

1. Сварка алюминиевых сплавов. В зависимости от сос­тава алюминиевые сплавы имеют различную свариваемость. Например, дюралюминий (сплав алюминия с медью) отлича­ется плохой свариваемостью, поэтому его соединяют не свар­кой, а клепкой; силумины (сплавы алюминия с кремнием), на­против, варятся довольно хорошо.

При соединении алюминия используют сварку плавле­нием и давлением, способы сварки: ручная и механизиро­ванная в среде аргона плавящимся (при автоматической и полуавтоматической сварке) и неплавящимся (при ручной дуговой) электродами, а также покрытыми электродами (при толщине изделия более 5 мм).

Режим полуавтоматической сварки плавящимся электро­дом в среде аргона для металла толщиной 3 мм:

— диаметр электрода — 0,8 мм;

— величина сварочного тока — 120-145 А;

— скорость сварки — 30 м/ч;

— скорость подачи проволоки — 900 м/ч;

— расход газа —15-17 л/мин.

Режимы автоматической сварки неплавящимся электро­дом представлены в табл. 26.

Основная проблема при сварке алюминия — наличие туго­плавкой оксидной пленки (температура плавления — 2050° С). Поэтому данный материал требует специальной подготовки, т. е. обезжиривания (бензином или ацетоном), удаления с по­верхности оксидной пленки (химическим или механическим способом) и применения присадок, которая должна быть за­вершена за 2-4 часа до проведения основных работ.

Для сварки алюминия и сплавов рекомендуется постоян­ный ток прямой полярности. Материал нуждается в предва­рительном подогреве до 300-400° С в зависимости от тол­щины. Она же определяет и необходимость разделки кромок. Если толщина металла больше 2 мм, тогда детали сваривают с разделкой кромок и зазором, составляющим половину тол­щины металла; если толщина равна 1-2 мм, то изделие сва­ривают без разделки и применения присадок.

Скорость сварки алюминия должна превышать скорость сварки стали.

При сварке в среде аргона на переменном токе подбирают вольфрамовые электроды диаметром 5-6 мм при толщине из­делия до 5 мм. Угол между присадочной проволокой, подавае­мой возвратно-поступательными движениями, и электродом должен сохраняться прямым.

2. Сварка меди и ее сплавов сопряжена с определенны­ми трудностями, поскольку этот металл имеет высокую тепло­проводность и при расплавлении подвержен сильному окис­лению. Для меди и ее сплавов применяют практически любые виды и способы сварки. В нижнем положении используют ду­говую сварку угольным либо металлическим плавящимся или неплавящимся электродом.

Медные пластины толщиной до 15 мм сваривают уголь­ными электродами, а если она превышает 15 мм — графито­выми. Для сварки рекомендуется следующее:

— постоянный ток прямой полярности и применение длинной дуги;

— постоянный ток обратной полярности и короткую сва­рочную дугу при применении покрытых электродов (характер движений — возвратно-поступательный);

— положение электрода к изделию — под углом в 90°. При сварке присадочную проволоку (наилучшей считается проволока с раскислителем, которую может заменить флюс, состоящий из 95% буры и 5% металлического магния) не вво­дят в сварочную ванну, а придерживают под углом в 30° к по­верхности изделия. Высокой производительностью отличают­ся электроды марок АНЦ-1 и АНЦ-2;

— использование асбестовых или графитовых подкладок;

— односторонняя сварка стыковых соединений в один проход;

— прогрев медных листов толщиной более 5 мм до 300° С, односторонняя разделка кромок под углом в 70°. При толщине листов до 5 мм ни прогрев, ни разделка кромок не требуются.

Режимы сварки меди и ее сплавов наглядно представле­ны в табл. 27.

3. К сварке бронзы прибегают в случае необходимости исправить дефектные отливки, при ремонте изделий из нее и для наплавки. Для этого используют угольные и металличе­ские электроды, а в среде аргона — вольфрамовые. Техноло­гия сварки бронзы аналогична работе с медью (ток постоян­ный обратной полярности). Но есть некоторые особенности, которые следует иметь в виду:

— вести процесс нужно быстро, чтобы ограничить нагре­вание основного металла и величину сварочной ванны, уско­рить охлаждение и кристаллизацию;

— следует применять присадочные прутки из фосфори­стой бронзы;

— подогревать металл при сварке и использовать флю­сы необязательно.

4. Сварка чугуна призвана устранить дефекты, образо­вавшиеся в отливках и промышленных конструкциях. В соот­ветствии с температурой предварительного подогрева свар­ка чугуна бывает:

1) холодной, которая предполагает ряд операций, а имен­но: очистку, разделку кромок, сварку и проковку. Для сварки подбирают определенные марки электродов:

— медно-никелевые (МНЧ-2), дающие наплавленный металл, поддающийся обработке. При их применении необхо­димо избегать перегрева изделия, поэтому его время от вре­мени охлаждают. После сварки валики проковывают легким слесарным молотком;

— никелевые (ОЗЧ-З), которыми можно устранять небольшие дефекты на чугунном литье. Чтобы не допустить образования трещин в зоне сварного шва, изделие подвер­гают проковке;

— медно-железные (034-2), сфера применения которых совпадаете описанной в предыдущем пункте;

— железоникелевые (ОЗЖН-1), которые дают шов высокой прочности, наложенный на поверхность чугунного изделия;

— стальные (УОНИ-13/45) с легирующим покрытием, перед применением которых требуется разделать кромки из­делия. При сварке шов накладывают отдельными участками длиной примерно 100 мм. После этого остуженное изделие проковывают;

2) горячей, в которую входят предварительная обработка, формовка, доведение температуры изделия до 600-800° С, сварка и охлаждение. Очищенное от загрязнений изделие формуют, т. е. на дефектном участке разделывают полость для удобства манипулирования электродом, предотвращения вы­текания расплавленного металла из сварочной ванны и со­общения наплавке надлежащей формы. Для формовки ис­пользуют графитовые пластинки и формовочную массу (смесь кварцевого песка с жидким стеклом).

Подогрев, который необходим для снижения скорости охлаждения и повышения пластических свойств соединения, осуществляют посредством индукционного тока или помещают изделие, если его габариты позволяют, в нагревательную печь.

Для горячей сварки подходят электроды марок ЭЧ-1, ЦЧ-5 и ЭЧ-2 диаметром 8, 10, 12 и 16 мм, рассчитанные на работу при величине тока 600-800, 700-800, 1000- 1200 и 1500-1800 А соответственно. Ручную дуговую сварку ведут угольными электродами диаметром 8-18 мм на посто­янном токе прямой полярности (280-600 А).

Горячая сварка чугуна отличается большей трудоемко­стью, чем холодная. При объемной сварочной ванне жидкий металл следует перемешивать концом присадочного прутка. Для защиты и раскисления металла применяют флюсы.

5. В основу классификации сталей могут быть положены различные признаки, например:

— по химическому составу стали подразделяются на угле­родистые и легированные;

— по назначению — на конструкционные, инструмен­тальные и с особыми свойствами;

— по способу производства — на конвекторные, марте­новские и электросталь и т. д.

В состав углеродистых сталей входят 0,1-0,7% углерода, марганец, кремний, примеси серы и фосфора. Для каждой марки стали разработаны стандарты — ГОСТ 380-71 (обык­новенного качества), ГОСТ 1050-74 (качественная сталь), ГОСТ 5521-76 (для судостроения) и др.

Легированные стали имеют в своем составе элементы, введенные с целью придания материалу тех или иных свойств. По содержанию легирующих элементов стали делятся на низ­ко - (до 2,5%), средне- (2,5-10%) и высоколегированные (бо­лее 10%).

По свариваемости выделяются четыре группы сталей:

— хорошо свариваемые стали. Сюда входят низкоугле­родистые стали (содержание углерода — 0,23%), например ВСтЗ сп5, СтТсп; низколегированные низкоуглеродистые стали (содержание углерода — 0,15%), например 10 Г2 С, 12 Г2 СМФ и др. Они свариваются без каких-либо ограничений (по тол­щине металла, температуре окружающего воздуха, жесткости изделия и пр.). Диапазон режимов довольно широкий;

— удовлетворительно свариваемые. Это стали с со­держанием углерода 0,22-0,3%, например Ст4, Ст25 и др.; низколегированные низкоуглеродистые стали (содержание углерода — 0,14-0,22%), например 15 ХСНД, 16 Г2 АФ и др. Такие материалы свариваются с некоторыми ограничениями, в частности толщина металла не должна превышать 20 мм, температура воздуха должна быть не ниже -5° С, а режим сварки следует тщательно подбирать;

— ограниченно свариваемые. Эту группу составляют углеродистые стали с содержанием углерода 0,3-0,4%, на­пример Ст5; низколегированные среднеуглеродистые стали (содержание углерода — 0,22-0,3%), например 18 Г2 АФ, 20 ХГСА и др. Для сварки требуется подогрев (сопутствующий или предшествующий);

— плохо свариваемые. К ним относятся теплоустойчивые стали, например 15 ХМ, 20 ХМФЛ и др., среднелегированные среднеуглеродистые стали типа 30 ХГСА и перлитные высоко­легированные стали.

Сварка этих материалов возможна при наличии подогре­ва и термической обработки сваренного изделия.

Примерные режимы сварки конструкционных сталей представлены в табл. 28.

Для сварки низкоуглеродистых сталей используют элек­троды марок УОНИ-13/45, ОММ-5, КГ13-32 Р, ЦМ-7 и др. А для среднеуглеродистых сталей подходят электроды марок К-5 А, УОНИ-13/65, УП-2/45 и др.