Сварочная проволока.

Сварочными называют материалы, которые обеспечивают возможность протекания сварочных процессов и получение качественных сварных соединений. К таким относят присадочные, покрытые электроды, флюсы, защитные газы и некоторые другие материалы.

С применением присадочных материалов выполняются практически все сварочные швы. Роль данных материалов, помимо получения необходимой геометрии шва, заключается еще и в обеспечении высоких эксплуатационных характеристик при минимальной склонности к образованию дефектов. В большинстве случаев состав присадочного материала мало отличается от химического состава свариваемого металла. Присадочные материалы разрабатывают применительно к конкретным группам свариваемых металлов и сплавов, а также к их отдельным маркам. При этом учитывают и методы сварки, определяющие потери отдельных элементов.

Присадочный материал должен содержать меньшие количества газов и шлаковых включений, быть более чистым по примесям. Присадочные материалы используют в виде металлической проволоки сплошного сечения или порошковой проволоки (с порошковым сердечником). Применяют также прутки, пластины, ленты.

К сварочной проволоке предъявляют высокие требования по состоянию поверхности, предельным отклонениям по диаметру, овальности и другим показателям. Для заполнения разделки шва в зону дуги вводят присадочный металл в виде прутка или проволоки.

При ручной дуговой сварке применяют плавящиеся электроды в виде прутков или стержней с покрытием. При механизированной сварке используют электрод в виде проволоки, намотанной на кассету. Изготовляют стальную холоднотянутую проволоку круглого сечения диаметрами 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 и 12,0 мм и поставляют в мотках (бухтах) из одного отреза.

Проволока первых семи диаметров предназначена в основном для полуавтоматической и автоматической сварки в защитном газе. Для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом применяют проволоку диаметром 2–6 мм. На изготовление стержней электродов идет проволока диаметром 1,6–12,0 мм. Поверхность проволоки должна быть гладкой, чистой, без окалины, ржавчины, грязи и масла.

По химическому составу стальная проволока делится на три основные группы:

• углеродистая (6 марок) – с содержанием углерода не более 0,12 % – предназначена для сварки низкоуглеродистых, среднеуглеродистых и некоторых низколегированных сталей;

• легированная (30 марок) – для сварки низколегированных, конструкционных, теплостойких сталей;

• высоколегированная (41 марка) – для сварки хромистых, хромоникелевых, нержавеющих и других специальных легированных сталей.

Проволока маркируется индексом Св (сварочная), буквами и цифрами. Обозначения легирующих примесей следующие:

Г – марганец,

С – кремний,

X – хром,

Н – никель,

М – молибден,

В – вольфрам,

Ф – ванадий и др.

Первые две цифры указывают содержание углерода в сотых долях процента, а цифры после буквы, указывающей легирующие примеси, – количество данного элемента в процентах. Отсутствие цифры после буквенного обозначения легирующего элемента означает, что этого элемента в материале проволоки менее одного процента. Буква А в конце марки указывает на пониженное содержание вредных примесей (серы и фосфора). Например, сварочная проволока марки Св–08ХГ2С содержит 0,08 % углерода, до 1 % хрома, до 2 % марганца и до 1 % кремния. Содержание углерода в сварочной проволоке не превышает 0,12–0,15 %, что снижает склонность металла шва к газовой пористости и образованию твердых закалочных структур.

Содержание кремния в углеродистой проволоке составляет менее 0,03 %, так как наличие кремния способствует образованию при сварке пор в металле шва. Допустимое содержание серы и фосфора также ограниченно (0,04 % каждого элемента), так как они даже при малой концентрации способствуют образованию трещин в сварном шве.

Медь и ее сплавы сваривают проволокой и прутками из меди и сплавов на медной основе.

Алюминий и алюминиевые сплавы сваривают сварочной проволокой из алюминия и его сплавов.

Для сварки других металлов и сплавов применяют сварочную проволоку или стержни, изготовленные либо по ГОСТу на свариваемый металл, либо по техническим условиям.

Рис. 57.

Схема изготовления порошковой проволоки:

1 – стальная лента; 2 – бункер с шихтой; 3 – фильеры; 4 – порошковая проволока

Рис. 58.

Поперечное сечение порошковых проволок:

а – кольцевая; б – с одной загнутой кромкой; в – с двумя загнутыми кромками; г – двухслойная

Порошковая электродная проволока (рис. 57, 58) применяется вместо дорогостоящей легированной сварочной проволоки. Она состоит из таллической оболочки и сердечника. Металлическая оболочка служит для подвода сварочного тока и удержания порошкового сердечника. Сердечник представляет собой смесь порошков минералов, руд, ферросплавов и металлических порошков. Участвуя в металлургическом процессе при сварке, смесь обеспечивает защиту металла сварочной ванны от кислорода и азота воздуха, раскисление и легирование металла шва, образование легко удаляемого шлака и получение высококачественного шва. Сварку порошковой проволокой производят открытой дугой, под флюсом или в защитных газах.

Порошковая лента применяется вместо порошковой проволоки (рис. 59) для получения более широкого слоя наплавленного металла и увеличения производительности наплавки. Она сворачивается в рулоны, применяется для наплавки автоматами, снабженными специальными устройствами для подачи ленточных электродов. Широкое применение получили проволоки, не требующие при сварке дополнительной защиты (самозащитные), и проволоки, используемые с газовой защитой зоны сварки (газозащитные).

Сварка порошковой проволокой получает большое применение при изготовлении и монтаже строительных конструкций на строительно-монтажной площадке благодаря высокой производительности и низкой чувствительности к внешним условиям. Наибольшее применение получили проволоки малого диаметра (1,6–2,4 мм) марок ПП—АН1, ПП—АНЗ, ПП—АН7, ПН—АНН, ПП–1ДСК, ПП–2ДСК и др. Они позволяют получить сварные швы с высокими механическими свойствами.

Рис. 59.

Схема изготовления порошковой ленты:

а – отбортовка нижней ленты; б – заполнение порошком и укладка верхней ленты; в – завальцовка кромок нижней ленты; г – выдавливание углублений для уплотнения порошка и придания гибкости ленте

Разработан и успешно применяется способ сварки самозащитной проволокой, т. е. сплошной легированной проволокой без защитной среды (открытой дугой). Металл специальных электродных проволок, применяемых для этого способа, содержит раскисляющие и стабилизирующие элементы. При сварке происходит компенсация выгорания марганца и кремния за счет повышенного содержания их в металле проволоки. Имеющиеся в электродной проволоке алюминий, титан, цирконий и церий обеспечивают хорошее раскисление сварочной ванны, образуя соединение, переходящее в шлак.

Эти элементы связывают азот, нейтрализуя его вредное действие на пластичность и вязкость металла. Введение церия и циркония повышает ударную вязкость и пластичность металла шва. Они также способствуют устойчивости процесса сварки и уменьшению разбрызгивания металла. Этим способом можно производить сварку в углекислом газе постоянным током прямой полярности, что позволяет значительно повысить коэффициент наплавки и производительности сварки. Для этого способа применяют проволоки марок Св–20ГСТЮА и Св–15ГСТЮЦА.

Таблица 12

Порошковые проволоки

Для сварки используют электроды:

НИИ–48Г (Э–10Х20Н9Г6С) – для сварки ответственных конструкций из низколегированных и специальных сталей, высокомарганцовистых сталей типа 110Г13Л, а также сварки таких сталей с хромоникелевыми аустенитными сталями;

ОЗЛ–19 (10Х23Н12Г) – для сварки и заварки дефектов литья из высокомарганцовистой стали марки 110ПЗЛ, а также сварки этой стали с другими сталями, в том числе с легированными типа 30ХГСА и углеродистыми типа сталь 35, сварки в нижнем, вертикальном и ограниченно потолочном положениях шва постоянным током обратной полярности;

ЭА–112/15(10Х15Н25М6Г2АФ) – для сварки легированных высокопрочных сталей типа АК и высокомарганцовистых сталей;

ЭА–395/9 (08Х16Н26М6АГ2) – для сварки ответственных конструкций из легированных сталей повышенной и высокой прочности в термически упрочненном состоянии без последующей после сварки термической обработки, в том числе сталей типа АК, а также сварки углеродистых и низколегированных сталей с аустенитными сталями, например, типа 110Г12Л;

ЭА–981/15 (10Х15Н25М6Г2АФ) – для сварки легированных прочных сталей типа АК и высокомарганцовистых сталей типа 110Г13 разработанная институтом электросварки им. Е. О. Патона самозащитная порошковая проволока ПП АНВ – 2у.