Выбор сварочных материалов (пример)
При изготовлении некоей конструкции применяется полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа. Электродная проволока, используемая при этих видах сварки, является одним из основных элементов, определяющих качество сварного соединения.
Поэтому ее выбирают в соответствии с химическим составом свариваемого материала, и видам защитного газа так, чтобы механические свойства наплавленного металла были не менее нижнего предела механических свойств свариваемого металла и имели наименьшую склонность к горящим трещинам. Ввиду этого сварочная проволока должна содержать минимальное количество серы и углерода, а для обеспечения требуемых механических свойств проволока может иметь дополнительные легирующие элементы. Также следует учитывать марку применяемого флюса.
Для сварки малоуглеродистой стали в среде СО2 рекомендуется использовать следующие марки: Св-10ГС, Св-08ГС, Св-08Г2С и др. Наиболее широкое применение находит проволока Св-08Г2С, которая в большей степени отвечает всем требованиям, предъявленным к сварным швам по механическим свойствам и химическому составу.
|
|
Условные обозначения марок сварочной проволоки состоят из индекса Св (сварочная) и следующих за ним цифр и букв. Первые две цифры показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Последующие буквы указывают на содержание в проволоке главных элементов. Буквы обозначают: А - азот (только в высоколегированных проволоках), Б - ниобий, В - вольфрем, Г- марганец, Д - медь, М - молибден, С - кремний и другие.
Так при автоматической сварке под слоем флюса данного изделия используется сварочная проволока Св-08А диаметром 4 мм, буква “А” на конце условного обозначения указывает на повышенную чистоту металла по содержанию вредных примесей – серы и фосфора.
При полуавтоматической сварке в среде углекислого газа при изготовлении сосуда используется сварочная проволока Св-08Г2С (легированная) диаметром 2 мм, буква “C” говорит на достаточное содержание кремния в проволоке, а Г2 указывает на двухпроцентное содержание марганца.
Проволока выпускается по ГОСТ 2246-70 следующих диаметров: 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; 12,0.
Сварочная проволока поставляется свернутой в мотки с внутренним диаметром от 150 мм до 750 мм, массой от 1,5 до 40 кг. Каждый моток перевязывается мягкой вязальной проволокой не менее чем в трех местах, равномерно расположенных по периметру мотка.
Мотки проволоки одной партии можно связывать в бухты массой не более 80 кг. Проволока может наматываться на катушки или в кассеты для установки их на сварочный автомат или полуавтомат.
|
|
Мотки, бухты, катушки обертываются в водонепроницаемую упаковочную бумагу. На каждый упакованный моток приклеивается металлическая бирка, на которой указывается наименование или товарный знак предприятия-изготовителя, условное обозначение проволоки и номер партии. закрытом помещении, защищающем ее от воздействия атмосферных осадков, ржавления и загрязнения. Для предохранения от ржавления про волока омедняется. Проволока должна храниться в сухом.
Технические условия на защитные газы
Сварка в среде защитных газов в современной технике находит самое широкое применение и является одним из наиболее эффективных и высокопроизводительных методов.
Основными преимуществами сварки в защитных газах являются:
отсутствие флюсов и обмазок, а следовательно, и последующей необходимости очистки от шлаков;
высокая производительность процесса;
низкая стоимость при использовании СО2, N2 и паров Н2О;
возможность сварки разнообразных металлов и сплавов толщиной от десятых долей миллиметра до десятков миллиметров;
возможность наблюдения за открытой дугой, что облегчает управление процессом сварки;
широкие возможности механизации и автоматизации процесса.
В качестве защитной среды применяются как инертные газы (аргон и гелий), так и активные (СО2, N2, пары Н2О), а также смеси инертных газов активными (Ar – O2; Ar – N2; Ar – CO2).
Технические условия на СО2. Для получения качественного шва применяемый для сварки углекислый газ (ГОСТ 8050-64) должен соответствовать требованиям к сварочной углекислоте первого или второго сорта, а именно: содержание двуокиси углерода СО2 в % по объему должно быть не менее 99,5-99,0;
содержание водяных паров при нормальных условиях (давление 760 мм ртутного столба и температуре 20 0С) в г/м3 не более 0,178;
завод-поставщик при отпуске сварочной углекислоты обязан проверить степень чистоты газа и содержание в нем водяных паров во всех баллонах, подвергавшихся перед наполнением обработке, и в баллонах, имеющих перед наполнением остаточное давление меньше 2,0 ати;
сжиженный углекислый газ, помещенный в баллоны или другие сосуды, отвечающий требованиям Ростехнадзора, должен быть принят техническим контролем завода-поставщика.
В сварочных цехах целесообразно организовать централизованное снабжение рабочих мест углекислым газом. Последние порции газа, выходящие из баллона, могут содержать повышенное количество паров воды, поэтому не следует использовать углекислоту при давлении в баллоне менее 4 ати.
В качестве защитного газа при полуавтоматической сварке изделия применяем углекислый газ. Защита зоны сварки в данном случае осуществляется углекислым газом, более дешевыми по сравнению с другими защитными газами. Газообразный углекислый газ получают из жидкой углекислоты.
Для сварки применяется жидкая углекислота следующего состава: 98% СО2 и не более 2% О2 и N2; других примесей не должно быть. Углекислота в жидком виде поставляется и хранится в баллонах. Баллоны для углекислоты окрашиваются в черный цвет.
По ГОСТ 949-77* баллоны средней емкости изготавливают от 20 до 55 дм3. наибольшее применение имеют баллоны емкостью 40 дм3. Так, 25 кг углекислоты при испарении дают 10-12 м3 углекислого газа.
В процессе сварки, вследствие образования кислорода при разложении углекислого газа, происходит повышенное выгорание элементов, входящих в состав основного металла – углерода, кремния, марганца и других. При этом в шве образуется большое количество газовых пор и шлаковых включений. Для того, чтобы подавить реакции окисления при сварке в углекислом газе, в сварочную ванну вводят раскислители (марганец, кремний и другие), содержащиеся в электродной проволоке. Они восстанавливают образовавшиеся окислы, удаляя кислород из металла шва и переводя его в шлак. В связи с этим, применяя СО2 для изготовления изделия необходима сварочная проволока с повышенным содержанием марганца и кремния в составе, такая как Св-08Г2С.
|
|
Ручная дуговая сварка Таблица
Марка стали (основной металл) | Тип и марка электрода, ГОСТ | Диаметр электрода, мм | Допустимая температура эксплуатации, С0 |
Сталь 20 | Э42А УОНИ 13/45 ГОСТ 9467-75 | 4 мм | Не ниже минус 300 |
Полуавтоматическая сварка в защитном газе
Таблица
Марка стали (основной металл) | Марка проволоки, ГОСТ | Защитный газ, обозначение, ГОСТ | Условия применения |
Сталь 20 | Св-08Г2С ГОСТ 2246-70 | Углекислый газ, СО2 ГОСТ 8050-76 | не ниже минус 30 |
Технические условия на флюсы
При сварке углеродистых сталей используют флюсы:
1) марганцевый высококремнистый +
низкоуглеродистая или марганцевая электродная проволока
2) безмарганцевый высококремнистый +
высокомарганцовистая проволока.
Флюсы применяются для автоматической и полуавтоматической сварки (электродуговой), регламентированы ГОСТ 9087-69 “Флюсы сварочные плавленые”. Изготавливаются следующих марок: АН-348А, 348АМ, ОСЦ-45, 45М.
(индекс: М – мелкий, С – стекловидный, П – пемзовидный).
Стекловидный флюс размером зерен не более 1,6 мм применяется для автоматической и полуавтоматической сварки проволокой диаметром не более 3 ммм. Стекловидный с зерном не более 2,5 мм или 3 мм и пемзовыдный с зерном не более 4 мм проволокой диаметром не менее 3 мм.
Для сварки углеродистых сталей используются высококремнистые флюсы. АН-348А, 348АМ, ОСЦ-45 (высококремнистые марганцевые флюсы).
Флюс для автоматической сварки должен иметь хорошие технологический свойства и быть возможно менее вредным для исполнителей. В ряде случаев эти требования обеспечить очень трудно. Так, например, флюс ОСЦ-45 наименее чувствителен к ржавчине, т.е. имеет наименьшую склонность к порообразованию, но при сварке выделяет много фтористых соединений и соединений марганца, вредно действующих на организм сварщика. Флюс АН-348А более чувствителен к ржавчине, но менее вреден, поэтому для сварки под слоем флюса выбираем флюс марки АН-348А.
|
|
Объемная масса, г/см3
АН-348А - 1,3-1,8
Режим прокалки t 0С
АН-348А - 300-420 0С пять часов.
Расчетный состав флюса АН-348А и готового продукта приводится в таблице.
Таблица
Составляю-щие в % | SiO2 | MnO | MgO | CaF2 | Al2O3 | CaO | S | P |
не более | ||||||||
Расчетный состав шихты | 42,0 | 36,5 | 7,0 | 6,5 | До 4,5 | 6,0 | 0,15 | 0,12 |
Состав готового продукта | 41,0-44,0 | 34,0-38,0 | 5,0-7,5 | 4,0-5,5 | До 4,5 | 6,5 | 0,15 | 0,12 |
Насыпной вес готового флюса должен находиться в пределах 1,3-1,6 г/см3.
Механические свойства металла шва, выполнено под флюсом АН-348А проволокой Св-08А на малоуглеродистой стали без термообработки, приводятся в таблице
Таблица
Ơ в кГ/мм2 | Ơ в кГ/мм2 | δ5 в % | Ψ в % | ан в кГ х м/см2 |
47,5: 50,2 48,8 | 31,6: 34,8 32,9 | 24,2: 29,6 27,6 | 56,7: 62,8 60,5 | 9,8: 11,5 10,3 |