Материалы для сварочных работ

Обновлено: 24.01.2025

Сварочные электроды используют для шовного сварочного соединения деталей. Когда сделан верный выбор сварочного прутка по его химическим характеристикам, можно ожидать получения качественного и надежного сварочного шва в области соединения между рабочими заготовками. При подборе электродов необходимо принимать во внимание толщину материала, а также физико-химические особенности его состава.

Характеристика

Сварочные прутки представляют собой металлическую проволоку или пруток из полимерного искусственного материала. Этот материал применяется в качестве присадки, направляемой в область сварочного процесса, и способствует образованию прочного стыковочного шва. Сварочный пруток подразделяют на виды в зависимости от химического вещества покрытия электродов. На сегодняшний день производители выпускают 4 типа такого покрытия, отличающихся друг от друга по составу.

Обычный тип покрытия – оно состоит из карбонатов кальция либо магния.
Кислое оксидное покрытие – состоит из окислов марганца либо оксидов железа.
Рутиловое покрытие – основой для таких прутков является минеральный компонент, называемый рутилом. Кроме него, в химическом составе покрытия присутствуют ферромарганец, кремнеземные элементы, а также карбонат кальция либо магния.
Покрытие из целлюлозы – химические состав такой обмазки содержит в себе ферросплавы в сочетании с тальком, целлюлозными компонентами, а также синтетическими смолами.

Различие сварочного прутка по своему химическому составу влияет на многие важные факторы, которые оказывают влияние на результаты сварки:

от состава прутка зависит устойчивость электрической сварочной дуги;
химические легирующие компоненты влияют на то, какой вязкости будет образовываться металл в сварочной ванне, и на количество образующегося при этом шлака;
от вида сварочного прутка зависит и то, как будет вести себя металл рабочих свариваемых заготовок;
при выполнении дугового вида ручной сварки от прутка зависит коэффициент наплавки.

Коэффициент наплавки – это одна из важных характеристик сварочного процесса. Этот показатель определяется из расчета количества расплавленной электродной массы, использованной для стыковочного сварного шва, причем потери в этом коэффициенте к расчету не принимают. Но пруток состоит не только из наружной обмазки.

Сварочная проволока подразделяется еще и по марке стали, входящей в ее состав.

Легированный тип стали применяют для стыковки теплостойких, конструкционных, а также и других видов стали, у которых в составе содержится низкий процент легированных компонентов.
Высоколегированный тип стали – представляет собой сплав, в котором содержится большое количество компонентов, повышающих его прочность. Такой тип электродов применяют для работы с легированными типами сплавов, нержавеющей стали, а также хромоникелевых и хромистых сплавов.
Углеродистый тип стали – его особенность состоит в том, что сплав имеет в своем составе до 0,12% компонентов углерода. Такой сварочный электрод применяется для работы с низколегированными марками стали, а также для низкоуглеродистых, легированных и некоторых низко- и среднеуглеродистых материалов.

Подбирая сварочный пруток, нужно помнить о том, что электрод по химическому составу должен полностью соответствовать составу металла рабочих заготовок.

Разновидности

Присадочный пруток не имеет четкой классификации, так как вариантов их исполнения существует много. Таким образом, электроды классифицируются исходя из предполагаемых видов выполнения сварочных работ. Рассмотрим наиболее распространенные виды сварочных электродов.

Модели, стойкие к коррозии – применяются для соединения материалов, устойчивых к воздействию коррозионных процессов. Например, это может быть нержавеющая сталь. Полученные при помощи электродов сварочные швы будут обладать не только прочностью, но и устойчивостью к коррозии. Присадочная насадка для нержавеющей стали применяется и в тех случаях, когда необходима наплавка.
Модели для сваривания алюминия – электроды из алюминия применяются для сварки алюминиевых заготовок. Нередко в составе насадки может присутствовать магний, кремний либо цирконий. Готовые швы при использовании таких электродов обладают высокой прочностью и не теряют ее даже при воздействии высоких режимов температурного диапазона. Примечательно, что у алюминиевых электродов в процессе работы обнаруживается высокая способность к теплопроводности, поэтому расплавление прутка происходит параллельно с поверхностью металла, и процесс этот осуществляется равномерно.
Модели для сварки меди – электроды этого типа имеют высокий уровень теплопроводности и характеризуются способностью к текучести. Такие характеристики дают возможность соединять металлические медные заготовки любых размеров. При помощи данного типа электродов получается качественный и очень прочный сварной шов, который не будет иметь пористости, снижающей его надежность.
Модели для сварки никеля – применяются для работ с никелем и его сплавами. Свойства электродов состоят в том, что у них повышенная прочность и устойчивость к оксидным реакциям. Применяя никелевые сварочные прутки, сварщик может работать с использованием необходимой ему силы тока аппарата для сварки, а также выполнять сварочный процесс при любом диапазоне температурных режимов. Электрод из никеля с успехом можно применять для работы с различными по составу сплавами, в том числе и для работ, выполняемых на чугунных поверхностях.
Модели для сварки полимерных материалов – состоят из полимеров и могут сваривать поверхности аналогичного состава. Для таких электродов подходит материал поливинилхлорид, полипропилен и так далее.

Наряду с другими важными характеристиками, диаметр электрода имеет значение при осуществлении сварочного процесса. Для правильного его подбора требуется учитывать толщину материала рабочих заготовок. Кроме того, здесь принимаются во внимание тип сварного соединения, вид поверхностей рабочих кромок и так далее. На сегодняшний день существует множество производителей сварочной проволоки, и каждый из них создает свою размерную сетку изделий. Несмотря на то что электроды разных марок имеют общие признаки, их величина может различаться.

Наиболее распространены следующие марки электродов и их диаметры:

ОЗС-12 – выпускает проволоку, диаметр которой может быть 2 мм, 2,5 мм, 3 мм, 4 и 5 мм;
LB-52U – выпускает электроды, диаметр которых равен 2,6 мм, 3,2 мм, а также 4 и 5 мм;
АНО-21 – у этой марки есть проволока диаметром 1,6 мм, 2 и 2,5 мм, 3 мм, 4 и 5 мм.

Существуют марки сварочных электродов, диаметр которых может достигать и 8 мм. Чаще всего их используют на промышленных объектах, а также при сварке толстых стенок рабочих заготовок. Если материал заготовки имеет тонкие стенки, то для сварочного процесса может быть применима проволока, диаметр которой составляет 1 мм.

Кроме диаметра, существует параметр длины электрода, но этот показатель не является важным. Длина прутка зависит от его диаметра, и чем больше диаметр стержня, тем больше и показатель длины. Это объясняется степенью расхода материала, зависящей от диаметра сварочной проволоки. Электроды малых диаметров имеют длину от 1 м, их сматывают в мотки-бобины. Но встречаются и электроды, длина которых может быть больше, чем 1 м.

Классификация материалов для сварки и правила выбора

Когда говорят о сварке, в первую очередь речь идет о правильном управлении сварочными аппаратами. И это правильно, ведь мастерство сварщика во многом заключается в его навыках сварки, именно благодаря им он получает новые разряды. Однако, здесь участвует не только сварочный аппарат и детали, на которых он применяется, но также различные сварочные материалы. О том, что это, как применяется — в этой статье.

Требования к сварочным материалам

Материалы для сварки разнообразны и выполняют следующие функции:

удаление окислов;
обеспечение правильного наплава, а также более аккуратного шва;
защита шва от кислорода;
удешевление сварки и т. д.

Но чтобы сварочные материалы действительно помогали, им нужно отвечать требованиям качества. Поэтому их продажа находится под строгим контролем, а производство осуществляется по установленным стандартам. Например:

ГОСТы 9466 и 9467 отвечают за металлические электроды.
ГОСТ 2246 установлен для сварочной проволоки.
ГОСТ 9087 регламентирует качество сварочных флюсов.
ГОСТ 23949 — для вольфрамовых электродов и т. д.

Эти ГОСТы нужно знать, так как они указываются на упаковках и сертификатах, прикрепляемых к каждой партии. Помимо ГОСТа можно там же можно найти информацию о:

типе материала, марке;
номере плавки, партии;
химическом составе;
механических характеристиках сварочных материалов;
массе нетто и т. д.

Помимо состава, к прокалке тоже установлены требования. Она проводится при температуре +300 – +350 °C в течение 1–2 часов. Этот процесс, помимо всего, позволяет найти дефекты на расходниках. Есть целый стандарт, ГОСТ 6032, где описаны требования к сварочным расходникам, имеющим высокую стойкость. Они должны проходить тест МКК (межкристаллитной коррозии).

Существуют требования и к условиям хранения, а также транспортировке.

Виды материалов для сварки

Учитывая, сколько функций может выполняться расходными материалами для сварки, они делятся на: электроды и пруты, проволоки, флюсы, газы и керамические подкладки на случай соединения стыков.

Каждый расходник делает что-то свое благодаря принципу использования и составу, поэтому для выбора сначала нужно изучить все классификации, их характеристики, чтобы свободно в них ориентироваться.

Проволока, прутки

Когда проволока плавится, она заполняет собой формируемый при сварке шов. Поэтому проволоки называют присадочными и бывают они:

Низкоуглеродистыми, когда содержание углерода менее 0,12%.
Низколегированными — для теплостойких и конструкционных сталей.
Высоколегированными — для хромоникелевых сталей, нержавейки.

Ленты и прутки для присадки выполняют ту же функцию, а делаются из меди, стали, алюминия. Они нужны на случай, если присадочный материал нужно подавать широким тонким слоем.

Электроды

Электроды — это особые стержни, которые делаются из веществ, проводящих электричество. Нужны они как раз для подачи тока к месту сварки.

Особенности конструкции позволяют электродам делиться на металлические и неметаллические. Металлические делаются из стали, меди, бронзы и других цветных металлов. А неметаллические имеют покрытие их угольных или графитовых составов, которые не плавятся.

Все виды электродов должны обеспечивать устойчивое горение в зоне сварки, а также изоляцию сварочной ванны, уменьшая разбрызгивание металла.

Чаще всего электроды имеют слой металла, а используются для ручной дуговой сварки. Однако, есть такие, что покрыты различными ионизирующими, стабилизирующими и другими веществами.

В зависимости от покрытия электроды помечаются буквами: А — покрытие с кислотными добавками, Б — классические, Ц — с целлюлозой, П — смешанный состав.

Через электроды провидится ток к месту сварки, выбирать лучше качественного производителя и хранить в сухом месте

Газы используют для разных целей, есть горючие газы и те, что только поддерживают горение. К последним относятся:

водород;
кислород;
пропан;
ацетилен и т. д.

А вот для защиты подойдут и инертные, и активные. Углекислый газ, а также смеси на его основе будут в числе активных, а среди инертных выделяются гелий и аргон.

Инертные газы почти не вступают в реакцию с металлами, в отличие от активных.

Флюсы

Флюсы помогают растворять окислы, возникающие на поверхности свариваемых металлов. Также флюс не пропускает к месту сварки кислород, который и инициирует окисление.

Дополнительно флюсы иногда умеют упрощать нагревание металла.

В зависимости от способа изготовления, флюсы бывают плавлеными и неплавлеными, жидкими или порошкообразными.

Жидкие флюсы оказываются полезны при подготовке места, на котором далее появится шов. Перед варкой нужно снять оксидный слой, который есть на заготовке, а также одновременно обезжирить ее, с чем справляется жидкий флюс. Чтобы он выполнял подобные функции эффективно, в его составе обычно бывают щелочи или кислоты, так что подбирается флюс на основе того, с каким металлом предстоит работать и что для него более приемлемо.

Жидкие флюсы после использования смываются водой. А вот порошки смывать не нужно, функция у них иная. При нагревании такие флюсы выделяют газ, который защищает шов от окисления.

Выбор сварочных материалов

Качество сварки будет зависеть не только от знания видов, но также от правильности выбора сварочных материалов. Поэтому здесь нужно учитывать такие параметры:

Тип сварки.
Состав материалов, которые будут свариваться.
Производитель сварочных расходников — он должен быть известен другим сварщикам.
Цена — обычно самые качественные материалы, применяемые при сварке, имеют среднюю цену.

Покупки стоит совершать только в проверенных магазинах, где можно приобрести не поддельный, не просроченный товар, который гарантированно правильно хранили и транспортировали.

В выборе расходных материалов также помогут отзывы других сварщиков, так что, посоветовавшись можно значительно уменьшить круг поисков.

Как определить расход материалов

Сварочные расходники высокого качества делаются из дорогого сырья с использованием сложных технологий. Поэтому их нужно экономить, не расходуя зря. Для этого существуют целые нормы, регулирующие расход каждого вида материала в зависимости от типа сварки, а также используемого для нее оборудования.

Нормы не строгие, поэтому позволяют понять нужное количество расходника только примерно. Но сначала нужно сделать расчет расхода, использовав формулы, в которые просто нужно поставить параметры.

Например, для проволок и электродов нужно знать площадь поперечного сечения шва, коэффициент наплавки, а также длину шва. Полученное значение подставляется под значения в нормативных документах с учетом запаса на пробные швы или исправление брака.

А вот расход газов можно просто определить по таблицам, для каждого вида существует своя.

Условия хранения

ГОСТы, которые регламентируют качество материалов для сварочных работ, также регулируют правила их хранения.

Для правильного содержания потребуется сохранить заводские упаковки, чтобы помещать туда материалы после использования. Все они должны быть дополнительно расфасованы, а также промаркированы по сортам и маркам.

Все расходники хранятся в отдельных помещениях, в зависимости от их вида условия могут меняться. Так, флюсы или электроды с покрытием хранят в сушильных шкафах, термических пеналах, герметичных тарах, если те предварительно прокаливали.

Места для хранения должны быть сухими, отапливаемыми, хорошо вентилируемыми, но не позволять сварочным расходникам постоянно находиться под прямыми солнечными лучами. Температура должна опускаться не ниже 15°C, а влажность быть не выше 40%.

Соблюдение этих условий позволяет хранить материалы неограниченное время. А вот если оставить их на открытом пространстве, то они не проживут дольше 5–15 дней в зависимости от состава.

Подбор расходных материалов важен для любой сварки, промышленной и бытовой. А потому каждому сварщику помимо навыков работы со сварочными аппаратами и знания особенностей металлов нужно иметь также понимание того, какие сварочные материалы существуют, а еще как их правильно использовать, чтобы сделать работу качественнее.

Сварочные материалы: классификация и характеристики

Во время сварки изделий применяются сварочные материалы. Они позволяют обеспечить стабильное горение дуги, беспористые сварные швы, которые устойчивы к образованию повреждений. Ниже будет представлена их классификация и назначение.

Материалы для сварки выполняют такие функции:

обеспечивают стабильность сварочного процесса;
удаляют из металла шва вредные примеси;
обеспечивают правильные геометрические размеры швов;
обеспечивают получение материала шва с определенным химическим составом и свойствами;
помогают защитить расплавленный металл от воздействия воздуха.

Классификация сварочных материалов

Итак, на какие категории подразделяются данные материалы:

электроды и присадочные прутки — к ним относятся электроды с кислым, целлюлозным, смешанным, рутиловым, основным и другим покрытием, а также неплавящиеся электроды;
проволока — бывает активированной, порошковой или сплошной;
флюсы — подразделяются на электропроводные и защитные;
газы — для поддержки горения, защитные, которые бывают активными и инертными, и горючие;
керамические подкладки — используются для соединения стыковых, угловых и тавровых швов, бывают всепозиционными, круглыми и др.

Электроды и проволоки

Проволоки и электроды нужны для обеспечения подачи электропитания в сварочную зону с целью нагрева. Плавящиеся электроды с покрытием, некоторые виды проволоки и защитный флюс для дуговой сварки включают в себя специальные компоненты, которые способны защитить металл от воздействия воздуха, поддерживают стабильность процесса работы и помогают получить определенный химический состав металла шва и не только. А присадочный пруток в шов вводится при сварке.

Плавящиеся проволоки используются в работе в таких ситуациях:

под флюсом;
в защитных газах;
при электрошлаковой сварке.

Стальные проволоки бывают трех видов:

легированные;
высоколегированные;
низкоуглеродистые.

Всего по сортаменту насчитывается 77 разновидностей.

При выборе той или иной марки меняется химический состав сварного шва. Чаще всего применяют проволоку, по составу напоминающую металл, который обрабатывается. Материал должен соответствовать ГОСТу и быть указан на упаковке изделия.

В свою очередь, низкоуглеродистая и легированная сталь для производства проволоки бывает омедненной и неомедненной. Для ручного типа сварки применяется проволока, которая порублена на куски по 360−400 мм в длину. Приобрести ее можно в мотках по 20−85 кг весом. Каждый такой моток имеет этикетку, где указаны производитель и технические параметры изделия.

Для работы нельзя использовать проволоку сомнительного производства неизвестной марки. Поверхность присадочной проволоки должна быть гладкой, на ней не должно быть жира, ржавчины или окалины. Выбирать ее нужно по показателю плавления, он должен быть ниже аналогичной характеристики у соединяемых материалов.

Одно из качественных свойств проволоки — это способность плавиться постепенно, без резкого выброса брызг. Если специальной проволоки для соединения изделий из нержавейки, латуни, свинца или меди нет, то применяют полоски порезанного металла из того же материала, который сваривается.

Пластины и стержни

Пластины используются для электрошлаковой сварки, а дуговая сварка осуществляется с применением электродного металлического стержня с покрытием на основе электрода. Толщина электродов бывает трех видов:

Тип сварочного материала с разным покрытием обозначается буквами таким образом:

А — покрытие имеет кислотные добавки;
Б — классический вариант;
Ц — покрытие содержит целлюлозу;
П — в поверхностном слое присутствуют смешанные материалы.

При резке и газовой сварке применяют горючие газы и те, что поддерживают горение. Сюда относятся:

кислород;
ацетилен;
водород;
пропанобутановая смесь;
метилацетилен-алленовая фракция.

Защитные газы предназначены для обеспечения газовой защиты материала в расплавленном виде от воздуха. Защитные газы такие:

инертные (гелий, аргон и смеси на их основе);
активные (углекислый газ и смеси на его основе).

Инертный газ в химическую реакцию с металлом вступать не умеет и почти в нем не растворяется, а активные газы способны вступать в такую реакцию и растворяться в металлах.

Что касается кислорода, то он тяжелее воздуха и помогает газам и парам сгореть максимально быстро, при этом способно выделяться тепло, а температура плавления при этом максимальная. При этом сжатый кислород при взаимодействии со смазочными материалами и жирными маслами может привести к взрыву и самопроизвольному воспламенению, соответственно, работать с кислородными баллонами следует только в чистых условиях, где подобное исключено. Сварочные материалы кислородного типа нужно хранить, только соблюдая нормы пожарной безопасности.

Сварочный кислород бывает техническим, получается из атмосферы. А воздух при этом обрабатывается в разделительном аппарате, в итоге удаляются углекислые примеси, а готовый продукт сушат. В жидком виде кислород для хранения и перевозки содержится в специальных емкостях, имеющих высокую теплоизоляцию.

Другой газ, ацетилен, — это кислород, соединенный с водородом. При нормальной температуре ацетилен имеет газообразное состояние. Он бесцветный и включает примеси сероводорода и аммиака. Опасность представляют воспламеняющиеся компоненты такого материала, сварочное давление от 1,5 кгс/см2 или же ускоренное нагревание до температуры в 400 градусов также могут привести к взрыву.

Газ производится посредством электродугового разряда, который разделяет жидкие горючие компоненты, или через разложение карбида кальция под воздействием жидкости.

Существуют и заменители ацетилена. Согласно требованиям к материалам для сварочных работ, возможно применение паров жидкостей и прочих материалов. Их используют, если температура нагрева в два раза больше показателя плавления металла.

Чтобы горел тот или иной вид газа, нужно определенное количество кислорода в горелке. Те или иные горючие вещества используются вместо ацетилена, поскольку они недорогие и их легко добыть. Использовать их можно в разных промышленных сферах, но применение таких веществ ограничено ввиду их относительно низкой границы нагрева.

Флюсы для сварки и другие материалы

Флюс в процессе сварочных работ имеет разное назначение. Благодаря ему можно растворить окислы на поверхности металла, что способствует облегчению процесса смачивания заготовки расплавленным металлом. Еще флюс является барьером для доступа кислорода, выступая в роли покрытия горячей поверхности заготовки, и не допускает окисления металла. А еще расплав флюса может выступать как теплообменная среда, облегчая нагревание стыка.

Флюсы отличаются друг от друга по следующим параметрам:

способу производства;
назначению;
своему химическому составу и прочим параметрам.

Например, по способу производства они бывают плавлеными и неплавлеными. Плавленые флюсы производятся посредством сплавления частей шихты в печах. А вот неплавленые части флюсовой шихты могут быть скреплены без сплавления.

Флюс состоит из порошка или пасты определенного состава, его производят на основе борной кислоты или же прокаленной буры. Флюсы не применяют для соединения легированных сталей.

А другой вид материала для сварки, керамическая подкладка, применяется для того, чтобы создать качественный шов и сформировать обратный валик.

Все перечисленные сварочные материалы еще могут подразделяться по типу свариваемых металлов и сталей. Например, одни предназначаются для соединения углеродистых сталей, другие — для нержавеющих или низколегированных либо чугуна, меди и прочих материалов.

Общие требования к сварочным материалам

Независимо от того, какой используется тип сварки, следует применять материалы согласно существующим стандартам, где прописаны все требования к ним. Все заводские изделия должны иметь сертификат с указанием технических характеристик:

товарный знак производителя;
буквенно-цифровые условные обозначения, указывающие на тип и марку изделия;
заводской номер смены и партии плавки;
показатель поверхностного состояния проволоки или электрода;
химический состав материала и процентное соотношение его компонентов;
механические особенности направленного шва;
вес нетто.

Для всех электродов важным требованием является хорошо сформированный шов и дуга со стабильным горением. Металл полученной направки обязан соответствовать заранее заданному химическому составу, во время работы должно происходить равномерное расплавление стержня, без брызг и выделения токсичных компонентов. Проволока позволяет осуществить качественную работу. Электроды могут очень долго сохранять свои технические параметры.

Чтобы произвести качественную работу, важно учитывать каждую деталь. Чтобы соединение было прочным и стойким, используйте только качественные материалы и делайте все согласно требованиям.

Материалы для сварочных работ

При выполнении сварки плавлением применяют: сварочную проволоку, плавящиеся и неплавящиеся электроды, электроды со специальным покрытием. Для защиты сварочной ванны используют различные флюсы и защитные газы. Правильный выбор сварочных материалов является залогом качественной сварки.

Электродные материалы. Сварочная проволока выпускается нескольких десятков марок и диаметров; каждый вид проволоки предназначен для определенного вида работ. Маркировка проволоки выполняется буквенным и цифровыми символами, указывающими на содержание примесей и виды сталей, для сварки которых она предназначена. Марка сварочной проволоки состоит из нескольких элементов: буквенного символа «Св» в начале маркировки, означающего «проволока сварочная»; цифрового индекса после буквенного символа, указывающего содержание углерода в сотых долях процента (марка Св-08 означает «проволока сварочная с содержанием углерода 0,08 %» буквенного символа после цифры, обозначающего легирующие элементы; цифры после них, указывающие процентное содержание легирующего элемента в сотых долях процента при его содержании более 1 %. Если его содержание не превышает 1 %, то его количественный состав в маркировочном индексе не проставляют.

Химические элементы в сталях обозначают следующими символами: алюминий - Ю, азот - А, титан - Т, хром - X, цирконий - Ц, кремний - С, вольфрам - В, кобальт - К, марганец - Г, молибден - М, никель - Н, медь - Д, бор - Р, ванадий - Ф, ниобий - Б. Индекс А в конце маркировки указывает на то, что проволока изготовлена из. высококачественной стали, которая содержит мало вредных примесей.

При сварке низкоуглеродистых сталей применяют сварочную проволоку марок: Св-08, Св-08А, Св-08АА, Св-08ГА, Св-ГА и Св-10Г2. Диаметр сварочной проволоки, выпускаемой современной промышленностью, может колебаться от 0,3 до 12 мм.

В последнее время используют проволоку с медным покрытием, защищающим ее поверхность от атмосферного воздействия. Выбирая проволоку, следует внимательно изучить информацию на бирке, прикрепленной к каждому мотку или бухте. Здесь указывают изготовителя, марку стали, из которой проволока изготовлена, и ее диаметр. Кроме того, к каждой поставляемой партии проволоки независимо от ее количества должен прилагаться сертификат соответствия.

Ответственные конструкции, к качеству сварки которых предъявляют повышенные требования, варят порошковыми проволоками. Такая проволока представляет собой металлическую оболочку из низкоуглеродистой стали, в полость которой запрессован порошок состава, специально подобранного в зависимости от марки свариваемой стали и требований, предъявляемых к сварному соединению. Это может быть простой железный порошок, служащий заполнителем сварочного шва, или специальный сплав, обеспечивающий легирование сварного соединения. Оболочку получают путем протягивания стальной ленты через калиброванное отверстие специальных фильеров.

Порошковая проволока маркируется символом «ПП», за которым следует буквенный и цифровой символы, указывающие ее тип. Хранят и транспортируют сварочную проволоку в условиях, исключающих ее загрязнение и окисление.

Электроды для ручной дуговой сварки изготовляют в виде стержней из холоднотянутой калиброванной сварочной проволоки, на которую методом опрессовки под давлением нанесен слой защитного покрытия. Роль покрытия заключается в металлургической обработке сварочной ванны, защите ее от атмосферного воздействия и обеспечении более устойчивого горения дуги. В состав защитного покрытия входят:

стабилизирующие вещества, обеспечивающие устойчивый процесс горения дуги за счет соединений щелочных и щелочноземельных металлов, обладающих низким потенциалом ионизации. К таким металлам относят калий, натрий, кальций, которые содержатся в кальцинированной соде, поташе, некоторых видах известняка и мрамора;
шлакообразующие компоненты, представляющие собой руды (титановые и марганцевые) и минералы (полевой шпат, гранит, кремнезем, плавиковый шпат). При помощи шлакообразующих компонентов вокруг сварочной ванны создается защитная шлаковая пленка, препятствующая протеканию окислительных процессов;
газообразующие - неорганические вещества (мрамор СаС0₃, магнезит MgC0₃ и др.) и органические (крахмал, древесная мука и т.п.). Роль этих веществ сводится к дополнительной защите сварочной ванны за счет выделенных газов, образующих защитную оболочку;
легирующие элементы и раскислители - кремний, марганец, титан и др., а также сплавы этих элементов с железом. Их применяют для наполнения сварочной ванны легирующими элементами, придавая металлу нужное состояние;
раскисляющие вещества, позволяющие восстанавливать металлы из образовавшихся в сварочной ванне оксидов. Для этого служат ферромарганец, ферросилиций и ферротитан;
связующие компоненты - водные растворы силикатов натрия и калия, называемые жидким стеклом, которые придают монолитность покрытию из порошковых материалов;
формовочные добавки - вещества, придающие покрытию пластические свойства (бетонит, каолин, декстрин, слюда и проч.).

Для обеспечения устойчивого горения дуги в покрытия вводят вещества, содержащие элементы с низким потенциалом ионизации (соли щелочных металлов). С целью повышения производительности сварки в покрытия добавляют железный порошок, содержание которого может достигать 60 % массы покрытия.

Все электроды для ручной сварки можно разделить на следующие группы: В — для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами (49 типов); Л - для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 600 МПа (пять типов - Э70, Э85, Э100, Э125, Э150; цифры в обозначении электрода для сварки конструкционных сталей означают гарантируемый предел прочности металла шва); Т - для сварки легированных теплоустойчивых сталей (9 типов); У - для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву; Н - для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами (44 типа).

Выпускаемые промышленным способом электроды в зависимости от допустимого пространственного положения сварки подразделяют на четыре группы:

для сварки во всех положениях шва;
для сварки во всех положениях, кроме вертикального сверху вниз;
для сварки в нижнем, горизонтальном положении шва на вертикальной плоскости и вертикальном - снизу вверх;
для сварки в нижнем положении и нижнем «в лодочку».

Маркировка электродов состоит из буквы «Э» и цифр, указывающих прочностные характеристики наплавленного металла Например, электроды Э42 обеспечивают минимальное сопротивление шва внешним нагрузкам с давлением 420 МПа. Если в обозначении после цифр стоит буква «А», то данный тип электрода обеспечивает более высокие пластические свойства наплавленного металла. Электроды различают по маркам, которые указаны в их паспорте. Одному и тому же типу электродов может соответствовать несколько марок. К примеру, электродам типа 46 соответствуют марки АНО-4, МР-3 и некоторые другие, электродам типа Э42 - марки УОНИ-13/45 и СМ-11.

Перед сваркой необходимо ознакомиться с надписью на этикетке пачки. Например, условное обозначение на упаковочной пачке Э42А-УОНИ- 13/45-УД Е432(5)-Б1=ОП расшифровывается следующим образом: Э42А - тип электрода с прочностной характеристикой шва 420 МПа; УОНИ-13/45 - марка электрода; У - назначение электрода - для сварки углеродистых и низкоуглеродистых сталей; Д - электрод с толстым покрытием; Е432(5) - группа индексов, указывающих характеристики наплавленного металла; Б - вид покрытия; 1 - для всех пространственных положений; = ОП - постоянный ток обратной полярности.

При необходимости электроды прокаливают не позднее чем за 5 суток до сварки. После этого электроды хранят в запаянных полиэтиленовых пакетах без доступа воздуха. Нельзя прокаливать электроды более 2 раз (не считая прокалку при их изготовлении), так как покрытие может отслаиваться и осыпаться.

Неплавящиеся электроды применяют для возбуждения и поддержания сварочной дуги, но сами они не наполняют сварочную ванну. Для этого применяют электроды в виде стержней цилиндрической формы, выполненные из тугоплавкого материала (в основном вольфрама, реже угля или графита). Конец электрода затачивается на конус. Для поддержания устойчивой дуги в состав электродов вводят оксиды активирующих редкоземельных металлов (торий, лантан и т.д.), повышающие эмиссионную способность электрода.

Графитовые электроды имеют высокую электрическую проводимость, стойкость против окисления при высоких температурах.

Вольфрамовые электроды изготовляют из чистого вольфрама или с добавлением активизирующих присадок, которые обеспечивают более устойчивое горение дуги, повышают стойкость электрода при повышенной плотности тока. Содержание активирующих добавок обычно не превышает 1 -3 %.

Флюсы для дуговой сварки используют с целью защиты от вредных воздействий атмосферных газов и металлургической обработки сварочной ванны. Их введение обеспечивает высокое качество шва за счет поддержания устойчивого процесса сварки, формирования оптимального химического состава шва, механических свойств сварных соединений (прочность) и легкой отделяемости шлаковой корки от поверхности. Швы получаются плотные и не склонные к кристаллизационным трещинам. Флюсы вводят в сварочную ванну различными способами: наносят в виде паст на кромки свариваемых деталей, вводят в виде порошков или газов непосредственно в сварочную дугу или пламя (рисунок ниже).

Схема дуговой сварки под слоем флюса

1 - электрод; 2 - расплавленный флюс; 3 - слой флюса; 4 - ванна расплавленного металла; 5 - металл трубы

Сварочные флюсы могут быть кислыми и основными. Если в сварочной ванне преобладают основные оксиды (в большинстве случаев это оксиды металлов), то должны использоваться кислые флюсы, их применяют преимущественно для сварки цветных металлов и сплавов на медной основе. Если применяются кислотные оксиды (SiО₂ и др.), то флюс должен быть основным, его чаще всего применяют при сварке чугуна. Как правило, это смесь соды Na₂C0₃, поташа К₂С0₃ и других веществ. В обоих случаях реакция протекает по следующей схеме:

кислотный оксид + основной оксид = соль.

Образующиеся при этом легкоплавкие соли в виде шлака всплывают на поверхность сварочной ванны.

Для сварки чугуна в качестве флюса может применяться чистая бура. Сварку низкоуглеродистых сталей выполняют преимущественно низкоуглеродистой сварочной проволокой в сочетании с высококремнистым марганцевым флюсом.

Перед употреблением флюсы обычно прокаливают, соблюдая режимы, указанные в ТУ или в паспортах, разработанных заводом-изготовителем.

Защитные газы, служащие для снижения вредного воздействия окружающей среды, могут применяться как в чистом виде, так и в виде смесей. В основном это инертные газы аргон и гелий. Инертные газы не вступают в химическую реакцию с металлом и не растворяются в нем. Их используют преимущественно при сварке химически активных металлов (титан, алюминий, магний и т.д.). Кроме инертных газов для защиты сварочной ванны могут применять активные газы - углекислый газ и азот.

Аргон - бесцветный негорючий неядовитый газ тяжелее воздуха, не образующий с ним взрывчатых смесей. Он хорошо обеспечивает защиту сварочной ванны, не вступая с ним в реакцию. Поставляется в баллонах вместимостью 40 л под давлением.

Гелий - значительно легче воздуха, следовательно, аргона, поэтому расход гелия при сварке увеличивается в 1,5-2 раза. По своим качествам гелий не уступает аргону, а в некоторых случаях превосходит его. Так, при одном и том же токе дуга в среде гелия выделяет в 1,5-2 раза больше энергии, чем в аргоне. Это позволяет повысить скорость сварки; но стоимость гелия выше, чем аргона, поэтому он применяется реже.

Азот - активный газ без цвета, запаха и вкуса. В соединении с металлами, азот образует нитриды, снижающие механические свойства металла. Его используют для сварки меди и ее сплавов, по отношению к которым азот является инертным газом.

Водород - горючий взрывоопасный газ, не имеющий цвета, запаха и вкуса, в 14,5 раза легче воздуха. Так как водород образует взрывоопасные смеси (особенно с кислородом), то его не применяют в чистом виде для сварки. Смесь водорода и аргона значительно улучшает процесс формирования шва, повышает чистоту его поверхности, увеличивает глубину проплавления. Такой смесью часто пользуются при сварке тонких металлов (толщиной до 1 мм).

Кислород - газ, не имеющий цвета,запаха и вкуса, активно поддерживает горение. Его используют для газопламенной сварки металлов. Однако при соприкосновении сжатого кислорода с маслом происходит мгновенное окисление, сопровождающееся выделением теплоты, что может привести к воспламенению масла и даже к взрыву.

Смесь кислорода и аргона при сварке благоприятно влияет на металлургические процессы и технологические характеристики. Так, при содержании кислорода в аргоне до 5 % повышается стабильность сварочной дуги, увеличивается текучесть сварочной ванны, улучшается процесс формирования шва, перенос металла становится мелкокапельным.

Углекислый газ (диоксид углерода) со слабым запахом и резко выраженными окислительными свойствами является активным защитным газом. Для сварки применяют сварочный углекислый газ чистотой 99,5 %. Углекислый газ не токсичен и не взрывоопасен. При содержании его в рабочей зоне до 0,5 % не представляет опасности для здоровья. Более высокие концентрации (свыше 5 %) могут оказать вредное воздействие на организм человека.

Классификация и выбор сварочных материалов

Сварка – один из самых популярных производственных процессов. Для того чтобы осуществить сварку максимально качественно и грамотно, необходимо обладать не только теоретической подготовкой и практическими навыками, но и соответствующим инструментарием. Например, сварку изделий невозможно произвести без специально предназначенных сварочных материалов. Подробнее об их классификации и процессе выбора мы поговорим в нашей статье.

Особенности и функции

Сварочные материалы (как можно догадаться из их названия) используются для сварки изделий. Они применяются как сварщиками-любителями, так и профессионалами. К их функциональным особенностям обычно относят следующие:

расходные материалы гарантируют стабильность проведения производственных работ;
удаление вредоносных добавок;
получение наплавленного металла с конкретно определенным набором химических характеристик;
самостоятельное определение сварщиком химического состава;
защита расправленного металла от влияния на него воздуха;
создание швов, которые будут стойкими к образованию трещин;
создание корректных геометрических показателей швов;
обеспечение максимальной экономичности сварки и так далее.

Таким образом, расходные сварочные вещества осуществляют целый перечень функций и непосредственно влияют на результат производственного процесса.

Требования

За производством, выпуском и продажей сварочных материалов осуществляют строгий контроль. Это связано с тем, что расходники должны отвечать целому перечню требований, в противном случае они не смогут выполнять возложенные на них функциональные задачи. Так, в первую очередь необходимо отметить, что существуют определенные нормативы и стандарты, которые регламентируют требования к приемке и контролю сварочных элементов. В зависимости от типа сварочного материала к нему следует применять тот или иной ГОСТ (межгосударственный стандарт), а именно:

для электродов металлических – ГОСТ 9466, ГОСТ 9467, ДСТУ ISO 544;
для проволоки сварочной – ГОСТ 2246;
для флюсов сварочных – ГОСТ 9087;
для аргона газообразного – ГОСТ 10157;
для двуокиси углерода – ГОСТ 8050;
для электродов вольфрамовых – ГОСТ 23949.

В процессе покупки и выбора того или иного сварочного материала стоить иметь в виду указанные выше ГОСТы и помнить, что каждая партия расходников должна подкрепляться наличием сертификата, который должен содержать такую информацию, как:

товарный знак фирмы-изготовителя;
символьное обозначение (а именно – тип, марка);
номер плавки и партии;
состояние поверхности проволоки;
подробный химический состав;
механические характеристики наплавленного металла;
масса нетто (она должна быть указана в кг).

Кроме того, согласно существующим нормативам, сварочные материалы, соответствующие стандартам, должны быть прокалены при температуре +300–+350 градусов по Цельсию до того, как будут запущены в производство. Причем сам по себе процесс прокаливания должен происходить в течение 60–120 минут. На поверхности сварочных материалов не должно быть каких-либо загрязнений или других дефектов (например, ржавчины или окалины). В случае наличия таковых в обязательном порядке нужно осуществить тщательную очистку.

Требования предъявляются также к процессу хранения и транспортировки сварочных материалов. Так, должны быть созданы такие условия, которые препятствовали бы нарушению целостности. При этом те материалы, к которым предъявляются повышенные требования относительно стойкости, должны проходить специальный тест на склонность к МКК (межкристаллитной коррозии) по ГОСТ 6032.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что к сварочным материалам выдвигаются довольно серьезные требования, которые должен соблюдать каждый производитель.

Обзор видов

Поскольку процедура сварки может обладать большим количеством деталей и нюансов, на современном рынке можно найти сварочные материалы, применяемые для различного рода процессов (например, присадочные, укрывные, наплавочные и так далее). Рассмотрим их основные виды и характеристики.

Проволока

Данный сварочный материал (если учитывать существующую классификацию) относится к категории присадочных. Так, расплавляясь, проволока заполняет область шва. Вообще говоря, согласно стандартам принято выделять 3 типа проволоки для сварки, а именно:

низкоуглеродистый (процентное содержание углерода в этом случае составляет меньше, чем 0,12%);
легированный – такой тип проволоки используется для работы с конструкционными и теплостойкими сталями;
высоколегированный – проволока предназначена для сварки нержавеющих и хромоникелевых сталей.

При этом стоит иметь в виду, что при выборе проволоки нужно отдавать предпочтение такой ее разновидности, которая по своим физическим свойствам соответствует тому материалу, что вы и подвергаете непосредственной сварке.

Лента и прутки

Лента и прутики могут использоваться не только в процессе непосредственной сварки, но и выполнять функцию присадочного материала. Исходным веществом изготовления в этой ситуации может быть сталь, алюминий или медь.

По своей сути электроды для сварки являют собой стержень, который изготавливается из какого-либо электропроводного материала и предназначается для подвода тока к свариваемому изделию. К наиболее распространенным разновидностям электродов можно отнести те, которые покрыты металлом и используются для ручной дуговой наплавки, а также те, что покрыты тонкими стабилизирующими, ионизирующими или толстыми веществами.

Газы, как сварочные материалы, исполняют роль предохранителя: они защищают место сварки от непосредственного контакта с воздухом. При этом для этих целей чаще всего используются ацетилен, водород, пропан, бутан и так далее.

Флюс выполняет несколько важнейших функций. Так, он растворяет окислы на металлической поверхности (благодаря этому процесс смачивания заготовки расплавленным металлом значительно упрощается). Флюс выполняет функцию своеобразного барьера и не допускает кислород к месту сварки, соответственно, предотвращает нежелательные процессы окисления. Кроме того, данный материал может выполнять функцию теплообменной среды и упрощать нагрев сварочного стыка.

Существует большое количество классификаций флюсов. Так, в зависимости от способа изготовления они могут быть плавленые (изготавливаются посредством сплавления компонентов шихты в печах) и неплавленые (скрепляются без непосредственного плавления).

Советы по выбору

Подбор сварочных материалов нужно осуществлять максимально тщательно и внимательно. При этом в учет нужно брать несколько ключевых моментов.

Отталкивайтесь от типа сварки, которую вы планируете осуществлять, а также от того материала, что будет подвергнут сварочному процессу. Эти моменты являются самыми важными.
Выбирайте только те расходники, которые были произведены проверенными фирмами и компаниями, пользуются авторитетом в профессиональном сообществе. Только в таком случае вы можете рассчитывать на то, что все вещества были изготовлены в строгом соответствии с нормами и стандартами.
Обращайте внимание на цену – стоимость должна соответствовать оптимальному соотношению цены и качества. Выбирайте материалы из средней ценовой категории.
Покупайте сварочные материалы только в проверенных и официальных точках продажи. Таким образом вы сможете обезопасить себя от приобретения подделки или некачественного (например, бракованного) товара.

Важно! Прежде чем покупать тот или иной материал, внимательно изучите отзывы пользователей о нем.

Использование

Существуют следующие простые правила использования сварочных материалов:

применение сварочных материалов должно происходить с учетом расчета норм их расхода;
нужно обязательно произвести подготовку, которая зависит от вида материала, температурного режима и условий окружающей среды;
в процесс использования также очень важно соблюдать нормы техники безопасности, быть внимательным и аккуратным;
заранее рекомендуется изучить технологические особенности применения того или иного вещества;
производить работы нужно в строго определенном порядке.

Правила хранения

ГОСТы, помимо прочего, регулируют правила хранения сварочных материалов. Так, согласно официальной документации, сварочные материалы в обязательном порядке должны быть упакованы в заводскую упаковку, а также их следует отдельно расфасовать в зависимости от сорта и марки. Расходники должны храниться в специально оборудованном закрытом помещении. При этом условия хранения для некоторых разновидностей материалов могут изменяться (например, электроды с дополнительным покрытием или флюсы, которые были подвергнуты предварительной прокалке, обычно держат в специально предназначенных сушильных шкафах).

При этом срок хранения в таких условиях не является ограниченным. Но если сварочные материалы находятся на открытом пространстве, то срок их хранения в таких условиях составляет всего 15 суток (в некоторых случаях он может сокращаться даже до 5 – например, это касается порошковой проволоки).

О том, как выбрать электрод для сварки, смотрите в следующем видео.

Читайте также: