6. Свинець

Цей метал відрізняється високою корозійною стійкістю в деяких агресивних середовищах, в електротехніці, при виготовленні антифрикційних сплавів.

Внаслідок низької міцності свинцю з нього не виробляють самостійних металевих конструкцій, а частіше використовують як матеріал, яким плакують сталеві, бетонні і навіть дерев’янні ємності. Частіше за все ці різні сосуди, баки та інші апарати для одержання, зберігання і транспортування агресивних хімічних речовин, а також оболонки кабелів. Свинець і його напівфабрикати маркіруються, згідно з ГОСТ 3778-98, наприклад, так: С ООО(99,99%Pb), C1(99,98%Pb), C3(99,9%Pb). Низька температура плавлення свинцю - (327°С) і велика рідко текучість затрудняють ведення процесу. Крім того при зварюванні утворюється тугоплавкий(Тпл=888°С) оксид свинцю PbO, що засмічує зварювальну ванну і є дуже шкідливим для здоров’я зварника.

Свинець при нагріванні схильний до росту зерна, тому метал шва має крупнокришталеву і малопластичну структуру. Для її покращення треба основний і присадний метал модифікувати кальцієм, оловом, селеном.

Перед зварюванням кромки і ділянки метала, які до них прилягають на ширину 30-40мм, зачищаються металевими щітками і піддаються травленню в розчині оцтовокислого амонія, в 10-40% розчині оцтової кислоти або промиванню у чотирьоххлористому вуглецю.

Для захисту ванни від окислення використовують флюс із суміші 50% стеарину і 50% каніфолі, який застосовується при зварюванні листів товщиною більше 6 мм, а при зварюванні листів малої товщини(1,5-6 мм) вживають тільки стеарин. Флюс наносять на зварювальні кромки і присадні прути. Зварювання ведуть в нижньому або вертикальному положенні. В останньому випадку використовують спеціальні пересувні формуючі кристалізатори у вигляді напівкілець.

Газове зварювання свинцю виконується нормальним ацетилено - кисневим полум’ям при 15-20 л/год. на 1 мм товщини. Як присадний пруток, використовується круглі свинцеві прутки, або „локшина”, нарізана з листів, довжиною не більше 300-350 мм. Діаметр присадки вибирається в залежності від товщини зварюваного метала і дорівнює 2-2,5 його товщинам, але не більше 10мм. Частіше за все зварюють листи встик. При їх товщині до 1,5 мм збирання ведуть з відбортовкою і зварюють без присадки; при товщині від 1,5 до 6 мм зварюють листи без розчищення і без зазору, а при товщині більше 6 мм – виконують V – подібне розчищення із спільним кутом 60-70°. Перед зварюванням кромки зачищаються шабером на ширину 20-25 мм. Саме зварювання ведеться лівим способом, кут нахилу пальника до поверхні виробу становить 45°. Техніка зварювання передбачає утворення окремих ванночок (крапель), коли одночасно нагрівається присадний і основний метал до початку розплавлення, а потім відведення пальника у бік до стікання краплі присадки на розплавлений метал кромок.

В процесі зварювання оксиди свинцю спливають на розплавлену плівку флюсу й полум’ям пальника відганяються від місця зварювання. Шов утворюється з окремих перекриваючих одна одну дільниць. При виконанні багатопрохідних швів перший шов виконується без присадки.

Графітовим електродом зварювання свинцю ведуть на постійному струмі прямої полярності без розчищення кромок при товщині до 6 мм: для більш товстого металу роблять V – подібне розчищення з кутом 70° і притупленням 4 мм, а сам процес виконують за декілька проходів. Параметри режиму наведені в табл.6.1.

Таблиця 6.1 - Орієнтовні параметри режиму зварювання свинцю графітовим електродом.

Товщина металу, мм	de, мм	dприс, мм	Iзв., А	Uд, В
1-5	3-6	2-4	25-40	10-11
5-10	6-8	5-8	40-65	10-11
10-15	6-8	7-8	65-95	10-11
15-20	8-10	7-8	95-100	10-12

При роботі в монтажних умовах рекомендується присадку у вигляді дроту чи „локшини” довжиною 300-350 мм закладати в зазор стика для перешкоджання витіканню зварювальної ванни і підвищення продуктивності. Зварювання ведеться на швидкості більшій, ніж при газополуменевому процесі без перерв. При випадковому обриві дуги процес продовжується після зачищення до металевого блиску кратера і прилягаючих ділянок метала. Графітовий електрод встановлюється під прямим кутом до виробу, а присадка під кутом 30-45° до поверхні листа. Зразу після зварювання рекомендується прокувати зварний шов.

Зварювання свинцю вольфрамовим електродом – найбільш продуктивний процес виготовлення виробу, коли зварні шви знаходяться у різних просторових положеннях. Метал малих товщин (до 3 мм) зварюють мало амперною короткою дугою постійним струмом прямої полярності (табл.6.2).

Таблиця 6.2 – Орієнтовні параметри режиму ручного аргонодугового зварювання свинцю вольфрамовим електродом

Положення і вид шву	dWe, мм	Iзв, А	QAr, л/хв
Нижнє, стиковий	1,5	12-15	1,5-2
Вертикальне і стельове, стиковий	1	8-10	1,5
Горизонтальне, внапустку	1,5	12-15	1,5-2
Вертикальне, внапустку	1	8-10	1,5

Примітка: Товщина листа 1-3мм, діаметр присадки 2-3 мм.

Цей же процес використовують при автоматичному наплавленні свинцю на сталь. Стальний лист перед наплавленням лудиться. Дріт вводиться в дугу під кутом 15-20° по горизонталі збоку вольфрамового електрода так, щоб дуга горіла і на дроті і на облуженій поверхні виробу. Наплавлення ведеться на постійному струмі прямої полярності і параметрах режиму: dWe = 3мм; dприс =6 мм; Iзв=120-180 А; QAr= 12 л/хв. При цьому одержують валики товщиною 3-5 мм і шириною 12-15мм.

Порівняно з газовим наплавленням продуктивність збільшується в 5-7 разів і значно покращуються умови праці зварника.

Зварювання свинцю товщиною 3-5 мм ефективно виконувати за допомогою імпульсно – дугового процеса: шви внапустку у вертикальному положенні без присадки з оплавленням верхньої кромки листа і стикові в нижньому положенні з присадним металом. Оскільки фактично зварювання відбувається окремими точками, на проплавну здатність дуги впливає крок точек; який вибирається в залежності від товщини метала: при товщині 3 мм – крок 2,5-3,2 мм, при товщині 5 мм – крок 1,5-2,5 мм. Для забезпечення необхідного проплавлення форма імпульса струма має бути наближеною до прямокутної. Параметри режима цього зварювання наведені в табл.6.3.

Таблиця 6.3 – Орієнтовні параметри режима імпульсно – дугового зварювання свинцю вольфрамовим електродом в аргоні.

Просторове положення і тип шва	Товщина метала, мм	Ii, А	Ui, А	Тривалість,		Примітка
				імпульса	паузи
Вертикальне, внапустку	3 5	20-22 38-40	17-18 17-18	0,12 0,48	0,15 0,60
Горизонтальне, внапустку	3 5	18-20 І 20-22 ІІ 22-24	17-18 17-18 17-18	- - -	- - -	Перший прохід без присадки, другий- з присадкою
Стельове, внапустку	3 5	15-18 20-22	17-18 17-18	0,12 0,50	0,15 0,58
Нижнє, стикове	3	14-16	18-19			З присадкою
Те ж саме	5	І 16-18 ІІ 30-33	18-19 18-19			Перший прохід без присадки, другий- з присадкою
Те ж саме	3	І 18-20 ІІ 18-20	18-19 18-19			Обидва проходи без присадки
Те ж саме	5	І 25-28 ІІ 25-28	18-19 18-19			Обидва проходи з присадкою

Примітка: dWe =1,4 мм, QAr=3-4 л/хв .

Холодне зварювання свинцю застосовується для метала малих товщин - 2-2,5мм. Мінімальна величина деформації – 84%, при використанні додаткового зсува необхідна міцність досягається при меншій деформації – 50%.

У зв’язку з відсутністю ефективного наклепа в зоні холодного зварювання його точкові і шовні з’єднання мають дуже низьку міцність.

Стикове зварювання на оптимальних режимах дозволяє отримувати кращі результати. При зварюванні встик виліт становить 0,9-1,1 діаметра стрижня, а величина зусилля осаджування для стрижня діаметром 5 мм складає 170 кН, для діаметра 8 мм – 11кН.

Після зварювання всі властивості відповідають цим показникам для основного метала.