- •1. Материалы для изготовления сварных конструкций и их свариваемость.
- •2. Покрытые электроды для ручной дуговой сварки, резки и наплавки
- •Применяется покрытый электрод малого диаметра и/или с низкой производительностью. Использование рода тока ограничено. Преимущественно для вертикального положения сверху вниз.
- •E 5CrMoV b 2 0
- •4. Сварочные проволоки и порошкообразные материалы для механизированной сварки
- •5. Материалы для износостойкой механизированной наплавки
- •6. Сварочные флюсы
- •7. Защитные газы и газовые смеси
- •8. Стандарты на сварные соединения и швы и правила аттестации сварщиков
- •9. Технология и техника дуговой и электрошлаковой сварки
- •9.4 Сварка высоколегированных сталей и сплавов.
- •9.5 Сварка разнородных сталей и сплавов.
- •9.6 Технологические особенности сварки труб.
- •10. Газовая сварка
- •11. Термическая резка
- •Кислородная резка
- •12. Оборудование для электродуговой и электрошлаковой сварки и наплавки, напыления и металлизации
- •12.3 Полуавтоматы для дуговой сварки
- •12.4 Автоматы для дуговой и электрошлаковой сварки
- •13. Дефекты сварных швов и контроль качества сварных соединений
- •14 Охрана труда и использование безопасных методов работы при сварке
9.6 Технологические особенности сварки труб.
Выбор материалов для изготовления трубопроводов и технология выполнения сборочно-сварочных работ зависит от назначения, характера транспортируемых по ним сред, территориального размещения и рабочих параметров, в первую очередь давления и температуры.
Разделка кромок труб и деталей трубопроводов под сварку приведены в ГОСТ 16037-80.
С учетом перечисленных факторов способы сварки трубопроводов и сварочные материалы необходимо выбирать согласно табл. 9.72. В некоторых случаях прихватка и сварка изделий из этих сталей ведутся с предварительным подогревом в соответствии с табл. 9.73. Корневой шов должен быть надежно проварен без дефектов, что достигается специальными приемами (9.74).
9.74 Способы обеспечения надежного провара корня шва при сварке трубопроводов
Способ сварки |
Характеристика или назначение способа сварки |
Ручная дуговая сварка корня шва «на весу» |
Применение электродов малого диаметра 2,5-3 мм. |
Ручная аргонодуговая сварка корня шва «на весу» |
Надежное формирование корневого слоя. Защита обратной стороны шва аргоном. |
Подварка корня шва изнутри трубы |
Увеличивается трудоемкость сварки. Возможен при диаметре труб более 700 мм, также при сварке секторных отводов или коротких труб диаметром более 300-400 мм. |
Дуговая сварка под флюсом на флюсовой подушке или флюсомедной подкладке |
Сварка секций трубопроводов, обечаек и секций циркводоводов, крупногабаритных отводов, продольных швов труб и т. д. |
Полуавтоматическая сварка в углекислом газе корня шва «на весу» |
Сварка проволокой малого диаметра 0,8-1,2 мм |
9.72 Связь между составом свариваемых сталей и марками электродных материалов, используемых при монтаже и ремонте труб, котлов и трубопроводов ТЭС
Марки сталей свариваемых элементов |
Электродные материалы для сварки |
|||||
ручной |
в среде |
под флюсом |
||||
Ar |
CO2 |
проволока |
флюс |
|||
10, 15, 20, ВСт2кп, ВСт2сп, ВСт2пс, ВСт3кп, ВСт3пс, ВСт3Гпс |
МР-3, ОЗС-4, УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, ТМУ-21У, ЦУ-5, АНО-6 |
Св-08Г2С, Св-08ГС |
Св-08А, Св-08АА, Св-08ГС |
АН-348А |
||
ВСт4сп, 15Л, 20Л, 25Л |
УОНИ-13/45, ЦУ-5, УОНИ-13/55, ТМУ-21У |
|||||
15ГС,16ГС, 17ГС, 09Г2С, 10Г2С1, 14ХГС, 20ГСЛ |
ЦУ-5, УОНИ-13/55, ТМУ-21У |
Св-08ГС, Св-10Г2, Св-08ГА |
||||
12МХ, 15ХМ, 20ХМЛ, 15Х2М1, 12Х2МФСР |
ТМЛ-1У, ЦЛ-39, ТМЛ-3У |
Св-08МХ, Св-08ХМ |
- |
Св-10ХМ |
АН-22 |
|
12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ, 15Х1М1ФЛ |
ЦЛ-20, ТМЛ-3У, ЦЛ-45, ЦЛ-39 |
Св-08ХМФА, Св-08ХГСМФА |
- |
Св-08ХМФ |
||
12Х11В2МФ* (ЭИ756) |
ЭА-400/10у, ЭА-400/10т |
Св-04Х19Н11М3 |
- |
- |
- |
|
08Х18Н12Т, 12Х18Н12Т, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т |
ЦТ-26, ЭА-400/10у ЭА-400/10т ЭА-395/9 ЦТ-15 |
Св-04Х19Н11М3 Св-10Х16Н25АМ6 |
- |
Св-07Х19Н9ТЮ |
АН-26 |
|
20Х20Н14С2 (ЭИ211)** |
НИАТ-5 ЭА-395/9; ОЗЛ-6, ЗИО-8; ЭА-400/10у ЭА-400/10т |
- |
- |
- |
- |
|
20Х23Н13 (ЭИ319)**
20Х23Н18 (ЭИ417), 08Х13, 12Х13** |
ОЗЛ-6; ЗИО-8, ЭА-400/10у ЭА-400/10т НИАТ-5; ЭА-395/9; ОЗЛ-6; ЦЛ-9 |
- |
- |
- |
- |
|
* Для сварки труб диаметром менее 100 мм
** Для приварки креплений к трубам
9.73 Зависимость между составом и толщиной стали и температурой подогрева стыков труб при сварке согласно РТМ-1С-89
Марка сталей |
Толщина стенки свариваемых элементов S, мм |
Температура подогрева, °С |
|
при прихватке стыка |
при сварке |
||
15Х1МФ, 15Х1М1ФЛ
12Х2МФС, 12Х2МФБ |
Более 10
≤10 |
250-300
200-250 |
300-350
300-350 (S>6мм) |
12Х1МФ, 20ХМФЛ
12МХ, 15МХ, 20ХМЛ, 12Х2М1
15ГС, 16ГС, 17ГС, 14ГН, 10Г2С1, 09Г2С, 14ХГС, 15Г6, 15Г2С, 20ГСЛ |
Более 10
Более 10
Более 30 |
200-250
-
- |
250-300
250-300
≥200 |
15Л, 20Л, 25Л, углеродистая сталь (С>0,24%) |
Более 30 |
- |
≥150 |
Ст2, Ст3, Ст3Г, Ст4, сталь 10,15, 20 |
Более 30 |
- |
≥100 |
Наибольшее распространение получила ручная дуговая сварка покрытыми электродами (табл. 2.7-2.11) и ручная аргонодуговая сварка (табл. 9.75). Сварка трубопроводов общего назначения выполняется полуавтоматами в среде СО2 и порошковой проволокой (табл. 9.76-9.78).
9.75 Параметры режима ручной аргонодуговой сварки стыков
Объект сварки |
Толщина стенки, мм |
Число проходов |
Диаметр, мм |
Сила тока, А |
Расход аргона, (без поддува), л/мин |
|
вольфрамового электрода |
присадочной проволоки |
|||||
Трубы поверхностей нагрева котлов ТЭС. Стали перлитного класса марок 12Х1МФ, 15ХМ, 20 и подобные |
4-6 |
1 (корневой слой) |
2-3 |
1,6-2 |
70-100 |
6-10 |
Трубопроводы пара и воды ТЭС. Стали 15Х1М1Ф, 12Х1МФ, 15ГС, 20 и подобные |
10-70 |
1 (корневой слой; приварка подкладного кольца) |
2,5-3 |
1,6-2 |
110-130 (прихватка на 90-110А) |
6-12 |
Трубные системы АЭС. Стали перлитного класса марок 20, 12Х1МФ и подобные |
3-4 5-7 |
2 2-3 |
2-2,5 2,5-3 |
1,6-2 2-3 |
60-80 80-130 |
6-8 8-12 |
Трубные системы АЭС. Аустенитные стали марок 08Х18Н10Т, 10Х18Н9 и подобные |
2 3-4 5-6 |
1-2 2 2-3 |
2 2-2,5 2,5-3 |
1,6-2 1,6-2 2-3 |
40-45 50-60 70-120 |
6-8 6-10 10-20 |
9.76 Параметры режима полуавтоматической сварки в среде СО2 неповоротных стыков
Наименование стыка |
Диаметр электрода, мм |
Сила тока, А |
Напряжение, В |
Вертикальный |
1,2 |
120-140 140-180 |
19-20 20-22 |
Горизонтальный |
1,2 |
140-160 180-220 |
22-23 24-25 |
1,6 |
240-260 260-280 |
24-25 25-26 |
9.77 Параметры режима полуавтоматической сварки в СО2 поворотных стыков
Толщина стенки, мм |
Число проходов |
Диаметр электрода, мм |
Режимы сварки |
|||
корневого слоя |
последующих слоев |
|||||
сила тока, А |
напряжение, В |
сила тока, А |
напряжение, В |
|||
3-5 |
1 |
0,8 |
80-90 |
19-21 |
- |
- |
3-5 |
1 |
1,2 |
140-180 |
22-24 |
- |
- |
6-8 |
2 |
1,2 |
130-150 |
20-23 |
150-200 |
22-24 |
10-12 |
2 |
1,2 |
140-160 |
21-24 |
200-250 |
24-28 |
10-12 |
2 |
1,6 |
280-300 |
28-30 |
320-380 |
30-32 |
10-12 |
2 |
2,0 |
280-300 |
28-37 |
400-450 |
30-34 |
14-16 |
2-3 |
1,2 |
140-160 |
21-24 |
200-250 |
24-28 |
14-16 |
2 |
1,6 |
280-300 |
28-30 |
320-380 |
30-32 |
14-16 |
2 |
2,0 |
280-300 |
28-32 |
400-450 |
30-34 |
18-20 |
3-4 |
1,2 |
140-160 |
21-24 |
200-250 |
24-28 |
18-20 |
2-4 |
1,6 |
280-300 |
28-30 |
320-380 |
30-32 |
18-20 |
2-4 |
2,0 |
280-300 |
28-32 |
400-450 |
30-34 |
22-24 |
4-10 |
1,2 |
140-160 |
21-24 |
200-250 |
24-28 |
22-24 |
3-8 |
1,6 |
280-300 |
28-30 |
320-380 |
30-32 |
22-24 |
3-8 |
2,0 |
280-300 |
28-32 |
400-450 |
30-34 |
Примечание. Расход углекислого газа при сварке электродом 0,8-1,2 мм составляет 8-10 л/мин и при сварке электродом 1,6-2 мм около 16-20 л/мин. Вылет электрода 8-12 мм для диаметра 0,8-1,2 мм и 20-25 мм для диаметра 1,6-2 мм.
9.78 Параметры режима полуавтоматической сварки порошковой проволокой поворотных стыков трубопроводов из углеродистых и низколегированных сталей
Толщина стенки, мм |
Тип соединения |
Число слоев |
Марка проволоки |
Диаметр электрода, мм |
Скорость подачи электрода, м/час |
Сила тока, А |
Напряжение, В |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
4-6 |
Без скоса кромок |
1 |
ПП-АН1 |
2,8 |
88-112 |
200-250 |
22-23 |
8 16 18 20 |
С V-образной разделкой |
1 2 2-3 3 |
126 142 159 178 |
280 300 340 360 |
24 25 26 27 |
||
5-9 |
Без скоса кромок |
1 |
ПП-АН3 |
3 |
112-142 |
300-350 |
22-24 |
8-12 14-18 |
С V-образной разделкой |
1-2 2-3 |
188-210 236-265 |
320-380 360-400 |
24-29 25-30 |
||
12-18 20-30 |
2 4-6 |
ПП-АН4 |
2,5 |
363 210 |
400-450 280-320 |
28-32 25-30 |
Продолжение табл.9.78 |
|||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
5-8 |
Без скоса кромок |
1 |
ПП-АН8 |
3 |
188-210 |
300-350 |
25-30 |
8-12 |
С V-образной разделкой |
2 |
236-248 |
350-400 |
26-30 |
||
4-6 |
Без скоса кромок |
1 |
ПП-2ДСК |
2,3 |
88 |
180-200 |
22-24 |
8-20 |
С V-образной разделкой |
2-6 |
142 |
250-300 |
22-26 |
||
Примечание. Расход углекислого газа 8-14 л/мин при сварке проволокой марок ПП-АН4 и ПП-АН8.
При сварке неповоротных стыков труб в зависимости от диаметра трубы и толщины стенки используют способ дуговой сварки с давлением без присадки (автоопрессовка) или обычную в среде аргона (табл. 9.79), а при сварке толстостенных труб сравнительно большого диаметра многослойные швы выполняют с колебаниями электрода с целью улучшения качества шва (табл. 9.80). Сварку под флюсом используют как при соединении труб (табл. 9.81), так и для приварки фланцев к ним (табл. 9.82). Сварка труб магистральных трубопроводов большого диаметра обычно выполняется как вручную, так и под флюсом (табл. 9.83).
9.79 Параметры режима механизированной аргонодуговой сварки неповоротных стыков тонкостенных труб из стали 08Х18Н10Т
Способ сварки |
Наружный диаметр и толщина свари-ваемых труб, мм |
Номер прохода |
Скорость подачи электрода, м/час |
Сварочный ток, А |
Напря-жение, В |
Скорость сварки, м/час |
Расход газа, л/мин |
Частота колебания электродом, колеб/мин |
Методом автопрессовки без присадочной проволоки (1-й проход непрерывной дугой, остальные проходы – опрессовка) |
14х2 |
1 (2-6) |
- |
65-75 40-45 |
8-9 10-12 |
7,4-7,5 6,3 |
6-8 |
- |
28х2 |
1 (2-5) |
- |
70-75 40-45 |
9-10 10-12 |
7,5-7,8 18-20 |
6-8 |
- |
|
32х2,5 |
1 (2-5) |
- |
70-75 45-55 |
9-10 10-12 |
7-7,3 18-20 |
6-8 |
- |
|
57х3,5 |
1 (2-5) |
- |
80-85 70-75 |
9-10 10-12 |
8,5-8,7 20-22 |
8-10 |
- |
|
57х3,5 |
1 (2-5) |
- |
См. примеч. 75-80 |
8-9 9-11 |
7,8-8 10,5-11 |
8-10 |
- |
|
57х3,5 |
1 (2-5) |
- |
100-105 75-80 |
8-10 9-11 |
7-7,5 10,5-11 |
8-10 |
- |
|
Непрерывной дугой с присадочной проволокой диаметром 1,2-1,6мм |
57х3,5 |
1 2 |
- 11-12 |
100-105 90-100 |
8-10 10-12 |
7-7,5 7-7,2 |
8-10 8-10 |
- 65-70 |
76х4 |
1 2 |
- 14-16 |
105-110 100-105 |
8-9 10-12 |
8,3-8,5 7-7,4 |
8-10 8-10 |
- 65-70 |
|
108х6 |
1 2-3 |
- 20-33 |
110-120 130-145 |
9-11 10-12 |
10-12 10-12 |
10-12 10-12 |
- 50-60 |
|
159х10 |
1 2-5 |
- 18-22 |
165-170 170-175 |
10-11 10-12 |
8,8-9,2 3,9-4,2 |
10-12 10-12 |
- 30-38 |
Примечания. Первый проход – шагоимпульсным способом при токе импульса 117-120А, токе паузы 25-30А, длительности импульса 0,6с и паузы 0,45с.
9.80 Параметры режима механизированной аргонодуговой сварки неповоротных вертикальных стыков трубопроводов ТЭС и АЭС с многослойным заполнением разделки
Марка стали |
Наруж-ный диа-метр и толщина стенки труб, мм |
Номер слоя |
Технологические режимы сварки |
||||
Скорость подачи электро-да, м/час |
Сила тока, А |
Ско-рость сварки, м/час |
Амплитуда колебаний электродом при ширине разделки (В), мм |
Частота колебаний, колеб/мин |
|||
20 |
273х32 |
1 2 3-9 10 |
13-15 25-26 40-50 35-40 |
140-170 200-220 300-330 180-210 |
2-2,1 2,5-3 3,5-4 3-3,5 |
2-4 4-5 В-6 В-2 |
30-35 35-40 40-50 35-40 |
426х22 |
1 2 3-6 7 |
11-14 23-25 35-45 15-40 |
145-160 200-220 270-290 180-190 |
2-2,1 2,5-3 3,5-4 3-3,5 |
2-4 В-4 В-6 В-2 |
30-35 35-40 40-50 35-40 |
|
15ГС, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф и подобные |
219х32 |
1 2 3-9 10 |
- 28-30 40-50 15-40 |
140-150 180-210 300-330 180-210 |
2-2,5 3-3,5 3,5-4 3-3,5 |
- В-4 В-6 В-2 |
- 33-40 38-48 35-40 |
273х36 |
1 2 3-10 11 |
- 28-30 45-60 15-40 |
140-150 190-210 300-330 180-21 |
2-2,5 3-3,5 3,5-4 3-3,5 |
- В-4 В-6 В-2 |
- 35-40 40-50 35-40 |
|
15ГС, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф и подобные |
245х45 |
1 2 3-12 13 |
- 29-32 45-60 15-40 |
145-155 190-210 300-330 180-210 |
2-2,5 3-3,5 3,5-4 3-3,5 |
- В-4 В-6 В-2 |
- 35-40 40-50 35-40 |
08Х18Н10Т |
325х14 |
1 2 3-5 6 |
- 20-23 30-33 33-35 |
100-105 110-115 140-155 140-150 |
4,5-4,7 2,5-2,7 2,5-2,7 2,5-2,7 |
- 2-2,5 2,5-3 6-7 |
- 20-22 30-35 20-25 |
08Х18Н12Т |
560х32 |
1 2 3-10 11 |
10-12 16-18 40-45 30-40 |
140-145 170-180 220-240 200-210 |
2,8-3 2,8-3 3,2-3,5 3-3,5 |
2-3 3-4 В-6 В-2 |
30-35 30-35 40-50 35-40 |
Примечания: 1. Расход аргона 12-16 л/мин.
2. Диаметр присадочной проволоки 1,6-2 мм; для сварки корневого слоя диаметр проволоки 1,2мм.
3. При сварке перлитной стали марок 20, 15ГС, 12Х1МФ и подобных присадочная проволока подается вслед движению электрода; при сварке аустенитной стали марки 08Х18Н10Т и подобных – навстречу движения электрода.
9.81 Параметры режима автоматической сварки под флюсом поворотных вертикальных стыков по предварительной подварке
Толщина стенки, мм |
Диаметр электрода, мм |
Режим сварки |
|||||
первого слоя |
последующих слоев |
||||||
Сила тока, А |
Напря-жение, В |
Скорость сварки, м/час |
Сила тока, А |
Напря-жение, В |
Скорость сварки, м/час |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
3 |
2 |
275-300 |
26-28 |
48-50 |
- |
- |
- |
6 |
2 |
400-425 |
26-28 |
38-40 |
- |
- |
- |
Продолжение табл.9.81 |
|||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
8 |
4 5 |
450-475 500-525 |
30-34 38-40 |
34-36 28-32 |
600-630 675-700 |
34-36 38-40 |
37-40 30-32 |
10 |
4 5 |
450-475 500-525 |
30-34 38-40 |
34-36 28-32 |
650-700 700-750 |
36-38 38-40 |
36-38 30-32 |
12 |
4 5 |
450-475 500-525 |
30-34 38-40 |
34-36 28-32 |
700-750 750-800 |
36-38 38-40 |
36-38 30-32 |
9.83 Параметры режима автоматической сварки под флюсом
Диаметр трубы, мм |
Толщина стенки, мм |
Диаметр электрода, мм |
Номер слоя |
Сварочный ток, А |
Напряжение, В |
Скорость сварки, м/час |
Вылет электрода, мм |
Смещение электрода, мм |
Угол наклона электрода «вперед» |
|||||
1·10-2 рад |
Град |
|||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
||||
Односторонняя сварка по предварительно сваренному корню шва |
||||||||||||||
529 |
7-8 |
2 |
Первый Второй |
400-480 400-480 |
40-42 42-45 |
32-34 30-32 |
30-35 |
40-45 30-40 |
- - |
- - |
||||
720 |
8-9 |
2 |
Первый Второй |
400-450 400-480 |
42-45 48-50 |
40-42 40-42 |
30-35 |
60-80 40-50 |
- - |
- - |
||||
2 |
Первый Второй |
400-480 480-500 |
40-45 48-50 |
37-39 40-42 |
60-80 40-50 |
- - |
- - |
|||||||
820 |
9 |
3 |
Первый Второй |
550-650 680-750 |
46-48 48-50 |
62-64 58-60 |
40 |
40-60 30-40 |
- - |
- - |
||||
1020 |
11-12 |
2 |
Первый Второй |
400-420 500-580 |
45-47 48-50 |
30-32 44-46 |
30-35 |
60-80 40-50 |
- - |
- - |
||||
3 |
Первый Второй |
580-650 680-750 |
46-48 48-50 |
57-59 50-52 |
40 |
50-80 40-60 |
- - |
- - |
||||||
1020 |
11-12 |
3 |
Первый Второй |
750-800 800-850 |
44-46 48-50 |
66-68 56-58 |
40 |
60-80 40-60 |
До 50 |
До 30 |
||||
1220 |
12,5 |
2 |
Первый Второй |
400-420 500-550 |
44-48 48-50 |
30-32 37-39 |
30-35 |
60-80 40-70 |
- |
- |
||||
3 |
Первый Второй |
540-580 560-600 |
44-48 48-52 |
44-46 37-39 |
40 |
80-100 60-80 |
До 8 |
До 5 |
||||||
3 |
Первый Второй |
750-800 800-850 |
44-46 48-50 |
66-68 57-59 |
40 |
80-100 60-80 |
50 |
30 |
||||||
1220 |
15 |
3 |
Первый Второй Третий |
640-720 700-750 750-800 |
42-46 44-48 48-52 |
48-50 48-50 44-46 |
40 |
80-100 80-100 60-80 |
8 |
5 |
||||
1420 |
17-20,5 |
3 |
Первый Второй и послед Облицо-вочный |
750-800 800-850
850-900 |
44-46 45-47
46-48 |
50-52 50-52
48-50 |
40-50 40-50
40-50 |
60-100 40-80
40-80 |
До 50 |
До 30 |
||||
Двусторонняя сварка |
||||||||||||||
1420 |
17 и более |
3 |
Первый Второй и послед Третий (изнутри) |
800-850 750-800
700-750 |
43-45 45-47
40-46 |
44-46 44-46
31-33 |
40-50 40-50
40-45 |
60-80 60-80
15-25 |
До 25 25
11 |
До 15 15
10 |
||||
9.82 Параметры режима автоматической приварки фланцев под флюсом к трубам из углеродистой стали
Диаметр и толщина стенки труб, мм |
Диаметр электрода, мм |
Сила тока при сварке наружного шва, А |
Скорость подачи электрода при сварке, м/час |
Скорость сварки, м/час |
|
наружного шва |
внутреннего шва |
||||
133х4,5 159х4,5 219х7 |
1,6(2) 1,6(2) 1,6(2) |
275-300 275-300 375-390 |
238(180) 238(180) 238(180) |
244(156) 244(156) 360(230) |
27,5 27,5 18,3 |
273х9 325х9 377х9 426х9 529х9 |
2 2 2 2 2 |
410-425 |
180 180 180 180 180 |
252 252 252 252 252 |
18,3 18,3 18,3 18,3 18,3 |
Примечание. 1. При сварке внутреннего шва сила тока 340-360 А. 2. Сварка выполняется в нижнем положении шва, при этом ось вращаемой трубы находится под углом 15-25° к горизонту.
9.7 Технология и техника сварки чугуна
Несмотря на плохую свариваемость чугуна в настоящее время существует несколько технологий его сварки с использованием различных по составу материалов, обеспечивающих получение металла шва с широким спектром свойств.
Важнейшим/из них является горячая и холодная сварка.
При горячей сварке процесс ведется с обязательным предварительным (а иногда с сопутствующим) подогревом до температуры 650-700°С.
Сварка ведется быстро, без перерывов с использованием графитного электрода диаметром 20-35 мм и присадки - чугунного прутка (табл. 2.15) диаметром 8-12 мм (сварка ведется на постоянном токе прямой полярности), или чугунным плавящимся электродом в виде чугунных прутков тех же марок диаметром 8-16 мм со специальным графитизирующим покрытием (сварка ведется на постоянном токе обратной полярности). В обоих случаях величина сварочного тока достигает 1000-1400 А; после сварки - замедленное охлаждение со скоростью не более 50-100°С/час.
Лучше всего поместить изделие в печь, нагретую до 700°С, и охлаждение вести с печью.Это наилучший способ сварки чугуна, и сварной шов имеет структуру чугуна со всеми свойствами основного металла
Несмотря на тяжелые условия труда сварщика и большую трудоемкость способ используют при ремонте ответственных тяжелонагруженных массивных чугунных изделий.
В случае отсутствия необходимых условий, небольших дефектов, подлежащих устранению, используют другую, принципиально отличающуюся технологию - холодную сварку, которую ведут постепенно, небольшими участками длиной 30-50 мм, на малой погонной энергии ниточными швами, вразброс, с охлаждением каждого валика до температуры 70-100° С, иногда с проковкой горячего металла. В этом случае металл сварного шва отличается от чугуна, а качество ремонтных работ в значительной мере зависит от состава примененных электродных материалов, лучшие из которых приведены в табл. 2.16, 4.4 Наплавленный этими электродами и проволоками металл шва состоит из стали, цветного металла, удовлетворительно обрабатывается обычным режущим инструментом, что является одним из требований к его качеству.
9.8 Сварка цветных металлов
Сварка графитовым электродом
Медь сваривают длинной дугой во избежание вредного действия на сварочную ванну выделяющейся окиси углерода. Присадку, содержащую раскислители, например, из бронзы БрКМц 3-1 не погружают в ванну, а направляют под углом 30° и расстоянии 5-6 мм от поверхности изделия, графитовый электрод держат под углом 75-90° к изделию. Ориентировочные параметры режима приведены в табл.9.83.
9.83 - Ориентировочные параметры режима сварки стыковых соединений меди и ее сплавов
Толщина металла, мм |
dэ, мм |
dприс, мм |
І св, А |
Uд, В |
2 |
6-7 |
2 |
125-200 |
26-28 |
5 |
8 |
3 |
200-350 |
38-40 |
8 |
10-12 |
6 |
300-450 |
45-48 |
13 |
15 |
10 |
500-700 |
50-55 |
Для сварки латуни применяют латунные присадки, легированные кремнием (табл.4.6.), для сварки бронз - литые стержни аналогичного состава; в качестве флюса используется бура, ее наносят на пруток или на разделанные кромки. Сварку ведут «правым» и «левым» способом (первый более производительный), в нижнем положении на графитовых подкладках, после сварки рекомендуется проковка шва
Сварка никелевых сплавов выполняется с использованием присадки марки НМц 2,5 и флюса - буры. Этот способ особенно эффективен при сварке нихромовых проволок и лент, работающих в качестве нагревателей в печах, реостатах и т.п. Сварку можно вести на токе 60-90А без присадки до создания шарика из оплавленного металла.
Сварку свинца толщиной до 6 мм ведут без разделки кромок, более толстый металл подготавливают с V-образной разделкой с углом 70° и притуплением 4 мм, а сам процесс выполняют за несколько проходов на режимах, приведенных в табл.9.84.
9.84 - Ориентировочные параметры режима сварки свинца
Толщина металла, мм |
dэ, мм |
dприс, мм |
І св, А |
Uд, В |
1-5 |
6-12 |
2-4 |
25-40 |
10-11 |
5-10 |
10-15 |
5-8 |
40-65 |
10-11 |
10-12 |
15-20 |
7-8 |
65-95 |
10-11 |
15-30 |
15-20 |
7-8 |
95-100 |
10-12 |
Присадку в виде проволоки или «лапши» длиной 300-350 мм укладывают в зазор стыка для предупреждения вытекания сварочной ванны и повышения производительности. В качестве флюса используют смесь стеарина с канифолью. Графитовый электрод держат под прямым углом, а присадку под углом 30-45˚ к поверхности листа. Сразу после сварки рекомендуется проковка шва.
Сварка алюминия выполняется применительно, главным образом, к изделиям неответственного назначения (алюминиевых шин, электрических вводов и т.д.). Металл толщиной до 2,5 мм сваривают без разделки кромок или с отбортовкой, большие толщины требуют V-образной разделки с углом 70-90°. В качестве флюса используют флюс марки АФ-4а, присадкой служит проволока марки СВА97, а сам процесс ведут на параметрах режима, приведенных в табл. 9.85.
9.85 - Ориентировочные параметры режима сварки алюминия
Толщина металла, мм |
dэ, мм |
dприс, мм |
І св, А |
3-4 |
8 |
4-5 |
120-200 |
4-7 |
10 |
4-5 |
200-280 |
7-10 |
15 |
6-8 |
280-370 |
10-15 |
15 |
8-12 |
370-500 |
Сварка покрытыми электродами
Медь толщиной до 4 мм сваривают без разделки кромок, до 10 мм – с односторонней V-образной разделкой с углом 60-70° и притуплением 1,5-3 мм, при больших толщинах рекомендуется двух сторонняя Х-образная разделка. Для сварки применяют электроды согласно табл.2.17 на параметрах режима, приведенных в табл.9.86, на постоянном токе обратной полярности.
9.86 - Ориентировочные параметры режима сварки стыковых соединений меди и ее сплавов
Толщина металла, мм |
dэ, мм |
І св, А |
Uд, В |
Т подогрева, °С |
2-4 |
3 |
120-140 |
25-27 |
- |
4-6 |
5 |
160-220 |
25-27 |
220-250 |
8-10 |
6-7 |
380-420 |
28-30 |
280-320 |
Сварку ведут короткой дугой с возвратно-поступательным движением электрода в нижнем положении или «на подъем» При использовании электродов «Комсомолец-100» достигается равнопрочностъ сварного шва основному металлу. Электроды марки АНЦ-1, разработанные в ИЭС им. Е.О.Патона, благодаря наличию экзотермических компонентов в покрытии позволяют сваривать без подогрева медь толщиной до 15 мм.
Сварку никеля толщиной до 15 мм ведут на постоянном токе обратной полярности без подогрева, большие толщины сваривают с подогревом до 200-250˚C. Металл толщиной 4-12 мм подготавливают с V-образной разделкой, а 12-20 мм - с Х-образной Сварку ведут электродами согласно табл.2.17. Параметры режима приведены в табл.9.87.
9.87 - Ориентировочные параметры режима сварки никеля
Толщина металла, мм |
dэ, мм |
І св, А |
2-3 |
2-3 |
40-80 |
4-5 |
3-4 |
80-140 |
6-8 |
4 |
120-180 |
9-12 |
4-5 |
140-220 |
Сварку ведут с незначительными продольными колебаниями электродов для лучшего газоудаления на медных подкладках.
Сварка технического алюминия и его сплавов типа AMг и АМц покрытыми электродами применяется при изготовлении малонагруженных конструкций и для заварки дефектов силуминового литья.
Металл толщиной до 20 мм сваривают без разделки кромок с зазором 0,5-1 мм, большие толщины подготавливают с V-образной разделкой с углом 70-90°, притуплением 3-5 мм и с зазором 1,5-2 мм. Сварку выполняют на стальных подкладках с использованием электродов согласно табл.2.17 на постоянном токе обратной полярности и остальных параметрах режима, приведенных в табл.9.88.
Прихватку кромок выполняют с предварительным подогревом до 200-250оС, а сварку ведут при большей температуре подогрева - 300-400 °С. Нужно тщательно зачищать от шлака прихватки и нижележащие слои, а после сварки смывать остатки шлака теплой водой, после чего протравить шов 5-10% раствором азотной кислоты и промыть водой.
9.88- Ориентировочные параметры режима сварки алюминия и его сплавов
Толщина металла, мм |
dэ, мм |
І св, А |
Uд, В |
6-8 |
5-6 |
280-320 |
30-34 |
10-12 |
7-8 |
320-400 |
32-56 |
14-16 |
8 |
400-550 |
32-36 |
18-20 |
8-10 |
450-550 |
32-36 |
Сварка в среде защитных газов вольфрамовым электродом
Медь толщиной до 4 мм сваривают без разделки кромок и без подогрева, а при толщине 4-12 мм выполняют V-образную подготовку с углом 70-90° и притуплением 1,5-2 мм и предварительным подогревом до 100-450 °С. В качестве присадки применяют бронзу БрКМц 3-1 и медноникелевый сплав MНЖКT5-1-0,2-0,2. Техника сварки зависит от типа используемых защитных газов: в аргоне и гелии длина дуги наименьшая, а в азоте она в 2-2,5 раза больше, что находит отражение в параметрax режима, приведенных в табл. 9.89.
9.89 - Ориентировочные параметры режима сварки стыковых соединений
Толщина металла, мм |
dWэ, мм |
dприс, мм |
І св, А |
Uд, В |
Vсв, м/час |
Qгаза, л/мин |
Число проходов |
Ручная сварка |
|||||||
1-2 2,5-4 10 12 |
2,5-3 3,5-4 4-4,5 4-4,5 |
1,5-2 2,5-3 3-5 3-5 |
120-140 230-240 200-400 250-450 |
11-12 12-13 15-16 15-16 |
- - - - |
7-8,5 7,5-9,5 7-8 8-10 |
1 1 3 4 |
Автоматическая сварка в аргоне |
|||||||
2 3 4 |
2 3 4 |
1,5 1,5 1,5 |
100-120 200-220 380-400 |
10-14 11-15 12-16 |
25-30 25-30 30-35 |
10-12 12-14 12-14 |
1 1 2 |
Автоматическая сварка в азоте |
|||||||
2 4 6 8 10 |
2 3 3-4 4-5 4-5 |
1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 |
70-90 180-200 260-280 380-400 400-420 |
20-24 24-28 26-30 30-35 31-36 |
20-22 18-20 16-18 12-14 12-14 |
16-18 18-20 20-22 20-22 22-24 |
1 2 3 6 6 |
Очень эффективна микроплазменная сварка тонкостенных труб из меди и медных сплавов, когда сварное соединение образуется встык без разделки кромок. При этом плазмообразующим газом является аргон, а защитным - гелий (табл. 9.90).
9.90 - Ориентировочные параметры режима автоматической микроплазменной сварки тонкостенных труб из меди и медных сплавов
Марка материала, размер трубы |
І св, А |
Vсв, м/час |
Расход газа, л/мин |
||
Ar |
Не |
Защита корня шва |
|||
Медь Ml, 6x0,5 Латунь Л6З, 8,8x0,3 Латунь Л90, 8,8x0,3 Бронза БрБ2, 8,8x0,3 |
29 26 29 26 |
60 140 110 90 |
0,5 0.4 0,4 0,2 |
1,5 1,7 1,4 1,5 |
0,4 0,2 0,3 0,3 |
Сварка никеля и его сплавов вольфрамовым электродом является основным способом при и изготовлении из них металлоконструкций.
В качестве защитного газа используется аргон или аргонно-водородная смесь (табл.7.1), присадкой служат прутки марок НМц2,5; НМц5, НМцАТ3-1,5-0,6. Сварку ведут левым способом при минимальной длине дуги, с минимальными поперечными колебаниями электрода на максимальной скорости. Многопроходные швы выполняют после полного охлаждения предыдущего шва, очистки его от шлака и обезжиривания на параметрах режима, приведенных в табл. 9.91.
9.91 - Ориентировочные параметры режима ручной аргонодуговой сварки никеля и его сплавов
Толщина металла, мм |
Разделка кромок |
dWэ, мм |
dприс, мм |
І св, А |
QAr, л/мин |
Число проходов |
2 4 |
Без разделки |
1,5-2 2-2,5 |
1-1,5 1,5-2 |
70-90 80-100 |
8-10 |
1 2 |
4 6 10 |
V-образная |
2-2,5 2-2,5 2,5-3 |
2-2,5 2,5-3 3 |
80-100 80-100 80-120 |
8-10 10-12 10-12 |
2 3 4 |
6 8 10 |
Х-образная |
2-2,5 2,5-3 2,5-3 |
2,5-3 2,5-3 2,5-3 |
90-120 90-120 100-120 |
10-12 |
2 4 4 |
Примечание: Напряжение дуги 10-12B
Сварка свинца вольфрамовым электродом - наиболее производительный процесс изготовления изделия, когда сварные швы находятся в разных пространственных положениях. Малые толщины (до 3 мм) сваривают малоамперной короткой дугой на постоянном токе прямой полярности (табл. 9.92).
9.92 - Ориентировочные параметры режима ручной аргонодуговой сварки свинца
Положение и вид шва |
dWэ, мм |
І св, А |
QAr, л/мин |
Нижнее, стыковой |
1,5 |
12-15 |
1,5-2 |
Вертикальное и потолочное, стыковой |
1 |
8-10 |
1,5 |
Горизонтальное, внахлестку |
1,5 |
12-15 |
1,5-2 |
Вертикальное, внахлестку |
1 |
8-10 |
1,5 |
Примечание; толщина листа 1-3 мм, диаметр присадки 2-3 мм.
Сварка титана, и его сплавов осуществляется чаще всего вольфрамовым электродом как на воздухе, так и в специальных камерах с контролируемой атмосферой.
При сварке на воздухе применяют специальные горелки с увеличенным диаметром сопла и насадки-хвостовики для защиты охлаждающихся участков шва, а корень шва защищается формирующей подкладкой, в отверстия которой также подается защитный газ (на поддув). Качество защиты можно контролировать визуально: наличие цветов побежалости (синих, соломенных, фиолетовых) сигнализирует о плохой защите, а объективным методом является измерение твердости шва )она не должна быть больше, чем у основного металла).
Сварку ведут на постоянном токе прямой полярности без поперечных колебаний горелки, короткой дугой, углом вперед. Аргон подается перед зажиганием дуги и после ее выключения, обеспечивая охлаждение металла до 400 °С.
В качестве присадки применяют проволоку по ГОСТ 27265-87 марки ВТ1-00 для сварки чистого титана и его низколегированных сплавов, а также специальные составы проволок по нескольким ОСТ и ТУ более узкого назначения. Металл толщиной до 3 мм сваривают без разделки кромок. Более толстый (4-10 мм) требует V-образной, (10-15 мм) требует Х-образной, (более 15 мм) - требует U-образной разделки. Параметры режима сварки приведены в табл.9.93.
9.93 - Ориентировочные параметры режима аргонодуговой сварки титана и его сплавов
Толщина металла, мм |
dприс, мм |
І св, А |
Uд, В |
Vсв, м/час |
QAr, л/мин |
Число проходов |
||
в горелку |
в насадку |
на поддув |
||||||
Ручная сварка |
||||||||
1-2 3-4 5 10 |
1,5-2 1,5-2 2-2,5 2-3 |
50-90 120-140 140-160 160-200 |
10-14 11-15 11-15 11-15 |
- - - - |
5-8 5-8 5-8 5-8 |
5-8 5-8 5-8 5-8 |
2 2 2 2 |
1 2 2-3 10-14 |
Механизированная сварка |
||||||||
1-2 3-5 6-8 |
- 2,5 2,5 |
80-160 180-240 200-290 |
8-10 10-15 10-15 |
20-25 10-15 6-10 |
8-10 12-15 12-18 |
10-13 16-20 16-20 |
3-4 4-6 5-8 |
1 2-3 2-3 |
Примечание: диаметр вольфрамового электрода выбирается в соответствии с данными табл.3.2.
Для сварки тонкостенных изделий 0,5-3 мм эффективно применение импульсно-дуговой сварки на параметрах режима, приведенных в табл. 9.94
9.94 - Ориентировочные параметры режима механизированной импульсно-дуговой сварки стыковых соединений титана без разделки кромок
Способ сварки |
Толщина металла, мм |
І св, А |
Uд, В |
Vсв, м/час |
Время с |
|
импульса |
паузы |
|||||
односторонняя |
0,5-1 1,5-2 |
30-130 90-200 |
8-10 10-12 |
10-25 10-15 |
0,12-0,2 0,15-0.2 |
0,1-0,2 0,15-0,2 |
двухсторонняя |
1,5-2 3 |
85-175 200-250 |
6-8 10 |
12-24 24 |
0,12-0,38 0,16 |
0,1-0,14 0,12 |
При этом достигается уменьшение сварочных деформаций на 15-30%, уменьшается зона термического влияния и улучшается структура сварного шва.
Проплавляющее действие дуги можно усилить за счет введения в ее атмосферу галогенных флюсов, наносимых на свариваемую поверхность. Благодаря повышению концентрации тепловой мощности в активном пятне можно сваривать за один проход без разделки кромок металл толщиной до 12 мм. Наносят флюс в виде пасты толщиной слоя 0,1 мм при токе менее 150А и 0,2-0,3 мм при токе, большем 150А. Ширина слоя составляет соответственно 15-20 мм и 40 мм. При этом также на 15-25% снижается деформация изделия, зона термического влияния и улучшается структура шва, что особенно важно при сварке высоколегированных термически упрочняемых титановых сплавов
Сварка алюминия и его сплавов вольфрамовым электродом целесообразна при изготовлении металлоконструкций с толщиной стенки до 12 мм.
Металл толщиной до 3 мм сваривают за один проход на стальной подкладке; при толщине 4-6 мм сварку выполняют с двух сторон, при толщинах более 6 мм применяют V-образную или Х-образную разделку. Сварку ведут на переменном токе с подачей присадки короткими возвратно-поступательными движениями, без поперечных колебаний электрода. Длина дуги при этом не более 1,5-2,5 мм, а расстояние от выступающего конца вольфрамового электрода до нижнего среза наконечника горелки при выполнении стыковых швов составляет 1-1,5 мм, а тавровых и угловых - 4-8 мм. Между диаметром электрода и диаметром выходного отверстия сопла существует зависимость:
-
dWэ, мм
2-3
4
5
6
dсопла, мм
10-12
12-16
14-18
16-22
Сварку ведут на параметрах режима, приведенных в табл.9.95.
9.95 - Ориентировочные параметры режима ручной дуговой сварки алюминия вольфрамовым электродом в аргоне и гелии
Тип соединения |
Толщина металла, мм |
dWэ, мм |
dприс, мм |
Аргон |
Гелий |
Число проходов |
||
І св, А |
Q, л/мин |
І св, А |
Q, л/мин |
|||||
С отбортовкой кромок |
1-2 |
1-2 |
- |
50-85 |
5-8 |
45-75 |
15-22 |
1 |
Стыковое без разделки одностороннее |
2-4 |
2-4 |
2-3 |
75-150 |
6-10 |
60-120 |
20-30 |
1 |
То же двухстороннее |
4-6 |
3-5 |
3-4 |
180-270 |
8-10 |
160-240 |
20-28 |
2 |
Стыковое с разделкой |
6-10 |
4-5 |
4-5 |
220-300 |
8-12 |
180-280 |
20-35 |
3-5 |
Тавровое, угловое, внахлестку |
4-10 |
3-6 |
2-5 |
100-320 |
7-10 |
100-300 |
18-28 |
2-4 |
Механизированная сварка выполняется на больших токах за один проход или двухсторонним швом. Вольфрамовый электрод устанавливается вертикально. а присадочная проволока подается механизмом подачи так, чтобы ее конец опирался на край сварочной ванны. Параметры режима нужно выбирать, исходя из рекомендаций табл.9.96.
9.96 - Ориентировочные параметры режима механизированной сварки алюминия и его сплавов
Способ выполнения шва |
Толщина металла, мм |
dWэ, мм |
dприс, мм |
І св, А |
Vсв, м/час |
QAr, л/мин |
Число проходов |
Двухсторонний без разделки |
2-4 |
3-5 |
2 |
120-220 |
15-20 |
8-18 |
2 |
Двухсторонний с разделкой |
4-6 8-10 |
4-6 7-8 |
2-3 2-3 |
150-300 370-400 |
12-18 10-16 |
10-18 16-20 |
2 2 |
Односторонний с подкладкой |
2-4 6 |
3-4 6 |
2 2-3 |
250-280 280-320 |
15-20 15-20 |
6-15 10-15 |
1 1 |
Двухсторонний с подкладкой |
8-10 |
7-8 |
2-3 |
370-426 |
10-15 |
15-20 |
2 |
Примечание: Напряжение дуги 10-15 В.
Плазменная сварка алюминия и его сплавов выполняется сжатой дугой на переменном и постоянном токе обратной полярности. При этом повышается производительность процесса на 50-70%, снижается расход аргона в 4-6 раз, улучшается качество сварных швов. Стыковые соединения толщиной до 8 мм сваривают без разделки кромок с зазором 1,5 мм за один проход на стальной подкладке или с двух сторон на весу на параметрах режима, приведенных в табл. 9.97.
9.97 - Ориентировочные параметры режима плазменной сварки стыковых соединений на переменном токе
Толщина металла, мм |
І св, А |
Uд, В |
Vсв, м/час |
QAr, л/мин |
3-4 |
120-150 |
16 |
50-30 |
2-3 |
5-6 |
220-300 |
18 |
30 |
4-5 |
7-8 |
350-380 |
.20 |
25 |
5-6 |
Для сварки металла толщиной 0,2-1,5 мм эффективно использование микроплазменного процесса на переменном токе 10-100A; плазмообразующий и защитный газ - аргон с расходом 0,25-0,3 л/мин и 2,5 л/мин соответственно. При этом скорость сварки может достигать 60 м/час. И хотя для этого процесса требуется прецизионная технологическая оснастка, тонкостенная сварная конструкция будет сварена с меньшими на 25-30% деформациями по сравнению с обычной аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом.
Сварку магниевых сплавов выполняют на переменном токе при минимальной длине дуги 1-1,5 мм с использованием стальных подкладок с формирующими канавками шириной 6-8 мм и глубиной 0.8-2 мм. Металл толщиной более 5 мм требует V или Х- образной разделки. При выполнении первого шва нужно защищать корень шва инертным газом. Диаметр выходного сопла горелки выбирают в зависимости от силы сварочного тока:
-
І св, А
50
100
200
300
>400
dсопла, мм
8
8-10
10
14-20
20
При многопроходной сварке необходима тщательная зачистка предыдущею слоя от черного налета оксидов. В качестве присадки используют прутки, полученные прессованием соответствующего сплава, например, МА3Ц. Параметры режима приведены в табл.9.98.
9.98 - Ориентировочные параметры режима аргонодуговой сварки магниевых сплавов
Тип соединения |
Толщина металла, мм |
dприс, мм |
І св, А |
Vсв, м/час |
QAr, л/мин |
Число проходов |
Ручная сварка |
||||||
Стыковое без разделки |
2-3 5 |
2,5 3-4 |
100-180 230-240 |
- - |
12-14 16-18 |
1 1 |
Стыковое с разделкой |
6-8 10 |
4 4 |
200-220 200-220 |
- - |
16-18 16-18 |
3 4-5 |
Механизированная сварка |
||||||
Стыковое без разделки |
2-3 5-6 |
2,5 2,5 |
165-200 200-290 |
24-20 18 |
15-16 16-18 |
1 1 |
Сварка композитных материалов (КМ) типа ВКА выполняется с применением специальных технологических вставок из алюминиевых сплавов типа АМГ6, 1420, 1201, а вольфрамовому электроду придается вращение с определенным радиусом, зависящим от ширины технологической вставки и ширины плакирующего слоя на КМ. Так, листы из КМ ВКА-2 толщиной 1,2 мм сваривают вдоль волокон в среде гелия через промежуточную Т-образную вставку. Детали закрепляются между медной подкладкой снизу и таким же прижимом сверху. Сплавление кромок КМ с металлом вставки осуществляется без его разрушения, уменьшается зона термического влияния, обеспечивается высокая скорость нагрева и охлаждения, а прочность такого соединения составляет 80 – 95% от прочности матричного материала. Сварка ведется в импульсном режиме:
Iимп = 60 – 70А; Iпаузы = 25 – 30А; Частота = 2 – 10 Гц; Vсв = 5 – 10м/ч.
Сварку алюминия
с медью выполняют через третий металл
- цинк толщиной 50 – 60 мкм, который
предварительно гальваническим путем
наносится на разделанную V
– образную кромку с углом раскрытия
30
медной детали. Процесс ведется таким
образом, чтобы расплавлялся алюминий,
что достигается смещением оси электрода
от оси шва на величину 0,5 – 0,6 толщины
свариваемого металла в сторону медной
детали. В качестве присадки используется
проволока марки АД1.
Сварка листов толщиной 6мм ведется в два слоя на параметрах режима: dwэ = 5мм; dприс=2,5мм; смещение оси электрода от оси стыка в сторону меди – 3-4мм; Iсв=270 – 290А; Uд=15 – 16В; Vсв=7 – 8 м/час; QAr=8 – 10 л/мин.; ток – переменный.
Цинковые покрытия служат барьером, препятствующим взаимодействию между алюминием и медью, так что между движущейся сварочной ванной и медью создается жидкая прослойка цинка, улучшающая смачивание поверхности меди алюминием.
Прочность сварного соединения – на уровне этого показателя для алюминия.
Современная технология сварки алюминия с титаном предполагает ведение процесса сварки – пайки, при котором происходит взаимодействие жидкого алюминия с твердым титаном. При кратковременном контактировании количество интерметаллидов TiAl3 может быть существенно снижено, а толщина образующейся прослойки – невелика. Возможно получение стыковых, тавровых и нахлесточных соединений. Причем в качестве присадки используется алюминиевая проволока марки АК5, а сварочная дуга смещается в сторону алюминиевой детали, чтобы не допустить расплавления титана. Температура его нагрева не должна превышать 1100 - этого достаточно для надежного смачивания титана жидким алюминием. При сварке «на весу» для уменьшения проплавления алюминиевой кромки применяются специальный внутренние или наружные холодильники в виде стальной или медной подкладки или кольца. Их размеры определяются экспериментально в зависимости от теплопроводных свойств материалов и режима сварки.
Так при сварке разнотолщинных сварных соединений, где листы из алюминия АД1 толщиной 8мм соединяются с листами из титана ВТ1-0 толщиной 2мм внахлёстку, процесс ведется на таких параметрах режима:
dwэ=3мм dприс=3мм; Iсв=190 – 200А; Vсв=10 – 12 м/час; расход аргона в горелку – 10л/мин, на поддув – 15л/мин. При этом сварочная дуга перемещается на поверхности алюминия при ее смещении от стыка в пределах 1 – 2мм в сторону алюминия. Хотя полностью избежать образования интерметаллидов невозможно, наличие их в разрозненном виде и в небольших количествах не сказывается на работоспособности такого разнородного соединения.
Сварко – пайкой можно получить и непосредственные соединения титан – медь. Свариваемые детали из титана ОТ4-1 толщиной 2мм т меди М1 толщиной 1мм плотно собираются внахлестку с помощью специальных прижимов и крепятся к подкладке. Электрод смещается от оси шва в сторону меди на 1,5мм. Сварку ведут на постоянном токе, прямой полярности на параметрах режима:
dwэ=2мм; Iсв=95 – 100А; Uдуги=8 – 8,5В; Vсв=0,6 м/час; расход аргона в горелку – 6л/мин, на поддув – 2л/мин.
Сварка в среде защитных газов плавящимся электродом
Сварку меди и ее сплавов можно осуществлять в аргоне, гелии и азоте; с целью повышения производительности и экономии аргона рекомендуется использовать газовую смесь 70-80% Аг + 30-20% N2, однако лучшее формирование шва достигается при сварке в аргоне и гелии. Присадкой является проволока из бронзы БрКМц3-1.
Перед сваркой требуется подогрев кромок до 200-500°С, остальные параметры режима приведены в табл.9.99.
9.99 - Ориентировочные параметры режима автоматической сварки мели в защитных газах
Толщина металла, мм |
dэ, мм |
І св, А |
Uд, В |
Vсв, м/час |
Защитный газ |
Q, л/мин |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
1-3 |
0,8-1,2 |
80-150 |
20-25 |
35-25 |
Аргон + азот |
8-10 |
5-6 |
1-1,6 1-1,4 |
250-320 |
24-27 |
20-25 |
То же |
10-12 |
8 |
2-3 1,6-3 |
350-550 300-500 |
32-37 32-38 |
18-22 18-22 |
Аргон Гелий |
14-18 30-40 |
12-14 |
1,5-3 1,5-3 |
270-500 280-500 |
32-38 32-39 |
18-22 18-22 |
Гелий Азот |
30-40 14-16
|
Продолжение табл. 9.99 |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
16-20 |
2-4 2-4 |
350-680 350-650 |
32-39 34-42 |
16-18 16-20 |
Аргон Гелий + азот |
14-18 25-35 |
Для механизированной сварки высокопрочной коррозионностойкой бронзы марки БрАНМцЖ8,5-4-4-1,5 разработана специальная композитная проволока, обеспечивающая получение сварного шва того же самого состава при сварке металла толщиной до 40 мм на режиме: dэ =2,8 мм, І СВ = 350-380А, UД = 24-26B, QAr = 16-17 л/мин.
Сварка титана и его сплавов может быть рекомендована при изготовлении изделий толщиной более 3-4 мм. Она выполняется только в среде чистого аргона или гелия, причем формирование шва зависит от рода газа.
В гелии швы имеют более плавный переход от усиления к основному металлу, в то время как в аргоне шов характеризуется более глубоким и узким проваром. Сварку ведут присадочной проволокой марки ВТ1-00 на параметрах режима, приведенных в табл.9.100.
9.100 - Ориентировочные параметры режима автоматической сварки в защитных газах стыковых соединений титана без разделки кромок
Толщина металла, мм |
dэ, мм |
IСВ, A |
Uд, В |
Vсв, м/час |
Вылет электрода, мм |
Q, л/мин |
3-8 |
1,6 |
350-450 |
28-36 22-28 |
25-40 |
20-25 |
30-40 20-30 |
10-12 |
1,6-2 |
440-520 |
38-40 30-34 |
20-35 |
20-28 |
70-90 35-45 |
15 |
3 |
600-650 |
42-48 30-32 |
25-30 |
25-30 |
70-100 35-50 |
Примечание: в числителе - при сварке в гелии, в знаменателе -в аргоне.
При сварке в монтажных условиях рекомендуется использовать импульсно-дуговой процесс в гелии на параметрах режима, приведенных в табл. 9.101.
9.101 - Ориентировочные параметры режима механизированной импульсно-дуговой сварки тавровых соединений титановых сплавов электродом диаметром 1,2 мм
Толщина металла, мм |
Подготовка кромок |
Катет шва, мм |
IСВ, A |
Uд, В |
Vсв, м/час |
4-9 10-16 18-46 |
С разделкой и полным проваром корня шва |
4-7 |
60-70 90-100 90-100 |
27-32 30-32 30-32 |
35-40 20-30 20-30 |
3 4-8 9-10 |
Без разделки с неполным проваром корня шва |
3-4 5-6 6-7 |
60-80 60-80 60-80 |
27-32 27-32 27-32 |
30-35 30-35 30-35 |
Примечание: Ток «дежурной» дуги - 40-45А; расход гелия 15-18 л/мин.
Сварка производится в палатке для исключения сдувания защитной струи с плавильного пространства. В остальных случаях нужно пользоваться накидными камерами с контролированной атмосферой.
Алюминий н его сплавы толщиной более 4 мм рекомендуется сваривать в среде аргона или в смеси 30%Аг + 70% Не, а в качестве присадки использовать проволоки согласно табл.4.7. По сравнению со сваркой вольфрамовым электродом сварные швы на 15% менее прочные за счет большего перегрева электродного металла при переходе через дуговой промежуток, но преимуществом является более надежное перемешивание сварочной ванны и большая производительность, особенно, при импульсно-дуговом процессе.
Применение проволок с модификаторами (цирконием, титаном, бором) увеличивает стойкость сварных швов против кристаллизационных трещин.
Параметры режима механизированной сварки алюминия и его сплавов приведены в табл. 9.102 и 9.103.
9.102 - Ориентировочные параметры режима механизированной аргонодуговой сварки алюминия и его сплавов
Тип соединения |
Толщина металла, мм |
dэ, мм |
IСВ, A |
Uд, В |
Vсв, м/час |
Q, л/мин |
Число проходов |
Полуавтоматическая сварка |
|||||||
Стыковое без разделки |
4-6 8-12 |
1,5-2 1,5-2 |
140-240 220-300 |
19-22 22-25 |
- - |
6-10 8-12 |
2 2 |
Стыковое с V-образной разделкой на подкладке |
10-12 |
2 |
260-280 |
21-25 |
- |
8-12 |
3-4 |
Стыковое с X-образной разделкой |
12-16 |
2 |
280-360 |
24-28 |
- |
10-12 |
2-4 |
Тавровое, угловое, внахлестку |
4-6 8-16 20-30 |
1,5-2 2 2 |
200-260 270-330 330-360 |
18-22 24-26 26-28 |
- |
6-10 8-12 12-15 |
1 2-6 10-40 |
Автоматическая сварка |
|||||||
Стыковое без разделки |
4-6 8-12 |
1,5-2 2 |
140-300 280-300 |
20-25 20-25 |
15-25 15-20 |
8-10 8-10 |
2 2 |
Стыковое с V-образной разделкой на подкладке |
6-10 |
2-2,5 |
240-430 |
25-29 |
15-20 |
8-10 |
1 |
Стыковое с Х-образной разделкой |
12-16 20-25 30-40 |
2-2,5 2,5-4 2,5-4 |
270-300 350-520 420-540 |
24-26 26-30 27-30 |
12-15 10-20 10-20 |
12-20 28-30 28-30 |
2-4 2-4 3-5 |
Тавровое |
4-6 8-12 |
1, 25 |
200-260 270-300 |
18-22 24-26 |
20-30 20-25 |
6-10 8-12 |
1 1-2 |
9.103 - Ориентировочные параметры режима полуавтоматической импульсно-дуговой сварки алюминия и его сплавов при частоте импульсов 100 Гц
Тип соединения |
Толщина металла, мм |
dэ, мм |
IСВ, A |
Uд, В |
QAr, л/мин |
Число проходов |
Стыковое без разделки |
4-6 |
1,4-1,6 |
130-180 |
19-22 |
10-14 |
2 |
Стыковое с V-образной разделкой на подкладке |
8-12 |
1,4-1,6 |
150-280 |
20-24 |
12-14 |
2-3 |
Стыковое с Х-образной разделкой |
14-20 |
2-2,5 |
240-300 |
22-24 |
14-16 |
4-6 |
Тавровое без разделки |
4-8 |
1,6-2 |
150-240 |
21-23 |
12-16 |
2-4 |
Угловое |
8-12 |
1,6-2 |
200-260 |
19-22 |
12-14 |
2-4 |
Магниевые сплавы целесообразно сваривать этим способом при изготовлении конструкций с толщиной стенки, начиная с 6 мм, на параметрах режима, обеспечивающих струйный перенос металла (табл. 9.104.
9.104 - Ориентировочные параметры режима механизированной сварки магниевых сплавов в аргоне
dэ, мм |
IСВ, A |
Vп.э, м/час |
Uд, В |
Q, л/мин |
1.2 |
180-200 |
1260 |
24-28 |
8-10 |
1,6 |
220-265 |
810 |
24-28 |
10-12 |
2,4 |
325-350 |
490 |
24-28 |
12-14 |
3,2 |
420-440 |
440 |
26-30 |
16-18 |
Следует иметь в виду, что скорость плавления магниевой проволоки вдвое больше, чем алюминиевой при той же силе тока Надежная защита плавильного пространства обеспечивается при расстоянии сопла до поверхности изделия, равного 10-15 мм и при расстоянии от токоведущего мундштука до среза сопла 5-10 мм. Листы толщиной 6-10 мм сваривают без разделки кромок, 10-20 мм - с V-образной разделкой, с углом 50-60° и притуплением 2-6 мм, больше 20 мм - с X-образной разделкой. С углом 60-80˚ и притуплением 2-3 мм. Электрод устанавливают по отношению к изделию под углом 90˚ при сварке стыковых соединений без разделки или с незначительной разделкой. При большой глубине разделки сварку ведут вперед с углом 7-15° к вертикали. Импульсно-дуговую сварку рекомендуется производить в смеси 75%Ar+25%He.
Сварка плавящимся электродом КМ позволяет более существенно влиять на состав сварного шва по сравнению со сваркой неплавящимся электродом. Так, детали из
КМ Al + 18,4% карбида кремния собираются в стык с зазором, а сварка ведется плавящимся электродом марки АМг3 в аргоне на параметрах режима:
Iсв=100 – 110А; Uдуги = 19 – 20В; Vсв=18 – 22 м/час; QAr=16 – 19 л/мин. Хотя в процессе сварки в следствие действия дуги возможен выброс некоторого количества волокон из ванны, для компенсации потерь армирующий материал подают в хвостовую низкотемпературную часть ванны с помощью инжекции, шнекового механизма и т.п.
Возможно и предварительное нанесение на свариваемые кромки смеси армирующего материала, порошка матрицы и связующего вещества, а также легирующих добавок, которые вызывают или задерживают смачивание волокон. В качестве связующих используют клей, пасты, этиловый спирт.
Для сварки КМ с объемной долей магния 41% и волокон Al2O3 толщиной 12,7мм на параметрах режима:
Iсв=90 – 100А; Uдуги = 20 – 22В; QAr=5 л/мин,используют плавящийся электрод, состоящий из магниевой трубки со смесью матричного порошка с волокнами Al2O3.
Сварка под слоем флюса
Сварка меди толщиной 4-10 мм может выполняться под стандартными сварочными плавленными флюсами марок АН-348А, ОСЦ-45, АН-20С, АН-26С; для больших толщин рекомендуется использовать специальный флюс сухой грануляции марки АНМ-13. В качестве присадки применяют нагартованную медную проволоку согласно табл.4.6. Условия сварки и параметры режима приведены в табл.9.105.
9.105 - Ориентировочные параметры режима автоматической сварки меди
Тип соединения |
Подготовка кромок |
Толщина металла, мм |
dэ, мм |
IСВ, A |
Uд, В |
Vсв, м/час |
|
|
|
|
|
|
|
стыковое |
Без разделки U -образная |
5-6 10-12 16-20 25-30 35-40 |
4 4-5 4-5 6 6 |
500-550 700-800 850-1000 1000-1100 1200-1400 |
38-42 40-44 45-50 45-50 48-55 |
40-45 15-20 8-12 6-8 4-6
|
Продолжение табл. 9.105 |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
угловое |
V-образная U-образная |
16-20 25-30 35-40 45-60 |
4-5 6 6 6 |
850-1000 1000-1100 1200-1400 1400-1600 |
45-50 45-50 48-55 48-55 |
8-12 6-8 4-6 3-5 |
Для формирования обратной стороны шва применяются графитовые подкладки или флюсовые подушки, величина зазора при этом не должна превышать 1 мм.
Латуни достаточно хорошо свариваются под флюсами марок АН-20, МАТИ-53 в сочетании с проволоками из бронз БрКМц3-1, БрОЦ4-3, БрАМц9-2; за один проход можно сварить без разделки кромок металл толщиной до 12 мм, при больших толщинах нужна V-образная или Х-образная разделка. Параметры режима сварки латуней приведены в табл. 9.106.
9.106 - Ориентировочные параметры режима сварки латуней под флюсом АН-20 проволокой БрОЦ4-3
Подготовка кромок |
Толщина металла, мм |
dэ, мм |
IСВ, A |
Uд, В |
Vсв, м/час |
Количество проходов |
Без разделки |
3-4 8 12 |
1,5 1,5 2 |
160-200 360-380 450-470 |
24-26 26-28 30-32 |
20 20 25 |
1 1 1 |
С V-образной разделкой |
18 18 |
2 3 |
360-425 650-750 |
30-32 30 34 |
25-28 30 |
2 2 |
Алюминиевые бронзы марок БрАМц9-2, БрАЖ9-4. БрЛЖМц10-3-1,5 сваривают пол флюсом AН-20, используя проволоку БрАМц9-2 диаметром 5 мм. при этом высота слоя флюса не должна превышать 25-30 мм для лучшего газоудаления (табл.9.107)
9.107 - Ориентировочные параметры режима сварки алюминиевых бронз
Подготовка кромок |
Толщина металла, мм |
IСВ, A |
Uд, В |
Vсв, м/час |
Примечание |
Без разделки |
10 |
450-470 |
35-36 |
25 |
Двухсторонняя сварка |
V-образная |
15 |
550-570 650-670 650-670 |
35-36 36-38 36-38 |
25 20 25 |
Первый проход Второй проход Подварочный шов |
Х-образная |
25 |
750-770 800-820 |
36-38 36-38 |
25 20 |
Первые проходы Вторые (внешние) проходы |
Для сварки никеля разработан специальный керамический флюс марки ЖН-1, который используется в сочетании с проволоками марок НП-1. HП-2 или НМц2,5 на параметрах режима, приведенных в табл. 9.108.
9.108 - Ориентировочные параметры режима сварки соединений из никеля
Подготовка кромок |
Толщина металла, мм |
dэ, мм |
IСВ, A |
Vсв, м/час |
Без разделки |
5-6 |
3 |
340-370 |
23-24 |
V-образная |
7-10 11-12 |
4 4-5 |
400-470 480-530 |
22-23 19-21 |
Примечание: Напряжение дуги 30-34В.
Сварку никелевых сплавов можно производить, используя основные и бескислородные плавленные флюсы для сталей в сочетании с проволоками, близкими по составу, швами небольших сечений во избежание перегрева и роста зерна
Сварку титана и его сплавов под флюсом можно производить от 3-4 мм до 30-40 мм, для чего используют флюсы, где основным компонентом является CaF2 (до 90-95%). Высота слоя флюса должна быть не меньше выпета электрода, величина которого для электрода диаметром 3-4 мм составляет 17-19 мм, а для электрода диаметром 5 мм - 20-22 мм. В качестве присадки используют проволоку марки ВТ1-00.
Часто используется комбинированная газофлюсовая защита; благодаря специальному устройству бункера флюс продувается аргоном, что исключает попадание в плавильное пространство воздуха. Металл толщиной до 10-12 мм сваривают однопроходной сваркой без разделки кромок, до 20-25 мм - двухсторонними швами с Х-образной разделкой с углом 90° и притуплением 3-5 мм. на параметрах режима приведенных в табл. 9.109.
9.109 - Ориентировочные параметры режима автоматической сварки стыковых швов на титане под флюсом АНТ-1
Метод сварки |
Толщина металла, мм |
dэ, мм |
I св, A |
Uд, В |
Vсв, м/час |
На остающейся подкладке |
3-4 |
2,5 |
240-290 |
30-32 |
45 55 |
На медной подкладке |
4-6 8 |
3 4 |
340-420 590-600 |
32-34 30-32 |
45-55 40-50 |
Двухсторонняя |
10-12 16-20 |
3 4 |
440-500 590-610 |
32-34 30-34 |
45-50 40-45 |
Сварка алюминия может осуществляться двумя принципиально отличными способами: по слою флюса и под слоем флюса с использованием в обоих случаях флюсов, содержащих галогены (табл. 9.110)
9.110 - Составы некоторых флюсов для автоматической сварки алюминия и его сплавов на постоянном токе обратной полярности
Марка |
Содержание компонентов, % по массе |
||||
NaCl |
KCl |
Na3AlF6 |
BaCl2 |
SiO2 |
|
АН-А1 МАТИ-10 ЖА-64* |
20 - 17 |
50 30 43 |
30 2 36 |
- 68 - |
- - 4 |
Примечание: *Керамический для сварки под флюсом
Первая технология применяется при изготовлении цистерн, котлов и других толстостенных конструкций из технического алюминия и его сплава АМц толщиной 10-30 мм без предварительного подогрева. Сварку ведут одной проволокой на стальных подкладках двухсторонними швами (табл.9.111).
9.111 – Ориентировочные параметры режима автоматической сварки по флюсу
Толщина металла, мм |
dэ, мм |
I св, A |
Vсв, м/час |
Слой флюса, мм |
|
высота |
ширина |
||||
10-12 14-18 20-25 |
1,6-1.8 2-2,8 3-3.5 |
220-280 300-450 450-550 |
18-19 15-17 13-14 |
9-10 11-12 14-16 |
27-28 30-42 40-46 |
Сварку можно вести расщепленной дугой, при этом снижаются требования к точности сборки деталей и их прижиму к подкладке(табл. 9.112).
9.112 - Ориентировочные параметры режима автоматической сварки расщепленной дугой по флюсу односторонним швом на флюсовой подушке
Толщина металла, мм |
dэ, мм |
Расстояние между осями электродов, мм |
I св, A |
Uд, В |
Vсв, м/час |
Слой флюса, мм |
|
высота |
ширина |
||||||
12 16 20 |
1,6 2 2,5 |
7-9 8-10 9-12 |
320-340 400-450 460-500 |
34-36 38-40 38-40 |
17-18 15-16 12-14 |
30 42 46 |
11 12 16 |
При этом способе дуга горит полуоткрытой, обеспечивая хорошее газоудаление из сварочной ванны, но сварщик должен защищаться от светового излучения маской или щитком. Для сварки этим способом разработан трактор ТС-33, который снабжен бункером со специальным дозатором высоты и ширины слоя флюса, подающим механизмом тянущего типа, специальным мундштуком и газоотсасывающим устройством. Сварка под флюсом (закрытой дугой) выполняется при высокой плотности тока, благодаря чему достигается глубокое проплавление и не требуется разделка кромок. Сварка выполняется расщепленной дугой на параметрах режима, приведенных в табл.9.113.
9.113 - Ориентировочные параметры режима автоматической сварки расщепленной дугой на скорости сварки 13 м/час
Толщина металла, мм |
dэ, мм |
I св, A |
Uд, В |
14 34 40 50 |
2,5 3 3 3 |
550-620 1100-1200 1400-1500 1800-1900 |
28-34 32-36 34-38 36-38 |
В качестве присадки во всех случаях применяют проволоки согласно табл.4.7 соответственно составу свариваемых сплавов, так что качество сварных швов независимо от разновидностей сварки вполне удовлетворительное.
Электрошлаковая сварка
Электрошлаковая сварка меди требует использования увеличенной погонной энергии, что обеспечивается применением пластинчатого электрода или плавящегося мундштука. Необходимое тепловыделение и достаточное оплавление соединяемых кромок и рафинирование сварного шва достигается применением специального легкоплавкого флюса марки AН-M10 на основе фторидов щелочно-земельных металлов: 50-70% NaF, 10-20% LiF, 10-20% CaF2, 5-10%SiО2, 3%CaO. В качестве формирующих устройств служат графитовые пластины Медные заготовки сечением 140x160 мм были сварены пластинчатым электродом толщиной 18 мм на повышенном сварочном токе 8000-10000А, напряжении на шлаковой ванне 40-50В при зазоре 55-60 мм и глубине шлаковой ванны 60-70 мм.
Сварка никеля и его сплавов выполняется проволочными электродами, например, НМц5 (для борьбы с серой), пластинчатыми электродами и под фторидными флюсами марок АНФ-5, АНФ-8 и др. Параметры режима и техника сварки близки к тем, которые применяют при сварке сталей.
Сварка титана и его сплавов может быть выполнена всеми разновидностями электрошлаковой сварки под тугоплавкими фторидными флюсами марок АНТ-2, АНТ-4, АНТ--6 с дополнительной защитой плавильного пространства, нагретой поверхности шва около ползунов и титанового электрода на участке вылета аргоном (табл.9.114).
9.114 - Ориентировочные параметры режима электрошлаковой сварки титана и его сплавов на переменном токе
Толщина металла, мм |
Количество электродных проволок, шт |
I св, A |
Uш.в, В |
h ш.в, мм |
QAr, л/мин |
|
Проволочный электрод диаметром 5 мм |
||||||
60-80 100-160 |
1 2 |
760-830 1520-1660 |
30-34 30-34 |
30-40 30-40 |
45 50 |
|
Пластинчатый электрод |
||||||
50-80 80-100 100-120 |
- - - |
1600-2000 2000-2400 2400-2800 |
16-18 16-18 16-18 |
20-30 20-30 20-30 |
7-10 10-12 12-14 |
|
Плавящийся мундштук |
||||||
100-200 200 300 |
1-2 3 |
2500-3000 4700-7000 |
19-22 19-22 |
30-40 30-40 |
25-35 45-50 |
|
Поскольку фторидные шлаки обладают высокой жидкотекучестью, зазоры между формирующими подкладками, ползунами и кромками свариваемых деталей не должны превышать 0,5 мм. Для улучшения пластичности и вязкости некоторых двухфазных титановых сплавов после сварки производят диффузионный отжиг при температуре 750-850°С.
Для электрошлаковой сварки титана разработаны специальные установки.
Электрошлаковая сварка алюминия и его сплавов осуществляется пластинчатым электродом с использованием флюса марки АН-А301 (60%КСl, 5-30% ВаС12, 10-40% LiCl, 2-20% LiF) Процесс ведется на погонной энергии большей, чем для стали, пластины изготовлены из металла того же самого состава. При сварке чистого алюминия достигается равнопрочностъ сварного шва и основного металла, для сплавов типа АМг- прочность шва составляет 70-90%.
9.9 Технология наплавки, напыления и металлизации.
Наплавку используют, как для восстановления изношенных размеров, так и для создания износостойкого слоя с целью повышения срока службы деталей машин. Она эффективна лишь в случае, если вес наплавленного металла не превышает 3-6 процентов от общей массы детали. Для выполнения наплавки задаются те же самые параметры режима, что и для сварки, но при их назначении следует учитывать некоторые противоречия.
1. Род тока, полярность - большая производительность достигается на постоянном токе прямой полярности, более дешевый и доступный процесс на переменном токе, но электроды с основным покрытием и основные флюсы, используемые для наплавки легированных сталей и сплавов, требуют только постоянного тока обратной полярности, что уменьшает производительность и увеличивает долю участия основного металла в наплавленном слое, а это вынуждает увеличивать количество слоев.
2. Диаметр электрода - его увеличение повышает производительность, уменьшает долю участия основного металла, иногда наплавку ведут, например, небольшими электродами малого диаметра, собранными в «пучок».
3. Сварочный ток - его увеличение повышает производительность, но и увеличивает глубину проплавления основного металла.
4. Напряжение на дуге - увеличение этого параметра уменьшает долю участия основного металла, но появляется угроза выгорания легирующих элементов, особенно, высокоактивных в дуговом промежутке.
5. Скорость сварки - при ее увеличении ухудшается формирование шва и наплавленной поверхности.
6. Смещение электрода с зенита - важный параметр при наплавке цилиндрических поверхностей, осуществляется в сторону, противоположную направлению вращения, обеспечивает надежное удержание сварочной ванны и формирование наплавленного валика.
7. Шаг наплавки и величина перекрытия валика - обеспечивает заданную высоту наплавленного слоя и степень однородности химического состава наплавленного металла.
Поэтому необходимо, чтобы параметры режима и техника наплавки обеспечивали наименьшее проплавления основного металла, максимальное сохранение легирующих элементов, хорошее формирование наплавленной поверхности, минимальные припуски для дальнейшей механической обработки детали.
Рациональный способ легирования наплавленного слоя, материалов и технологии наплавки зависит от условий эксплуатации деталей, их размеров и конфигурации, допустимой величины и характера износа, наличия необходимых материалов и оборудования и т.д.
Наиболее распространенным, особенно, в монтажных, полевых условиях или при небольших объемах наплавочных работ является ручная дуговая наплавка с использованием покрытых электродов, как общего назначения (табл. 2.7 - 2.11), так и специальных (табл. 2.14). Производительность процесса - 0,3-2,0 кг/час.
Ручная дуговая наплавка графитовым электродом порошками и их смесями выполняется на постоянном токе прямой полярности на режиме: dЭ = 10-15 мм., Iсв = 180-210 A, UД = 27-30 В.
Толщина слоя порошка 7-9 мм, а толщина наплавленного слоя 2-3 мм. Производительность процесса 1-1,5 кг/час.
При наплавке высоколегированных сплавов вольфрамовым электродом в аргоне используют литые прутки (табл. 5.12). Производительность процесса 0,3-0,8 кг/час.
Гранулированные порошки и их смеси можно использовать и для индукционной наплавки, особенно, при ремонте и изготовлении органов землеройных машин и сельскохозяйственной техники. Производительность процесса высока - 9-10 кг/час.
Для стационарных, цеховых условий, при больших объемах наплавочных работ используют механизированные способы наплавки материалами, приведенными в гл. 5.
Параметры режима наплавки приведены в табл. 9.115, 9.116.
9.115 - Параметры режима механизированной дуговой наплавки цилиндрических поверхностей небольшого диаметра
Диаметр детали, мм |
Толщина наплавленного слоя, мм |
Диаметр электрода, мм |
Смещение проволоки с зенита, мм |
Сила тока, А |
Напряжение, В |
Скорость наплавки, м/час |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Наплавка под флюсом |
||||||
40-70 |
1,5-2,5 |
1,2-2,5 |
3-8 |
120-210 |
26-28 |
16-24 |
70-100 |
1,5-2,5 |
1,2-2,5 |
8-15 |
160-270 |
28-30 |
16-30 |
150-200 |
2-3 |
1,2-2,5 |
20-30 |
230-350 |
30-32 |
16-32 |
200-300 |
2-3 |
1,2-2,5 |
30-40 |
270-380 |
30-32 |
16-35 |
Наплавка в углекислом газе |
||||||
10-15 |
0,8 |
0,8 |
2 |
70-80 |
17-18 |
20-25 |
20-25 |
0,8-1 |
0,8 |
3,5 |
85-90 |
17-18 |
20-25 |
30-40 |
1 |
0,8 |
5-8 |
85-90 |
17-18 |
20-25 |
30-40 |
1-1,2 |
1 |
5-10 |
95-100 |
17-18 |
20-30 |
Продолжение табл. 9.115 |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Вибродуговая наплавка |
||||||
Внутренний ≥50 Наружный ≥15 |
0,5-1
1-1,5 |
1,6
1,8 |
-
- |
140-160
160-180 |
15-17
15-17 |
31-32
31-32 |
9.116 - Параметры режима автоматической наплавки под флюсом
Электродный материал |
Диаметр электрода, размер ленты, мм |
Сварочный ток, А |
Напряжение, В |
Скорость наплавки, м/час |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Цельнотянутая проволока |
2,0 3,0 4,0 5,0 |
300-400 300-600 400-800 500-1000 |
28-34 30-36 34-40 36-45 |
15-60 |
Порошковая проволока |
2,6 2,8 3,0 3,6 4,0 5,0 6,0 |
260-320 260-340 280-350 320-400 330-480 480-560 580-670 |
24-26 20-26 22-26 28-36 30-36 30-36 30-36 |
12-18 16-30 15-25 15-30 25-40 20-28 20-28 |
Плющенка |
2,5х6 |
400-600 |
25-34 |
12-25 |
Холоднокатаная лента |
30х0,5 40х0,7 50х0,7 60х0,5 65х0,7 80х0,7 100х0,7 |
520-560 550-650 650-750 850-620 950-1050 980-1200 1250-1350 |
32-34 32-34 34-36 32-34 36-38 34-36 38-40 |
10-14 |
Порошковая лента |
14х4 20х4 45х3 |
700-1000 600-1000 900-1050 |
32-36 28-36 34-36 |
15-30 15-40 15-20 |
Спеченная лента |
30х0,8-1,2 60х0,8-1,2 80х0,8-1,2 |
360-600 720-900 880-1200 |
28-32 28-32 28-32 |
15-30 |
Производительность способов наплавки составляет: плавящимся электродом в защитных газах и самозащитной проволокой 1,5-6 кг/час, автоматической под флюсом и проволокой 3-8 кг/час, проволокой с порошком 13-25 кг/час, лентой 5-20 кг/час. При этом следует иметь в виду, что использование самозащитной порошковой проволоки позволяет выполнять наплавку в полевых условиях часто без демонтажа изношенной детали с механизма, что значительно ускоряет и удешевляет проведение ремонтных работ.
Наиболее производительным способом, позволяющим за один раз наплавлять слой толщиной 30-40 мм, является электрошлаковая наплавка, однако она требует сложных устройств и высокой квалификации оператора-наплавщика. Производительность составляет 15-30 кг/час, а в отдельных случаях может достигать 120-150 кг/час.
В некоторых случаях возникает необходимость в нанесении слоя покрытия небольшой толщины, что достигается использованием способов дуговой металлизации и плазменного напыления
Последнее может выполняться с использованием порошков и проволок, причем эта технология является наиболее эффективной с энергетической точки зрения (табл. 9.117).
9.117 - Сравнительная характеристика некоторых электротермических способов нанесения покрытий
Показатель |
Электродуговая наплавка |
Плазменная металлизация |
||
порошком |
проволокой |
|||
нейтральной |
токоведущей |
|||
КПД нагрева материала, % |
20-40 |
2-4 |
3-5 |
8-10 |
Коэффициент использования материала, % |
70-80 |
20-60 |
50-75 |
50-75 |
Производительность, кг/час |
3-4 |
4-6 |
6-8 |
8-10 |
Энергозатраты по нанесению 1 кг покрытия, Дж·104 |
7-8 |
12-14 |
10-12 |
4-5 |
Технология плазменного напыления состоит из нескольких последовательных операций: подготовки порошков (сушка, просеивание и охлаждение - все это за 2-3 часа до напыления), подготовка поверхности (обезжиривание, травление, пескоструйная, дробеструйная, механическая обработка, подогрев), нанесение покрытия на режимах, приведенных в табл. 9.118. За один проход плазмотрона наносится слой толщиной 15-100 мкм. При нанесении самофлюсующихся порошков для повышения прочности сцепления и снижения пористости проводят оплавление покрытий (газовым пламенем, плазмотроном, в печи, ТВЧ и в соляных ваннах). Общим правилом при плазменной наплавке и напылении является предварительный подогрев деталей до температуры 450-600° С в зависимости от их размеров и формы: после напыления они загружаются в печь с температурой 550-650° С, которая потом поднимается до 700-750° С; детали выдерживаются на протяжении 2-3 часов и медленно охлаждаются с печью.
9.118 Параметры режима нанесения материалов плазменным напылением
Напыляемый материал |
Сила тока, А |
Напря-жение, В |
Расход рабочего газа, м3/час |
Расход транспорти-рующего газа, м3/час |
Размер частиц порошка, мкм |
Дистанция напыления, мм |
Сталь |
180 |
70 |
1,8(Ar) |
0,25 |
* |
140 |
Серебро |
250 |
35 |
1,8(Ar) |
0,20 |
63-80 |
100 |
Медь |
300 |
35 |
1,8(Ar) |
0,24 |
63-80 |
150 |
Бронза |
300 |
28 |
1,8(Ar) |
0,24 |
63-80 |
150 |
Хром |
350 |
30 |
2,2 |
0,33 |
40-80 |
120 |
Никель |
380 |
29 |
1,8 |
0,27 |
40-100 |
120 |
Латунь |
150 |
28 |
1,8(Ar) |
0,24 |
63-80 |
150 |
Нихром |
300 |
29 |
1,8 |
0,27 |
40-100 |
120 |
Борид хрома |
400 |
28 |
1,8 |
0,33 |
40-63 |
120 |
Борид ниобия |
260 |
80 |
2,2 |
0,36 |
20-63 |
90 |
Борид титана |
400 |
27 |
1,8 |
0,36 |
40-63 |
75 |
Борид циркония |
450 |
27 |
1,6 |
0,30 |
63-80 |
100 |
Оксид титана |
450 |
27 |
2,2 |
0,30 |
40-63 |
100 |
Оксид тантала |
260 |
80 |
2,2 |
0,36 |
20-63 |
75 |
Продолжение табл. 9.118 |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Оксид алюминия, кремния |
400 |
35 |
2,1 |
0,27 |
63-80 |
110 |
Оксид циркония |
400 |
32 |
2,4 |
0,36 |
40-80 |
100 |
Силицид молибдена |
400 |
26 |
1,3 |
0,30 |
40-80 |
100 |
Карбид хрома |
250 |
29 |
2,2 |
0,33 |
40-63 |
90 |
Самофлюсующиеся сплавы |
350 |
30 |
2,2 |
0,36 |
40-120 |
150-180 |
Примечание.1 - * Напыление проволокой диаметром 1,6 мм.
2. Неуказанный рабочий газ – азот или воздух, транспортирующий – то же.
