3 Выбор сварочных материалов

3.1 Выбор сварочных материалов для ручной дуговой сварки

В ГОСТ 9467 – 75 «Электроды, покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей» приведено четырнадцать типов электродов для сварки конструкционных сталей. К данным типам электродов относятся также и электроды для сварки низкоуглеродистых сталей.

Электроды этих типов регламентированы только по характеристикам механических свойств и содержанию серы и фосфора в наплавленном металле, [3, С.40].

Согласно механическим характеристикам стали 20 (таблица 1) выбираем электроды типа Э42А.

В зависимости от содержания серы и фосфора в стали 20 (таблица 2), и согласно типичному химическому составу наплавленного металла, электродами данного типа [7], наиболее рационально использовать электроды марок:

а) УОНИ – 13 / 45;

б) СМ – 11.

Согласно ГОСТ 9467-75, охарактеризуем применяемые электроды.

УОНИ 13/45 - электроды, предназначенные для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Это электроды с основным типом покрытия, предназначенные для сварки во всех пространственных положениях, кроме вертикального сверху вниз. Их используют на постоянном токе обратной полярности.

СМ - 11 – электроды, предназначенные для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Это универсальные электроды с фтористо-кальциевым покрытием предназначенные для сварки во всех пространственных положениях. Содержание водорода в металле шва несколько выше, чем в металле шва выполненном электродами УОНИ 13 / 45. Их можно использовать при постоянном токе обратной полярности и переменном токе от источников питания дуги с напряжением холостого хода не ниже 65 В.

Согласно [7], сварочно-технологические характеристики электродов сравним в таблице 3.

Таблица 3 - Сварочно-технологические характеристики электродов

Свойства	УОНИ 13/45	СМ - 11
1	2	3
Устойчивость дуги	удовлетворительная	вполне удовлетворительная
Разбрызгивание	умеренное	умеренное
Отделимость шлаковой корки	хорошая	хорошая
Типичный коэффициент наплавки, г/А·ч	9,5	9,5
Провар	средний	средний
Склонность металла шва к образованию пор	при увлажнении покрытия, наличия ржавчины, окалины или масла на свариваемых кромках; при случайном удлинении дуги	при увлажнении покрытия, наличия ржавчины, окалины или масла на свариваемых кромках; при случайном удлинении дуги
1	2	3
Склонность металла шва к образованию горячих трещин	очень малая, возможна сварка сталей с повышенным содержанием углерода и вредными примесями	малая, пригодны для сварки сталей с повышенным содержанием углерода
Расход электродов на 1кг наплавленного металла, кг	1,6	1,45
Формирование шва	хорошее, валик выпуклый с чешуйчатой поверхностью	хорошее, валик слегка выпуклый с мелкочешуйчатой поверхностью

С учётом технологических характеристик, представленных выше, выбираем электроды марки СМ - 11. Это связано с тем, что эти электроды можно использовать как на постоянном, так и на переменном токе. Их универсальность позволяет, применять для данной марки стали относительно не сложное и не дорогое оборудование, что не скажешь об электродах УОНИ-13/45, которыми производят сварку на постоянном токе с применением относительно сложного по конструкции и соответственно дорогого оборудования. К тому же существенным достоинством электродов марки СМ – 11 является то, что они обладают более высокой производительностью по сравнению с электродами УОНИ 13 / 45 и меньшим расходом электродов.

Типичный химический состав и механические характеристики металла шва наплавленный электродами марки СМ – 11, представим в таблицах 4 и 5.

Таблица 4 - Типичный химический состав металла шва наплавленный электродами марки СМ – 11

С, %	Mn, %	Si, %	S, %	P, %
0,10	0,65	0,20	<0,03	<0,03

Таблица 5 - Механические характеристики металла шва наплавленный электродами марки СМ – 11

σ, Мпа	σ, Мпа	δ, %	ψ, %
480	360	26	60

3.2 Выбор сварочных материалов для сварки под флюсом

Автоматическую сварку выполняют проволокой диаметром 3-5мм. Равнопрочность соединения достигается подбором флюсов и сварочных проволок и выбором режимов и техники сварки. При сварке низкоуглеродистых сталей в большинстве случаев применяют флюсы АН-348-А и ОСЦ-45 и низкоуглеродистые электродные проволоки Св-08 и Св-08А. При сварке ответственных конструкций рекомендуется использовать электродную проволоку Св-08ГА.

При выборе электродной проволоки основное внимание уделяем химическому составу проволок, особенно на содержание вредных примесей таких как сера и фосфор. В электродной проволоке Св-08 содержание серы и фосфора находится в пределах 0,040%, а в проволоке Св-08А в пределах 0,030%.Остальные составляющие проволок практически одинаковы. Из этого делаем вывод, что электродная проволока Св-08А подходит лучше.

Химический состав проволоки Св-08А, [ГОСТ 2246-70], представим в таблице 6.

Таблица 6 - Химический состав проволоки Св-08А

C,%	Mn,%	Si,%	Cr,%	Ni,%	S,%	P,%
0,1	0,35-0,60	0,03	0,10	0,25	0,030	0,030

Приведем некоторые технологические данные по основным маркам флюса. Наибольшее распространение получил флюс АН-348А. Флюс обладает отличными технологическими свойствами, обеспечивает получение высоких механических свойств металла шва. Флюс АН-348А применяется в сочетании с низкоуглеродистой проволокой для сварки углеродистой стали и в сочетании с легированной сварочной проволокой – для сварки низко- и среднелегированных сталей. По химическому составу флюс относится к марганцевым высококремнистым флюсам. В зависимости от содержания окиси марганца флюсу придается тот или иной цвет – от буро-зеленого до темно-бурого.

Другой плавленый флюс, марки ОСЦ-45, по распространению конкурирует с флюсом АН-348А. Флюс относится к разряду марганцевых высококремнистых флюсов. Шихтой для его получения служит кварцевый песок, марганцевая руда, плавиковый шпат и кокс. У флюса ОСЦ-45 также большой диапазон свариваемых марок сталей (углеродистые, низко- и среднелегированные). Важнейшим преимуществом флюса ОСЦ-45 перед флюсом АН-348А является малая склонность к образованию пор при сварке металла, покрытого ржавчиной. Кроме того, флюс ОСЦ-45 более прост в изготовлении, так как в составе шихты меньше исходных компонентов.

Исходя из вышесказанного, выбираем флюс АН – 348А.

Химический состав сварочного флюса АН-348А, [ГОСТ 9087-81], представим в таблице 7.

Таблица 7 - Химический состав флюса АН-348А

SiO2 , %	MnO, %	CaO, %	MgO, %	Al2O3, %	CaF2, %	Fe2O3, %	S,%	P,%
41-44	34-38	6,5	5-7,5	4,5	4-5,5	2,0	0,15	0,12

4 РАСЧЕТ РЕЖИМОВ СВАРКИ