Сварочные материалы: определение, характеристика, изготовление, хранение. Основной сварочный материал

Соединение металлических конструкций способом сварки является наиболее распространенным методом в строительстве, приборостроении, выпуске машин и механизмов. В процессе сварки две поверхности соединяются после расплавления основного металла под действием тепла. Применяется добавочный наплавляемый элемент, образующий после охлаждения и кристаллизации сварной шов, или наплавку. Сварочный материал вводится в рабочее пространство плавящимся, токоведущим, неплавящимся электродом или газовой сваркой. В процессе работы материалы для сварки выполняют работу:

• при расплавлении, перемещении в дуге, нахождении в ванне, отвердевании защищают расплавленный металл;
• легируют и раскисляют металл, регулируя химический состав сталей;
• удаляют из заполнения шва оксиды, шлаки, фосфор и серу;
• освобождают шовную массу от азота и водорода.

Классификация материалов для сварки

Большое количество материалов, требующихся для соединения металлов сваркой, затрудняют точную классификацию, но основные сварочные материалы подразделяются так:

• присадочная проволока для сварки и наплавки;
• для дуговой сварки штучные электроды;
• проволочные и пластинчатые электроды для шлаковой сварки;
• присадочные добавочные материалы несплошного, сплошного, трубчатого сечения;
• присадочные волоченые, катаные, протянутые литые стержни и проволока, наплавочные ленты с порошковым покрытием;
• горючий газ или кислород;
• сварочная аппаратура, компрессор;
• баллоны для содержания газа;
• генератор для получения из карбида кальция ацетилена или ацетиленовый баллон под давлением;
• редуктор для снижения давления сварочного газа;
• горелки для сварки, закалки, наплавления с набором необходимых типов наконечников разного диаметра;
• резиновые шланги для перемещения кислорода;
• флюсы и порошки для сварки.

Плавящиеся проволоки, пластины и стержни

Такой вид электродов применяется при сварке в защитных газах, под флюсом, электрошлаковой. Стальная проволока, как сварочный материал, подразделяется на высоколегированную, низкоуглеродистую и легированную. Всего по сортаменту определяется 77 видов подобных изделий. Подбирая требуемые марки, меняют химический состав шва. Обычно применяют состав проволоки, похожий на свариваемый металл. Характеристика материала сварочного должна соответствовать ГОСТу и указывается на упаковке.

Легированная и низкоуглеродистая стали для изготовления проволоки делятся на омедненные и неомедненные. Для ручной сварки используют проволоку, рубленную на куски длиной от 360 до 400 мм. Поставляется потребителю мотками весом от 20 до 85 кг. Все мотки оснащаются этикетками с указанием изготовителя и технических параметров проволоки.

Пластины применяют для электрошлаковой сварки. Дуговая ручная сварка выполняется с помощью электродного металлического стержня со специальным покрытием, который называется электродом. Электроды делят в зависимости от толщины и состава нанесенного слоя и качества изготовления. По толщине различают особо толстое, среднее и тонкое покрытие. Три группы в ГОСТе служат для деления электродов в зависимости от точности изготовления и содержания серы и фосфора в составе покрытия. Тип сварочного материала с покрытием из стабилизирующих, связующих, раскисляющих, легирующих компонентов обозначается буквами:

• покрытие с кислотными добавками – А;
• основной классический вариант – Б;
• покрытие с добавкой целлюлозы – Ц;
• смешанные материалы в поверхностном слое – П.

Неплавящиеся сварные стержни и электроды для машинной сварки

Для соединения поверхностей в защитных газах используют специальные сварочные материалы. Определение такой сварки дается как процесс, использующий в качестве источника тепла электрическую дугу между электродом и поверхностью. Круглые электроды из вольфрама диаметром 5-10 мм подводят электрический ток к области дуги. В качестве материала используется чистый вольфрам или добавляются присадки оксидов лантана, иттрия, диоксида натрия. Сам вольфрам не удается заменить более дешевым металлом, так как он является самым тугоплавким, с высокой температурой кипения (5900 ºС) и применяется для сварки постоянным и переменным током.

Применение кислорода

Кислород тяжелее воздуха, он способствует сгоранию газов и паров с большой скоростью, при этом выделяется тепло и достигается высокая температура плавления. Взаимодействие сжатого кислорода с жирными маслами и смазочными материалами приводит к самопроизвольному воспламенению и взрыву, поэтому работа с баллонами кислорода ведется в чистых условиях, без опасности подобных загрязнений. Хранение сварочных материалов кислородного типа производится с соблюдением норм пожарной безопасности.

Кислород для сварки бывает технический, получаемый из атмосферы. Воздух обрабатывают в специальных разделительных аппаратах, удаляются углекислые примеси, конечный продукт сушится. Жидкий кислород для перевозки и хранения требует особых емкостей с повышенной теплоизоляцией.

Использование ацетилена

Ацетилен представляет собой соединение кислорода с водородом. Этот горючий газ при нормальной температуре находится в газообразном состоянии. Бесцветный газ содержит примеси аммиака и сероводорода. Опасной является воспламеняющаяся составляющая материала. Сварочного давления более 1,5 кгс/см² или ускоренного нагревания до 400 ºС достаточно для взрыва. Производят газ электродуговым разрядом, способствующим разделению жидких горючих составляющих или разложением карбида кальция под действием влаги.

Газовые заменители ацетилена

Требования к сварочным материалам позволяют применять для работы пары жидкостей и другие газы. Они используются, если температура нагрева превышает в два раза показатель плавления металла. Для горения разных видов газов требуется то или иное количество кислорода, поступающего в горелку. Горючие вещества взамен ацетилена применяются из-за их дешевизны и возможности повсеместной добычи. Они применяются в различных областях промышленности, но использование заменителей ограничено их сравнительно низкой границей нагревания.

Проволока и сварочные флюсы

Для сварки не применяется неизвестная проволока неопознанной марки. Поверхность присадочной проволоки выполняется гладкой, очищенной от ржавчины, окалины, жира. Она подбирается по показателю плавления, который ниже этой характеристики у свариваемых сталей. Одним из качественных свойств проволоки является ее постепенное плавление без резкого выброса брызг. В виде исключения, если нет требуемой проволоки, для сварки латуни, свинца, меди, нержавейки применяют полоски нарезанного металла из того же материала, который соединяется.

При сварке металлов, таких как алюминий, магний, медь, латунь, чугун, происходит активное взаимодействие цветного литья с кислородом из атмосферы или окислительного пламени. Реакция приводит к образованию окислов с высокой температурой плавления, которые создают вредную пленку и затрудняют переход вещества на поверхности в жидкое состояние. Сварочный материал под названием флюс, состоящий из пасты или порошка соответствующего состава, применяют для защиты поверхности расплавленной массы. Материалом служит борная кислота, прокаленная бура. Флюсы не используют при сварке легированных сталей.

Предохранительные водяные затворы

Приспособления для защиты резинового трубопровода и газового генератора от возврата обратного огня из горелки называют затвором. Требования к сварочным материалам определяют, что водяной затвор конструируется таким образом, что не дает воспламениться кислородной или ацетиленовой массе в отверстии горелки или резака. Водяной затвор обязательно присутствует в комплектации аппарата, это требование противопожарной безопасности, которое обязательно выполняется.

Затвор ставится на промежутке между резаком и горелкой, по инструкции он находится в исправном состоянии и периодически наполняется водой до положенного уровня. Это приспособление является главным в цепи сварочного оборудования.

Баллоны для хранения сжатых газов

Баллоны изготавливают в виде стальных сосудов цилиндрической формы. Конусное отверстие в области горловины закрывается запорным вентилем на резьбе. Соединение стенок баллона производится бесшовным способом, материалом служит легированная и углеродистая сталь. Наружная окраска дает возможность распознать вид газа, помещенного внутрь. Кислород транспортируют в голубых сосудах, ацетиленовые баллоны красят в белый цвет, желто-зеленый оттенок говорит о содержании водорода, остальные горючие газы помещают в красные емкости.

На верхней части баллона пишутся паспортные данные газа. Требование к хранению сварочных материалов предписывает устанавливать баллоны вертикально и крепить к стене хомутом. Вентили баллонов для хранения кислорода изготавливают из латуни, применение сталей не разрешается из-за коррозии материалов в газовой среде. Краны ацетиленовых газовых баллонов делают стальными, запрещается использовать медь и сплав с содержанием меди свыше 70%. Ацетилен во взаимодействии с медью образует взрывчатую смесь.

Газовые редукторы

Такой сварочный материал, как редуктор, служит для сброса газового давления из баллона и поддержания показателя на постоянном уровне в процессе всего времени работы, независимо от понижения напора вещества в баллоне. Редукторы выпускают двухкамерные и однокамерные. Первые работают более продуктивно, поддерживают неизменное давление и не замерзают при длительном использовании газовых смесей. Для подачи газа в горелку служат резиновые шланги с тканевыми прокладками, которые проходят предварительное испытание на прочность и выдержку напора, о чем существуют специальные документы. Отдельно применяют шланги для кислорода и ацетилена. Для подачи керосина и бензина используют рукава из материала, стойкого к бензину.

Требования к материалам для сварки

Для любого типа сварки используются материалы в соответствии со строгими стандартами, где четко обозначены требования к приемке и контролю. Все партии, пошедшие на изготовление сварочных материалов в заводских условиях, снабжаются сертификатом с указанием технических показателей:

• знак товарной принадлежности изготовителя;
• условные обозначения, состоящие из букв и цифр, показывающих марку и тип;
• заводской номер партии плавки и смены;
• показатель поверхностного состояния электрода или проволоки;
• химический состав сплава с указанием процентного соотношения;
• механические характеристики получаемого наплавленного шва;
• вес нетто.

Общими требованиями для всех электродов являются стабильно горящая дуга, хорошо сформированный шов. Металл полученной наплавки соответствует предварительно заданному химическому составу, расплавление стержня при работе идет равномерно, без разбрызгивания и выделения токсических веществ. Проволока способствует производству высококачественной сварки, шлак с поверхности шва удаляется легко, покрытие шва отличается прочностью. Электроды сохраняют технические параметры в течение длительного времени.

Для выполнения процесса сварки важна каждая деталь. Применение качественных материалов в работе играет не последнюю роль в процессе стойкого и прочного соединения металлов.