Содержание
Переход к разделам статьи:
Какие особенности АрДС некоторых металлов? Как выбрать присадочный пруток? Зачем нужен присадочный пруток?
Банальные вопросы, которые задает себе каждый начинающий сварщик-аргонщик, ведь при аргонодуговой сварке (читайте АрДС для чайников) необходимо в одной руке держать горелку, перемещая ее вдоль линии соединения, а второй — добавлять присадочный материал в сварочную ванну по мере ее расплавления. В некоторых случаях, например, при сварке тонкого металла встык, можно обойтись и без прутка, но если нужно получить усиление шва в виде выпуклого валика или сварить тавровое соединение с определенным катетом, без присадки никак не обойтись.
Здесь все так же, как и в ручной дуговой сварке. Присадочный материал должен иметь сходный химический состав с основным металлом изделия, тогда и механические свойства шва будут высокими. В процессе плавления прутка и переходе металла в сварочную ванну происходит некоторое выгорание легирующих элементов, поэтому в идеале их процентное содержание в прутке должно быть немного выше, чем у свариваемого металла.
Вот некоторые металлы, которые широко используются на сегодняшний день во всех отраслях народного хозяйства и в быту:
- черные ;
- нержавеющие;
- алюминий;
- медь и ее сплавы.
Остановимся на каждом из них подробнее.
Черные стали
К ним можно отнести не только углеродистые, но и низколегированные стали. Варятся они при помощи ММА, но действительно высокачественного прочного сварного соединения можно добиться только с TIG. Считается, что низкоуглеродистые стали свариваются проще всего. Тем не менее процессы, проходящие в околошовной области могут приводить к упрочнению излишне разогретых зон при обычной сварке,а при многослойной сварке могут появляться проблемы с охрупчиванием. У кипящей и полуспойкойной низкоуглеродистой стали наблюдается падение показателя ударной вязкости в околошовной зоне.
Как известно, черные стали с содержанием углерода:
- до 0,25% относятся к хорошо свариваемым (ст.3, ст.10). Но в случае возникновения проблем, наподобие тех, что описаны выше, рекомендуется небольшой предварительны подогрев 150-200 градусов в электропечи СНОЛ.
- от 0,25 — 0,45% считаются трудносвариваемыми или ограниченно свариваемыми. Их нужно греть перед сварочными манипуляциями вольфрамовым электродом и обязательно термообрабатывать после. Если есть возможность провести полную термообработку, такую как отжиг или закалка+старение — это самый лучший вариант. Но если изделие уже готово, и в нем не допускаются какие-либо деформации, придется ограничиться низкотемпературным отпуском (или, как еще называют этот процесс, отдыхом).
- от 0,45% углерода и выше сталь не применяется для сварных конструкций, особенно, если она даже незначительно легирована. Но это для конструкций. Еслиизделие не будет нести каких-либо нагрузок, можно попытаться сварить и ст.55, только без резких температурных перепадов, с применением всех «металлургических» хитростей.
И наконец, мы добрались до сварочного прутка. Все вышеописанные случаи свариваются прутком Св.-08Г2С ГОСТ 2246-70 или его незначительными модификациями. Раскислители кремний и марганец в его составе положительно влияют на механические свойства шва, сдерживают развитие пористости шва, появление раковин, уменьшают разбрызгивание и т.д. Пруток используется для сварки изделий или конструкций ответственного назначения, таких как сосуды, трубопроводы высокого давления, нагруженные узлы и детали.
Импортный аналог Св.-08Г2С: омедненный сварочный пруток ER 70S-6. Микронное покрытие меди — это, конечно, большой плюс, так как медь защищает стальной стержень от питтинговой коррозии и окисления — эти процессы активно проходят в складских условиях хранения. Пруток ER 70S-6 не нужно зачищать перед сваркой наждаком, опасаясь, что грязь на его поверхности проявится в виде дефектов в сварном шве.
Механические показатели метала в шве при использовании ER 70S-6:
- Предел текучести 525 МПа;
- Предел прочности 595 Мпа;
- Удлинение 26%;
- КV – 30°С 70 Дж.
Нержавеющие стали
Коррозионностойкие стали варятся сложнее, чем черные из-за их более сложных физико-химических свойств.
Во-первых, у нержавейки больше электропроводность, поэтому понадобятся более высокие токи, чем обычно, приблизительно на 15%. Во-вторых, легирование хромом от 13% (что и делает сталь стойкой к коррозии) может вызвать проблемы. Например, при сварке нержавейки тонкостенной, которая встречается чаще, чем толстая,важно организовывать газовую защиту обратной стороны шва, обратного валика. Оксиды хрома приводят к возникновению трещин. Если вы сварили дорогую выхлопную систему автомобиля из стали AISI 304 и защита шва шла только с наружной стороны, со временем ваша система развалится. Чтобы защитить шов внутри трубопровода, в него напускают аргон, а открытые торцы закрывают заглушками.
Аустенитные стали типа 12Х18Н10Т (AISI 321); 08Х18Н10 (AISI 304) варят с прутком нержавеющим ER-308 (аналоги СВ-06Х19Н9Т, СВ -01Х19Н9, СВ-04Х19Н9). Стали типа 12Х18Н10т называют еще «пищевыми нержавейками», так как оптимальная пропорция хрома и никеля придает стойкость к агрессивным средам, таким как органические кислоты, образующиеся при переработке некоторых пищевых технических культур. Стали данного типа часто встречаются в быту.
Наплавленный металл ER-308, имеющий сходный химсостав, также не боится кислотных и прочих «недоброжелательных» сред. Низкое содержание углерода в проволоке ER-308 снижает риск развития межкристаллитной коррозии — процесса развития коррозии по границам зерен металла. Содержание кремния и марганца положительно сказывается на формировании и кристаллизации сварочной ванны.
Механические свойства ER-308:
- Предел текучести, Rp0.2 390 MПa;
- Предел прочности, Rm 600 MПa
- Относительное удлинение A5 42 %
- Ударная вязкость, J 120
Следующий класс сталей — хром-никель-молибденовые типа ст.10Х17Н13М3Т, ст.03Х17Н14М2; 15Х14Н14М2ВФБГ; 08Х16Н13М2В. Применяются чаще в промышленности, в быту гораздо реже. Благодаря легированию молибденом они становятся устойчивыми к еще более агрессивным кислотным средам ( серная, ортофосфорная кислоты и т.д.). Молибден препятствует местной коррозии, горячему образованию трещин, повышает температуру эксплуатации конструкций и механизмов и ударную вязкость при сверхнизких температурах. В качестве присадочного материала для этих сталей применяется пруток нержавейка ER-316 (отечественный аналог Св-04Х19Н11М3).
Механические свойства ER-316:
- Предел текучести 480 МПа
- Предел прочности 630 МПа
- Удлинение 33% КCV
- +20°С 175 Дж
- — 110°С 150 Дж
- -196° С 110 Дж
Часто задают вопрос про сварку нержавейки в бытовых условиях: нужно ли для этого приобретать дорогой источник питания инверторного типа? Совсем не обязательно, сварить нержавейку можно и на обычном ММА-сварочнике (смотрите наш Магазин отзывов). Некоторые из них, правда, имеют переключатель режимов ММА/TIG, но и те инвертора, в которых такая возможность отсутствует,можно приспособить к аргонодуговой сварке: приобретите вентильную горелку, баллон с аргоном и редуктор давления дополнительно. Сварка на таком самодельном аргонном аппарате имеет свои особенности, но если их учитывать, можно вполне сносно работать. Главное, не начинать сварку на изделии, приготовьте для этого графитовую подкладку. Если будете начинать на изделии, вольфрамового электрода вам хватит на пару поджигов, затем придется перетачивать. Заканчивать процесс также необходимо на графите.
Сварка алюминия
Про аргонодуговую сварку алюминия уже говорено-переговорено на всевозможных сайтах и форумах в интернете. Сварка алюминия – это сложней, чем чермета и нержавейки, но если делать все правильно, сам процесс и результат работы принесут вам удовольствие.
Какие алюминиевые сплавы чаще всего приходится варить?
Первое, это хорошо свариваемые деформируемые алюминиево-магниевые и алюминиево-марганцевые сплавы АМг и АМц не упрочняемые термической обработкой. Для сварки этих сплавов используется присадочный пруток TIG ER-5356 (отечественный аналог Св-АМг5 ГОСТ7871-75). Правило подбора прутка все то же: он должен иметь сходный химический состав с металлом изделия. В этом плане, пруток ER-5356 более всего соответствует таким маркам, как АМг3, АМг5, АМг6.
Механические свойства:
Предел текучести: 120 Мпа,
Предел прочности: 265 Мпа,
Удлинение: 26%
Второе, это литейные алюминиевые легированные кремнием (кремний+марганец) сплавы типа АК7ч (АЛ9), АЛ10, АД35 и т.д. и т.п. Они часто используются в различных конструкциях и узлах, которые требуют уменьшения веса при сохранении высокой прочности, так как все эти сплавы упрочняются термообработкой. Например, АК7ч можно состарить до твердости 70…80 НВ.
Для таких сплавов применяется присадка TIG ER-4043 (AlSi5), отечественный аналог Св-АК5 ГОСТ7871-75. Часто приходится исправлять дефекты литья или механические дефекты (алюминиевые автомобильные диски, корпуса авиационных асинхронных электродвигателей и т.д.).
Механические свойства шва, сваренного ER-4043 :
Предел текучести: 55 Мпа,
Предел прочности: 65 Мпа,
Удлинение: 18%
Как уже говорилось, алюминий – непростой металл. Поэтому есть смысл поговорить о трудностях, связанных с его сваркой. Вот некоторые особенности:
- Поверхность алюминия покрыта тугоплавкой оксидной пленкой АL2O3, по некоторым данным, температура ее плавления составляет 2000 -2700 градусов Цельсия, что на порядок выше температуры плавления самого алюминия, всего 600-650 градусов. Очевидно, что расплавив алюминиевую пленку вы неминуемо прожгете металл. Нужно удалить пленку какими-то другими способами. И они были придуманы.
Первый способ, сварка на переменном токе. Известно, что переменный ток отличается от постоянного тем, что он многократно меняет направление своего движение в единицу времени. Дуга переменного тока разрушительно действует на оксид алюминия.
Второй способ, это использование лепесткового круга для зачистки металла до блеска или химического травления.
- Также вам понадобится высокочистый аргон с самым низким содержанием примесей. Из обычного аргона незамедлительно «полезет» грязь.
- Высокая тепло- электропроводность алюминия требует от источника питания большой мощности и предварительного нагрева в электропечах.
- Большие объемы работ лучше выполнять на сварочных инверторах, специально предназначенных для сварки цветных сплавов: вы можете и регулировать «очистку алюминия» и работать в режиме 4Т в следующей последовательности: настраиваемый начальный ток – основной ток – кратер шва.
Сварка меди
В интернете вы найдете много информации по сварке меди, только вот 90% из этой информации – теория, переписанная еще с советской литературы или ей подобной. Практические советы приходится собирать по крупицам. А что самое главное в сварке? Правильно, практика и немного теории.
Что утверждается не без оснований: медь имеет высокую теплопроводность и электропроводность, требуются высокие токи. Может возникнуть проблема ее ломкости в горячем состоянии. Активно растворяет в себе кислород с образованием закиси меди и водород даже несмотря на защиту аргоном. Причем окисляется поверхностный слой зерен металла, образуется Cu+Cu2O. В связи с тем, что Cu2O имеет температуру плавления выше на 20 градусов, чем Cu, металл склонен к образованию горячих трещин.
При сварке меди используют также азотно-дуговую сварку. Азот, используемый в качестве инертной среды, обеспечивает лучшую защиту сварочной ванны, более глубокое проплавление при одном и том же токе. Но есть и недостатки: нестабильность дуги, низкая скорость сварки. Поэтому, по-прежнему, для сварки меди используют аргон, так как с ним работать проще, если сравнивать с азотом, и он стоит дешевле, чем гелий.
Теоретически, какая бы надежная газовая защита не была обеспечена, ее все-таки недостаточно: кислород и водород все-равно насыщают расплавленную медь. Для того, чтобы вывести эти вредные газы нужны раскислители. Вот почему не рекомендуется использовать для сварки меди чистую медь как присадочный материал, а с добавлением легирующих элементов. Например, присадочный медный пруток CuSi3 (CuSi3Mn1; БрКМц3-1; ESAB OK Tigrod 19.30) содержит 3,4% кремния и 1,1% марганца, которые связывают кислород и выводят его из расплава.
Химический состав CuSi3:
- Si 2,8-4,0
- Mn 0,75-1,50
- Fe о С. Но в большинстве случаев он не играет такой ролик, как отжиг при температуре 450 – 500 о С после сварки. Эта операция в большинстве случаев является обязательной для снятия внутренних напряжений и «перезапуска» структуры сплава.
Будьте внимательны. При нагреве оловянистых бронз до 550 о С происходит выплавление легкоплавкого компонента – олова. В связи с этим образуются многочисленные дефекты (поры, раковины).
Если несмотря на термическую обработку шов трескается, значит неудачно подобран присадочный материал и его необходимо заменить. В таком случае нужно удалить наплавленный металл (выполнить разделку болгаркой до удаления присадки). Если трещина проходит через кратер шва, необходимо отвести горелку в сторону основного металла.
Читайте про сварку латуни в отдельной статье.
Сварка магния
Магний – металл серебристо -белого цвета. В чистом виде, без примесей, он редко применяется. Зато в сплавах – часто. Магний в четыре раза легче стали, при этом магниевые сплавы обладают высокой прочностью, благодаря чему они популярны в первую очередь в автомобильной и авиационной промышленности, где стоит первоочередная задача снизить вес изделия. Также они используются в бытовой технике, пневмо- и электроинструменте и т.д.
Рядовые сварщики со сваркой магния сталкиваются не часто, но время от времени могут принести подварить что-нибудь подобное. Поэтому коротко расскажем о том, как сварить этот металл.
Магний часто сравнивают с алюминием. У этих металлов действительно есть общее – это относительно низкая температура плавления, около 600 — 650 °С и очень тугоплавкий окисел: MgO плавится при 2800°С. Однако плотность расплава у магния ниже, чем у алюминия.
Присадку и детали подготавливают химическим травлением.
Сварку магния ведут переменным током на короткой дуге (так лучше удаляется окисел и эффективней газовая защита). Жидкотекучесть при расплавлении у него высокая, практически, как у воды. Поэтому для формирования обратного валика используют подкладки из стали с канавкой. Сварку деталей толщиной 5-6 мм производят без разделки кромок соединения с подкладкой. Свыше 6 см выполняют V-образную разделку. Прочность сварных швов составляет 60-80% от основного металла.
Присадочный материал
Магниевая присадка – вещь редкая, дефицитная и дорогая. Продается очень мало где, и найти ее трудно. Простым алюминиевым прутком магний не варится. Что же делать, если принесли ремонтировать изделие, а отсутствуют необходимые для этого материалы? Казалось бы, безвыходная ситуация и в ремонте придется отказать. Но не спешите с выводами. Все необходимое вы можете достать в ближайшем магазине сантехники. Приобрести там нужно магниевый анод для водонагревателя, который можно распилить на «лапшу», зачистить – вот и готова присадка!
На заметку. Где еще есть Мg:
- Поддоны от «Запорожца»;
- Бензопила «Дружба»;
- Авиационные колеса.
Добавить комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Приветствую!
Сегодня небольшой ФАК по сварке алюминия с использованием аргонодуговой установки.
Сплав алюминия в последнее время время часто используется и не только в авто промышленности. Большое количество деталей из его сплавов можно встретить. Алюминий раньше был трудно ремонтируемым. так как источники для его сварки были громоздкими и дорогими. Сейчас с этим проблем не возникает, оборудование стало легким и не дорогим.
Используемая присадочная проволока, обычно 4043 и 5356, газ — аргон особой чистоты, переменный ток.
прежде чем начинать варить, необходимо проверить сплав на свариваемость. В идеале для этого нужна лаборатория, в которой установят сплав этого материала. Но так как это практически не возможно сделать, обычно проверка происходит следующим образом: деталь полностью зачищается от всех загрязнений, зачищается механически. После этого на подготовленной поверхности делается либо прихватка с присадкой, либо короткий шов, это позволит понять будет ли данный материал вариться или нет. Если все удачно и материал не кипит, не трескается после сварки, можно продолжать.
Я всегда могу вам помочь со сваркой в среде аргона. Сварка алюминия в Истре и Дурыкино
Практика…
Например приходилось варить отломанное ухо карбюратора газонокосилки.
Подготавливаем поверхности, делаем разделку, для лучшего проплава.
Видео покажет, а мистер тиг объяснит основную технику сварки алюминия.
Какие заготовки считаются толстыми?
Для алюминия эта величина начинается от 4.76 – 6.35 мм. Если для более тонких заготовок еще можно обойтись аппаратом средней мощности, то с толстыми уже справится только профессиональный аппарат для промышленной сварки.
Также, многое зависит от имеющегося оборудования, положения шва, сплава, способа сварки (вручнуюавтоматически), необходимого числа проходов и прочих факторов.
Какое оборудование выбрать?
При работе с толстыми заготовками используют механизированную сварку и присадочную проволоку с диаметром более 1.6 мм. Для заготовок толще 25 мм понадобится толстая проволока и оборудование с большим амперажом и ПВ.
Если требуемый ампераж превышает 150 А, стоит задуматься о покупке специализированных горелок с водяным охлаждением. Более простые горелки годятся если вы занимаетесь сваркой нечасто, но при работе с толстыми заготовками велик риск перегрева и нужна более долгая продолжительность включения.
Как подготовить заготовки и присадочный металл?
Заготовки нужно очистить от грязи, масел и влаги. Для предотвращения преждевременного расплавления, края толстой заготовки должны быть скругленными, иначе она может плохо проплавиться.
Присадка понадобится диаметром 2,38 – 4,76 мм. А значит и оборудование для подачи нужно особое, из-за пружинистости проволоки. Используя проволоку большого диаметра, обратите внимание на ПВ: часто эта величина используется из расчета что сварка производится под защитой CO2. При использовании аргона и его смеси с гелием, горелка нагревается больше, а ПВ становится меньше.
Очень важно очистить заготовку от оксидной пленки. Пока алюминий хранится на складе, оксидный слой утолщается, поглощает водород, собирает частицы грязи, которые могли оказаться в сварочной ванне. Водород, поглощенный расплавленным металлом, при его остывании превращается в такой дефект, как пористость.
Оксидную пленку нужно удалить с поверхности заготовки чистой стальной щеткой (ручной или автоматической). Не стоит прикладывать слишком много усилий, орудуя щеткой – есть опасность втереть загрязнители в мягкую поверхность алюминия. Лучше использовать шлифовальные и наждачные диски, сделанные специально для алюминия. Механическая обработка очистит поверхность лучше, но перед сваркой придется удалить с заготовки не только краску и эмульсию, но и следы хладагента и масел. Еще до применения щетки, поверхность стоит очистить ацетоном или не содержащим хлор очистителем тормозов. На рынке есть и более сильнодействующие очистители, но делая выбор в пользу них, стоит соблюдать особую осторожность.
Расходные материалы из алюминия нужно хранить надлежащим образом, для избежания попадания на них грязи и увеличения оксидной пленки. Это особенно важно для расходных материалов MIG сварки, так как защитный оксидный слой препятствует контакту между электродом из алюминия и медным наконечником. Если прутки для TIG сварки еще можно очистить от загрязнителей, то проволоку для MIG сварки очистить невозможно.
Волокнистая структура сварного шва образуется из-за нехватки защитного газа
Что может стать причиной появления трещин на заготовке? Как этого избежать?
Усадочные трещины могут образоваться по двум причинам.
Первая причина связана с застыванием металла. Если присадочный металл застывает при температуре равной или ниже температуры при которой застывает металл заготовки, то при усадке металл оказывает давление на сварочную ванну и сварной шов, от чего и образуются трещины.
Вторая причина связана с химическими свойствами металла. У сплавов 6ххх серии большой диапазон температур плавлениязастывания и они более расположены к трещинообразованию. Во время затвердевания, разницы температур могут стать причиной образования пустот между зернами шва.
Коррозионно-механическое растрескивание это следствие химической реакции, при которой некоторые составляющие сплава под воздействием высоких температур, вступают в гальванические реакции. Это явление называется “металлургическая восприимчивость”. Под воздействием окружающей среды, температуры и нагрузки на изделии могут появиться трещины.
Если в конце сварки резко оборвать подачу тока, при застывании сварочной ванны останется кратер, из которого пойдут трещины. В некоторых современных аппаратах для MIG сварки есть специальный режим заварки кратера – после того, как сварщик отпустит триггер горелки, аппарат некоторое время продолжает подавать пониженный ток для правильного завершения процесса – в результате сварной валик становится выпуклым, именно такая форма наименее предрасположена к растрескиванию. Если в вашем аппарате нет режима заварки кратера – заполните кратер, пройдя по нему горелкой дважды. При ручной TIG сварке это можно сделать с помощью регулировки тока ножной педалью и добавлением немного присадки в конце сварочной ванны.
При TIG сварке изделия нередко трескаются из-за нехватки присадочного металла, особенно если использовался сплав 6ххх серии. Добавьте в сварочную ванну достаточное количество присадочного металла, чтобы изменить химию процесса. Без присадочного металла (автогеном) сваривать такие сплавы нельзя. Серия 4ххх с примесью кремния менее расположена к растрескиванию чем самая популярная серия 5ххх, но не стоит использовать ее с 10.5% магния. Сплав 5052 это единственный представитель серии с примесью магния, который можно сваривать с присадками 4ххх серии.
Как по внешнему виду отличить качественно сваренное изделие от плохого?
Красивый шов не всегда бывает крепким. К сожалению, самый лучший способ проверить качество сварки, глубину провара и отсутствие пористости – это распилить изделие.
Обратите внимание на форму сварного валика. Хороший валик – плоский или слегка выпуклый, без пустот между ячейками шва и кратеров. Тщательно проверьте изделие с помощью проникающих красящих веществ. Волокнистый шов – индикатор непровара: возможно, при сварке не хватало энергии, тепловложения или использовалось оборудование неподходящего размера.
Как уменьшить зону термического влияния?
Проволока большего диаметра, большая скорость продвижения, меньшее количество проходов – всё это уменьшает зону термического влияния.
Использование высоких токов и защитного газа с примесью гелия позволит увеличить скорость продвижения, вследствие чего уменьшается зона термического влияния. Ведите горелку прямо, а не зигзагами.
Как избежать проблем с подачей проволоки?
Сварка толстых заготовок проволокой большого диаметра может стать причиной перегрева наконечника если горелка недостаточно охлаждается. В результате, вы получите недостаточный контакт с проволокой и большой нарост на конце горелки. Позаботьтесь о покупке подходящего оборудования.
Толстую проволоку легче подавать проталкиванием, чем тонкую. Возьмите алюминиевый наконечник побольше, чтобы расширение проволоки при нагревании не стало для вас неприятным сюрпризом. Направляющая труба должна быть из пластика, а U-образные ролики хорошо отполированы чтобы не повредить проволоку. Стопорной механизм должен быть отлажен так, чтобы не повредить проволоку при остановке сварки. Натяжение на ведущем ролике должно быть сопоставимо с натяжением проволоки из стали.
Как защитный газ действует на толстые заготовки?
При сварке толстых заготовок, для увеличения тепловложения к аргону часто добавляется гелий. Вследствие этого, валик сварного шва становится более плоским, увеличивается проплавление корня шва и уменьшается пористость.
При TIG сварке заготовок больше 6.4 мм и MIG сварке заготовок от 12.7 мм, часто вместо аргона используется смесь аргона и гелия, которая обеспечивает большее тепловложение, особенно необходимое при сварке алюминия. Полученный в результате шов будет шире, не такой глубокий по краям, как в середине, будет застывать медленнее, что даст меньшую пористость (за счет того, что из шва успеет выделиться большее количество водорода).
Убедитесь, что в зоне сварки нет сквозняков, утечек, слабо затянутых соединений, а на конце горелки нет грата.
Пара слов о безопасности на производстве
Помните, что для толстых заготовок нужно значительно больше тока. Увеличение ампеража повлечет за собой повышенное выделение тепла и света, что может стать причиной ожогов от температуры или ультрафиолетового света. Убедитесь что приняли все необходимые меры защиты.
Защитите глаза и кожу сварщиков и их ассистентов. Приобретите хорошие сертифицированные очки с защитой от ультрафиолета. При сварке толстых алюминиевых заготовок в дыхательные пути может попасть озон, поэтому нужно обеспечить хорошую вентиляцию.