Сварочные работы в строительстве. Конспект лекций (стр. 4 )

5. Сварочные материалы

5.1. Электродная проволока

Для подвода тока и заполнения шва при сварке плавящимся электродом применяют электродные металлические стержни или проволоку.

Сварочная стальная проволока используется при автоматической и механизированной дуговой и электрошлаковой сварке, для изготовления стержней электродов и присадочных прутков при ручной дуговой сварке, газовой и всех способах сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов.

По ГОСТ 2246-70* изготовляют углеродистую (6 марок), легированную (30 марок) и высоколегированную (39 марок) стальную проволоку различных марок, диаметром 0,3; 0,5;0,8; 1,0; 1,2; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10 и 12 мм.

Сварочную проволоку обозначают буквами «Св» и последующими цифрами и буквами в зависимости от химического состава.

Пример химического состава сварочной проволоки приведен в таблице 5.1 (в %).

Таблица 5.1.

Марка проволоки	С не более	Mn	Si	Cr	Ni	Mo	Ti	S	P	Прочие
Не более
Углеродистая проволока
Св-08	0,1	0,35-0,6	0,03	0,15	0,3	-	-	0,04	0,04	-
Св-08А	0,1	– // –	– // –	0,10	0,25	-	-	0,03	0,03	-
Св-08ГА	0,1	0,8-1,1	– // –	– // –	– // –			– // –	– // –
Св-10Г2	0,12	1,5-1,9	– // –	0,2	0,3			0,04	0,04
Легированная проволока
Св-08ГС	0,1	1,4-1,7	0,6-0,85	0,2	0,25			0,03	0,03	Al-0,05
Св-08Г2С	0,11	1,8-2,1	0,7-0,95	– // –	– // –			0,03	0,03	Al-0,05
Св-12ГС	0,14	0,8-1,1	0,6-0,9	– // –	0,3			– // –	– // –
Св-10ХГ2С	0,06-0,12	1,7-2,1	0,7-0,95	0,7-1	0,25			– // –	– // –

("23") Стальную сварочную проволоку выпускают в мотках весом 2-40кг, в катушках (для сварочных автоматов) весом 5-80кг (соотв. d =0,3÷1,6 – 2÷5мм) или в кассетах. Поверхность проволоки должна быть без окалины, ржавчины, грязи и масла. Из таких же сталей выпускают наплавочную стальную проволоку диаметром d=0,3÷8мм; обозначают «Нn», используют только для наплавочных работ.

Для сварки алюминия и его сплавов применяется сварочная проволока из Аl и его сплавов, изготовляемая по ГОСТ 7871-75 различных марок, диаметром d=0,8÷12мм; обозначают СвА (табл. 5.2).

Таблица 5.2. – Примеры химического состава сварочной проволоки из алюминия и алюминиевых сплавов, %

Марка	Al	Mg	Mn	Si	Fe	Ti	Be	Прочие	Всего примесей	Примеси не более
СвА1	99,5	–	–	0,1-0,25	–	–	–	0,05	0,5	Cu-0.015
СвАК5	– // –	–	–	4,5-6	–	0,1-0,2	–	0,1	1,0	Fe-0.6; Zn+Sn-Cu 0.2
СвМг5	– // –	4,8-5,8	0,5-0,8	–	–	0,1-0,2	0,002-0,005	0,1	1,4	Fe-0.4; Si-0.4; Zn-0.2; Cu-0.05
СвАМг6	– // –	5,8-6,8	0,5-0,8	–	–	0,1-0,2	0,002-0,005	0,1	1,2	Fe-0.4; Si-0.4; Zn-0.2; Cu-0.1
СвА85Т	– // –	–	–	–	–	0,2-0,5	–	–	0,08	Fe-0.04; Si-0.04; Zn-0.02; Cu-0.01; Mg-0.01
СвАМц	– // –	–	1-1,5	0,2-0,4	0,3-0,5	–	–	–	–	Zn-0.1; Cu-0.2; Mg-0.05

("24") Выпускают СвА в мотках весом 1,5-40кг с консервирующей смазкой, во влагонепроницаемой упаковке.

По требованию потребителя при d 4мм проволока может поставляться в химически чистом виде и герметизированной упаковке.

5.2. Стальные сварочные электроды

Классификация. Для дуговой сварки применяют стальные, вольфрамовые, угольные и графитовые электроды. Наиболее распространены стальные электроды (рис. 5.1.) с покрытием. Стальные электроды плавящиеся, остальные – неплавящиеся.

Рис. 5.1. Электрод для ручной сварки

Для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей применяют электроды по ГОСТ 9467-75, а существует 5 классов. ГОСТ 9466-75 устанавливает классификацию, размеры и общие технические условия на покрытые металлические электроды для дуговой сварки и наплавки.

Согласно ГОСТ 9467-75 электроды по назначению подразделяются:

- для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву (σв) до 600 МПа (условно обозначается У);

- для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву (σв) свыше 600 МПа (условно обозначается Л);

- для сварки легированных теплоустойчивых сталей ( Т );

- для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами ( В );

- для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами ( Н ).

В каждом классе объединено несколько типов электродов.

Типы электродов имеют свое обозначение - Э42, Э42А, Э50 и т. д., где цифры характеризуют гарантированное минимальное σв в кгс/мм2 , а А-повышенные пластические свойства и вязкость наплавленного ими металла.

Например:

а) Э38, Э42, Э42А, Э46, Э46А - для сварки малоуглеродистых сталей:

Э42 – δ =18; а=8; =150° :

Э42А δ =22; а=15; =180°. |

б) для сварки низколегированных сталей - Э50, Э50А, Э55;

("25") в) для сварки легированных сталей повышенной прочности: Э60, Э70, Э85, Э100, Э125, Э150.

Электроды всех типов различают также по следующим признакам:

1) технологическим особенностям сварки (положение при сварке; глубина проплавления);

2) толщина покрытия (тонкое, толстое);

3) характеру образующихся при расплавлении шлаков;

4) роду применяемого тока и полярности.

Стандартные размеры электродов и общие технические требования к ним установлены ГОСТ.

d, мм	1,6; 2	2,5; 3	4	5;6;8;10;12
l, мм	225;250	350	400;450	450

Размеры электродов выбраны таким образом, чтобы не допустить чрезмерного перегрева (закон Джоуля-Ленца: электрод будет быстро плавиться или преждевременно сгорают органические компоненты покрытия). Учтено также, что при длинном электроде меньше времени идет на его смену, но очень длинными электродами сварщику неудобно манипулировать.

При особой необходимости ГОСТом допускается изготовление электродов нестандартной длины (например, для обучения сварщиков).

Требования к электродам и характеристики электродов. Электроды должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1) обеспечивать определенные механические свойства наплавленного металла и соединения и химсостава шва;

2) обладать хорошими технологическими и сварочными свойствами, обеспечивая:

("26") а) легкое зажигание и устойчивое горение дуги;

б) равномерное плавление покрытия без откалывания и образования больших козырьков;

в) равномерное покрытие металла шва шлаком и легкое удаление шлака;

г) получение металла шва без пор и трещин;

3) обеспечивать высокую производительность и допускать сварку на повышенном токе;

4) невысокая себестоимость электродов.

Выполнение требований обеспечивают подбором электродной проволоки определенного химсостава и покрытия. Важными характеристиками электродов являются коэффициенты расплавления αр, наплавки αн и потерь ψ, определяемые по формулам:

,

где qp и qн - соответственно вес расплавленного и наплавленного электродного металла в г;

I - сварочный ток, А;

t – время, в час.

Обычно αр < αн, т. к. часть расплавленного электродного металла теряется на окисление, испарение, разбрызгивание. Коэффициент αн характеризует удельную производительность наплавки или сварки. Чем больше αн, тем больше производительность сварки. Величина αн колеблется для электродов разных марок от 7 до 15 , при автоматической сварке αн =12-22 .

При наличии в электродном покрытии железного порошка или окислов железа qH и αн - могут оказаться больше qp, αр за счет перехода железа в шов из покрытия.

Коэффициент потерь φ характеризует потери электродного металла на окисление, испарение, разбрызгивание

Величина φ колеблется: при ручной сварке от 3 до 40%; при автоматической – от 1,5 до 2%.

5.3. Электродные покрытия

Назначение покрытий. Электродные покрытия выполняют стабилизирующие и защитные функции. Различают тонкие или стабилизирующие покрытия и толстые или качественные.

Тонкие покрытия, толщиной 0,1-0,3мм, состоящие из стабилизирующего материала (минералы, содержащие К и Nа), применяют для повышения устойчивости горения дуги. Сейчас такие покрытия для электродов не применяют. Толстые покрытия, образованные из тонкоразмолотых и тщательно перемешанных на жидком стекле материалов наносят на стержни под давлением слоем 0,5-3мм.

Вещества, входящие в состав защитных покрытий, выполняют следующие функции:

("27") а) обеспечивают устойчивое стабильное горение дуги, усиливая ионизацию дугового пространства (стабилизаторы - поташ, калиевая селитра, мел и силикат калия);

б) предохраняют расплавленный металл от вредного воздействия воздуха;

в) раскисляют и легируют металл шва, обеспечивая получение качественного наплавленного металла с заданными механическими свойствами и химсоставом;

г) улучшают металлургический процесс: это фториды (плавиковый шпат CaF2) и двуокись кремния (речной песок).

Для обеспечения достаточной прочности и влагоустойчивости, длительного сохранения свойств и прочности при перевозках электродных покрытий в их состав вводят связующие добавки - жидкое натриевое стекло Na2O·SiО2 или калиевое стекло K2OSiО2 (водные р-ры силиката K или Na) и подвергают прокалке при высокой температуре.

Для некоторых электродов в качестве связующей добавки применяют бакелитовый лак.

Свойства и классификация покрытий шлаков.

При сварке покрытие плавится несколько позже, образуя чехольчик или козырек. Равномерное расплавление покрытия обеспечивается при температуре плавления сварочного шлака - 1100° - 1200°.

Расплавившийся сварочный шлак должен быть маловязким, легкоподвижным, иметь малый удельный вес и небольшое поверхностное натяжение. При этих условиях он будет легко взаимодействовать с расплавленным металлом, раскисляя и дегазируя его, легко всплывать на поверхность металла, равномерно покрывать шов и способствовать его лучшему формированию. Температурный интервал перехода шлака из жидкого в твердое состояние (рис.5.2) должен быть коротким, особенно при сварке в вертикальном и потолочном положениях, т. к. быстро твердеющий шлак удерживает жидкий металл от стекания. ГОСТом защитные покрытия электродов по своему металлургическому действию разделяются на такие основные виды: кислое - А, в состав которого входят руды (гематит, марганцевая руда, кремнезем), раскислители (ферромарганец) и органические составляющие для газовой защиты.

Рис. 5.2. Кривые перехода шлака в твердое состояние из жидкого 1–шлак с нормальным температурным интервалом; 2–шлак с коротким температурным интервалом.

При сварке электродами с кислым покрытием происходит бурное кипение ванны и хорошая дегазация шва; однако увеличено разбрызгивание, выделяется много вредных марганцевых соединений, и в шве могут образовываться горячие трещины; типичные представители электродов с таким покрытием - ЦМ-7, ОММ-5, АНО-1 и др.; они токсичны.

Основное - Б, содержащее карбонаты кальция, магния, плавиковый шпат и ферросплавы. Шлаковая и газовая защита осуществляется указанными компонентами. При сварке электродами с основным покрытием обеспечиваются высокие механические свойства шва, особенно ударная вязкость при низкой температуре, низкое содержание водорода, а также стойкость против образования трещин; выделяется значительно меньшее количество вредных газов и паров, однако требуются хорошая очистка свариваемого металла от ржавчины и окалины и поддержание короткой дуги против образования пористости. Типичными представителями электродов с основным покрытием являются УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, СМ-11 и др.

Рутиловые - Р, содержащие рутиловый концентрат (рутил – ископаемыйTiO2), ильменит, ферромарганец, карбонаты кальция, магния и др. компоненты. Электроды с рутиловым покрытием марок МР-3, АНО-4, ОЗС-3, ОЗС-4 и др. отличаются высокими технологическими качествами и широко распространены в строительных организациях. Для возможности сварки на постоянном и переменном токах компоненты основных и рутиловых покрытий замешивают на калиево-натриевом жидком стекле или добавляют в сухую шихту размолотую глыбу калиевого стекла, что значительно увеличивают стабильность горения дуги;

Целлюлозное - Ц, содержащее в основном органические материалы (целлюлозу, древесную муку, крахмал и др.) и ферросплавы. При сварке это покрытие создает главным образом газовою защиту; толщина целлюлозного покрытия невелика, оно относится к тонкому или среднему покрытию. Электроды с целлюлозным покрытием пригодны для сварки во всех пространственных положениях. Представители электродов с целлюлозным покрытием - марок ВСЦ-2, ВСЦ-3, ОМА-2, ВСП-1б и др.

Могут быть покрытия смешанного типа, имеющие соответствующее двойное обозначение, или прочие - П.

При наличии в покрытии железного порошка (более 20%) к обозначению добавляют букву Ж.

Пример обозначения электродов в документации – электроды УОНИ-13/4ГОСТ 9466-75, а на этикетке или в маркировке коробок, пачек, ящиков:

что обозначает: электроды типа Э42А, марка УОНИ-13/45, диаметр 4мм, для сварки углеродистых и низколегированных сталей - У, с толстым покрытием - Д, с индексами по ГОСТ 9467-75, основное покрытие - Б, для сварки в любом положении - I, обратной полярности - О.

По толщине покрытия в зависимости от отношения Д/d (Д - диаметр покрытой части, d - диаметр стержня) электроды подразделяются:

("28") - с тонким покрытием (Д/d≤ 1,20) - М;

- со средним покрытием (1,20< Д/d≤ 1,45) - С;

- с толстым покрытием (1,45 < Д/d≤ 1,80) - Д;

- с особо толстым покрытием (Д/d>1,80) - Г.

Примеры применения электродов. Для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей применяют электроды типов Э42, Э46, Э42А, Э50А, Э55.

При изготовлении стальных конструкций широко применяют низкотоксичные рутиловые электроды с железным порошком в покрытии марок ЗРС-1, АНО-4, ОЗС-3, обеспечивающие высокое качество и производительность. Эти электроды вытеснили электроды марки ЦМ-7. На монтаже широко применяют рутиловые электроды марок МР-3, АНО-3, АНО-4, ОЗС-4 и др., пригодные для сварки в любом пространственном положении. Они почти вытеснили электроды марок ОММ-5 и СМ-5. Для сварки трубопроводов в полевых условиях широко применяют электроды марок ВСП-1б, ВСЦ-2, ВСЦ-3. Покрытия первых в качестве связующего имеют бакелитовый лак и называют целлюлозными. Вторые в покрытии содержат оксицеллюлозу, создающую газовую защиту и дающую мало шлака, также называются целлюлозными. Для заводских и монтажных ответственных сварочных работ применяют электроды марки УОНИ-13/45, обеспечивающие высокое качество металла шва. Для таких же работ применяют сходные электроды СМ-11.

Электроды УОНИ-13/55 и ДСК-50 используют для сварки низколегированных сталей; УОНИ-13/55У - для сварки стержневой арматуры ванным способом. Сталь малой толщины (0,8-3мм) сваривают электродами ОМА-2.

Для сварки алюминиевых сплавов применяют покрытия, замешанные на воде с раствором хлористых солей (поваренной) или декстрина в качестве связующего вещества. Для сварки сплавов типа АМц применяют покрытия марок А1 и А1Ф; стержни из основного металла; сварку силумина выполняют силуминовым стержнем с покрытием МАТИ-1.

Сварку алюминиевых сплавов электродами всех марок производят на постоянном токе при обратной полярности.

5.4. Флюсы сварочные

Для автоматической и механизированной сварки под флюсом и электрошлаковой используют сыпучее вещество - флюс, под слоем которого горит электрическая дуга или протекает электрошлаковый процесс.

Флюс защищает металл сварочной ванны от действия воздуха и обеспечивает требуемый химсостав и механические свойства металла шва. Кроме того, в сочетании с соответствующей электродной проволокой при правильном режиме сварки он способствует устойчивости сварочного процесса и хорошему формированию шва. Флюс должен быть таким, чтобы отсутствовали поры и трещины в шве и выделялось минимальное количество вредных газов при сварке.

Плавленые флюсы-силикаты, не содержащие ферросплавов, получают путем переплавки исходных составляющих (песка, марганцевой руды, магнезита, плавикового шпата и др.) и последующей грануляции расплава, в результате чего получают мелкие зерна - до 3 мм. Эти флюсы мало легируют металл шва Мn и Si за счет восстановления их из окислов, имеющихся во флюсе. Более значительное легирование Мn и Si и др. элементами достигается применением электродной проволоки соответствующего химсостава. Изготавливают по ГОСТ 9087-81, примеры химсостава приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3.Состав некоторых марок плавленых флюсов (ГОСТ 9087-81)

Марка флюса	Массовое содержание, %
SiO2	MnO	CaF2	MgO	CaO	Al2O3	K2O Na2O	Fe2O3	S	P
АН-348А	34-41	34-38	4-5,5	5-7,5	≤6,5	≤4,5	-	≤2	≤0,15	≤0,12
АН-348АМ	41-44	34-38	3,5-4,5	5-7,5	≤6,5	≤4,5	-	≤2	≤0,15	≤0,12
АН-8	33-36	21-26	13-19	5-7,5	4-7	11-15	-	1,5-3,5	≤0,15	≤0,15
АН-22	18-21,5	7-9	20-24	11,5-15	12-15	19-3	1-2	≤1	≤0,06	≤0,05
АН-47	28-32	14-18	9-13	6-10	13-17	9-13	-	≤2	≤0,05	≤0,08
АН-60	42,5-46,5	36-41	5-8	0,5-3	4-7	≤5	-	≤1,5	≤0,15	≤0,015

("29") Для сварки малоуглеродистой стали применяют флюсы АН-348А и ОСЦ-45 в сочетании со сварочной проволокой Св-08 и Св-О8А; для низколегированной - в сочетании с проволокой Св-08ГА или Св-I0Г2. Низкокремнистый флюс АН-10 применяют для сварки низколегированной стали в сочетании со сварочной проволокой Св-08 или Св-08А. Наличие в этом флюсе фтористого кальция и меньшее содержание окислов уменьшает выгорание примесей и обеспечивает хорошее легирование металла шва.

Шланговую механизированную сварку малоуглеродистой и низколегированной сталей выполняют флюсом АН-348АМ и ОСЦ-45М в сочетании с проволокой Св-08 и Св-08А.

Электрошлаковую сварку этих же сталей ведут под флюсом АН-8М с проволокой Св-08 и Св-08А (Ст.3 сп) или Св-10Г2 и Св-I2ГС (Ст.3 кп и НЛ).

Керамические флюсы сильнолегирующие, малочувствительны к содержанию С, S и Р в основном металле. Представляют собой «крупку» с размером зерен 1-2 мм, получаемую из тонкоразмолотых и тщательно перемешанных материалов, связанных жидким стеклом. Каждое зерно содержит все составные части флюса в заданных соотношениях.

Для сварки малоуглеродистых сталей применяют флюсы К-2, К-11 и КВС-19; для низколегированных - К-3 и КС-3ОХГСНА; для сварки тех и других - марок АНК-30, АНК-47.

Недостаток этой группы флюсов - зависимость химсостава от напряжения на дуге.

Керамические флюсы более эффективно, чем плавленые, осуществляют легирование шва, т. к. в их состав возможно включение различных ферросплавов и металлических порошков.

Легирование металла ванны при сварке плавлеными флюсами ограничено, т. к. возможно только за счет восстановления Мn, Si и др. элементов из их оксидов, либо путем применения легированной сварочной проволоки. Однако они проще в изготовлении, технологичнее, обеспечивают хорошую защиту ванны и высокую производительность сварки.

Пример состава керамического флюса марки АНК-30: SiO2 - 12%, СаО - 18%, МgО - 36%, СаF2- 12%, Аl2O3- 12%, ферросплавы + алюминиевый порошок - 13%.

5.5. Порошковая проволока

Порошковая проволока - трубчатая проволока с порошковым сердечником диаметром 1,2-3мм, изготовляется из стальной холоднотянутой ленты t = 0,3-0,5мм и b =9-15мм. Наибольшее распространение имеют проволоки кольцевого сечения с дополнительной одинарной перемычкой, с двойными перемычками, и более сложного сечения (рис. 5.3).

Рис. 5.3 Порошковая проволока и лента а, б, в, г, д, –однослойная; е – двухслойная; ж – лента; 1–стальная оболочка; 2–порошок

В состав порошкового сердечника трубчатой проволоки для сварки малоуглеродистой стали входят: рутил, ферросплавы, органические вещества и железный порошок. Для сварки малоуглеродистой и низколегированной стали применяют, например, порошковую проволоку марок ПП-АН-1, - АН-2, - АН-3, - АН-4; ПП-ДСК и ЭПС-15/2. Коэффициент (АН-3), (ЭПС-15/2).

Порошковую проволоку различных марок для дуговой сварки углеродистых и низколегированных сталей изготовляют в соответствии с ГОСТ . Она подразделяется по ряду признаков:

- по условиям применения на самозащитную (ПС) и газозащитную (ПГ);

- по пределу текучести на типы 34, 39, 44, 49, 54, 59, 64, 69, т. е. наплавленного металла в кгс/мм2;

- по категориям в зависимости от содержания в наплавленном металл С, S, Р в %%;

- по положению при сварке - нижнему (Н), нижнему и горизонтальному (Г), вертикальному и горизонтальному (В), для всех положений (У) и т. д.

("30") Самозащитные порошковые проволоки - ПП-АН1, ПП-АН3, ПП-АН7, ПП-АН-11, ПП-1ДСК, ПП-2ДСК, ЭПС-15/2 и др.

Порошковые проволоки, применяемые с дополнительной защитой СО2: ПП-АН4, ПП-АН8, ПП-АН9, ПП-АН10 и др.

Применяют сварочные проволоки сплошного сечения без всякой защиты - Св-20ГСЮТ с содержанием церия - (0,3-0,45)% и Св-15ГСТЮ ЦА, разработанные в институте электросварки им. .

5.6. Краткие сведения о производстве электродов и флюсов

Стержни электродов изготовляют из проволоки на правильно-отрезных станках. Материалы покрытия размельчают в герметичных аппаратах и замешивают в определенной пропорции с жидким стеклом. После нанесения покрытия стержня на электрообмазочном агрегате электроды просушивают, прокаливают и упаковывают в стандартные пачки весом 3-8кг и ящики весом 30-50кг. Электроды хранят в сухом месте, а длительно хранившиеся или увлажненные перед употреблением просушивают или прокаливают.

Плавленые флюсы получают плавлением в печах высушенной и размельченной шихты, состоящей из подобранных в определенной пропорции материалов. Расплавленную смесь гранулируют, или застывшую смесь дробят в дробилке. Подготовленный таким способом флюс просушивают и просеивают.

Керамические флюсы изготавливают без плавления шихты. Составляющие флюс материалы размельчают и замешивают с жидким стеклом в определенных пропорциях. Из полученной массы изготавливают брикеты, прокаливают их, дробят и просеивают для отделения «крупки». Применяют и сырую грануляцию, при которой «крупку» получают из сырой массы на специальных машинах с последующей прокалкой.

5.7. Материалы для сварки в среде защитных газов

Защитные газы.

Аргон вырабатывают из воздуха на установках разделения воздуха (содержание Ar в воздухе 0,9325%) трех сортов - высшего, 1 и 2 (в соотв. с ГОСТ *). Аргон – газ без цвета, запаха и вкуса, тяжелее воздуха (плотность γ = 1,784 г/л); не ядовит и не взрывоопасен.

Аргон высшего сорта (чистота 99,993%) применяют для сварки активных и редких металлов и сплавов (Ti, Zr, Nb и др.), а также ответственных изделий; 1-го сорта (чистота 99,987%) - для сварки алюминиевых и магниевых сплавов; 2-го сорта (чистота 99,95%) - для сварки нержавеющих, жаропрочных, высоколегированных сплавов, чистого Аl и малоответственных конструкций.

Поставляется Аr в баллонах под давлением 150 кгc/см (15 МПа). В баллон емкостью 40л (40 дм3) входит 6м3 аргона. Баллон серого цвета с надписью зеленым цветом «Аr».

Гелий (легче Аr в 10 раз, воздуха - в 7,3 раз; содержится в воздухе 0,000046 %) добывают из природных газов. При сварке его расход на 30-40% выше Аr . Допускаются незначительные примеси N2, Н2, О2 и влаги. Гелий – газ без цвета, запаха и вкуса, легче воздуха (плотность γ = 0,178 г/л). Выпускают по ТУ 2-х сортов - особой чистоты (99,995%) и высокой чистоты (99,985%). Баллон с гелием коричневый, белая надпись «Гелий».

Двуокись углерода (углекислый газ) СО2 поставляют в сжиженном виде в баллонах под давлением 75 кгс/см2 (7,5 МПа). Из баллона емкостью 40л, вмещающего 25кг жидкой двуокиси углерода, при испарении получается 12,625м3 газообразного СО2. Углекислый газ слегка кисловатого запаха и вкуса, тяжелее воздуха (плотность γ = 1,98 г/л); не ядовит и не взрывоопасен. В соответствии с ГОСТ 8050-85, выпускают 3-х сортов: высшего сорта - чистотой не менее 99,8% СО2, 1-го сорта - не менее 99,5% СО2, 2-го - не менее 98,0%. Баллон с СО2 черного цвета с надписью желтым цветом - «углекислота».

Электроды и проволока. Для сварки в инертных газах в качестве неплавящегося электрода используют вольфрамовую проволоку d =0,5 - 3мм или кованые прутки d =7 - 8мм. Так как температура плавления вольфрама высока (3377°С), расход таких электродов при сварке незначителен (0,04 - 1,5 г на I м шва).

Для сварки постоянным током прямой полярности применяют вольфрамовые электроды диаметром d=1-7,5мм c содержанием тория 1,5 -2%. Это облегчает зажигание дуги и увеличивает устойчивость ее горения. Для сварки переменным током они непригодны.

Применяют также нетоксичные лантанированые (лантан) и цирконированые (цирконий) вольфрамовые электроды, имеющие лучшие технологические свойства.

В качестве присадочной проволоки при сварке в инертных газах неплавящимся электродом применяют проволоку диаметром Ø1,6 - 5 мм такого же химсостава, как и свариваемый металл. При сварке плавящимся электродом применяют проволоку диаметром Ø 0,8 - 3мм для легированных сталей, 1,6 - 3мм - для Аl и его сплавов соответствующего химсоставов.

При сварке в СО2 применяют проволоку с повышенным содержанием легирующих и раскисляющих элементов, диаметр не более 3мм (Св-08ГС, Св-08Г2С - для Ст3 и НЛ; Св-10ХГ2С, Св-18ХГСА – для сталей повышенной прочности).

Контрольные вопросы

("31") 1. Какие способы соединения твердых тел и какие виды соединений существуют?

2. Дать определение физической сущности сварки. Как получить неразъемное соединение?

3. На какие группы делятся все существующие способы сварки? Сущность приемов.

4. Принцип технологии сварки плавлением.

5. Принцип технологии сварки давлением.

6. Сущность процесса пайки.

7. Сущность процесса склеивания твердых тел.

8. Назвать наиболее известных русских и отечественных сварщиков.

9. Классификация способов сварки давлением.

10. Классификация способов сварки плавлением.

11. Назвать наиболее важные электрические источники тепла для сварки плавлением.

12. Требования к источникам тепла для сварки плавлением.

13. Дать определение сварочной дуги, как она возникает?

14. Элементы сварочной дуги.

15. Что является основной характеристикой сварочной дуги? Определение, виды .

16. Особенности электрического режима дуги переменного тока. Способы повышения устойчивости таких дуг.

17. Факторы, отклоняющие дугу от прямолинейного положения; способы борьбы с отклонением.

18. Распределение температур и тепла в сварочной дуге.

19. Дать определение тепловой мощности дуги, эффективной тепловой мощности и погонной энергии дуги.

20. Описать процесс переноса (и его виды) металла в сварочную ванну.

("32") 21. Факторы, участвующие в переносе металла с электрода на изделие, их характеристика.

22. Условия плавления металла при дуговой сварке.

23. Типы сварочных ванн, определение.

24. Описать сварочную ванну I типа; ее характеристика.

25. Какие процессы протекают в сварочной ванне? Термический цикл.

26. Описать взаимодействие жидкого металла ванны с газами

(химические реакции).

27. К каким последствиям приводит насыщение металла ванны кислородом, водородом, азотом?

28. Способы защиты металла сварочной ванны; характеристика шлаков и требование к ним.

29. Сущность и механизм газовой защиты металла ванны.

30. Способы раскисления металла ванны; привести химические реакции.

31. Легирование и рафинирование металла шва.

32. Описать процесс кристализации металла шва.

33. Дать описание и характеристику участков зоны термического влияния.

34. Шлаковые включения в швах ; характеристика, меры предотвращения.

35. Охарактеризовать включения газов в металле шва; борьба с ними.

36. Горячие трещины, причины их появления в швах; оценка стойкости металла против их образования при сварке.

37. Холодные трещины, причины их образования; оценка стойкости стали против их образования при сварке.

38. Что такое сталь? Классификация сталей по химсоставу.

39. Какие основные химические элементы содержатся в стали? Легирующие элементы.

("33") 40. Назвать основные механические свойства стали и показатели их.

41. Свариваемость сталей; способы определения свариваемости сталей.

42. Оценка свариваемости стали специальными испытаниями.

43. Дать классификацию сварочных материалов.

44. Сварочная проволока; классификация, характеристика, назначение.

45. Сварочные электроды: классификация, характеристика, назначение.

46. Электродные покрытия: назначение, классификация, характеристика.

47. Флюсы сварочные: виды, применение при сварке; примеры маркировки.

48. Порошковая проволока: способы ее применения; маркировка,

49. Сварочные материалы для сварки в среде защитных газов: классификация, характеристика.

50. Изобразить электрод для ручной дуговой сварки; от чего и как зависят его основные размеры?

51. Расшифровать записи: Э42; Э42А; Э50; Э50А; Э55; что это за материалы?

52. Расшифровать записи: Св-08; Св-08А; Св-08Г2С; Св-ЮГ2; что это за материалы?

53. Расшифровать записи: 10Г2С1; 16Г2АФ; 10СНД; 15Г2СФ; что это?

Список литературы

1. , Мельник в промышленном строительстве, - М.: Стройиздат, 1977 .

2. , , Хренов сварочных процессов. - К.: Вища школа, 1976.-424 с.

3. Болдырев сварки в строительстве. Уч. пособие, Воронеж, 1987 .

4. Свариваемость сталей.- М.: Машиностроение, 1984.-215 с.

("34") 5. , Мельник и резка в строительстве.- М.: Стройиздат, 1с.

6. , , и др. Сварка строительных металлических конструкций. - М.: Стройиздат, 1993.-267 с.

7. Сварка и резка в промышленном строительстве: в 2-х т. /Под ред. .-М.: Стройиздат, 1989.-990 с.-(Справочник строи

8. Сварочные материалы для дуговой сварки Справочное пособие: в 2-х т., - т.1 . Защитные газы и сварочные флюсы / Под. ред. . - М.: Машиностроение, 1989.-544 с.

9. Словарь-справочник. /Под ред. академика АН УССР Хренова , Наукова думка, 1974 .

10. Справочник сварщика. /Под ред. изд. 4. М.: Машиностроение, 1982.-560 с.

11. , . Сварочные работы в строительстве и основы технологии металлов: Учебник. – М.: изд. АСВ, 1994. – 432с.

12. Жизняков и резка в строительстве. – М. Стройиздат 199с.

СОДЕРЖАНИЕ

Учебное издание

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

часть 1

СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

(для студентов всех форм обучения
по направлению подготовки «Строительство»)

Составители:

ЗАЙЦЕВ Е. И., НАЗИМ Я. В., БУСЬКО М. В.

preview_end()