Сварочные материалы для цветных металлов и чугуна

Материалы для сварки меди. Для сварки меди применяют покрытые плавящиеся электроды марок «Ком-сомолец-100», ЗТ, ММЗ-2, ОМЗ-1. Электродные стержни изготовляют из проволоки M1, БрКМцЗ-1, БрОФ4-0,25 и Л90. В зависимости от материала стержня в покрытие электрода может входить марганцевая руда, плавиковый шпат, графит серебристый, ферросилиций, алюминий в порошке, полевой шпат, низкоуглеродистый ферромарганец, кремнистая медь. Сухую шихту замешивают на жидком стекле, которое составляет 20—25 % массы шихты. Технология их    изготовления    соответствует технологии изготовления электродов с покрытиями основного типа.

При сварке угольным или графитовым электродом используют круглые или прямоугольные присадочные прутки из меди марок M1, M2, МЗ или из меди с присадкой фосфора. Углекислый газ, выделяющийся при сварке, недостаточно защищает расплавленный металл от окисления, поэтому применяют присадочный металл с раскислителем — фосфором и флюс. Наибольшее распространение получил флюс-шлак, состоящий из 94— 96 % прокаленной буры и 6—4 % металлического магния. Флюсы, чаще всего в виде пудры, наносят на поверхность прутков или свариваемых кромок, смоченных раствором жидкого стекла (50 % жидкого стекла и 50 % воды). После этого пруток сушат на воздухе. Сечение прутка должно быть 20—25 мм2, так как использование прутков меньшего сечения приводит к более интенсивному окислению расплавленного металла.

Газовую сварку изделий из чистой меди толщиной до 4 мм выполняют с присадочной проволокой из чистой меди M1 или М2. При больших толщинах применяют присадочную проволоку с содержанием до 0,2 % фосфора и 0,3 % кремния, которые являются раскислителями. Несмотря на это, для раскисления дополнительно используют сварочные флюсы, содержащие соединения бора, фосфаты и галиды. Флюсы наносят на зачищенные и обезжиренные кромки (10—12 мм на сторону), а на присадочный металл, наносят покрытие, состоящее из флюса, 10—12 % древесного угля и жидкого стекла. Применяют также разработанные ВНИИавтогенмашем газообразные флюсы, представляющие собой раствор борно-метилового эфира с метиловым спиртом. Пары этого раствора поступают через флюсопитатель в сварочную горелку.

Ручную сварку латуни ведут металлическим плавящимся, угольным электродом и газовым пламенем. В качестве плавящихся электродов берут металлические стержни, близкие по химическому составу к свариваемому металлу. На стержни наносят покрытие основного типа с большим содержанием активных раскислителей — алюминий, графит и др. При сварке латуни угольным электродом применяют такие же флюсы, как и для меди. Присадочным металлом служат прутки из латуни ЛК62-0.5; ЛМц40-4,5; ЛК80-3 или    бронзы    БрОМцА8-0,7-0,7. Газовую сварку латуни выполняют с использованием нескольких материалов: присадочная проволока Л К62-0.5, содержащая 60,5—63,5% меди, 0,3—0,7% кремния и остальное — цинк, флюсом является прокаленная бура. Без специального флюса применяется самофлюсующаяся присадочная проволока ЛКБ062-02-004-05, состоящая из 60,5—63,5 % меди, 0,1—0,3 % кремния, 0,03—0,1 % бора, 0,3—0,7% олова и остальное — цинк. Пор, входящий в состав проволоки, выполняет функции флюса. Повышение производительности труда, получение металла шва с высокими механическими свойствами и почти полную безвредность процесса для сварщика обеспечивает флюс БМ-1, состоящий из 25% метилового спирта и 75 % метилбората. В сварочную ванну флюс вводится в виде паров. Ацетилен пропускается через флюсопитатель, в котором насыщается парами флюса, и затем подается в горелку. Таким же способом подается флюс БМ-2, состоящий из одного метилбората.

Ручную сварку бронзы можно выполнять покрытыми плавящимися электродами, угольным (графитовым) электродом и ацетилено-кислородным пламенем. Плавящийся электрод должен иметь стержень, близкий по химическому составу основному металлу с различными покрытиями. Так, сварку марганцовистой бронзы ведут электродами «Комсомолец-100», а изделий из бронзы ПрАМц9-2 — электродами со стержнем из этой же бронзы и покрытием, состоящим из 83 % криолита, 5 % хлористого калия, 2 % алюминиевой пудры, 8 % ферромарганца, 2 % бентонита и 45—55 % жидкого стекла по массе сухих компонентов покрытия. Для сварки алюминиевых и алюминиево-никелевых бронз можно применять электроды АНМц/ЛКЗ-АБ. Присадочным металлом при сварке угольным электродом служат литые бронзовые стержни диаметром 5—10 мм, состав которых аналогичен составу свариваемого металла. При сварке оловянистых бронз применяют флюсы, изготовленные из буры и борной кислоты, а при сварке алюминиевых бронз — на основе хлористых и фтористых солей щелочных и щелочно-земельных металлов и криолита. При газовой сварке бронз используют такие же флюсы, что и для сварки меди и латуни.

Материалы для сварки алюминия. Ручную дуговую сварку осуществляют покрытыми электродами, стержни которых изготовлены из алюминиевой проволоки, проволоки из сплава АК и некоторых других сплавов, выбор которых зависит от марки свариваемого металла. При сварке технически чистого алюминия и сплава АМц обычно используют проволоку, близкую по составу к свариваемому металлу. Для сварки алюминиевомагниевых сплавов рекомендуется проволока с несколько большим, чем в основном металле, содержанием магния. Для получения коррозионностойких соединений алюминия в агрессивных средах применяют проволоку, легированную цирконием, титаном или хромом. Покрытие электродов состоит из смеси хлористых и фтористых солей, связываемых раствором хлористого натрия в воде, раствором декстрина или водным раствором карбосил-метилцеллюлозы.

Наибольшее распространение получили электроды ОЗА-1 и ОЗА-2.

При ручной аргонодуговой сварке присадкой служит сварочная проволока, близкая по химическому составу основному металлу. Неплавящиеся электроды изготовляют из вольфрама с добавками тория (ВТ-15), лантана (ВЛ-10), иттрия (ВИ). Не рекомендуется использовать электроды из чистого вольфрама (ВЧ). В качестве защитных газов применяют аргон, смесь аргона и гелия повышенной чистоты. Микроплазменную сварку алюминия выполняют вольфрамовыми электродами ВЛ-10 диаметром 0,8—1,2 мм, при этом плазмообразующим газом является аргон чистотой не менее 99,6 %, защитным газом — гелий.

При сварке алюминия и его сплавов угольным электродом берут присадочную электродную проволоку марок АО, А1 или прутки из сплава АК, содержащего 5 % кремния. Для растворения оксидной пленки служат специальные флюсы, в состав которых входят хлористые натрий, калий, литий, фтористые натрий и калий, сернокислый калий и криолит. Флюсы разводят на чистой питьевой воде и в виде кашицы наносят (окунанием или кисточкой) на присадочные стержни слоем 0,2—0,3 мм. После этого стержни сушат на воздухе при 20—25 °С в течение 25—30 мин. Флюс можно наносить также на свариваемые кромки.

Газовую сварку алюминия выполняют с присадочной проволокой той же марки, что и свариваемый металл. Флюс готовят как для сварки угольным электродом и наносят на свариваемые кромки.

Материалы для сварки титана. Ручную аргонодуговую сварку титана и его сплавов выполняют с присадочным металлом и без него. Неплавящийся электрод изготовлен из лантанированпого вольфрама. При толщине более 2,5 мм присадочный металл по своему составу должен быть близким к основному или легирован алюминием (ВТ5). Во избежание пористости не рекомендуется применять присадочный металл, легированный марганцем или оловом. Присадочный металл выпускают в виде прутков длиной 300—400 мм. Прутки должны иметь чистую, не насыщенную водородом, не загрязненную маслом поверхность. Загрязнения снижают пластичность металла шва и способствуют образованию пор. Проволока для изготовления прутков должна иметь сертификат завода-изготовителя, в котором, кроме обычных данных, указывается содержание газов. Проволоку очищают травлением или механическими способами. Водород удаляется вакуумным способом. Подготовленные к сварке прутки должны храниться в металлических ящиках или в упаковке из плотной ткани. Для защиты зоны дуги и металла сварочной ванны применяют аргон высшего сорта. Защиту остывающей части шва и обратной стороны шва неответственных изделий можно выполнять аргоном 2-го сорта. Уменьшить пористость швов, улучшить условия защиты металла от взаимодействия с воздухом, уменьшить зону термического влияния и снизить погонную энергию по сравнению с обычной аргонодуговой сваркой позволяют фтористые флюсы систем АНТ, фтористые соединения щелочных и щелочно-земельных металлов. Флюс разводят этиловым спиртом (30 г флюса на 100 г спирта) до получения жидкой пасты, которую наносят на кромки свариваемых деталей. Сварку осуществляют после испарения спирта.

Материалы для сварки чугуна. При сварке чугуна особенно важно с точки-зрения уменьшения склонности швов к закалке снизить содержание углерода в наплавленном металле. Так как очень трудно избежать расплавления основного металла, то в качестве электродного металла чаще всего используют металлы и сплавы, не растворяющие углерод   (электроды на    основе    меди) растворяющие его без образования карбидов  (электроды на основе никеля) или связывающие углерод в трудно растворимые в твердом металле карбиды (электроды  , с сильными карбидообразующими элементами).

Медные электроды применяют для сварки изделий, работающих при незначительных статических нагрузках, а также требующих плотных швов. Получили распространение комбинированные медно-стальные электроды, например, медный стержень с оплеткой из мягкой стали, медный стержень с толстым покрытием, содержащим железный порошок (ОЗЧ-1), стальной стержень с медной оболочкой, пучок из медных и стальных электродов. Комбинированные электроды изготовляют из меди любой марки. Наиболее просты в изготовлении электроды с медным стержнем и стальной оплеткой. На медный стержень диаметром 4—7 мм и длиной 300—350 мм навивают спираль из полосок мягкой жести шириной 5— 10 мм. На изготовленные стержни наносят покрытие , УОНИ-13/45, меловое или другое. При сварке пучком электродов лучшие результаты получают, если в пучок  добавляется стержень из латуни или монель-металла диаметром 2—3 мм. Созданы медно-стальные электроды, в которых вместо углеродистой использована легированная сталь. К ним относятся аустенитно-медные электроды, изготовляемые из стальной проволоки ОХ18Н9 и медной оболочки. Металл, наплавленный этими электродами, имеет меньшую склонность к образованию трещин и пор, легче обрабатывается.

Когда требуется механическая   обработка   сварного соединения при неравнопрочности его металла с основным металлом, применяют электроды на основе никеля. Наибольшее распространение получили    электроды    из   монель-металла (сплав 65—70 % никеля с 25—30 % меди). На проволоку из монель-металла диаметром 2—4 мм  наносят покрытие специального состава (например, 40 % графита и 60%  мела или мрамора). Электроды могут быть изготовлены из проволоки Св-08Н50, на    которую  нанесено покрытие основного типа. За рубежом применяют электроды с содержанием никеля более 90 %. Существенным недостатком электродов на основе   никеля является их высокая стоимость.

К стальным электродам с карбидообразующими элементами в покрытии относятся электроды ЦЧ-4 и СЧС-ТЗ, содержащие в покрытии титан и ванадий. Для свяцапания углерода предпочтительно использовать ванадий, так как титан энергично соединяется с кислородом и азотом и шов загрязняется неметаллическими включениями. Поэтому большее распространение получили электроды ЦЧ-4, имеющие в покрытии 70 % феррованадия, а наплавленный металл содержит 9—10% ванадия. Производительность сварки небольшая, поэтому эти электроды в основном служат для сварки высокопрочною чугуна, а также для ремонта небольших дефектов и отливках из серого чугуна площадью не более 100 см2. Для заварки мелких дефектов рекомендуется применять электроды ЦЧ-5 со стержнем из низкоуглеродистой стали и с покрытием с графитизированными элементами.

Используют и электроды марок ОМЧ-1, ВЧ-3, СТЧ-4, ЭПЧ с чугунным стержнем. Электроды изготовляют из чугунных прутков марки А и Б диаметром не менее 10 мм — это электроды СТЧ-5а (ТУ Станколита), СТЧ-56 (ТУ Станколита), СТФЧ-9 (самофлюсующиеся, ТУ Станколита); УНЧ-2 (ТУ ВНИИАвтогенмаша); ПЧС-1 (ТУ ВНИИлитмаша). В состав покрытия вводят компоненты, стабилизирующие дугу, шлакообразующие и легирующие металл углеродом и кремнием. Толщина покрытия до 0,5 мм.

Если не требуется механическая обработка свариваемых деталей и не оговаривается их прочность, а также при сварке изделий из высокопрочного и ковкого чугуна можно пользоваться электродами для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей; рекомендуются электроды УОНИ-13/45 и УОНИ-13/55.

При газовой сварке чугуна горючим газом может быть ацетилен, пропан-бутан и городской газ, а присадочным металлом — чугунные прутки марок А и Б, а также специальные малолегированные чугунные присадочные прутки. Нельзя применять прутки, имеющие грубый излом с явно выраженными крупными включениями графита. Используемые при газовой сварке кислые флюсы, назначением которых является перевод образующегося диоксида кремния (Si02) в более легкоплавкие соединения, состоят из борсодержащих веществ. В качестве флюса применяется бура (плавленая, прокаленная, техническая), углекислый натрий и калий и двууглекислый натрий. Для получения качественных сварных соединений прутки покрывают флюсами. Например, флюс-покрытие имеет следующий состав  (в частях по    массе):

прокаленная бура — 22, борная    кислота—10,    глицерин— 5, вода— 15—20. Покрытие изготовляют из тщательно смешанных компонентов, которые кипятят в водном растворе глицерина. Раствор доводят до кипения и в него окунают прутки или наносят раствор на прутки кистью. Толщина слоя покрытия 0,5—1 мм.    Покрытые прутки просушивают при 90—110°С в течение 10—12 ч. Для низкотемпературной пайкосварки чугунным припоем служат присадочные чугунные прутки диаметром 6 мм, используемые при ручной сварке покрытыми электродами. Лучшие результаты получают в случае применения прутков-УНЧ-2 и СТФЧ-2. Флюс марки МАФ-1 состоит, %: плавленая бура — 33, кальцинированная    сода — 12, натриевая селитра — 27,   окись   кобальта — 7, фтористый натрий — 12,5 и фторцирконат калия — 8,5. Флюс наносят на поверхность разделки после ее нагрева до 300—400 °С. После расплавления флюса начинается процесс плавления припоя. При пайкосварке латунными припоями применяют пасту, состоящую из железных опилок и борной кислоты, присадочный материал из латуни Л63 или ЛОК59-1-03 и флюсы из буры, или из 50 %  буры и 50 % борной кислоты. Для низкотемпературной    пайкосварки   требуются   специальные   флюсы ФПСН-1 и ФПСН-2, включающие   углекислый    литий, кальцинированную соду, борную кислоту и солевую лигатуру. Для этого вида пайкосварки употребляют   припои ЛОК-1-03 или ЛОМНА 49-05-10-4-04. Первый припой применяется, если к наплавленному    металлу    не предъявляются требования одноцветности и одинаковой твердости с основным металлом.

При газопорошковой сварке используют специальные порошки НПЧ-1 и НПЧ-2. Первый — для изделий, сварные соединения которых в последующем будут обработаны режущим инструментом, а второй —для исправления дефектов на поверхностях, подвергающихся поверхностной закалке.