2.3 Характеристика зварювальних матеріалів

Зварювальні матеріали - це загальний термін, під яким розуміють витратні матеріали, використовувані в процесі зварювання. Залежно від виду зварювання в якості зварювальних матеріалів можуть бути використані флюси, дріт, електроди, присадні прутки, захисні гази, керамічні підкладки та ін..

Зварювальні флюси - різні порошкоподібні або пастоподібні речовини. Їх призначення різна, залежно від способу зварювання. Наприклад, при електрошлаковому зварюванні використовуються гранульовані зернисті флюси, що утворюють розплав з хорошими струмопровідними характеристиками. Такі ж флюси застосовуються для захисту дуги і зварювальної ванни, а також для запобігання розбризкування металу при дуговому електрозварюванні. При газовому зварюванні використовуються порошкові або пастоподібні флюси. За допомогою флюсів у цьому виді зварювання відбувається очищення поверхні металу деталей, що з'єднуються.

Основна роль зварювальних електродів - подача електроживлення для нагріву в точку зварювання. Крім того, за допомогою електродів можна істотно змінювати хімічний склад зварного шва чи виробляти легування металу, що зварюється в точці зварювання. При дуговому зварюванні зазвичай використовуються плавлючі електроди, до яких відноситься зварювальний дріт (він буває суцільний і порошковий), присадні прутки, зварювальні стрічки та пластини. Якщо зварювальний процес передбачає плавлення, то за допомогою таких електродів вводиться присадний матеріал.

Керамічні підкладки стали використовуватися у зварюванні відносно недавно для забезпечення високої якості зварювального шва і створення зворотного валика. Керамічні підкладки універсальні - їх можна застосовувати при будь-яких типах зварювання і в будь-яких положеннях зварюваних матеріалів, навіть при виготовленні вигнутих швів.

Зварювання неплавким електродом в якості основного газу застосовується аргон - інертний газ, не здатний до хімічних реакцій і практично не розчинний у металах. Аргон вважається найбільш доступним і порівняно дешевим серед інертних газів. Будучи важчим за повітря, він добре захищає дугу і зону зварювання. Дуга в аргоні відрізняється високою стабільністю. Аргонодугове зварювання застосовують для з'єднання легованих сталей, кольорових металів і їх сплавів, її виконують постійним і змінним струмом. Аргон є основою захисним середовищем при зварюванні алюмінію, титану, рідкісних і активних металів. Газоподібний аргон зберігається і транспортується в сталевих балонах (за ГОСТ 949-73). Балон з чистим аргоном забарвлений в сірий колір, з написом "Аргон чистий" зеленого кольору. Вживання газових сумішей замість технічно чистих газів аргону або гелію в деяких випадках підвищує стійкість горіння зварювальної дуги, зменшує розбризкування металу, покращує формування шва, збільшує глибину спротиву, а також впливає на перенесення металу.

Суміш з 90% аргону і 10% водню вживається при зварюванні тонкого металу, забезпечуючи збільшення швидкості зварювання, зменшення зони термічного впливу. Суміш аргону з 10 - 12% азоту дозволяє уникнути попередньої термообробки, забезпечуючи корозійну стійкість металу шва. Добавка до аргону невеликої кількості кисню або іншого окисного газу істотно підвищує стійкість горіння дуги і покращує якість формування зварних швів. Для поліпшення боротьби з пористістю до аргону іноді додають кисень у кількості 3-5%. При цьому захист металу стає більш активним. Чистий аргон не захищає метал від забруднень, вологи та інших включень, що потрапили в зону зварювання з зварюваних кромок або присадочного металу. Кисень, вступаючи в хімічні реакції з шкідливими домішками, забезпечує їх вигоряння або перетворення в сполуки, що спливають на поверхню зварювальної ванни.

Застосування суміші аргону і вуглекислого газу (зазвичай 18-25%) ефективно при зварюванні низьковуглецевих і низьколегованих сталей. У порівнянні зі зварюванням у чистому аргоні або вуглекислому газі легко досягається перенесення електродного металу. Зварні шви більш пластичні, ніж при зварюванні в чистому вуглекислому газі. У порівнянні зі зварюванням у чистому аргоні менше ймовірність утворення пір. Газова суміш аргону з киснем зазвичай використовується при зварюванні легованих і низьковуглецевих сталей. Додавання до аргону кисню дозволяє запобігти пористість. Наявність кисню в дузі сприяє дрібнокрапельному переносу електродного металу.

Гелій використовується порівняно рідше. Гелій може застосовуватися в якості інертного захисного газу при зварюванні нержавіючих сталей, кольорових металів і сплавів, хімічно чистих й активних матеріалів. Гелій легший за повітря, що ускладнює захист зварювальної ванни, і, отже, вимагає більшої витрати на захист. У порівнянні з аргоном він забезпечує більш інтенсивний нагрів зони зварювання. Він має високу теплопровідність, має високий потенціал іонізації, тому при зварюванні в гелії збільшується температура дуги, напруга. Часто використовується суміш 70% аргону і 30% гелію. Газоподібний гелій зберігається і транспортується в сталевих балонах (згідно з ГОСТ 949-73). Балон пофарбований у коричневий колір, з написом "Гелій" білого кольору. При зварюванні міді захисним газом служить азот, так як по відношенню до міді він є інертним газом.

Ручний пальник (рисунок 2.3) для дугового зварювання в захисних газах служить для жорсткого фіксування W-електрода в певному положенні, підведення до нього електричного струму, подачі захисного газу в зону зварювання та охолодження струмоведучих частин повітрям або водою. Пальники для зварювання в монтажних умовах і при знижених температурах мають природне повітряне охолодження і розраховані на струм до 150 А.

Рисунок 2.3 - Пальники

Балон (рисунок 2.4) складається з сталевого безшовного циліндричного корпусу зі сферичним днищем, на який напресований башмак.

Рисунок 2.4 - Балон

Редуктор (рисунок 2.5) призначений для пониження тиску газу, що надходить з балона.

Рисунок 2.5 - Редуктор

Джерело живлення (рисунок 2.6) забезпечує роботу в неперервному і імпульсному режимах зварювання.

Рисунок 2.6 - Джерело живлення