Различных материалов

Аппарат «Мультиплаз-2 500» позволяет получать неразъемные соединения различных металлов методами сварки, пайкосварки (пайки с использованием присадочных материалов, имеющих температуру плавления в диапазоне от 450 до 950 °С) и пайки.

Сваривать можно «черные» и низколегированные стали, в т.ч. некоторые сорта нержавеющих сталей и сплавов алюминия, металлы медной группы, чугуны и т.д.

Во многих случаях весьма эффективен метод пайкосварки, в частности при работе с «пищевой нержавейкой» толщиной менее 2 мм.

Создание неразъемных соединений из некоторых сплавов алюминия и некоторых сортов нержавейки возможно без применения защитных газов, так как рабочая часть факела плазменной горелки имеет защитную рубашку из перегретых паров водно-спиртовой смеси. Использование слова «некоторые» означает лишь то, что на сегодняшний день удалось поработать лишь с перечисленными ниже сплавами. Опыт отработки технологий по работе с конкретными металлами и сплавами показывает, что путем подбора соответствующих присадочных материалов и флюсов большинство задач удается успешно решить.

Технология сварки «черных» сталей

Сварка «черных» сталей составляет порядка 90 % общего объема всех сварочных работ. Поэтому основные рекомендации по работе с этими сталями приведены в § 3.5.

Возможность применения плазменного аппарата «Мультиплаз-2 500» для плазменно-дуговой сварки стыков труб из малоуглеродистых низколегированных сталей на объектах газификации подтверждена заключением Центра сварки и испытания труб Всероссийского научно-исследовательского института по строительству и эксплуатации трубопроводов, объектов топливно-энергетического комплекса.

По результатам испытаний установлено, что аппарат обеспечивает качественное выполнение сварных соединений в любом пространственном положении. Механические свойства сварных соединений пластин (сталь 09Г2С, толщина 6 мм) и труб (сталь 20, Ø57 × 4 мм), выполненных с применением аппарата «Мультиплаз-2 500» в режиме плазменно-дуговой сварки с использованием присадочной проволоки Св08Г2С Ø3 мм, соответствуют требованиям ВСН006-89 и СНиП 42-01-2002 «Газораспределительные системы».

Таблица П2.1. Параметры рабочих процессов сварки «черных» сталей

Материал	Форма образца	Харакерный геометрический размер, мм	Вид процесса	Присадочный материал	Диаметр присадочного материала, мм	Флюс	Режим	Показания вольтметра, В
Ст - 3	Труба	Ø57 × 4	Cварка	Св04ХФ1М3	2	Нет	MODE I – 3 MODE II – 4…5	160...180
Ст - 3	Полоса	100 × 120 × 6	>>	Св08Г2С	3	Нет	MODE I – 3 MODE II – 3	160...170
Ст - 3	Труба	Ø57 × 4	>>	Св08Г2С	3	Нет	MODE I – 3 MODE II – 3	160...170
Ст - 3	Пластина	d = 2	>>	Вязальная проволока	1,5	Нет	MODE I – 3 MODE II – выкл.	160
Ст - 3 + медь	Пластины	d = 0,8 + d = 0,5	Пайко-сварка	Припой HARRIS	2	Бура	MODE I – 2 MODE II – выкл.	140
Ст - 3 + медь	Проволока Пластина (Пепельница)	Ø3 d = 0,5	Пайко-сварка	Припой HARRIS	2	HARRIS	MODE I – 3 MODE II – выкл.	135...145
Ст - 3 + 12Х18Н10Т	Пластины	d = 4,5	Сварка внахлест	Св12Х18Н10Б	2,5	Нет	MODE I – 3 MODE II – 3	160...170
Ст - 3 + 12Х18Н10Т	Пластины	d = 4,5	Сварка встык	Св12Х18Н10Б	2,5	Нет	MODE I – 3 MODE II – 3	160...170

Сварка тонких сталей типа Ст.3…Ст.20 толщиной ≈0,4 мм производится в следующем режиме: переключатель «MODE I» находится в положении 1, «MODE II» – выкл., а показания вольтметра составляют ≈135…145 В. Присадочная проволока (типа «вязальной») – Ø 0,8…1 мм. Для уменьшения скорости истечения из сопла газоплазменного потока имеет смысл не слишком сильно затягивать пробку заливной горловины, что позволяет сделать факел более мягким. С целью большей локализации теплового потока в зоне сварки можно применять сопло с отверстием Ø 1,5…1,7 мм (для этого можно с использованием простейшего приспособления рассверлить сопло Ø1 мм, имеющееся в ЗИПе, сверлом соответствующего диаметра). Сварку лучше вести на медной или алюминиевой подложке, что позволит избежать перегрева и прожига стали.

Параметры рабочих процессов получения сварных соединений некоторых сталей приведены в табл П.2.1.

Технология сварки алюминиевых сплавов во всех случаях, практически, одинаковая. Горелка заправляется водно-спиртовой смесью с концентрацией спирта ≈55 % (этиловый, пропиловый, изопропиловый и т.п.) и выводится на третий режим «MODE I» (табл. П.2.2). Места, подлежащие сварке, тщательно зачищаются личневым напильником. Зачищенное место прогревается и посыпается флюсом Ф-34А, который прилипает к поверхности. Далее это место снова прогревается до расплавления флюса так, чтобы он равномерно залил (покрыл) поверхность, подлежащую сварке. Затем прогревается конец присадочной проволоки и опускается во флюс, который налипает на прогретый конец присадки. Опять прогревается деталь.

Присадку с флюсом держим в зоне сварки так, чтобы она прогревалась одновременно со свариваемым образцом. Сварка осуществляется левым горизонтальным способом. Горелку держим почти вертикально. Очень важно точно выбрать зону факела, которой будет производиться сварка (т.е. расстояние от сопла горелки до зоны сварки), и внимательно следить за состоянием сварочной ванны во избежание «провала» металла. После добавления очередной порции присадочного материала в сварочную ванну горелка резко отводится в сторону, а затем быстро снова возвращается. Если деталь массивная, то, учитывая высокую теплопроводность алюминиевых сплавов, нужно использовать дополнительный подогрев. Остатки флюса желательно удалить. В случае флюса Ф-34А это можно сделать смоченной в воде ветошью.

Таблица П.2.3. Параметры рабочих процессов сварки алюминиевых сплавов

Материал	Форма образца	Характерный геометрический размер, мм	Вид процесса	Присадочный материал	Диаметр присадочного материала, мм	Флюс	Режим	Показания вольтметра, В
АД - 31	Фрагмент оконной рамы	d = 2	Сварка	DEAlMg3	4	Ф-34А	MODE I – 3 MODE II – выкл.	120...140
АД - 31	Угловая вставка оконной рамы	d = 4	>>	Электро-проволока	2	Ф-34А	MODE I – 3 MODE II – выкл.	130...145
АМг - 6	Пластины	d = 2	>>	АМг-6	2	Ф-34А	MODE I – 3 MODE II – выкл.	135...170
Электрические шины (технический алюминий)	Пластины	d = 4 b = 40	>>	АМг-6	3	Ф-34А	MODE I – 3 MODE II – выкл.	190...200
АМ - 5К + АД - 31	Сковорода. Ручка	d = 5 + d = 2	>>	АМг-6	4	Ф-34А	MODE I – 3 MODE II – выкл.	140...180
АД - 31Т	Пластины	d = 5	>>	АМг-6	5	Ф-34А	MODE I – 3 MODE II – выкл.	170...180
АД - 31	Труба квадратная и уголок	20 × 20 × 2 15 × 20 × 2	>>	АК - 5	1,6	Ф-40А	MODE I – 3 MODE II – выкл.	120...140
АД - 31Т	Полоса	d = 3	>>	АМг-6	4	Ф-40А Ф-34А	MODE I – 3 MODE II – выкл.	135...170
АД - 31	Шина электрическая	d = 4,5 b = 50	>>	АМг-6	4	Ф-34А	MODE I – 3 MODE II – выкл.	135...170
Алюминиевый сплав	Пластина	1,6 × 50 × 100	>>	АМг-6	5	Ф-34А	MODE I – 3 MODE II – выкл.	120...145
Алюминиевый сплав	>>	0,8 × 25 × 125	>>	АМг-6	5	Ф-34А	MODE I – 3 MODE II – выкл.	110...120
АД - 31Т	>>	5,0 × 50 × 100	>>	АМг-6 Электропроволока	3 2	Ф-34А	MODE I – 3 MODE II – выкл.	140...170 130...160
Амц+ 12Х18Н10Т	Трубки	Ø10 × 1 Ø8 × 1	Пайко-сварка	STC1-01R (AlSi5)	2,4	ULTRA FLUX АФ-4А Ф-34А	MODE I – 2 MODE II – выкл.	130...140
Алюминиевый сплав + Ст. 5	Трубки	Ø10 × 1 Ø8 × 1	Пайко-сварка	АЛАР-МЕТ-21 STC1-01R	Пруток с желобком b = 4 2,4	Ф-40А Ф-34А	MODE I – 2 MODE II – выкл.	130...140

Пайкосварка алюминиевой трубки Ø10×1 мм с трубкой из нержавейки 12Х18Н10Т Ø8×1 мм:

1. Поверхность нержавейки обрабатывается драчевым напильником, покрывается флюсом Ф-40А и облуживается присадкой STC1-01R Ø2,4 мм.

2. Затем это место обрабатывается флюсом Ф-34А.

3. Далее осуществляется пайкосварка алюминиевой трубки с нержавеющей с использованием присадки STC1-01R Ø2,4 мм.

Пайкосварка электротехнической медной шины с алюминиевой шиной (сечение каждой 6×60 мм²):

1. На медной шине делается фаска с углом в 30°.

2. Производится облужка меди припоем АЛАРМЕТ-21, в качестве флюса применяется бура.

3. Производится облужка этой же поверхности алюминиевым припоем STC1-01R Ø2,4 мм с флюсом АФ-4А.

4. Далее осуществляется пайкосварка меди с алюминием. В качестве припоя используется проволока STC1-01R Ø2,4 мм, а в качестве флюса – Ф-34А.

Технология сварки и пайкосварки нержавеющих сталей

Горелка заправляется водно-спиртовой смесью с концентрацией спирта ≈55 % (этиловый, пропиловый, изопропиловый и т.п.) и выводится на соответствующий режим работы (табл. П.2.4). На местах, подлежащих сварке, снимается фаска и устанавливается необходимый зазор между деталями (в зависимости от толщины материала). Работы проводятся в плазменно-дуговом режиме с применением присадочной проволоки или без нее. Используется комбинированный способ сварки, при котором периодически кратковременно применяется прямая дуга, которая прерывается за счет удаления сопла горелки от сварной ванны на 15…20 мм, а прогрев в это время производится факелом косвенной дуги. В данных работах флюс не использовался. При повышенной шероховатости сварного шва необходимо уменьшить напряжение на дуге, подобрать соответствующую присадочную проволоку или увеличить концентрацию спирта (но не более 60 %).

Технология пайкосварки нержавеющих сталей типа 12Х18Н10Т

Горелка заправляется водно-спиртовой смесью с концентрацией спирта ≈55 % (этиловый, пропиловый, изопропиловый и т.п.) и выводится на плазменный режим «MODE I» (см. табл. П.2.4). Место пайкосварки предварительно зачищается металлической щеткой и равномерно прогревается пламенем горелки до появления цветов побежалости (≈600 ^oС), затем посыпается флюсом, например «HARRIS». При дальнейшем прогреве флюс расплавляется и, равномерно растекаясь, покрывает зону пайкосварки.

Таблица П.2.4. Сварка и пайкосварка нержавеющих сталей

Материал	Форма образца	Характерный геометрический размер, мм	Вид процесса	Присадочный материал	Диаметр присадочного материала, мм	Флюс	Режим	Показания вольтметра, В
Нержавейка	Пластины	δ = 8	Cварка	Отбитый электрод ОЗЛ-8	3	Нет	MODE I – 3 MODE II – 5…3	150...180
>>	>>	δ = 8	>>	Сварочная проволока ThIJE-308LSi	2,5	Нет	MODE I – 3 MODE II – 5…3	150...180
>>	>>	δ = 4	>>	Сварочная проволока нержавейка	2	Нет	MODE I – 3 MODE II – 3	170...180
12Х18Н10Т	Труба	Ø26 × 4	>>	Отбитый электрод ОЗЛ-8	3	Нет	MODE I – 3 MODE II – 3	160...180
12Х18Н10Т	Трубка	Ø8 × 1	Пайко-сварка	L-Ag40Sn DIN8538	1,5	Нет	MODE I – 2 MODE II – выкл.	120
12Х18Н10Т	Пластина	δ = 1	Пайко-сварка	L-Ag40Sn DIN8538	1,5	Нет	MODE I – 2 MODE II – выкл.	130...140
12Х18Н10Т	Пластина	δ = 1	Сварка	Св06Х18Н9Г	2	Нет	MODE I – 4 MODE II – 2	140...150
12Х18Н10Т	Трубка	Ø8 × 1	Пайко-сварка	L-Ag40Sn DIN8538	1,5	Нет	MODE I – 2 MODE II – выкл.	120
10Х17Н13М2Т	Труба	Ø20 × 2	Сварка	Сварочная проволока ЦТ-11	3	Нет	MODE I – 3 MODE II – 3	130...140
12Х18Н10Т + Ст - 3	Пластины	δ = 4,5	Сварка встык	Св12Х18Н10Б	2,5	Нет	MODE I – 3 MODE II – 3	160...170
12Х18Н10Т + Ст - 3	Пластины	δ = 4,5	Сварка внахлест	Св12Х18Н10Б	2,5	Нет	MODE I – 3 MODE II – 3	160...170
12Х18Н10Т + АМц	Трубки	Ø8 × 1, Ø10 × 1	Пайко-сварка	STC1-01R (AlSi5)	2,4	Ф-40А Ф-34А	MODE I – 2 MODE II – выкл.	130...140
12Х18Н10Т + алюминиевый сплав	Трубки	Ø8 × 1, Ø10 × 1	>>	STC1-01R	2,4	Ф-40А Ф-34А	MODE I – 2 MODE II – выкл.	130...140
Медь + + нержавейка + + чугун	Трубка Трубка Сегмент	Ø10 × 1, Ø8 × 1, δ = 3…4	>>	П81 Пруток-желоб	b = 4…5	HARRIS	MODE I – 3 MODE II – выкл.	150...160

Пайка ведется справа налево с помощью припоя «П-81». Одновременно разогреваются кромки соединяемых деталей и конец проволоки припоя до температуры плавления припоя (≈680 ^oС). Расплавленный припой, растекаясь и смачивая кромки деталей, образует прочное, неразъемное соединение. Значительно проще осуществляется пайкосварка офлюсованным присадочным прутком 540 Sn (L-Ag40Sn по DIN8513), предназначенным для высокотемпературной пайки в холодильной и пищевой промышленности. Этот припой хорошо смачивает соединяемые поверхности и заполняет зазоры соединений. При этом получаются вакуумно-плотные швы, обладающие высокой прочностью, способные выдерживать значительные вибрационные и ударные нагрузки в большом диапазоне рабочих температур. Пайкосварка алюминиевой трубки Ø10 × 1 мм с трубкой из нержавейки 12Х18Н10Т Ø8 × 1 мм.

1. Поверхность нержавейки обрабатывается драчевым напильником, покрывается флюсом Ф-40А и облуживается присадкой STC1-01R Ø2,4 мм.

2. Затем это место обрабатывается флюсом Ф-34А.

3. Далее осуществляется пайкосварка алюминиевой трубки с нержавеющей с использованием присадки STC1-01R Ø2,4 мм.

Технология сварки чугуна

В качестве присадочного материала при сварке чугуна используются обычные сварочные проволоки типа Св08, в том числе и омедненные. Были проведены сварочные работы на чугунных стояках, регистрах, муфтах, трубах (табл. П.2.5).

Таблица П.2.5. Сварка чугуна

Материал	Форма образца	Характерный геометрический размер, мм	Вид процесса	Присадочный материал	Диаметр присадочного материала, мм	Флюс	Режим	Показания вольтметра, В
Чугун серый	Регистр отопительный	δ = 4	Cварка	Св08Г2С	3	Нет	MODE I – 3 MODE II – 4	160…180
Чугун + медь	Сегмент Трубка	δ = 3…4 Ø 10 × 1	Сварка	Медная электрическая проволока	2	Нет	MODE I – 3…4 MODE II – выкл.	170…185
Чугун + нержавейка + медь	Сегмент Трубка Трубка	δ = 3…4 Ø 10 × 1 Ø10 × 1	Пайко-сварка	П81 Пруток-желоб	b = 4…5	HARRIS	MODE I – 3 MODE II – выкл.	150…160

Визуальная оценка швов позволяет им дать оценки хорошо и отлично. Если в зоне сварки толщина чугуна достаточно большая, то имеет смысл после завершения процесса сварки обеспечить медленное остывание изделия.

Технология работы с металлами медной группы

При работе с металлами медной группы (медь, латунь, бронза, манганин) применяются традиционные технологии, хорошо известные сварщикам. Сварка может производиться как с применением присадочных материалов, так и без них (табл. П.2.6).

При пайкосварке (пайка высокотемпературными припоями) и пайке используются традиционные присадочные материалы (П81, П14) и флюсы (например, бура, борная кислота, ФК-235, ФК-320).

Таблица П.2.6. Работа с металлами медной группы

Материал	Форма образца	Характерный геометрический размер, мм	Вид процесса	Присадочный материал	Диаметр присадочного материала, мм	Флюс	Режим	Показания вольтметра, В
Латунь Л - 63	Пластины	δ = 1,2	Cварка	Латунь Л-63, проволока	2,5	Нет	MODE I – 3 MODE II – выкл.	160...180
Латунь Л - 63	Пластины	δ = 1,2	Сварка	Латунь Л-63, проволока	2,5	Бура	MODE I – 3 MODE II – выкл.	160...180
Медь М1	Пластина	2,5 × 30 × 100	Пайко-сварка	П81	Пруток с желобком b = 3	Нет	MODE I – 3 MODE II – выкл.	130...150
Медь М2	Шина	δ = 5 b = 15	Сварка	Медная электрическая проволока	2	Нет	MODE I – 4 MODE II – 2	155...165
Медь электротехническая	Пластины	δ = 6 b = 17	Сварка	Медная электрическая проволока	2	Нет	MODE I – 4 MODE II – 2	160...170
Медь + Ст - 3	Пластина + проволока (пепельница)	δ = 0,5 Ø3	Пайко-сварка	Припой HARRIS	2	HARRIS	MODE I – 3 MODE II – выкл.	135...145
Медь + Ст - 3	Пластины	δ = 0,5	Пайко-сварка	Припой HARRIS	2	HARRIS	MODE I – 2 MODE II – выкл.	140
Медь + медь	Пластины	δ = 4,5	Сварка встык	Медная электрическая проволока	2,5	Нет	MODE I – 3 MODE II – 3	160...170
Медь + чугун	Трубка + сегмент	Ø10 × 1 δ = 3-4	Сварка	Медная злектрическая проволока	2	Нет	MODE I – 3–4 MODE II – выкл.	170...180

Пайкосварка электротехнической медной шины с алюминиевой шиной (сечение каждой 6 × 60 мм²):

1. На медной шине делается фаска с углом в 30°.

2. Производится облужка меди припоем АЛАРМЕТ-21, в качестве флюса применяется бура.

3. Производится облужка этой же поверхности алюминиевым припоем STC1-01R Ø2,4 мм с флюсом АФ-4А.

4. Далее осуществляется пайкосварка меди с алюминием. В качестве припоя используется проволока STC1-01R Ø2,4 мм, а в качестве флюса – Ф-34А.