Сварка – процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном нагреве или пластическом деформировании, а также совместном действии одного и другого. Это комплекс одновременно протекающих процессов, из которых основными являются: тепловое воздействие на металл в околошовных участках, плавление, металлургические процессы, кристаллизация металла сварочной ванны и взаимная кристаллизация металлов в зоне сплавления.
На рис. 1 представлены основные способы сварки.
Наплавка – сварка плавлением, в процессе которой на поверхность детали наносится слой металла необходимого состава. Наплавку широко применяют при восстановлении изношенных деталей, а также при изготовлении новых, когда необходимо придать рабочим поверхностям деталей особые свойства (повышенную износостойкость, коррозионную стойкость, окалиностойкость и др.)
В настоящее время применяют более 40 способов наплавки, из которых наибольшее применение получили способы, представленные на рис. 2.
В 1802 г. русский ученый-физик, профессор Санкт-Петербургской медико-хирургической академии Петров В. В. открыл явление электрической дуги и возможность ее использования для расплавления металла.
В 1882 г. русский инженер Бенардос Н. Н. изобрел способ электродуговой сварки металлов неплавящимся угольным электродом и присадочным прутком.
В 1888 г. русский инженер Славянов Н. Г. изобрел способ электродуговой сварки плавящимся металлическим электродом, который отличался от предыдущего большей простотой и поэтому получил более широкое применение.
Позже Бенардос Н. Н. и Славянов Н. Г. разработали другие способы сварки (многоэлектродную, в защитных газах, контактную сварку и др.).
Рис. 1. Структурная схема основных способов сварки
2. Структурная схема основных способов наплавки
Широкое применение и дальнейшее развитие способы сварки и наплавки получили благодаря научно-практическим работам ведущих коллективов России и стран СНГ, таких как институт электросварки им. Е. О. Патона, ВНИИТУВИД «Ремдеталь», ЦНИИТмаш, ВНИИЭСО, МГТУ им. Н. Е. Баумана, ВНИИавтогенмаш, завод «Электрик» и др.
Сварочная дуга – это электрический дуговой разряд в ионизированной смеси газов, паров металла и компонентов, входящих в состав электродных покрытий, флюсов и др.
Условием возникновения электрического разряда является ионизация воздушного промежутка между электродом и деталью, так как ионизированный воздушный промежуток проводит электрический ток. Ионизацию обеспечивают различными путями, при этом различают тепловую ионизацию, ионизацию катодными, анодными, ультрафиолетовыми, рентгеновскими лучами, воздействием электронов и ионов.
Для возбуждения дугового разряда при сварке для получения начальной ионизации сварщик касается электродом детали (чиркает, как спичкой, электродом о деталь), а затем быстро отводит. Если ток достаточно большой, при контакте в промежутке между концом электрода и деталью выделяется большое количество тепла. Это приводит к тому, что микровыступы поверхностей детали и электрода разогреваются (рис. 3, а), плавятся и образуются мостики жидкого металла, которые замыкают электрод и деталь (рис. 3, б). При быстром отведении электрода расплавленные мостики растягиваются и сужаются (рис. 3, в). В результате плотность тока в момент разрыва увеличивается до значения, при котором мостики металла обращаются в пар. Благодаря высокой температуре паров металла ионизация воздушного промежутка возрастает на столько, что при относительно небольшой разности потенциалов между электродом и деталью возникает дуговой разряд (рис. 3, г). Нагрев концов электродов приводит к приращению кинетической энергии электронов металла, благодаря чему они вылетают за пределы поверхности катода.
Данное явление называется термоэлектронной эмиссией. Вылетающие электроны сталкиваются с молекулами паров и газов в дуговом промежутке, расщепляют их на положительные и отрицательные ионы и электроны. При наличии между электродом и деталью сильного электрического поля (достаточной разности потенциалов) полет заряженных частиц ориентируется полем и устанавливается стабильная дуга.
а) б) в) г)
Рис. 3. Схема возникновения сварочной дуги: 1 – изделие; 2 – электрод; 3 – столб дуги
Капля металла электрода под давлением газов и паров зоны горения сварочной дуги с ускорением перемещается в жидкий металл сварочной ванны. При внедрении часть жидкого металла разбрызгивается, а основная остается в сварочной ванне. Затем подобным образом повторяются плавление и перенос металла. По мере перемещения электрода и соответственно сварочной дуги, за последней перемещается сварочная ванна, в задней части которой происходит кристаллизация металла. Различают первичную и вторичную кристаллизацию металла сварочной ванны. Первичная кристаллизация характеризуется переходом металла сварочной ванны из жидкого состояния в твердое. Вторичная кристаллизация характеризуется фазовыми превращениями. Протекающие процессы зависят от скорости охлаждения, химического состава и других факторов, которые и определяют физико-механические свойства сварочного шва.
Наиболее активный и нагретый участок на катоде называют катодным пятном, на аноде – анодным пятном (рис. 4). Дуговой промежуток между электродами – столбом дуги.
Рис. 4. Распределение падения напряжения в дуге: lд – длина дуги, мм;
I – сила сварочного тока, А Напряжение на сварочной дуге состоит из падений напряжений в трех ее основных зонах: катодной, столба дуги и анодной (рис. 4).
Uд = Uк + Uс + Uа = f (Iд),
где Uд, Uк, Uс и Uа – падение напряжений, соответственно, на дуге, катоде, в столбе дуги и на аноде, В;
Iд – сила тока в дуге, А.
Зависимость напряжения дуги от силы сварочного тока называют статической (вольт-амперной) характеристикой дуги (рис. 5).
Статическая характеристика дуги состоит из трех зон: падающая I, жесткая II и возрастающая III. В зоне I с увеличением тока напряжение падает, и по достижении значения тока около 100 А дальнейший рост тока незначительно влияет на напряжение – область II (100…1000 А). В области III с увеличением тока свыше 1000 А напряжение растет. При увеличении длины сварочной дуги кривая статической характеристики дуги, приподнимается, не меняя при этом характера своей формы.
Рис. 5. Статическая характеристика дуги при различной ее длине:
LI > LII > LIII
Сварочная дуга преобразует электрическую энергию в тепловую. Суммарное количество теплоты Q (Дж), выделяемое дугой, определяется по формуле
Q = Iсв U t,
где Iсв – сварочный ток, А;
U – напряжение дуги, В;
t – время горения дуги, с.
Основное количество теплоты дуги расходуется на нагрев, плавление детали и присадочного материала; часть теплоты расходуется на нагрев электродного покрытия или флюса, а также на химические реакции в зоне сварки; часть теплоты сварочной дуги бесполезно теряется в окружающем пространстве.
Дуга при сварке постоянным током горит стабильно, что позволяет использовать малые токи. При сварке постоянным током применяют прямую (электрод – катод, деталь – анод) или обратную полярность. В случае сварки угольными электродами температура дуги на аноде достигает 4000 °С и на катоде 3000 °С (рис. 6), а при сварке стальными электродами температура на аноде – 2600 °С, температура на катоде – 2400 °С . Поэтому при сварке толстостенных деталей применяют прямую полярность, а при сварке тонкостенных изделий, чувствительных к перегреву высокоуглеродистых, нержавеющих и легированных сталей – постоянный ток обратной полярности.
а) б)
Рис. 6. Сварка угольным электродом на постоянном токе прямой (а) и обратной (б) полярности
Производительность сварки определяют по формуле
Qм = Кн Iсв,
где Qм – количество расплавленного металла электрода, г;
Кн – коэффициент наплавки, Кн = 6…18 г/(А·ч).
Сварочная дуга на переменном токе малой плотности горит неустойчиво. Это обусловлено тем, что мгновенные значения переменного тока переходят через нуль 100 раз/с, меняет свое положение катодное пятно, являющееся основным источником вылета электронов, ионизация дугового промежутка менее стабильна и сварочная дуга менее устойчива по сравнению с дугой постоянного тока при прочих равных условиях. Переменный ток используют при сварке деталей средней и большой толщины из низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Сварка на переменном токе отличается меньшим расходом электроэнергии.
Зоной термического влияния называют зону основного металла, прилегающую к сварочной ванне. Ее глубина составляет от 1,5 до 25 мм и зависит от способа сварки (наплавки), скорости охлаждения, теплопроводности основного металла, химического состава и других характеристик процесса.
При сварке низкоуглеродистых сталей зона термического влияния состоит из определенных структурных участков (рис. 7).
Молекулы кислорода и азота, попадающие из воздуха в зону сварки, под действием высокой температуры частично распадаются на атомы. Кислород способствует выгоранию легирующих элементов (марганец, кремний и др.) и образует оксиды железа, ухудшая свойства наплавленного металла. Азот образует нитриды, которые повышают твердость, снижают пластичность и способствуют короблению и возникновению трещин. Водород, попадающий в зону сварки из влаги и ржавчины, способствует образованию пор и трещин. Для снижения вредного влияния вышеуказанных элементов свариваемую поверхность деталей предварительно зачищают, а зону сварки защищают нейтральными газами и флюсами.
Электроды для сварки и наплавки. Дуговую сварку плавлением выполняют неплавящимися электродами и присадочными материалами, плавящимися электродами и вспомогательными материалами (флюсы, защитные газы и газовые смеси). Неплавящиеся электроды изготовляют из электротехнического угля, синтетического графита или вольфрама, а в качестве присадочного материала обычно применяют сварочную проволоку.
Рис. 7. Распределение температуры по поверхности сварного соединения
Материалом для плавящихся электродов является холоднотянутая калиброванная проволока диаметром 0,3…12 мм, а также горячекатаная или порошковая проволока, электродные ленты и электродные пластины.
Стальную сварочную проволоку 77 марок изготовляют по ГОСТ 2246 и специальным техническим условиям. Различают низкоуглеродистую (6 марок проволоки), легированную (30 марок) и высоколегированную (41 марка) сварочную проволоку. ГОСТ 2246 предусмотрен выпуск проволоки следующих диаметров: 0,3; 0,5; 0,8; 1; 1,2; 1,4; 1,6; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12 мм.
Условные обозначения марок проволоки включают: индекс Св – сварочная, следующие за ним цифры, показывают содержание углерода в сотых долях процента, буквы – обозначение легирующих элементов, входящих в состав проволоки. Если содержание легирующих элементов в проволоке менее 1 % ставят только букву этого элемента, при содержании легирующего элемента более 1 % после буквы указывают в целых единицах содержание этого элемента. Условное обозначение легирующих элементов в проволоке приведено в табл. 1.
Таблица 1. Условные обозначения легирующих элементов
| Элемент | Условное обозначение | Элемент | Условное обозначение | ||
| в таблице Менделеева | в марке стали | в таблице Менделеева | в марке стали | ||
| Марганец | Мn | Г | Титан | Ti | Т |
| Кремний | Si | С | Ниобий | Nb | Б |
| Хром | Cr | X | Ванадий | V | Ф |
| Никель | Ni | Н | Кобальт | Со | К |
| Молибден | Mo | М | Медь | Сu | Д |
| Вольфрам | W | В | Бор | В | Р |
| Селен | Se | Е | Азот | N | А* |
| Алюминий | Al | Ю | Цирконий | Zr | Ц |
*В обозначениях высоколегированных сталей буква А не ставится.
Буква А в конце условных обозначений марок низкоуглеродистой и легированной проволоки указывает на повышенную чистоту металла по содержанию серы и фосфора.
В ряде случаев буквы, стоящие после А через дефис, указывают: ВИ – выплавленная в вакуумно-индукционной печи; ВД – выплавленная вакуумнодуговым переплавом; Ш – полученная из стали, выполненной электрошлаковым переплавом; Э – для изготовления электродов; О – омедненная; Д – холоднотянутая; Г – горячетянутая; КР – круглого сечения; БТ – бухты; КТ – катушки; БР – барабаны.
Например, условное обозначение проволоки 2,0Св-06Х19Н9ТА-ВД-Э-О-БТ расшифровывается следующим образом: диаметр проволоки 2 мм, сварочная проволока содержит 0,06 % углерода, 19 % хрома, 9 % никеля и до 1 % титана, повышенно чистая по содержанию серы и фосфора, выплавленная вакуумнодуговым переплавом, для изготовления электрода, омедненная в бухтах.
Проволоку поставляют потребителю в мотках, в мотках прямоугольного сечения, намотанную на катушки, а также в кассетах.
Покрытые электроды различают по следующим признакам: по материалу, из которого они изготовлены; по назначению для сварки определенных металлов; по толщине и видам покрытия; характеру шлака, образующегося при расплавлении покрытия; техническим свойствам металла шва; по допустимым пространственным положениям сварки или наплавки; по роду и полярности применяемого при сварке или наплавке тока.
Электроды должны удовлетворять следующим требованиям: легкое зажигание и устойчивое горение дуги, равномерное расплавление покрытия, равномерное покрытие шва шлаком, легкое удаление шлака после сварки, отсутствие непроваров, пор, трещин в металле шва.
Покрытые стальные электроды по назначению делят на пять групп в зависимости от свариваемых материалов (табл. 2).
По толщине покрытия электроды различают на четыре группы и обозначают: с тонким покрытием D/d ≤ 1,2 (отношение диаметра электрода D к диаметру стержня d) буквой М; со средним покрытием (1,2 ≤ D/d ≤ 1,45) – С; с толстым покрытием (1,45 ≤ D/d ≤ 1,80) – Д; с особо толстым покрытием (D/d ≥ 1,80) – Г.
Электродные покрытия предназначены для обеспечения условий стабильного горения сварочной дуги, а также получения сварного шва с заданными свойствами (прочность, пластичность, ударная вязкость, коррозионная стойкость и др.). Различают стабилизирующие и качественные покрытия.
Стабилизирующие покрытия облегчают возбуждение дуги и способствуют ее устойчивому горению. Стабильность горения сварочной дуги обеспечивается за счет снижения потенциала ионизации воздушного промежутка между электродом и свариваемой деталью. Эти покрытия состоят из 70…80 % молотого мела и 20…30 % жидкого стекла.
Таблица 2. Классификация покрытых электродов по назначению
| Группа | Назначение | Тип | Обозначение |
| 1 | Сварка углеродистых и низколегированных, конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 600 МПА | 9 типов Э38, Э42, Э46, Э46А, Э50, Э50А, Э55,Э60 | У |
| 2 | Сварка легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 600МПА | 5 типов Э70, Э85, Э100, Э125, Э150 | Л |
| 3 | Сварка легированных теплоустойчивых сталей | 9 типов Э09М, Э09МХ и др. | Т |
| 4 | Сварка высоколегированных сталей с особыми свойствами | 49 типов Э12Х13, Э06Х13М, Э10Х17Т и др. | В |
| 5 | Наплавка поверхностных слоев с особыми свойствами | 44 типа Э10Г2, Э11Г3, Э16Г2ХМ и др. | Н |
Качественные покрытия защищают сварочную ванну от кислорода и азота окружающего воздуха и за счет легирующих элементов, содержащихся в покрытии, обеспечивают сварной шов с заданными механическими свойствами.
Газовая защита сварочной ванны от воздействия кислорода и азота воздуха создается при сгорании газообразующих веществ, которые вводят в покрытие в виде органических соединений: древесной муки, декстрина, целлюлозы, крахмала, хлопчатобумажной ткани, пищевой муки и т. д.
Раскисление металла сварочной ванны производят элементами, которые, имея ограниченную растворимость в стали, легче, чем железо, вступают в химические соединения с кислородом и в виде окислов всплывают на поверхность сварочной ванны. Такими элементами являются: марганец, титан, молибден, хром, кремний, алюминий, графит. Большинство раскислителей вводят в покрытие не в чистом виде, а в виде ферросплавов.
Шлаковая защита служит для защиты расплавленного металла от воздействия кислорода и азота воздуха и для образования шлакового покрытия на поверхности расплавленного металла шва. Шлаковое покрытие снижает скорость охлаждения металла шва, способствуя выходу из него газовых и неметаллических включений. Шлакообразующими компонентами покрытий являются: титановый концентрат, марганцевая руда, каолин, мрамор, мел, кварцевый песок, доломит, полевой шпат и др.
Легирование металла шва производят для придания специальных свойств наплавленному металлу (повышение механических свойств, износостойкости, жаростойкости, коррозионной стойкости). В качестве легирующих компонентов электродного покрытия используют: хром, никель, молибден, вольфрам, марганец, титан и др. Легирование металла шва иногда производится специальной проволокой, содержащей необходимые элементы.
Для повышения производительности в электродные покрытия вводят железный порошок, который улучшает технологические свойства электродов (облегчает повторное зажигание дуги, снижает скорость охлаждения наплавленного металла, что особенно важно при сварке в условиях низких температур).
Крепление покрытия на стержне электрода обеспечивают такие связующие компоненты как: жидкое стекло, декстрин, желатин, пластмассы и др.
В зависимости от вида покрытия электроды обозначают:
А – с кислым покрытием, содержащим окислы железа, марганца, кремния, титана. Металл шва отличается повышенной окисленностью, плотностью. Сварку производят на постоянном (прямой и обратной полярности) и переменном токе;
Б – с основным покрытием, основу которого составляет фтористый кальций (плавиковый шпат) и карбонат кальция (мрамор, мел). Сварку производят на постоянном токе обратной полярности. Металл сварного шва имеет малую склонность к образованию кристаллизационных и холодных трещин;
Ц – с целлюлозным покрытием, создающим газовую защиту дуги и образующим при плавлении тонкий шлак. Основные компоненты – целлюлоза, мука и другие органические составы;
Р – с рутиловым покрытием. Основной компонент рутил (TiO2), который в сочетании с соответствующими минеральными и органическими компонентами обеспечивает шлаковую и газовую защиту сварочной ванны;
П – прочие виды покрытий.
Полное условное обозначение электрода содержит последовательно: марку, тип, диаметр стержня, тип покрытия и номер государственного стандарта (ГОСТ). Например, обозначение
По ГОСТ 9467 это расшифровывается так, Э46А – тип электрода (Э – электрод для дуговой сварки; 46 – минимальный гарантируемый предел прочности металла шва в кгс/мм2 (460,0 МПа); А – гарантируется получение повышенных пластических свойств металла шва; УОНИ-13/45 – марка электрода; 3 – диаметр, мм; У – электрод для сварки углеродистых и низколегированных сталей; Д2 – с толстым покрытием второй группы; 432(5) – установленная по ГОСТ 9467-75 группа индексов, указывающих характеристики наплавленного металла и металла шва; 43 – временное сопротивление разрыву (не менее 460 МПа); 2 – относительное удлинение (не менее 22 %); 5 – ударная вязкость (не менее 34,3 Дж/см2 при температуре минус 40 °С); Б – основное покрытие; 1 – для сварки во всех пространственных положениях; 0 – на постоянном токе обратной полярности.
Электроды для сварки конструкционных и низколегированных сталей. Для сварки сталей обычной прочности предназначены электроды Э38, Э42, Э46, Э50, Э42А, Э46А, Э50А, Э55 и Э60. Сварку конструкционных сталей повышенной прочности производят электродами Э70, Э85, Э100 Э125, Э150. Характеристика электродов представлена в табл. А.1. (в приложении в конце статьи)
Электроды для сварки легированных теплоустойчивых сталей. Эти стали сваривают электродами девяти типов по ГОСТ 9467, которые классифицируют по механическим свойствам и химическому составу наплавленного металла. Буквы, стоящие после буквы Э, показывают гарантированное содержание легирующих элементов в наплавленном металле. Характеристики электродов для сварки теплоустойчивых сталей приведены в табл. А.2. (в приложении в конце статьи)
Электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами. Существует 49 типов электродов, предназначенных для сварки коррозионностойких, жаропрочных и жаростойких высоколегированных сталей мартенситного, мартенситно-ферритного, ферритного, аустенитно-ферритного и аустенитного классов. Характеристики электродов приведены в табл. А.3.
Электроды для наплавки поверхностных слоев. ГОСТ 10051 предусматривает 44 типа покрытых металлических электродов для наплавки. Характеристики электродов приведены в табл. А.4. (в приложении в конце статьи)
Сварочная проволока для сварки алюминия и его сплавов выпускается следующих диаметров (мм): 0,8; 1; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2; 2,2; 2,5; 2,8; 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6; 7; 8; 9; 10; 12. ГОСТ 7871 предусматривает выпуск 14 марок проволоки.
Для сварки меди и ее сплавов применяют проволоку и прутки из меди и сплавов на медной основе (ГОСТ 16130) марок M1, MCpl, МНЖ5-1, МНЖКТ5- 1-0,2-0,2, бронзовые – марок БрКМц3-1, БрОЦ4-3, БрАМц9-2, БрОФ6,5-0,15, БрАЖМцЮ3-1,5, БрХНТ, БрНЦр, БрНЦрТ, латунные – марок Л63, ЛО60-1, ЛК62-0,5, ЛКБ062-0,2-0,04-0,5.
Марки и область применения электродов для сварки алюминия, меди, никеля и соответствующих сплавов приведены в табл. А.5.
При сварке чугуна применяют стержни, отлитые из серого чугуна, следующих марок в зависимости от назначения: А – для горячей газовой сварки; Б – для газовой сварки с местным нагревом; НЧ-1 – для низкотемпературной газовой сварки тонкостенных отливок; НЧ-2 – для низкотемпературной газовой сварки толстостенных отливок. БЧ и ХЧ – для износостойкой наплавки. Чугунные прутки для сварки и наплавки выпускаются диаметрами 4; 6; 8…10; 12…16 мм и длиной 250, 350 и 450 мм.
Для сварки также используют электроды, стержни которых изготовлены из меди и сварочной проволоки Св. В табл. А.6 (в приложении в конце статьи) приведены марки и область применения электродов для сварки чугуна.
Источники тока для ручной сварки и наплавки. Основными источниками питания при ручной сварке и наплавке являются сварочные трансформаторы, преобразователи и выпрямители.
Наибольшее распространение в качестве источников тока при сварке на переменном токе получили трансформаторы СТШ-250, СТШ-300, СТШ-500 и СТШ-500-80, оборудованные подвижным шунтом, с помощью которого регулируют силу сварочного тока, а также сварочные трансформаторы типа ТД-500 и ТД-300.
Сварочные трансформаторы подразделяют на две группы: трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием и дополнительной реактивной катушкой-дросселем и трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием.
Трансформаторы типа СТШ, разработаны Институтом электросварки им. Е. О. Патона. Они являются трансформаторами с повышенным магнитным рассеянием, которое регулируется подвижными шунтами при помощи ходового винта.
Сварочные трансформаторы с подвижными катушками типа ТС, ТСК и ТД предназначены для питания электрической дуги при ручной дуговой сварке, резке и наплавке металлов однофазным переменным током частотой 50 Гц. Трансформаторы этого типа являются однопостовыми, то есть предназначены для питания одного сварочного поста. Магнитное рассеяние в них регулируют изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками.
Трансформаторы типа ТСК отличаются от трансформаторов типа ТС наличием конденсаторов, включенных параллельно первичным обмоткам и обеспечивающих повышение коэффициента мощности.
Сварочные трансформаторы типов ТД-500 и ТД-300 являются усовершенствованными конструкциями трансформаторов типа ТС-500 и ТС-300. Они имеют меньшую массу и габариты, у них повышена технологичность конструкции, удобство обслуживания и надежность работы. Уменьшение массы и габаритов достигнуто за счет применения двухдиапазонного плавного регулирования тока: в диапазоне больших токов обе катушки первичной и вторичной обмоток включаются попарно параллельно; в диапазоне малых токов катушки первичной и вторичной обмоток включаются последовательно. Включение и отключение катушек производится переключателем, смонтированным внутри трансформатора.
Трансформатор ТД-304 разработан на базе трансформатора типа ТД-300. Для уменьшения массы трансформатор выполнен из высококачественных материалов – магнитопровод из холоднокатаной стали, а обмотки – из алюминиевых проводов с теплостойкой стеклянной изоляцией. Катушки пропитаны лаком повышенной теплостойкости. Общее устройство сварочного трансформатора показано на рис. 8.
Источники питания постоянного тока можно разделить на две основные группы: сварочные преобразователи и сварочные выпрямители.
Рис. 8. Устройство сварочного трансформатора: 1 – рым-болт; 2 – рукоятка; 3 – замкнутый магнитопровод (сердечник); 4 – ручка; 5 – зажим для присоединения проводов сварочной цепи; 6 – корпус; 7 – жалюзи для охлаждения; 8 – первичная обмотка трансформатора; 9 – вторичная обмотка трансформатора; 10 – ходовая гайка винта; 11 – вертикальный винт с ленточной резьбой; 12 – крышка корпуса
Сварочные преобразователи постоянного тока подразделяют:
- по роду привода – преобразователи с электрическим приводом и преобразователи с двигателями внутреннего сгорания;
- по способу исполнения – однокорпусные (сварочный генератор и двигатель на одном валу в одном корпусе) и раздельные (сварочный генератор и двигатель выполнены на общей раме, а их валы соединены через специальные муфты);
- по числу питаемых постов – на однопостовые для питания одной сварочной дуги и многопостовые для одновременного питания нескольких сварочных дуг;
- по способу установки – на стационарные и передвижные;
- по форме внешних характеристик – с падающими, жесткими, возрастающими или с пологопадающими внешними характеристиками.
Наибольшее распространение имеют преобразователи ПСО-120, ПСО- 300, ПСО-500, ПСО-800. Общее устройство сварочного преобразователя показано на рис. 9.
Рис. 9. Устройство сварочного преобразователя: 1 – медные пластинки коллектора; 2 – щетки генератора; 3 – регулировочный реостат; 4 – распределительное устройство; 5 – зажимы; 6 – вольтметр; 7 – вентилятор; 8 – трехфазный асинхронный двигатель; 9 – тяга; 10 – магнитные полюсы; 11 – корпус; 12 – якорь
Сварочный выпрямитель (рис. 10) представляет собой агрегат, в котором объединены трехфазный понижающий трансформатор и блок полупроводниковых элементов (селеновых, кремниевых или германиевых). Для ручной сварки, резки и наплавки промышленность выпускает выпрямители ВД-306 на номинальный ток 315А и ВД-502 на ток 500А, а также универсальные сварочные выпрямители ВДУ-504 и ВДУ-305. Получили также широкое распространение выпрямители типа ВСВУ-ВСП и ВДУ-ВДГ.
Рис. 10. Устройство сварочного выпрямителя: 1 – выпрямительный блок; 2 – выдвижные ручки; 3 – предохранители; 4 – блок аппаратуры; 5 – вентилятор; 6 – ветровое реле; 7 – силовой трансформатор; 8 – вторичная обмотка; 9 – первичная обмотка; 10 – амперметр; 11 – лампа; 12 – кнопки выключателя; 13 – скобы; 14 – рукоятка регулирования тока; 15 – переключатель диапазонов тока; 16 – шины заземления обратного провода; 17 – токовые разъемы; 18 – болт заземления; 19 – штепсельный разъем для подключения к сети
Технология ручной дуговой сварки. Зажигание (возбуждение) дуги производят двумя способами (рис. 11). При первом способе электрод подводят перпендикулярно к месту начала сварки и после относительно легкого касания изделия отводят его вверх на расстояние 2…5 мм. Второй способ подобен зажиганию спички.
Если дуга прервалась, ее повторное зажигание производят на основном металле впереди кратера с возвратом к наплавленному металлу, для вывода на поверхность загрязнений, скопившихся в кратере. Затем сварку продолжают в нужном направлении. Положение электрода зависит от положения шва в пространстве. Различают три положения сварного шва (рис. 12): нижнее 1, вертикальное и горизонтальное на вертикальной плоскости 2, потолочное 3 .
а) б)
Рис. 11. Схемы зажигания сварочной дуги касанием электрода об изделие в точке (а) и чирканьем концом электрода о поверхность металла (б)
Рис. 12. Расположение сварного шва в пространстве: 1 – нижнее; 2 – вертикальное или горизонтальное; 3 – потолочное Сварку вертикальных швов выполняют сверху вниз и снизу вверх.
При сварке в нижнем положении электрод имеет наклон от вертикали в сторону направления сварки. Перемещение электрода при сварке осуществляют способами «к себе» и «от себя».
Если сварка ведется без поперечных колебательных движений конца электрода ширина валика должна составлять (0,8…1,5) d электрода . Такие швы (или валики) называют узкими, или ниточными. Их используют при сварке изделий малой толщины и при наложении первого слоя в многослойном шве.
Средние швы (или валики), ширина которых составляет не более (2…4) d электрода, накладывают при колебательных движениях конца электрода.
Траектории колебательных движений конца электрода могут быть различными. Основные варианты показаны на рис. 13.
Движения, не способствующие усиленному прогреву свариваемых кромок, показаны на рис. 13, а, б; способствующие усиленному прогреву обеих свариваемых кромок – на рис. 13, в…е; способствующие усиленному прогреву одной кромки – на рис. 13, ж, з.
Рис. 13. Основные виды траекторий поперечных движений рабочего конца электрода
В зависимости от длины различают короткие (250…300 мм), средние (350…1000 мм) и длинные (более 1000 мм) швы. Порядок выполнения швов показан на рис. 14. Шов выполняют короткими отрезками 1…4.
Рис. 14. Выполнение шва в зависимости от его длины: на проход (а), от середины к краям (б) и обратно-ступенчатым способом (в)
Швы (рис. 15), в зависимости от размеров сечения, выполняют однопроходными (однослойными) и многопроходными (многослойными).
Рис. 15. Схемы сварного шва: однопроходного (а), многослойного (б) и многопроходного (в)
Однопроходная сварка производительна и экономична, но металл шва недостаточно пластичен из-за увеличенной зоны перегрева и грубой столбчатой структуры металла шва. При многослойной сварке каждый нижележащий валик проходит термическую обработку при наложении последующего валика, благодаря чему получается измельченная структура металла шва и соответственно повышенные механические свойства шва и сварочного соединения.
Расположение слоев при многослойной сварке бывает различным: последовательное (рис. 16, а), «каскадным» способом (рис. 16, б) и способом «горки» (рис. 16, в). Последние два способа применяют при сварке металла толщиной более 20…25 мм.
Рис. 16. Схемы многослойной сварки: последовательное (а), «каскадом» (б) и «горкой» (в)
При выполнении многослойных швов особое внимание уделяют качественному выполнению первого слоя в корне шва. Провар корня шва определяет прочность всего многослойного шва.
Силу сварочного тока выбирают в зависимости от марки и диаметра электрода, с учетом положения шва в пространстве, вида соединения, толщины и химического состава свариваемого металла, а также температуры окружающей среды.
Силу сварочного тока определяют по формуле
Iсв = k dэ,
где k – коэффициент, наибольшее значение которого принимается при сварке в нижнем положении, наименьшее – при сварке в потолочном и вертикальном положениях, k = 40…60;
dэ – диаметр электродного стержня, мм.
При сварке в нижнем положении сварочный ток уменьшают на 10…15 % по сравнению с расчетным, если толщина металла составляет менее l,5 dэ. Если толщина металла более 3 dэ, то сварочный ток увеличивают на 10…15% по сравнению с расчетным.
Сварочный ток уменьшают на 10…15 % при сварке на вертикальной плоскости, а в потолочном положении – на 15…20 % по сравнению с током для сварки в нижнем положении. Ориентировочные режимы сварки приведены в табл. 3.
Таблица 3. Зависимость силы сварочного тока от диаметра электрода
| Диаметр электрода, мм | Сила сварочного тока, А | Диаметр электрода, мм | Сила сварочного тока, А |
| 1,5
2 3 4 5 |
25…40
60… 70 100…140 160…200 220…280 |
6
7 8 10 |
280…360
370…450 450…560 750…850 |
При выполнении сварки качественными электродами силу тока устанавливают в соответствии с данными, указанными в паспортах или сертификатах на эти электроды.
Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, типа сварного соединения, положения шва в пространстве, размеров детали, состава свариваемого металла. При сварке встык металла толщиной до 4 мм диаметр электрода принимают равным толщине свариваемого металла. Если свариваемый металл большей толщины применяют электроды диаметром 4…8 мм, чтобы обеспечить провар основного металла. В многослойных стыковых швах первый слой выполняют электродом диаметром 3…4 мм, а последующие слои – электродами большего диаметра.
При сварке в вертикальном положении используют электроды диаметром не более 5 мм. Потолочные швы выполняют электродами диаметром до 4 мм.
Ручная наплавка. Несмотря на низкую производительность ручная наплавка широко используется при ремонте машин. Это объясняется сложной конструктивной формой деталей, ограниченным доступом к объекту наплавки и т. п.
Для ручной дуговой наплавки применяют покрытые электроды по ГОСТ 10051, представленные в табл. А.4.
При наплавке угольным электродом в качестве легирующей шихты применяют:
сталинит: феррохром – 26,9 %; ферромарганец – 21,6 %; чугунный порошок – 47,1 %; нефтяной кокс – 4,4 %;
вокар: углерод – 9…10 %; кремний – до 3 %; вольфрам – 85…87 %; железо – до 2 %;
КБХ-45: феррохром – 50 %; железный порошок – 40 %; карбид хрома – 5 %; борид хрома – 5 %;
БХ: борид хрома – 50 %; железный порошок – 50 %;
ВИСХОМ-9: чугунная стружка (измельченная) – 74 %; ферромарганец – 15 %; феррохром – 5 %; серебристый графит – 5 %.
При использовании вышеуказанных наплавочных материалов твердость наплавленного слоя без термообработки составляет: сталинита – HRC 55; вокара – HRC 56…58; КБХ-45 – HRC 57…60; БХ – HRC 60…62; ВИСХОМ-9 – HRC 55…60.
При наплавке используют те же флюсы, что и для ручной сварки, а также легирующие керамические флюсы КС-Х12Т, КС-Х12М, КС-Х14Р, КС-ЗХ2В8, КС-Р18Р, КС-Р9Р, дающие наплавленный слой с высокой износостойкостью и большой твердостью.
Перед наплавкой поверхности деталей тщательно очищают от грязи, масла, краски и пр. Поверхности, подлежащие наплавке, рекомендуется обжигать газовыми горелками. Можно применять очистку стальной вращающейся щеткой. При восстановлении наплавкой с деталей удаляют поверхностный наклепанный слой, имеющий местные задиры и волосяные трещины. поверхности выравнивают.
Режимы наплавки приведены в табл. 4.
Таблица 4. Режимы дуговой наплавки порошкообразными смесями
| Наплавляемый сплав | Толщина детали, мм | Диаметр электрода,
мм |
Длина дуги, мм | Сварочный ток, А | |
| постоянный | переменный | ||||
| Вокар | до 10
более 10 |
8…10
12…18 |
3…5
3…5 |
140…160
160…200 |
160…180
180…240 |
| Сталинит и ВИСХОМ-9 | 3…5
5…15 более 15 |
8…10
10…12 16…20 |
4…8
4…8 4…8 |
80…100
120…140 160…180 |
90…120
140…160 180…230 |
| Боридная смесь (БХ) | до 10
более 10 |
10…12
12…15 |
4…6
4…6 |
160…190
170…210 |
190…210
220…250 |
На рис. 17 показан порядок наложение валиков при наплавке различных конструктивных элементов деталей.
Характеристики процесса сварки и наплавки. Процессы сварки и наплавки характеризуют коэффициенты расплавления αр, наплавки αн и потерь υ.
Коэффициент расплавления, г/(А·ч)
αр = Gр / Iсв t ,
где Gp – масса расплавленного электродного металла, г;
Iсв – сила сварочного тока, А;
t – время, ч.
Рис. 17. Порядок наложения валиков при наплавке вала (а, б), зуба и впадины шестерни (в, г), вертикальной плоскости (д), малого и большого участков плоскости (е, ж)
Коэффициент наплавки, г/(А·ч)
αн = Gн / Iсв t, где Gн – масса наплавленного металла, г.
Вследствие того, что часть расплавленного электродного металла теряется на окисление, испарение и разбрызгивание, коэффициент наплавки, как правило, меньше коэффициента расплавления на 3…5 г/(А·ч).
Коэффициент потерь, %
υ = 100 (αр – αн) / αр .
В зависимости от вида электродов коэффициент потерь υ составляет 6…25 %.
Производительность сварки, г/ч
Псв = αн Iсв
Как следует из формулы (3.1) коэффициент наплавки ан характеризует производительность сварки и наплавки. Чем больше его значение, тем больше производительность сварки.
Приложения
Таблица А.1 Электроды металлические для дуговой сварки конструкционных сталей (ГОСТ 9467)
| Тип элект-рода | Марка электрода | Пре-дел теку-чес-ти, МПа | Времен-ное сопро-тивле-ние раз-рыву,
МПа |
Относи-тельное удли-нение,
% |
Отно-сител-ьное суже-ние,
% |
Ударная вязкость, Дж/см2, при темпе-ратуре, °С | Угол заги-ба α,
…° |
Коэф-фици-ент напла-вки, г/(А·ч) | Род тока | Простран-ственное положение | |
| +20 | -40 | ||||||||||
| Э42 | ВСП-1
ОММ-5 СМ-5 ЦМ-7 АНО-1 ОМА-2 ВСЦ-2 |
385
370 320 360 380 – 370 |
470
480 460 480 460 460 470 |
25
22 25 22 28 19 28 |
68
55 60 55 60 – 60 |
130
100 120 100 130 – 90 |
–
50 80 40 80 – – |
160
160 180 160 180 150 180 |
10,0
7,2 7,2 10,6 15,0 10,0 10,5 |
Пост. и пер.
Пост. Пост. и пер. То же » » Пост. любой поляр. |
Любое
То же » » Нижнее Любое То же |
| Э42А | УОНИ-13/45
СМ-11 УП-1/45 УП-2/45 ОЗС-2 |
360
360 350 380 380 |
460
480 480 460 460 |
26
28 28 26 24 |
65
60 66 70 55 |
220
220 200 240 180 |
180
160 120 – – |
180
– 180 180 180 |
8,5
9,5 10,0 10,0 8,5 |
Пост. обратной поляр.
Пост. обратной поляр. и пер. |
Любое
То же » » » |
| Э46 | АНО-3
МР-3 ОЗС-4 ОЗС-6 |
380
380 390 390 |
480
480 480 480 |
25
25 23 24 |
65
65 55 55 |
15
15 12 12 |
10
10 8 8 |
180
180 180 180 |
8,5
7,8 8,5 10,5 |
Пост. и пер.
Пер. и пост. обратной поляр. Пост. и пер. То же |
Любое
То же » » |
| Э46 | РБУ-4
ЗРС-2 РБУ-5 ОЗС-3 ЗРС-1 |
385
385 380 400 380 |
490
480 475 490 480 |
26
23,5 21 25 24 |
56
60 56 60 68 |
14
13 14 12 12 |
8
6 8 7 7 |
160
150 150 180 150 |
7,8
10,5 9,0 15,0 14,0 |
Пост. обратной поляр. и пер.
Пост. и пер. То же Пост. обратной поляр. и пер. Пост. и пер. |
Любое
» » » Нижнее |
| Э46А | Э-138/45Н | 350 | 470 | 22 | – | 15 | >3 | 180 | 8,5 | Пост. обратной поляр. | Любое |
| Э50 | ВСЦ-3
ВСН-3 УОНИ-13/55 ДСК-50 УП-1/55 УП-2/55 К-5А |
410
– 420 – 400 400 – |
510
500 520 520 540 540 520 |
21
16 24 28,6 25 25 24 |
57
– 62 – 62,5 62 – |
–
10 20 20 24 24 15 |
–
3 – 14 – – – |
105
100 165 180 165 165 165 |
13-9,5
9,0 9,0 10,0 10,0 10,0 9,0 |
Пост. прямой и обратной поляр.
Пост. обратной поляр. То же Пост. обратной поляр. и пер. То же » » |
То же
» » » » » » |
| Э50А | Э-138/50Н
АН-Х7 |
410
370 |
510
525 |
24
24 |
–
– |
15,5
15 |
>3
>3 |
165
165 |
9,0
9,8 |
Пост. обратной поляр.
То же |
Любое
То же |
| Э55
Э60 Э70 Э85 |
УОНИ-13/55У
УОНИ-13/65 ЛКЗ-70 УОНИ-13/85У |
480
470 600 795 |
570
620 800 900 |
22
21 16,5 15 |
60
65 53,5 – |
16
18 9 9 |
–
– 5 – |
160
180 – – |
9,5
9,8 9,5 10 |
»
» » Пост. обратной поляр. и пер. |
Нижнее верти- кальное
Любое Нижнее Любое |
| Э100
Э125 Э150 |
ЦЛ-19
НИАТ-3М НИАТ-31 |
1010
– – |
1060
900 1600 |
13
6 10 |
48
– – |
7,5
– 5 |
–
– – |
–
– 40 |
9
10 40 |
Пост. обратной поляр.
Пост. обратной поляр. и пер. с осциллятором Пост. обратной поляр. |
»
» » |
Таблица А.2 Электроды для сварки теплоустойчивых сталей (ГОСТ 9467)
| Тип | Марка | Показатели технологических свойств | Технология процесса сварки | Основное назначение | |||||
| Коэф-фици-ент напла-вки, г/(А·ч) | Диа-метр элек-трода, мм | Допус-каемая сила тока в нижнем поло-жении, А | Расход элект-родов на 1 кг наплав-ленного металла, кг | Род тока, полярность | Пространс-твенное положение | ||||
| Э-09МХ | ЦЛ-14 | 10,5 | 4 5 |
180 240 |
1,6 | Постоянный, обратной полярности и переменный |
Любое | Сварка производится с предварительным подогревом изделия до 250 – 300 °С для стали 20МХ-Л и до 200 °С для стали 12 МХ. После сварки высокий отпуск при 710 °С |
Для сварки трубопроводов и деталей турбин из сталей 12МХ, 15МХ, 20МХ-Л, работающих при температуре до 550 °С. Толщина свариваемых деталей до 20…30 мм |
| Э-09МХ | ГЛ-14 | 8 | 3 4 5 |
120 180 220 |
1,5 | Постоянный, обратной полярности |
То же | Сварка производится с предварительным и сопутствующим подогревом до 200 °С короткой дугой. После сварки высокий отпуск при 710 °С. Отсыревшие электроды прокалить при 350 °С в течение 1 ч |
Для сварки сталей 30ХМ, 34ХМ, 20Х3МВФ, толщиной до 100 мм с повышенным требованием к прочности |
| Э-09МХ | ЦЛ-30 | 10,4 | 4
5 |
160
210 |
1,6 | То же | Нижнее и вертикальное | Сварка производится с предварительным и сопутствующим подогревом ста- ли 34ХМ до 350 °С, 20Х3МВФ – до 450 °С.
Необходима прокалка электродов перед сваркой при 350 °С в течение 1 ч |
То же |
| Э-09Х1МФ | ЦЛ-20 | 10,3 | 4
5 |
160
210 |
1,6 | » | Любое | Сварка производится с предварительным и сопутствующим подогревом.
Обязательна зачистка кромок перед сваркой. Сварка производится короткой дугой с последующим высоким отпуском при 700…740 °С в течении 3 ч. Перед сваркой электроды прокалить при 330…350 °С в течение 45 мин. Перед сваркой рекомендуется полная термическая обработка |
Для сварки ответственных конструкций из сталей 20ХМФ, 20ХМФ-Л, 12Х1НФ, работающих при
500…700 °С |
| Э-10Х3М1БФ | ЦЛ-26М | 10,5 | 3
4 5 |
130
140 210 |
1,6 | Постоянный, обратной полярности | То же | Сварка производится с предварительным и сопутствующим подогревом до 350…400 °С. После сварки следует высокий отпуск при 740…760 °С в течение 5 ч. | Для сварки конструкций из жаропрочных сталей перлитного класса типа 15ХМФКР и 12Х2МФБ, работающих при 600 °С. Возможно применение для сварки тонкостенных изделий из всех теплоустойчивых перлитных сталей. |
| Э-10Х5МФ | ЦЛ-17-63 | 10,5 | 3
4 5 |
120
160 210 |
1,6 | Постоянный, обратной полярности | » | Сварка производится короткой дугой. Перед сваркой электроды прокалить при 330…350 °С в течение 1 ч. Возможна сварка короткой дугой по зазорам. Следует производить предварительный и сопутствующий подогрев изделий до 300…400 °С. После сварки произвести высокий отпуск при 760 °С в течение 3 ч. Да- лее следует медленное охлаждение до 500 °С, а затем на воздухе. Перед сваркой электроды прокалить при 300…350 °С в течение 45 мин. | Для сварки ответственных конструкций из сталей Х5М, 5Х5МФА, работающих в условиях до 450 °С |
Таблица А.3 Электроды для сварки коррозионностойких, жаропрочных и жаростойких высоколегированных сталей
| Марка электрода | Тип электрода (по ГОСТ 10052) | Материал стержня электрода
(по ГОСТ 2246) |
Коэффициент наплавки,
г/А·ч |
Применение |
| Электроды для сварки коррозионностойких сталей | ||||
| ОЗЛ-8 | Э-07Х20Н9 | Св-04Х19Н9 | 12…14 | Сварка хромоникелевых сталей, когда к металлу шва предъявляются жесткие требования против МКК* |
| ОЗЛ-3 | Э-10Х17Н13С4 | Св-15Х18Н12С4ТЮ | 11,5…12,5 | Сварка сталей типа 15Х18Н12С4ТЮ, с теми же условиями |
| ЗИО-8 | Э-10Х25Н13Г2 | Св-07Х25Н13 | 13,3 |
Сварка конструкций и трубопроводов из двухслойных сталей, с теми же условиями |
| УОНИИ-13/НЖ | Э-12Х13 | Св-12Х13 | 10…12 | Сварка ответственных конструкций из хромистых сталей 08Х13, 12Х13 |
| ОЗЛ-22 | Э-02Х21Н10Г2 | Св-01Х18Н10 | 12…14 | Сварка конструкций из сталей Х18Н10, Х18Н12 и других, работающих в окислительных средах типа азотной кислоты |
| ОЗЛ-14А | Э-04Х20Н9 | Св-01Х19Н9 | 10…12 | Сварка хромоникелевых сталей 08Х18Н10, 06Х18Н11 и др., когда к металлу шва предъявляются требования стойкости против МКК |
| ОЗЛ-36 | Э-04Х20Н9 | Св-01Х19Н9 | 13…14 | То же |
| ОЗЛ-7 | Э-08Х20Н9Г2Б | Св-01Х19Н9 | 11,5…12 | То же, при жестких требованиях к металлу шва стойкости против МКК |
| ЦЛ-11 | Э-08Х20Н9Г2Б | Св-07Х19Н10Б | 10…12 | То же, для сталей 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Т и др. |
| ЦЛ-9 | Э-10Х25Н13Г2Б | Св-07Х25Н13 | 10,5…11,5 | То же, для сварки со стороны легированного слоя двухслойных сталей |
| ОЗЛ-20 | Э-02Х20Н14Г2М2 | Св-01Х17Н14М2 | 12,5…14,5 | Сварка конструкций из сталей 03Х16Н15М3, 03Х17Н14М2 и др., с теми же условиями |
| НИАТ-1 | Э-08Х17Н8М2 | Св-04Х19Н9 | 10…11 | Сварка конструкций из хромоникелевых и хромоникелемолибденовых сталей; наиболее пригодны для сварки тонколистового металла |
| ЭА-400/10У ХА-400/10Т | Э-07Х19Н11М3Г2Ф | Св-04Х19Н11М3 | 12
14,5 |
Сварка корпусов энергооборудования и трубопроводов из сталей 12Х18Н12Т, 1Х17Н12М2Т и др., работающих в контакте с агрессивной средой при температуре до
350 °С |
| Электроды для сварки жаростойких сталей | ||||
| ОЗЛ-6 | Э-10Х25Н13Г2 | Св-07Х25Н13 | 11…12 | Сварка слабонагруженных конструкций из сталей 20Х23Н13, 20Х23Н13, 20Х23Н18, а также 15Х25Т и др.,работающих в окислительных средах при температуре до 1000 °С |
| ОЗЛ-5 | Э-12Х24Н14С2 | Св-10Х20Н15 | 12,5 | Сварка конструкций из стали Х25Н2С2 и др., работающих при температуре 900…1100 °С; сварка коррозионностойких сталей, работающих при 350 °С |
| ОЗЛ-9А | Э-28Х24Н16Г6 | Св-30Х25Н16Г7 | 13…14 | Сварка хромоникелемарганцевых и хромоникелекремниевых сталей, работающих в окислительных средах при температуре до 1050 °С |
| ОЗЛ-29 | Э-10Х17Н13С4 | Св-02Х17Н14С4 | 14,5…16 | Сварка конструкций из сталей 20Х20Н14С2, 20Х25Н20С2, работающих при температуре до 1100 °С в окислительных и науглероживающих средах |
| ОЗЛ-25 | Э-10Х20Н70Г2М2В | Св-ХН78Т | 10,5…11,5 | Сварка тонколистовых конструкций и нагревательных элементов из сплавов ХН78Т и сплавов типа ХН70Ю |
| НИАТ-5 | Э-11Х15Н25М6АГ2 | Св-10Х16Н25АМ6 | 12,5 | Сварка паропроводов и пароперегревателей котлов; сварка сталей 30ХГСА и 30ХГСНА в закаленном состоянии |
| ОЗЛ-2 | (ТУ 14-4-237-72) | Св-10Х20Н15 | 11,5…12,5 | Сварка сталей типа 20Х23Н13, работающих при температуре до 900 °С в газовых средах, содержащих сернистые соединения |
| ГС-1
ОЗЛ-35 ОЗЛ-31 |
(ТУ 14-4-222-72)
(ТУ 14-168-21-77) (ТУ 14-4-395-73) |
Св-08Х21Н10Г6
ХН70Ю Св-30Х15Н35В3Б3Т |
10…11
13,2 9…11 |
Сварка сталей Х20Н14С2, 20Х25Н20С2 и других малой толщины, работающих в науглероживающих средах при температуре до 1000 °С
Сварка сплавов на никелевой основе, работающих при температуре до 1200 °С Сварка сталей типа 20Х25Н20С2, Х18Н35С2, работающих в науглероживающих средах |
| Электроды для сварки жаропрочных сталей | ||||
| ЦТ-1 | Э-09Х19Н11Г3М2Ф | Св-04Х19Н9 | 13 | Сварка узлов установок сверхвысокого давления, деталей турбин, трубопроводов из сталей 12Х18Н9Т, 1Х14Н14В2М и др., работающих при температуре до 620 °С
|
| ЦТ-7-1 | Э-09Х19Н11Г3М2Ф | Св-06Х19Н9Т | 10,5 | |
| ЦТ-7 | Св-08Х19Н12М3 | 13 | ||
| ЦТ-15-1 | Э-08Х20Н9Г2Б | Св-07Х19Н10Б | 12 | Сварка конструкций и паропроводов из жаропрочных сталей, работающих при температуре до 650 °С
|
| ЦТ-15 | Э-08Х19Н10Г2Б | Св-08Х19Н10Т | 12 | |
| ЦТ-26-1 | Э-08Х16Н8М2 | Св-Х15Н8М2 (ЭП-290) | 10,5 | Сварка узлов паропроводов и теплообменников из жаропрочных и жаростойких сталей, работающих при температуре до 850 °С
|
| ЦТ-26 | Э-08Х16Н8М2 | Св-Х16Н9М2 (ЭП-377) | 10,5 | |
| ЦТ-28
КТИ-7А ВИ-ИМ-1 ИМЕТ-10 |
Э-08Х14Н65М15В4Г2
Э-27Х15Н35В3Г2Б2Т (ТУ 14-4-358-73) Э-04Х10Н60М24 |
Св-Х15Н60М15 (ЭП-367)
Св-30Х15Н35В3Б3Т Св-06Х15Н60М15 67Н26М (НИМО-25, ЭИ-639) |
10,5
9…11 12 14…16 |
Сварка узлов энергоустановок из разнородных сталей; сварка сталей со сплавами на никелевой основе
Сварка реакционных труб из сталей 45Х25Н20С2, 25Х25Н20С2, 45Х20Н35С, 25Х2Н35, работающих при температуре до 900 °С Сварка жаропрочных сталей и сплавов ЭП-202Л, ВЖЛ- 8, ЭИ-435, ЭИ-437Б, ВЖ-101 и др. То же, 37Х12Н8Г8МФБ, ХН67ВМТЮ, ХН75МБТЮ, ХН78Т, ХН77ТЮ и др. |
| АНЖР-1
АНЖР-2 |
(ТУ 14-4-568-74 с изменением 1)
(ТУ 14-4-598-75 с изменением 1) |
Св-08Х25Н60М10 (ЭП-606)
Св-Х25Н40М7 (ЭП-675) |
–
– |
Сварка разнородных сталей (высоколегированных со средне- и низколегированными теплоустойчивыми); за- каливаемых сталей без последующей термообработки, работающих при 450…600 °С |
| КТИ-10
ОЗЛ-19 АНВ-20 |
Э-12Х11НВМФ (ТУ 14-4-560-74)
(ТУ 14-4-597-75) |
Св-10Х11ВМФН
Св-07Х25Н13 Св-01Х19Н15Г6М2АВ2 |
9,2
12…13 10,5…11 |
Сварка азотированных и литых элементов турбин из высокохромистых сталей, работающих при 535…585 °С
Сварка высокомарганцовистой стали типа 110Г13Л и сочетаний ее со сталями, типа 30ХГСА Сварка ответственных конструкций из сталей, применяемых в технике низких температур (криогенное машиностроение) |
Примечания: 1. МКК* – межкристаллитная коррозия. 2. В гр. 2 в скобках приведены технические условия на электроды, не вошедшие в ГОСТ 10052-75. 3. В гр. 5 приведено ориентировочное применение электродов. 4. В таблице приведена часть марок электродов. 5. Для электродов, приведенных в таблице, требуется постоянный ток обратной полярности.
Таблица А.4 Электроды для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами
| Марка электрода | Тип электрода | Коэффициент наплавки, г/А·ч | Твердость наплавленного металла, HRC | Назначение |
| ОЗН-250у
ОЗН-300у ОЗН-350у ОЗН-400у |
Э-10Г2
Э-11Г3 Э-12Г4 Э-15Г5 |
7…8
7…8 7…8 7…8 |
20…28
28…35 35…40 40…44 |
Наплавка постоянным и переменным током быстроизнашивающихся деталей из углеродистых и низкоуглеродистых сталей, подвергающихся ударным нагрузкам (оси, валы, автосцепки, железнодорожные крестовины, рельсы, узлы сельскохозяйственных машин и т. п.) |
| ОЗШ-1
ОЗШ-2 |
Э-16Г2ХМ
(ТУ 14-4-317-73) |
8…8,5
9…10 |
35…39
Не менее 56 |
Наплавка штампов для холодной штамповки. Для наплавки в нижнем и вертикальном положениях штампов горячей штамповки и режущего инструмента |
| ОЗШ-3 | Э-37Х9С2 | 9…10 | 52…58 | Наплавка в нижнем и вертикальном положениях обрезанных и вырубных штампов и быстроизнашивающихся деталей машин |
| ЭН-60М | Э-70Х3СМТ | 8…9 | 52…60 | Наплавка штампов, работающих с нагревом контактных поверхностей до 400 °С; деталей станков: направляющих, шестерен, эксцентриков и др. |
| УОНИИ-13/НЖ | Э-20Х13 | 10…12 | 33…48 | То же |
| ЦН-6Л | Э-08Х17Н8С6Г | – | 28…37 | Наплавка уплотнительных поверхностей арматуры котлов, работающих при температуре до 570 °С и удельном давлении до 800 кгс/см2 |
| ЦН-12М-67 | Э-13Х16Н8М5С5Г4Б | 13…14 | 38…50 | То же, при температуре до 600 °С высоком давлении |
| ОЗИ-3 | Э-90Х4М4ВФ | 9…10 | 58…63 | Наплавка штампов горячей и холодной штамповки и быстроизнашивающихся деталей станков и горнометаллургического оборудования |
| ОЗШ-4 | Э-10М9Н8К8Х2СФ | 10…12 | 55…60 | Наплавка штампов холодной и горячей штамповки и деталей станков и металлургического оборудования (конусов и клапанов доменных печей, прокатных валков, ножей для резки металла и др.) |
| ОЗИ-4
ОЗИ-5 |
Э-10К15В7М5Х3СФ
Э-10К18В11М10Х3СФ |
10…11
10…11 |
52…58
62…65 |
Наплавка штампов и металлорежущего инструмента и деталей, работающих в особо тяжелых температурно- силовых условиях |
| ВСН-6 ВСН-8 | Э-110Х14В13Ф2 (ТУ 14-4-779-76) | 9…10
9…10 |
50…55
Не менее 57 |
Наплавка быстроизнашивающихся деталей, работающих при значительных ударных нагрузках в условиях абразивного износа |
| ЭНУ-2 | (ТУ 14-4-623-75) | 8,5…9,5 | Не менее 57 | То же, для стальных и чугунных деталей, работающих при умеренных ударных нагрузках |
| 12АН/ЛИВТ | Э-95Х7Г5С | 8,3 | 25…32 | Наплавка деталей экскаваторов, землеройных машин, работающих при ударных нагрузках |
| Т-590
Т-620 |
Э-320Х25С2ГР
Э-320Х23С2ГТР |
8,5
8,5 |
57…65
55…62 |
Наплавка стальных и чугунных деталей, подверженных абразивному износу, без ударной нагрузки (Т-590) и с ударной (Т-620) |
| ЭН-60М | Э-70Х3СМТ | 9 | 56…62 | Наплавка штампов для холодной штамповки |
| ОМГ-Н | Э-65Х11Н3 | 9,2 | 25…33 | Наплавка щек дробилок, железнодорожных крестовин и других деталей из стали Г13Л |
| ЦН-2
ЦН-3 |
Э-190К62Х29В5С2
Э-200Х29Н6Г2 |
12,2
– |
59…65
Не менее 40 |
Наплавка уплотнительных поверхностей деталей арматуры котлов и паропроводов, работающих при температуре 450…580 °С и удельном давлении до 800 кгс/см2 |
Примечания: 1. Кроме оговоренных в таблице, электроды предназначены для работы постоянным током обратной полярности в нижнем положении. 2. Стержни электродов – из проволоки Св-08, Св-08А, кроме марок УОНИИ-13/НЖ (Св-20Х13), ЦН-6Л (Св-04Х19Н9С2), ЦН-12М-67 (Св-07Х19Н10Б), ОМГ-Н (Св-06Н3) и ЦН-2, ЦН-3 (литые стержни В3К).
Таблица А.5 Электроды для сварки алюминия, меди, никеля и соответствующих сплавов
| Марка электрода | Тип или марка металла стержня | Коэффициент наплавки, г/А·ч | Расход элек-тродов на 1 кг наплавлен-ного металла, кг | Временное сопротивление наплавлен-ного металла, кгс/мм2 | Применение |
| Электроды для сварки алюминия и его сплавов | |||||
| ОЗА-1
АФ-4аКр |
СвА5
То же |
6,32
7,5…7,8 |
2,3
2,5 |
6,5…8,5
6,5…8,5 |
Сварка и наплавка при изготовлении и ремонте изделий из алюминия марок А6, АД0, АД1, АД |
| А2 | СвАМц или СвАК5 ГОСТ 7871-75 | 7,5…7,8 | 2,5 | 11,0
10,0 |
Сварка при изготовлении и ремонте изделий из сплавов АМц и АЛ-9 |
| ОЗА-2 | СвАК5 ГОСТ 7871-75 | 6,25…6,5 | 2,3 | Не менее 10,0 | Сварка и наплавка деталей из литейных сплавов АЛ-2, АЛ-4, АЛ-5, АЛ-9, АЛ-11 |
| Электроды для сварки меди и ее сплавов | |||||
| «Комсомо- лец-100»
МН-5 АНМц ЛКЗ-АБ |
Медь
МН-5 (ЦМТУ-4708-55) БрАНМц8-5-1,5 (ТУ-58/61) |
14,0
12,0 16,5 |
1,4
1,4 1,2 |
27,0
25,0 50,0 |
Сварка листовой меди, содержащей не более 0,01 % кислорода, и меди с низкоуглеродистой сталью Сварка медноникелевых труб из сплава МНЖ5-1 и сварки этих труб с латунью Л90 и бронзой
БрАМц9-2 Исправление дефектов в отливках из бронз типа БрАМц9 и АН |
| Электроды для сварки никелевых сплавов | |||||
| М30К
ХН-1 |
НМЖМц28-2,5-1,5 ГОСТ 492-73
НИМО-25 (ЧмТУ 3705-53) |
13,0
14,0 |
1,4
– |
Не менее 40,0
65,0 |
Сварка деталей из монельметалла и других медно- никелевых сплавов
Сварка изделий из никельмолибденового сплава (25…30 % молибдена), работающих в агрессивных средах (соляная и серная кислоты) |
Таблица А.6 Электроды для сварки чугуна
| Марка электрода | Тип или марка металла стержня | Род тока и полярность | Положение в пространстве при сварке и наплавке | Применение |
| ОМЧ-1 | Б – ГОСТ 2671-70
(чугунный пруток) |
Постоянный, обратная полярность; переменный | Нижнее | Ремонт чугунных изделий методом горячей сварки: трещины, отколы; сварка с частичным нагревом при ремонте крупных изделий |
| ВЧ-3 | А и Б ГОСТ 2671-70 | То же | » | Исправление дефектов чугунного литья методом горячей сварки |
| ЭПЧ | А и Б ГОСТ 2671-70 | »
|
» | То же |
| МНЧ-1 | НМЖМц 28-2,55-1,5 | Постоянный, обратная полярность | Нижнее и вертикальное | Сварка и наплавка изделий без подогрева, когда требуется получение вязких, хорошо обрабатываемых швов. Исправление дефектов на обработанных поверхностях |
| ОЗЧ-1 ОЗЧ-3 | Медь ГОСТ 2112-71 | То же | То же | Заварка без подогрева трещин на изделиях, требующих герметичности швов и подлежащих механической обработке |
| АНЧ-1 | Св-04Х19Н9 оболочка – медь | » | » | То же |
| ЦЧ-4
ОЗЖН-1 |
Св-08, Св-08А
Св-08Н50 |
»
» |
Нижнее Нижнее и вертикальное | Сварка изделий из высокопрочного чугуна, заварка дефектов. Сварка чугуна со сталью |
| ЦЧ-3А | Св-08Н50 | Постоянный, обратная полярность | Нижнее | Сварка без подогрева поврежденных деталей из серого и высокопрочного магниевого чугуна |