Электроды для сварки цветных металлов кратко

Обновлено: 30.06.2024

Покрытые электроды применяют для сварки изделий из всех распространенных конструкционных цветных металлов — алюминия, меди, никеля и их сплавов (кроме титана). Титан и его сплавы ручной дуговой сваркой не свариваются из-за недостаточной защиты зоны сварного соединения от окисления. Как и электроды для сварки и наплавки чугуна, электроды для цветных металлов не стандартизованы, их выпускают по отдельным техническим условиям.

Единственной промышленной маркой электродов для сварки аппаратуры из технического никеля являются электроды марки ОЗЛ-32. Ограниченное применение находят другие электроды для сварки никеля: П-2Н4, предназначенные для ремонтных работ; НС-1 и НР-1, рекомендуемые для сварки и ремонта только конструкций, работающих без давления с температурой стенки до 100 °С в растворах щелочей. Электроды характеризует повышенное (НС-1 до 0,15%) и высокое (П-2Н4 до 0,4; НР-1 до 0,38%) содержание углерода в наплавленном металле.

В электродах для сварки конструкций из меди и ее сплавов должны быть учтены ряд особенностей, определяемых спецификой физических свойств этих материалов: высокой теплопроводностью, большой жидкотекучестью, значительной активностью при взаимодействии жидких расплавов с кислородом и водородом. Дополнительные затруднения при сварке медных сплавов связаны: для латуней — с интенсивным испарением цинка, для бронз — с появлением хрупкости и снижением прочности при высоких температурах.

В сравнении с ними новые электроды серии АНЦ/ОЗМ-2, 3 и 4 характеризуются рядом преимуществ: требуют лишь незначительного предварительного подогрева, обеспечивают сварку меди толщиной до 12—14 мм без разделки кромок, а до 8 мм — за один проход, дают металл шва минимальной легированности и повышенной электропроводимости, позволяют повысить (более 1,5 раз) производительность сварки. Сварку электродами проводят при плотности тока 60—80 А/мм диаметра электродов. Различные модификации электродов АНЦ/ОЗМ отличаются особенностями рецептуры покрытий.

Еще большей производительностью отличаются электроды АНЦ-3, позволяющие обеспечить плотность тока 85—100 А/мм диаметра электрода и высокое номинальное напряжение на дуге 45—52 В. Однако электроды сложны в условиях промышленного изготовления.

Для сварки изделий из бронз различного состава применяют электроды марки ОЗБ-2М. Наплавленный электродами металл имеет состав оловянно-фосфористой бронзы. Электроды марки ОЗБ-2М целесообразно применять также для сварки латуней и, как уже отмечалось выше, для холодной сварки чугуна.

Электроды для сварки алюминиевых сплавов существенно отличаются от всех других электродов, предназначенных для металлов с большей температурой плавления и меньшим сродством к кислороду. Из-за специфических особенностей физических свойств алюминия покрытия электродов состоят обычно из солей: галогенидов щелочных и щелочно-земельных металлов и криолита. В расплавленном состоянии галогениды совместно с криолитом создают необходимые условия для удаления оксидной пленки и устойчивого горения дуги. Кроме того, стандартное связующее электродных покрытий — растворы жидких стекол — не может быть использовано из-за потери клеющей способности при взаимодействии с галогенидами покрытий.

По указанным причинам в течение многих лет использовали электроды, изготовленные ручным способом окунания, с применением для создания связующего дистиллированной воды или раствора поваренной соли. Однако при этом не обеспечивается требуемая гигроскопичность и прочность покрытия. Такие электроды не подлежат транспортированию и длительному хранению, а потому могли быть использованы только на месте изготовления. Лучшие марки электродов ручного изготовления (например, АФ-4А, МАТИ и др.) до настоящего времени, хотя и в ограниченном объеме, используют в промышленности.

Более совершенны электроды марок ОЗА-1 и ОЗА-2, изготовляемые стандартным методом опрессовки с использованием в качестве связующего раствора карбоксиметилцеллюлозы и имеющие одинаковые покрытия. Однако несмотря на успешное использование, электроды ОЗА-1 и ОЗА-2 не отвечают современным требованиям по комплексу показателей сварочно-технологических свойств (влагостойкости и прочности покрытия, стабильности горения дуги, разбрызгиванию, отделимости шлака). В настоящее время разработаны более совершенные электроды серии ОЗАНА. Повышение сварочно-технологических свойств электродов обеспечено применением специальных связующих и расчетной оптимизацией состава и соотношения галогенидов.

Электроды для сварки цветных металлов

К группе электродов для сварки цветных металлов относятся марки, предназначенные для сварки алюминия, меди, никеля и их сплавов. Электроды для сварки цветных металлов не стандартизованы и их производят по отдельным техническим условиям. Исключение составляют высоконикелевые марки, которые применяют для сварки сплавов на железоникелевой и никелевой основах и высоколегированных сталей, вследствие чего они входят в ГОСТ 10052-75

Сварка цветных металлов может существенно отличаться от сварки стали, что обусловлено резким различием их физико-химических свойств. Главными факторами, определяющими свариваемость цветных металлов, являются температуры плавления и кипения, теплопроводность, сродство к содержащимся в воздухе газам (кислороду, азоту, парам воды).

Электроды для сварки алюминия и его сплавов

Алюминий и алюминиевые сплавы обладают малой плотностью, высокой тепло- и электропроводностью, повышенной коррозионной стойкостью.

Особенностью алюминия и его сплавов является легкая окисляемость. Это приводит к тому, что на их поверхности практически всегда присутствует плотная тугоплавкая пленка оксида алюминия. Эта пленка может образовываться и на поверхности сварочной ванны, что нарушает стабильность процесса сварки, препятствует формированию шва, приводит к появлению непроваров и неметаллических включений. Для получения качественных сварных соединений необходимо принимать специальные меры, направленные на удаление оксидной пленки. При ручной дуговой сварке это достигается путем введения в состав покрытия хлористых и фтористых солей щелочных и щелочно-земельных металлов. В расплавленном состоянии эти материалы создают необходимые условия для удаления пленки и устойчивого горения дуги.

Электроды для сварки меди и ее сплавов

Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью, повышенной жидкотекучестью расплавленного металла. Для нее характерна активность при взаимодействии с газами, особенно с кислородом и водородом, что может явиться причиной образования пор в металле шва и микротрещин. Для предотвращения появления таких дефектов в сварных соединениях надлежит применять только хорошо раскисленную медь. Сварку следует выполнять тщательно прокаленными электродами, свариваемые элементы в местах наложения швов должны быть хорошо зачищены до металлического блеска с удалением оксидов, загрязнений, жиров и пр.

При сварке латуней и бронз возникают дополнительные затруднения. Сварка латуни усложняется интенсивным испарением цинка, сварка бронз - высокой хрупкостью и малой прочностью в нагретом состоянии.

Электроды для сварки никеля и монель металла

Никель и особенно его сплавы являются прочными и вязкими материалами. Они, в зависимости от состава, обладают высокой коррозионной стойкостью, жаростойкостью и жаропрочностью.

Сварка никеля и его сплавов затруднена вследствие большой чувствительности к примесям и, в первую очередь, к растворенным газам (кислороду, водороду и особенно азоту) и высокой склонности к образованию горячих трещин. Для предупреждения возможного образования пор и трещин необходимо применять основной металл и сварочные электроды высокой чистоты, осуществлять их качественную подготовку к сварке.

В целом по технологии и технике ручной дуговой сварки никель и его сплавы близки к высоколегированным коррозионно-стойким сталям.

При самостоятельной сварке цветных металлов необходимо знать особенности сплавов. Сложно сделать качественный шов на бытовом оборудовании, необходимо использовать тугоплавкие электроды, защитную атмосферу.

Особенности сварки цветных металлов

В процессе фазового перехода легкие компоненты улетучиваются, выгорают, это пагубно сказывается на состоянии шва. Он растрескивается. Тугоплавкие окислы – еще одна проблема. Иногда необходимо увеличить рабочий ток, чтобы пробить оксид. При сварке цветных металлов и сплавов нередко расплав становится слишком текучим, необходимо изолировать ванну расплава. Для некоторых сплавов необходимо ограничить не только контакт с кислородом, но и другими компонентами воздуха. Азот в качестве защитной атмосферы для некоторых сплавов не годится.

Технология сварки цветных металлов

Подготовительный этап заключается в удалении жирных пятен, очищении деталей от грязи. Окислы зачищают до блеска, свариваемые поверхности протравливают перед работой. На толстых деталях формируют кромки. Сварку цветных металлов и их сплавов проводят в нижнем положении, некоторые расплавы по текучести напоминают ртуть. Выбор электродов, режима работы зависит от химического состава сплава. При выборе сварочного аппарата необходимо правильно оценивать свариваемость сплава, учитывать температуру плавления, толщину заготовки.

Алюминиевые сплавы

Дюрали, силумин, авмель и другие сплавы на основе алюминия сильно различаются по свариваемости. Электродугой алюминий сваривают плавящимися и неплавящимися электродами, используют оборудование, генерирующее постоянный ток. Контакты подключают в обратной полярности. Рекомендуется предварительный прогрев заготовок:

толщиной до 8 мм – до 200°С;
свыше 8 мм – до 400°С.

Сваривают алюминий на токах до 200 А при толщине листа до 4 мм без предварительной разделки кромок. У заготовок свыше 4 мм края стачивают под углом, варят на токах, в 35-40 раз больше толщины заготовки (до 160 А). Газовую среду используют высококлассную, чтобы облако не смещалось с рабочей зоны в процессе образования и застывания шва. Расстояние между прихватками делают с учетом толщины заготовки:

Толщина заготовки, мм

Интервал между прихватками, мм

Тугоплавкий или угольный электрод, разжигающий электродугу, держат под прямым углом к присадке, чтобы исключить непровары корня шва.

Медь и ее сплавы

Медные сплавы, латуни, бронзы сваривают несколькими способами:

электродуговой сваркой в атмосфере азота;
ручной, полуавтоматической, автоматической аргоновой;
электронно-лучевой, создающей высокую температуру в ограниченной зоне.

При сварке цветных металлов толщиной до 2 мм нужен постоянный ток обратной полярности. В качестве присадки используют наплавочную проволоку с большим содержанием раскислителей. Толщину подбирают под размер свариваемых заготовок. Минимальный диаметр присадки – 1,5 мм, максимальный – 8 мм. Сварку меди и цветных сплавов с высоким ее содержанием, проводят:

ручным электродуговым методом током прямой полярности, варят металл короткой дугой, длиной от 35 до 40 мм, чтобы сократить разбрызгивание металла (рекомендуется избегать поперечных движений электродом);
в атмосфере аргона током обратной полярности; если сплав плавится до 400°С, бронзовая проволока укладывается в стык с большой скоростью, чтобы не перегревались заготовки.

В качестве флюса используют буру или смесь буры с борной кислотой, поваренной солью, метилборатом.

Никелевые сплавы

Цветные сплавы на основе никеля отличаются высокой вязкостью, пластичностью. Детали из никеля плавятся при 700–1000°С, процесс сопровождается насыщением сплавов газами, шов становится пористым, непрочным. Хотя никель устойчив к коррозии. При аргонодуговой сварке подбирают электроды с ниобием, кремнием, алюминием. В расплаве также желательно присутствие марганца, магния. Свариваемость металла повышается, образуется прочное соединение.

Для работы с никелевыми сплавами нужны сварочные аппараты, выдающие постоянный рабочий ток. Сварка никелевых цветных заготовок производится на токе обратной полярности, чтобы защитный газ ионизировался, электродуга становится стабильнее. При обратной полярности заготовка нагревается меньше, чем электрод. Это особенно актуально для заготовок небольшой толщины. Регулируя потенциал тока, можно уменьшить температуру заготовки.

Обработка титана

Титан в расплавленном состоянии бурно реагирует с тремя компонентами воздуха: кислородом, водородом, азотом. Необходимо снизить их содержание в защитной атмосфере до минимума. Газ должен быть качественным, если нужен надежный шов. Он должен остывать в защитной атмосфере, чтобы не образовывались трещины. Для сварки титана в промышленных объемах используются герметичные камеры. При ручной сварке необходимо экранировать рабочую зону, чтобы облако инертного газа не смещалось со шва, аргон или гелий, смеси должны быть первого или высшего сорта. Защитный газ за счет высокой плотности вытеснит воздух. Используется сварочное оборудование, генерирующее постоянный ток. Сварка цветного металла проводится током прямой полярности. Основная термическая нагрузка концентрируется на поверхности заготовки, корень шва углубляется, дуга поддерживается стабильно, металл меньше разбрызгивается.

Работы с магнием

У магниевых деталей проваривают полностью всю кромку. Для работы с заготовками толще 10 мм, необходимо мощное сварочное оборудование, работающее от трехфазной сети мощностью 380 В, генерирующее переменный высокочастотный ток. В периоды обратной полярности дуга пробивает оксидную пленку, она расплавляется. При работе рекомендуется использовать подкладки с низкой теплопроводностью.

Сварка магния и цветных металлов на его основе производится под атмосферной защитой гелия или аргона, он предохраняет расплав от насыщения азотом, шов не пузырится, на нем не образуется окалина. Подачу газа в рабочую зону начинают до розжига дуги, прекращают через 20 секунд после затухания, когда верхняя часть шва схватится.

Сплавы из свинца

Разница между температурой плавления оксидов и самого свинца более 500°С, свинец становится жидким при 327°С, оксиды нужно прогревать до 888°С. Учитывая повышенную текучесть свинца, приходится экранировать зону расплава сварочной ванночкой. Сверху горячий цветной сплав оберегают флюсы, в состав которых входит стеарин, канифоль. Этими же флюсами смазывают стенки сварочной ванночки, чтобы исключить прилипание к ней свинца.

Сварка разнородных цветных металлов

Сложность процесса заключается в ограниченной взаимной растворимости. При сварке цветных металлов и сплавов между собой используют несколько технологий, обеспечивающих надежность соединения:

шов формируют, воздействуя на детали импульсным электронным лучом, скорость прогревания заготовок увеличивается, при высокой температуре происходит схватывание деталей;
при сварке давлением цветной металл разогревается за счет энергии, выделяющейся при пластической деформации структурной решетки, концентрированная тепловая энергия скапливается в зоне контакта, детали не нужно дополнительно прогревать;
для сварки цветных разнородных цветных металлов используют промежуточный слой, сцепляющийся с заготовками, риск охрупчивания швов снижается;
в среде аргона проводят автоматическую, ручную и полуавтоматическую сварку разнородных цветных металлов, электрод держат перпендикулярно деталям, чтобы шов был качественным.

Защитный газ снижает степень окисления, насыщения цветного металла азотом и водородом. Высокотемпературные технологии внутреннего воздействия увеличивают скорость сварки. За счет текучести цветных металлов заполняются пустоты, стык проваривается насквозь. При подборе буферного слоя учитывают компонентный состав заготовок, температуру плавления сплавов.

Имея аппарат для аргоновой сварки, можно заниматься ремонтом деталей из цветных металлов самостоятельно. В промышленных условиях применяют передовые технологии, не позволяющие расплавленному металлу реагировать с воздухом.

Добиться нужного качества сваривания невозможно без правильного выбора электродов. Избежать ошибки поможет четкое понимание рынка. Необходимо знать о видах продукции от разных производителей, рекомендациях относительно применения конкретной марки, принципах маркировки электродов.

Назначение сварочных электродов

Роль электродов сводится к формированию дуги в электродуговой сварке. Качество электродов напрямую влияет на эффективность работы и результат. Насколько стабильной будет дуга, как глубоко прогреется металл, легко ли разжечь дугу и другие нюансы во время сварки определяются выбором электродов. Они должны:

поддерживать во время работы стабильную дугу;
плавиться равномерно;
формировать аккуратный шов с нужным химическим составом;
создать условия для минимизации разбрызгивания раскаленного металла;
способствовать повышению эффективности сварочных работ;
обеспечивать прочность стыка;
обладать низкой степенью токсичности.

Помимо этого, должен легко удаляться шлак, который образуется в процессе сварочных работ.

Какие бывают электроды для сварки

Особенности ручных технологических операций тоже являются определяющим фактором, который влияет на классификацию электродов. Ведь сварочные работы могут выполняться с разным расположением электрода, степенью проплавления металла, глубиной сварочной ванны и другими особенностями.

Толщина электрода определяет его принадлежность к изделиям тонким (М), толстым (Д) или среднего размера (С). В зависимости от типа обмазки продукция делится на четыре группы:

кислая – маркируется А;
целлюлозная – Ц;
основная – Б;
рутиловая – Р;
комбинированная или смешанная. Маркируется в зависимости от того, какие виды обмазок использованы – РБ, РЦ, АР или другое.

В случае возникновения крайней необходимости электроды можно изготовить самостоятельно. Для этого понадобится стальная проволока диаметром в диапазоне от 1,6 до 6 мм. Из нее делаются отрезки длиной около 35 сантиметров. Для обмазки подойдет смесь мела и силикатного клея.

Классификация электродов согласно ГОСТу 9466-75

Предназначенные для ручной дуговой сварки металлические покрытые электроды делятся на группы по нескольким параметрам: назначению, химическому составу и механическим свойствам, толщине и виду нанесенного покрытия. Помимо этого, принимаются во внимание и сварочно-технологические показатели.

Виды электродов по назначению

В зависимости от сферы использования продукция предназначается:

для работы с углеродистыми или низкоуглеродистыми материалами, степень сопротивления на разрыв которых не превышает 600 Мпа. Они маркируются литерой "У";
для соединения заготовок из конструкционной легированной стали, сопротивление на разрыв которых не превышает 600 Мпа. Электроды маркируются буквой "Л";
для сваривания легированной стали, устойчивой к высоким температурам. Продукты обозначаются литерой "Т";
для сварки высоколегированной стали, обладающей особыми характеристиками. Визуальный маркер - буква "В";
для создания наплавляемого слоя на поверхности материалов с особыми свойствами. Электроды имеют обозначение - литеру "Н".

Перечисленными стандартами электроды разделяются на типы в зависимости от химического состава наплавленного металла и в соответствии с механическими характеристиками обрабатываемого материала. В маркировке присутствуют цифры, обозначающие минимальное сопротивление на разрыв в кгс/мм2: Э42, Э42А, Э50 и другие. Буква после цифрового маркера обозначает высокие пластические характеристики, хорошую вязкость и ограничения по химическим составляющим.

По толщине покрытия

По данному показателю предусмотрено деление продуктов с учетом соотношения D/d, где D соответствует диаметру покрытия, а d - величине окружности металлического стержня. Принято различать электроды по толщине покрытия:

тонкое. Соотношение диаметров меньше 1,2. Маркируются буквой "М";
среднее. Результат находится в диапазоне 1,2

Читайте также: