ГЛАВА VII

ПРИСАДОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ И ФЛЮСЫ

1. ПРИСАДОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ

Процесс газовой сварки можно проводить как с введением в сва­рочную ванну присадочной проволоки или стержня, так и без них — при сварке в торец или встык с отбортовкой кромок.

При сварке с присадочной проволокой механические свойства шва определяются в основном ее химическим составом при условии хорошей защиты сварочной ванны средней зоной пламени.

Присадочный материал для сварки сталей. При газовой сварке конструкций и изделий из низкоуглеродистой стали широко при­меняется низколегированная присадочная проволока, обеспечиваю­щая достаточно высокие механические свойства наплавленного металла.

Достаточно хорошие результаты при газовой сварке низкоугле­родистой стали дает хромистая присадочная проволока, содержащая до 0,96% Сг при 0,24% С, обеспечивающая после нормализации горелкой, достаточно высокие механические свойства наплавленного металла о„ =43 - г - 44 кгс/мм2, б = 12 -4 18% и ал= 12-4-17 кгс ■ м/см2.

Влияние примесей в стали на ее свариваемость. Влияние приме­сей в стали на процесс сварки весьма не одинаково. Одни примеси улучшают свариваемость и способствуют повышению механических свойств ■ металла шва, другие — вызывают повышенное газообразо­вание в сварочной ванне, образование вязких и тугоплавких шла­ков, что приводит к пористости металла шва и загрязнению его не­металлическими включениями.

Углерод ухудшает свариваемость стали при содержании его свыше 0,2—0,3%. Повышенное содержание углерода вызывает значительное газообразование в ванне и кипение ее в процессе сварки, способствует росту зерна при нагреве, образованию видман­штеттовой структуры и закалочным явлениям,

Марганец весьма мало влияет на свариваемость стали, но по­вышает производительность сварки при содержании его в низко_ углеродистой проволоке до 1 %. Марганец — хороший раскисли- тель. Содержание марганца в сварочной проволоке для сварки низкоуглеродистой стали как при дуговой, так и при газовой сварке может составлять до 0,8—1,1%.

Кремний — нежелательная примесь присадочной проволоки для сварки стали, так как при его повышенном содержании наблюдается образование силикатных соединений типа FeO *Si02, MnO*Si02 и др., образующих на поверхности ванны тугоплавкую и вязкую шлаковую пленку, препятствующую выходу газов из сварочной ванны при ее застывании. Металл шва при этом содержит значи­тельное количество газовых пор и неметаллических включений. Поэтому, несмотря на то, что кремний является хорошим раскисли- телем содержание его в низкоуглеродистой проволоке должно со­ставлять не выше 0,03%.

Сера в стали образует сернистое железо (FeS), нерастворимое в твердом железе и часто остающееся в металле шва в виде шлаковых включений. В присутствии кислорода сера образует в стали легко­плавкую эвтектику, располагающуюся по границам зерен и нару­шающую связь между ними при высоких температурах. Эго явле­ние в стали носит название красноломкости. Солепжание серы в при­садочной проволоке ограничивается 0,03—0,04%.

Фосфор вызывает хладноломкость стали. Он сильно понижает ее пластические свойства и способствует ликвации. Содержание фосфора в присадочной проволоке для сварки стали ограничивается 0,03-0,04%.

Никель повышает прочность и прокаливаемость стали и несколько увеличивает ее пластичность. В большинстве марок присадочной проволоки для сварки простых углеродистых сталей никель содер­жится как случайная примесь в количестве 0,2—0,3%. в присадоч­ной проволоке для сварки хромоникелевых нержавеющих и жаро­упорных сталей содержание никеля достигает 8—10 /о и более.

В этих сталях никель способствует образованию устойчивой аусте­нитной структуры.

Хром резко повышает прокаливаемость стали, в большинстве марок сварочной проволоки для сварки простых углеродистых ста - . лей он, также как и никель, является случайной примесью. Содер­жание его в этих проволоках ограничивается 0,1—0,2%. В проволоке для сварки стали «хромансиль» и низколегированной хромомолиб­деновой стали содержание хрома составляет 0,8—1,1 %. в проволоке для сварки специальной хромомолибденовой стали (например • стали марки Х5М) содержание его достигает 5—7 %. Особенно высоко содержание хрома (12—27%) в проволоке для сварки высокохро­мистых и хромоникелевых нержавеющих и жароупорных сталей.

Молибден повышает прокаливаемость стали и ее сопротивляе­мость перегреву. Он устраняет явление хрупкости при отпуске, повышает пластичность стали при ударных нагрузках, улучшает 82

обрабатываемость стали в холодном и горячем состоянии. В свароч­ную проволоку для сварки хромомолибденовых сталей молибден вводят в количестве 0,15—0,6%.

Присадочный материал для сварки чугуна. Марки присадочных стержней для сварки чугунных отливок выбирают с учетом необхо­димости наиболее полной графигизации чугуна (сварного шва и око - лошовной зоны), зависящей от скорости охлаждения чугуна после сварки. Чем больше скорость охлаждения, тем больше углерода останется в связанном состоянии в виде цементита (Fe3C). Однако, поскольку газовую сварку чугунного изделия всегда проводят с его предварительным подогревом, скорость охлаждения при сварке массивных отливок невелика и, следовательно, графитизация про­текает наиболее полно. При сварке массивных чугунных отливок могут быть применены стержни, содержащие меньший процент кремния, обладающего сильным графитизирующим действием.

При сварке же тонкостенных чугунных деталей, скорость охла­ждения которых после сварки, несмотря на предварительный подо­грев, за счет интенсивной теплоотдачи может быть достаточно вы - . сокой, следует применять стержни, содержащие большее количе­ство кремния.

Присадочные проволоки для сварки меди и латуней. В связи с повышенной окисляемостью меди при высоких температурах и большой ее жидкотекучестью, препятствующей выполнению сварки в вертикальной плоскости, качественное выполнение сварки этого металла во многих случаях требует применения специальной при­садочной медной проволоки, содержащей раскислители (преиму­щественно фосфор) и элементы, понижающие жидкотекучесть сва­рочной ванны, в частности кремний, который создает на поверхности ванны вязкую пленку шлака, препятствующую растеканию жид­кой меди.

Сварка латуней представляет еще большие трудности в связи с обильной испаряемостью из сварочной ванны цинка — одного из основных компонентов сплава и, как следствие, возникновением в шве значительной пористости. Поэтому для качественного выпол­нения сварки латуней, помимо флюсов и соответствующих техно­логических приемов сварки, необходимы специальные присадочные проволоки с добавками кремния и олова. Кремний в этом случае вводят для образования вязкой пленки на поверхности сварочной ванны, препятствующей испарению цинка, а олово — для разжи­жения сварочной ванны и лучшего проплавления свариваемых кромок латуни.

Введение бора в присадочный материал придает последнему но­вое свойство — самофлюсование, заключающееся в том, что в про­цессе сварки необходимое флюсование — связывание образующимся борным ангидридом (В203) окислов меди (СиО) и цинка (ZnO) в борно­кислые соли СиО • В203 и ZnO • В203, переходящих в шлак и всплы­вающих на поверхность ванны, достигается без применения флюса, за счет бора присадочной проволоки.

Разработка самофлюсующей присадочной проволоки значительно упрощает процесс сварки латуней и представляет значительный, шаг вперед в отработке технологии газовой сварки латуней.