Присадочный материал и вспомогательные материалы для сварки МИГ/МАГ

Сорта проволочных электродов

Плавящиеся проволочные электроды для сварки МИГ/МАГ нелегированных и мелкозернистых конструкционных сталей регламентированы в стандарте DIN EN 440. Согласно данному стандарту различаются 11 сортов сварочной проволоки в зависимости от ее химического состава. Кроме того, в стандарте описаны и те сорта сварочной проволоки, которые обычно используются только в других европейских странах. В Германии из сварочных проволок для нелегированных сталей в достойных упоминания объемах используются только сорта G2Si1, G3Si1 и G4Si1. Эти сорта содержат (в указанной последовательности) увеличивающиеся доли кремния и марганца, а именно в среднем от 0,65 до 0,9 % кремния и от 1,10 до 1,75 % марганца. Для сварки мелкозернистых сталей используются и сорта G4Mo и G3Ni1 и G3Ni2 .

Порошковые проволочные электроды для сваривания этих сталей перечисляются в стандарте DIN EN 758. В зависимости от состава заполнителя покрытия различают типы с рутиловым и основным покрытием, а также типы с покрытием из металлического порошка. Помимо порошковых проволок для сварки МИГ/МАГ в DIN EN 758 регламентированы также порошковые проволоки с самозащитой, сваривающиеся и без дополнительно подаваемого защитного газа. Они часто используются для наплавки.

Проволочные электроды для сварки теплостойких сталей регламентированы в стандарте DIN EN 12070, а порошковые проволочные электроды для этих сталей - в стандарте DIN EN 12071. Состав проволочных электродов варьируется от варианта, включающего только молибден, до проволок с содержанием хрома 1, 2,5, 5 und 9 %, а также проволочных электродов с содержанием хрома 12 %. Кроме того, в качестве легирующих элементов используются молибден, ванадий и вольфрам. Порошковые электроды могут содержать до 5 % хрома.

Проволочные электроды для сварки нержавеющих и жаропрочных сталей регламентированы в стандарте DIN EN 12072; порошковые проволочные электроды для этих сталей - в стандарте DIN EN 12073. В этих стандартах различаются присадки для мартенситных/ферритных хромистых сталей, аустенитных сталей, ферритных/аустенитных сталей и полноаустенитных сталей с высокими антикоррозионными характеристиками, а также специальных и жаропрочных типов. Что касается проволочных электродов для сварки алюминия и его сплавов, в настоящее время существует проект нового европейского стандарта (EN ISO 18273). 

Технические условия поставки проволочных электродов и порошковых проволочных электродов

Проволоки, стержни и проволочные электроды для сварки в среде защитного газа производятся при помощи холодного волочения. При определенных технологических методах порошковые проволочные электроды могут изготавливаться и путем холодной прокатки.

Нормированные диаметры и допустимые предельные отклонения для проволочных электродов и порошковых проволочных электродов приведены в стандарте DIN EN 759. Диаметры варьируются от 0,6 до 4,0 мм. Однако, у массивных проволок для сварки МИГ/МАГ наиболее часто используемые диаметры составляют 0,8, 1,0, 1,2 и 1,6 мм. Диаметры порошковых проволок начинаются чаще всего от 1,0 мм. Кроме того, применяются и еще большие диаметры, например, 2,4 или 3,2 мм.

Нелегированные и низколегированные проволочные электроды применяются, как правило, в исполнении с медненой поверхностью. Благодаря меднению снижается сопротивление трения скольжения при подаче, и улучшается электрический контакт. Медное покрытие не гарантирует сколь-либо значимой защиты от коррозии из-за своей пористости. Порошковые проволочные электроды можно меднить только в том случае, если они обладают сплошным покрытием без просветов.

Высоколегированные проволоки нельзя покрывать медью гальваническим или электролитическим способом. Они поставляются с белой поверхностью без покрытия. Сварные проволоки из алюминия также применяются с поверхностью без покрытия. Так как в мягкую поверхность алюминия могут вдавиться тянущие вещества, которые позднее при сварке приведут к порообразованию, у высококачественных проволок перед окончательной вытяжкой производится вытяжка для очистки.

Проволочные сварочные присадки для сварки в среде защитного газа поставляются на катушках с воротом, оправкой либо на корзиночных катушках. Однако, существует еще и крупная тара, например бочечные катушки. 

Защитные газы

Защитные газы для сварки МИГ/МАГ приведены в стандарте DIN EN 439. В нем регламентированы все защитные газы для электродуговой сварки и резки в среде защитного газа. Защитные газы делятся на 7 основных групп и подгруппы.

В группу R входят смеси аргона и водорода, оказывающие раскисляющее действие. Газы группы R1 вместе с аргоном и гелием применяются для дуговой сварки неплавящимся вольфрамовым электродом в инертном газе и для сварки плазмой, газы подгруппы 2 с более высоким содержанием водорода (Н) - для плазменной резки и для защиты корня шва (формирующие газы). 

В группу I входят инертные газы. В нее входят аргон (Ar) и гелий (He), а также смеси аргона/гелия. Они используются для сварки ВИГ, МИГ и плазменной сварки, а также для защиты корня шва.

В большую группу М, подразделяющуюся на подгруппы M1, M2 и M3, входят газовые смеси для сварки МАГ. Здесь каждая группа также делится на 3 либо 4 подгруппы. Газы классифицируются в зависимости от окисляющих свойств от M1.1 до M3.3, т.е. M1.1 является слабо окисляющим, а M3.3 обладает наиболее сильными окисляющими свойствами. Главным компонентом этих смесей является аргон, в качестве активных компонентов примешиваются кислород (O) или диоксид углерода (CO2) либо кислород и диоксид углерода (трехкомпонентные газовые смеси).

В числе газов для сварки МАГ в группу С входят чистый диоксид углерода и смесь диоксида углерода с кислородом. Последняя смесь oднако не используется в Германии. Газы группы C обладают наиболее сильными окислительными свойствами, так как CO2 распадается при высоких температурах электрической дуги, при этом помимо оксида углерода выделяются большие количества кислорода.

В группу F входят азот (N) и смесь азота с водородом. Оба эти газа могут быть использованы для плазменной резки и формирования.

Кроме окислительных свойств состав газовой смеси влияет и на электрические и физические свойства области электрической дуги и, следовательно, на сварочные свойства. 

Например, при добавлении гелия к аргону улучшается теплопроводность и теплосодержание атмосферы электрической дуги. И в том и в другом случае дуга содержит больше энергии, что ведет к лучшему проплавлению. Примешивание активных компонентов к смесям ведет, в том числе, к образованию более мелких капель при расплавлении проволочного электрода. Кроме того, улучшается теплопередача в электрической дуге. Это также является причиной лучшего проплавления.

Необходимый расход защитного газа рассчитывается при помощи эмпирического правила и составляет 10-12 диаметров проволоки в литрах в минуту. При сварке МИГ алюминия плавящимся электродом в инертном газе устанавливаются несколько большие значения расхода газа из-за высокой окисляемости материала; при смесях аргона и гелия - значительно большие вследствие невысокой плотности гелия. Сначала снижается давление газа, поступающего из баллона или из кольцевого трубопровода. Посмотреть установленное значение расхода можно на манометре, выверенном вместе с соплом, или на расходомере с поплавковым указателем.

Влияние защитных газов на процесс сварки будет еще рассмотрено подробнее позднее при описании различных видов электрической дуги. 

Свойства металла шва

У сварочных присадок для нелегированных сталей и мелкозернистых конструкционных сталей при выборе комбинации проволоки и защитного газа основное значение имеет необходимость максимально приблизить характеристики прочности и вязкости металла шва к аналогичным характеристикам основного материала. Соответствующие рекомендации содержатся в стандарте DIN EN 440. Аналогично стержневым электродам существует система обозначений, на основании которой можно получить сведения о минимальных значениях предела текучести, удлинения при разрыве, прочности и работы развития трещины металла шва. 

В выбранном примере проволочный электрод G3Si1 сваривается в среде газовой смеси (М). Металл шва при этой комбинации проволоки и защитного газа обладает минимальным пределом текучести 460 Н/мм2, прочностью 530-680 Н/мм2 и минимальным удлинением 20 % (46). Работа развития трещины, равная 47 джоулям, достигается при температуре -30 °C (3). Похожая система для характеристики металла шва, получаемого при использовании порошковых проволочных электродов, содержится в стандарте DIN EN 758.

Для теплостойких сталей, антикоррозионных и жаропрочных сталей и алюминиевых материалов действует правило, согласно которому для получения требуемых характеристик легирование металла шва должно быть как можно ближе к легированию свариваемого основного материала либо несколько выше. В таблицах соответствующих стандартов можно найти данные о минимальных значениях предела текучести, прочности при растяжении, удлинения и работы развития трещины металла шва для проволочных электродов и порошковых проволочных электродов для сваривания теплостойких и антикоррозионных либо жаропрочных сталей. Однако, эти значения не входят в данную систему обозначений.

Проволочный электрод для сварки МАГ теплостойкой стали 13 CrMo 4.5 имеет следующее обозначение согласно DIN EN 12070: EN 12070 - G CrMo1Si 

Проволочный электрод для сварки МАГ антикоррозионной стали CrNi с номером материала 1.4302 имеет следующее обозначение согласно DIN EN 12072: EN 12072 - G 19 9 L Обозначение проволочного электрода для сварки МИГ материала AlMg 5: EN 18273 - G RAlMg5Mn