Сварочная проволока: изготовление

В том или ином качестве сварочная проволока используется во всех процессах дуговой сварки. Чтобы избежать ошибок с выбором данного компонента, полезно знать ее свойства, состав и возможности.

Ни один из постоянно обновляемых каталогов от ЗАО «ТФД «Брок Инвест Сервис и К» не обходится без развернутых предложений по приобретению сварочной проволоки. Но для правильного выбора потенциальному потребителю не следует ограничиваться только техническими характеристиками продукции, представленными в каталоге сварочной проволоки. Часто понимание этапов процесса изготовления сварочной проволоки служит ключом для принятия верного решения, обуславливающего последующие успехи в ее применении. 

Виды сварочной проволоки

Напомним, что сварочная проволока используется при газовой дуговой сварке, дуговой сварке порошковой проволокой, сварке неплавящимся электродом и других процессах дуговой сварки. В первых двух технологиях проволока служит одновременно электродом в контуре дуговой сварки и присадочным материалом, который привносится в сварочную ванну. 

Поскольку проволока удерживает дугу и сама является присадочным металлом, это определяет, что она представляет собой плавящийся электрод. Она обычно наматывается на барабан/катушку, а затем подводится к сварочной горелке. Там на контактный наконечник горелки подается напряжение. Под воздействием тепла проволока, плавясь, продвигается дальше к сварному шву и оседает в ванне расплава.

Классификация

Популярными разновидностями сварочной проволоки являются:

• Сплошная (включая проволоку для сварки под флюсом);
• Порошковая (самозащитная и газозащитная);
• Металлопорошковая.

Сварочные проволоки производятся в соответствии с различными классификациями, ГОСТами и нормами сварки. Это означает, что их химический состав и физическая форма могут различаться. В стальных электродах часто присутствует примерно такое же количество легирующих элементов (кремния, марганца, хрома, никеля, меди и др.), а также неизбежных примесей (фосфора, серы), что и в металле свариваемых изделий. Так как увеличение процента углерода отрицательно сказывается на свариваемости, то все марки такой проволоки производят из низкоуглеродистых, а в зависимости от процента легирующих добавок – из низколегированных или высоколегированных сталей.

Твердая сварочная проволока: характеристики и общее применение

Твердая сварочная проволока — это именно то, на что она похожа: сплошная проволока без покрытия и внутреннего сердечника. Этот простой в изготовлении тип сварочной проволоки является основным продуктом как для новичков, изучающих свою технику, так и для профессионалов, ежедневно производящих сварные изделия.

Твердая сварочная проволока используется как при сварке металла в инертном газе (MIG), так и при сварке металла в активном газе (MAG), при которых сварочная ванна окружена концентрированным защитным газом (инертный газ в режиме MIG, активный газ в МАG). Защитный газ предохраняет сварочную ванну от загрязнений из атмосферы, включая окислители, а также помогает стабилизировать дугу, что снижает количество брызг при сварке.

Такую проволоку выбирают для чистых, хорошо подготовленных материалов. Она подходит как для бытового, так и для промышленного применения.

Порошковая сварочная проволока

Отличается от сплошной сварочной проволоки тем, что состоит из трубчатой ​​металлической оболочки, заполненной флюсом. Он представляет собой смесь сплавов и раскислителей. Такие составляющие помогают проволоке достичь необходимых механических и химических свойств при сварке. Флюс также защищает сварочную ванну во время процесса сварки: создает газовую и шлаковую защиту сварочной ванны, раскисляет металл и легирует шов, улучшая его механические свойства. 

Поперечное сечение порошковой проволоки представляет собой слой металла, окружающий порошкообразную или гранулированную внутреннюю сердцевину из флюса. 

Порошковые проволоки производятся для обеспечения свойств или действий, которые не могут обеспечить сплошные проволоки - повышенные механические свойства и ударную вязкость. Кроме того, они увеличивают скорость наплавки, а это означает, что сварка может происходить быстрее. Флюс-порошковые проволоки работают в режиме распыления и, как правило, более устойчивы к поверхностным загрязнениям, таким как ржавчина, окалина или масло. Это делает порошковую проволоку хорошим выбором для крупных работ или при работе с материалами, которые невозможно хорошо очистить.

Что касается сварного шва, то флюс-порошковая проволока помогает сварщикам получать более плоские профили сварных швов, чем сплошная, а также минимизировать разбрызгивание. Вместо брызг или других остатков в зоне сварки может остаться только шлак, который легко удаляется.

Некоторые порошковые проволоки являются самозащитными: флюс в их составе при сгорании выделяет газы, которые защищают сварочную ванну от воздуха. Такая проволока не требует подачи внешнего защитного газа. Однако не каждую порошковую проволоку можно использовать без газа, а лишь такую, флюс в которой содержит тщательно подобранный баланс веществ, способных производить достаточно газа, чтобы защитить сварочную ванну самостоятельно, а также осаждать нужный объем материала для заполнения сварного шва. 

Флюсовая проволока идеально подходит для использования на сельскохозяйственных предприятиях, а также для промышленного ремонта в полевых условиях.

Металлопорошковая сварочная проволока

По конструкции аналогична порошковой; основное различие между ними заключается в сердечниках. Там металлопорошковая проволока содержит порошкообразный металл, сплавы и стабилизаторы дуги, а не флюса. Это означает, что при сварке такой проволокой всегда необходимо использовать защитный газ.

Проволока с металлическим сердечником ведет себя аналогично флюсовой, поскольку в обеих используется перенос распылением вместо переноса короткого замыкания, как в сплошных проволоках. Благодаря этому металлопорошковые проволоки имеют высокие скорости наплавки.

Поскольку они не содержат флюса, то могут иметь более высокую скорость осаждения, чем некоторые порошковые проволоки. Их также можно использовать, когда поверхностные загрязнения могут стать проблемой для сплошной проволоки.

Проволока для дуговой сварки под флюсом

Представляет собой сплошную проволоку, изготовленную из тех же материалов, что и вышеупомянутая сплошная проволока, но с расширенным диапазоном размеров и упаковки. Применяют ее в случаях, когда диаметр сплошной проволоки становится слишком большим для сварки MIG или MAG. 

Сварка под флюсом обычно выполняется на автоматическом или полуавтоматическом оборудовании. Проволока подается в зону сварки непрерывно, а дуга горит под слоем гранулированного флюса, который защищает шов и улучшает его формирование.

Обычно используется для сварки очень толстых металлов по прямым линиям или по прямой траектории на изогнутом объекте, таком как окружность большой трубы или сосуда/резервуара. Большое сечение этой сварочной проволоки в сочетании с гораздо более высокими настройками силы тока и напряжения, способствует высокой скорости осаждения и проникновению, необходимой для соединения массивных деталей, которые встречаются на верфях и строительных площадках.

Как изготавливается сварочная проволока для сварки MIG 

Общее описание

При производстве сварочной проволоки MIG (Metal Inert Gas) толстые металлические стержни превращаются в непрерывную проволоку идеально круглой формы. В процессе производства используется строгий контроль химического состава. 

Последовательно осуществляется волочение проволоки, очистка, медное покрытие (для стали) и прецизионная намотка слоев. Это обеспечивает плавную подачу и надежный электрический контакт во время сварки.

Этапы производственного процесса

Включают:

1. Подбор сырья. Исходной заготовкой служит горячекатаная стальная катанка (обычно после прокатки углеродистой или нержавеющей стали). Химический состав должен точно соответствовать нужным стандартам (в частности, ГОСТ 2246-70).

2. Процесс деформации волочением, который происходит так. Толстый пруток протягивается через ряд постепенно уменьшающихся алмазных или карбид-вольфрамовых фильер (матриц с коническими отверстиями), чтобы уменьшить диаметр. Сухое волочение используется для большего уменьшения, для этого полуфабрикат протягивается через сухую смазку (например, мыльный порошок). Мокрое волочение используется для окончательной тонкой калибровки. Для этого заготовка полностью погружается в жидкую смазку (для охлаждения и предотвращения поломки инструмента).

3. Очистка и подготовка. По мере волочения проволоки она впитывает в себя смазочные материалы и масла, поэтому поверхность следует очистить. С этой целью проволока проходит через резервуары кислотной и щелочной очистки для удаления поверхностных загрязнений. Затем ее промывают и сушат, чтобы металлическая поверхность оставалась идеально чистой.

4. Медное покрытие (только для мягкой стали). Большинство видов сплошной сварочной проволоки из мягкой стали подвергаются процессу оплавления медью. Проволоку погружают в химическую ванну с сульфатом меди. Микроскопический слой меди улучшает электропроводность, предотвращает ржавчину на проволоке и снижает трение внутри гильзы сварочного пистолета.

5. Точная намотка. Готовая проволока послойно наматывается на пластиковые или проволочные катушки. Намотка должна выполняться идеально аккуратными параллельными рядами (слой за слоем). Это предотвращает запутывание и перекрытие проволоки при ее подаче во время сварки.

Окончательный контроль качества 

Перед упаковкой производители проверяют проволоку на изгиб. Если она слишком сильно изогнута, то не попадет точно в сварочную ванну. 

Допуск на диаметр должен обеспечивать идеальную однородность расходного материала. 

Как изготавливается порошковая (флюсовая) сварочная проволока 

Общее описание

Порошковая сварочная проволока изготавливается путем скручивания плоской металлической полосы в U-образную форму. Затем машины наполняют эту металлическую полосу сухими порошками, называемыми флюсами. Далее полоску закрывают в плотную трубочку. Наконец, ее продавливают через ролики, чтобы достичь окончательного, точного размера. 

Детальное описание

Последовательность операций следующая: 

1. Размотка рулона из мягкой стали с заправкой в ротационно-гибочную машину. 

2. U-образные ролики сгибают плоскую металлическую полосу в U-образную форму. В результате образуется длинный открытый лоток, готовый под заправку порошком/флюсом.

3. Добавление сухих порошков. Их загружают в металлический поддон. Порошковая смесь включает минералы, металлические сплавы и химикаты. Эти ингредиенты очищают металл во время сварки и защищают горячий сварной шов от воздуха.

4. Закрытие трубки. Другие ролики сгибают края металла вместе, чтобы закрыть трубку. Это плотно запирает порошок внутри. Существует две распространенные формы: бесшовная проволока, у которой металлические края плотно сварены вместе. Это предотвращает попадание влаги в порошок. Второй вариант - проволока со швом: края просто сгибаются вместе, чтобы образовался зазор. Выглядит как крошечная щель.

5. Волочение по размеру. Толстую трубку протягивают через ряд меньших матриц (металлических отверстий). Это растягивает трубку, делает ее тоньше и плотно упаковывает порошок внутрь. 

6. Намотка. Готовая проволока наматывается на пластиковые или проволочные катушки. Теперь она готова к использованию по назначению.

Как изготавливается сварочная проволока для сварки ТIG

Общее описание

Присадочная проволока для TIG-сварки (аргонодуговой сварки неплавящимся электродом) поставляется в виде прямых отрезков. Её изготавливают из того же металла, что и свариваемые детали: углеродистая сталь, нержавеющая сталь, алюминий, медь, никелевые сплавы. Вольфрамовый электрод в этом процессе не плавится, он служит только для поддержания дуги. Производители тщательно отбирают сырьё, подвергают его волочению до точного диаметра, затем разрезают на прямые стержни и упаковывают после контроля качества.

Пошаговый производственный процесс

Включает в себя:

1. Выбор сырья. Производители берут небольшие образцы и проверяют их химический состав, чтобы убедиться, что они соответствуют стандартам.

2. Смазка и экструзия. Перед тем, как протянуть проволоку, ее погружают в сухую порошкообразную смазку (например, мыло) или покрывают жидкой эмульсией. Это скользкое покрытие предотвращает плавление или разрушение металла при проталкивании через отверстия фильеры. Проволока поступает в волочильную машину, где ее протягивают через конусообразные отверстия. Это уменьшает толстый металлический стержень до точного размера стержня TIG, диаметром обычно от 0,80 мм до 6,00 мм.

3. Отжиг (термообработка). Поскольку процесс волочения оказывает огромное давление на металл, проволока становится жесткой и хрупкой. Поэтому производители пропускают натянутую проволоку через специальную печь для термообработки.

4. Выпрямление и резка. В отличие от проволоки MIG (которая поставляется на больших непрерывных катушках), проволока TIG должна быть прямой. Длинная намотанная проволока проходит через ролики, которые идеально ее выпрямляют. Затем машины разрезают длинные заготовки на отрезки точной длины. 

5. Обработка поверхности. Большинство стержней TIG проходят окончательную очистку поверхности или получают специальное покрытие. Например, проволоку можно отполировать, чтобы исключить наличие примесей.

6. Окончательная упаковка. Перед упаковкой роботы-манипуляторы или рабочие проверяют диаметр стержней с помощью лазерных датчиков. Даже малейшее микроскопическое отклонение может испортить сварной шов. Нарезанные стержни затем упаковываются в герметичные, влагонепроницаемые пакеты или герметичные трубки, чтобы сохранить их в целости и сохранности перед отправкой заказчику.

Омедненная/медная сварочная проволока

Виды

Сплошная медная проволока используется для сварки меди и ее сплавов, но встречается реже, чем стальная или алюминиевая. Гораздо чаще встречаются стальные проволоки с медным покрытием (омедненные), которые представляют собой сплошные проволоки, изготовленные из другого металла (например, мягкой стали), электролитически покрытые снаружи тонкой медной оболочкой, они применяются для сварки углеродистых сталей.

Особенности применения

Медный слой способствует более плавной подаче, что делает его подходящим выбором как для начинающих сварщиков, так и для опытных профессионалов, которые хотят выполнять свою работу без лишних проблем.

Существуют также сварочные проволоки из медных сплавов, например, из кремниевой бронзы, которые совместимы с латунью или чистой медью.

Проволока с медным покрытием улучшает подачу, стабилизирует дугу, поэтому широко используется в сварке MIG.

Заключение 

Сравнение операций при производстве разных типов сварочной проволоки

Вид расходного материала / Операции техпроцесса	Сплошная проволока	Порошковая проволока	Металлопорошковая проволока
Подготовка сырья	Очистка катанки	Разрезка полосы на ленты	Разрезка полосы на ленты
Деформирование	Волочение через фильеры	Формовка U-образной полосы	Формовка U-образной полосы
Заполнение сердечника	Нет	Заполнение флюсом	Заполнение металлопорошком
Финальная обработка	Отжиг, омеднение	Обжатие трубки, калибровка	Обжатие трубки, калибровка
Упаковка	Намотка на катушки/бобины	Намотка на катушки/бобины	Намотка на катушки/бобины

 

Специалисты ЗАО «ТФД «Брок Инвест Сервис и К» помогут подобрать сварочную проволоку под ваши задачи, проконсультируют по вопросам комплектации заказа и организуют доставку по всей России.