Оцинкованная сталь пользуется неизменным спросом и обрела популярность во многих потребительских сферах. Такую популярность материал приобрел благодаря своей устойчивости к агрессивным воздействиям из вне. Оцинкованная сталь обладает достаточно высокой устойчивостью к коррозии и способна служить довольно длительное время. Достигается это путем нанесения на стальные листы цинкового слоя толщиной от 2 до 150 мкм. Однако цинковое покрытие является не только защитой стальных изделий от неблагоприятных воздействий, но и фактором, значительно усложняющим процесс обработки металла, в частности его сварку.
Для того, чтобы ответить на вопрос: как варить оцинковку, необходимо более подробно рассмотреть все аспекты, связанные с этим процессом.
ЧТО НУЖНО УЧИТЫВАТЬ ПРИ СВАРКЕ ОЦИНКОВКИ
Основными нюансами, которые следует учитывать в процессе сварки оцинковки, являются температура плавления цинка и токсичность выделяемых им паров.
Сложность сварки оцинкованных изделий обуславливается тем, что температура плавления стали составляет 1100C, а цинковое покрытие плавится при 906C. Данное расхождение не позволяет использовать обычные методы сварки в связи с риском повреждения защитного слоя и утраты изделием устойчивости к окислению.
Неблагоприятные проявления в процессе сварки оцинкованного металла заключаются в том, что:
- При температуре 906 градусов, цинк плавится и переходит в газообразное состояние;
- Проникая в основу, выделяемые пары разрушают структуру металла;
- Происходит нарушение шва оцинковки;
- Токсичные пары поступают в окружающее пространство.
Именно поэтому, обработка оцинкованных изделий требует проведения дополнительных подготовительных мероприятий и тщательного подбора используемого оборудования.
Слой цинка, которым покрывают
Покрытие сталей цинкосодержащими составами производится для защиты их от коррозии. При сложных условиях работы появление лёгких окислов и сильной ржавчины предотвратить можно с помощью сравнительно простого покрытия. В результате срок службы материала продлевается в разы.
Температура плавления оцинкованной стали такая же, что и у обычной, но сам цинк плавится раньше. Он испаряется и как химический элемент вступает во взаимодействие с кислородом и другими элементами.
Образующиеся вещества токсичны для человека – они приводят к поражению органов дыхательной системы (вплоть до отёка), появлению онкологических заболеваний и различных патологий. Сильные отравления чреваты смертью. Наличие цинка – опасность для здоровья, поэтому планирование работ и соблюдение техники безопасности являются основополагающими факторами.
ЭТАПЫ РАБОТЫ С ОЦИНКОВКОЙ
Удаление цинкового покрытия
Данная процедура необходима для того, чтобы расплавленный цинк, попав в область шва, не ухудшил его качество. Существует три основных способа зачистки:
Механический
Данный способ зачистки оцинковки осуществляется при помощи жестких абразивных средств, металлических щеток и наждачной бумаги.
Химический
Заключается в воздействии на покрытие кислотой, или щелочью. После осуществления необходимой экспозиции, изделие тщательно промывается и высушивается.
Термический
Заключается в обжиге краев изделия при помощи газовой горелки. Следует учитывать, что воздействие высоких температур провоцирует высвобождение токсичных паров.
Подбор электродов
Для того, чтобы выбрать, какими электродами варить оцинковку, необходимо учитывать ряд нюансов. Выбор электродов осуществляется с учетом типа свариваемой стали.
Можно выделить 2 основных вида электродов:
- С рутиловым покрытием (АНО-4, МР-3, ОЗС-4). Подходят для сваривания стали с низким углеродным содержанием. Наличие оксида титана значительно упрощает зажигание дуги, гарантирует прочность шва и его герметичность, а также минимизирует разбрызгивание;
- С сильноосновными флюсами (УОНИ13/45, УОНИ13/55, ДСК-50). Подходят для сталей низкого легирования.
Подбор присадочного материала
Основное требование к проволоке, используемой в качестве присадочного материала — низкая температура плавления, варьирующаяся от 900 до 1100 градусов. Соблюдение этого условия позволит добиться качественного шва, так как в этом случае проволока будет плавиться, не повреждая и не оплавляя сам материал.
Как сваривать трубы
Подходы при монтаже и ремонте трубопроводов из металлических сплавов с цинковым покрытием такие же, как при работе с другой продукцией.
Можно использовать флюсы. Сначала трубы, подлежащие свариванию, нужно хорошо зачистить снаружи и внутри, затем прогреть. Если диаметр не превышает 3 мм, кромки можно специально не обрабатывать.
У труб с большим диаметром кромки раскрывают на 90 градусов и притупляют на 1,5 мм. Ширина зазора при сваривании в обоих случаях равняется 2-3 мм. Размягченный флюс наносят на поверхность оцинковки с двойным избытком, по сравнению с количеством, используемым для непокрытых стальных труб.
Если диаметр трубы не превышает 250 мм, а толщина металла 6 мм, выбирают сопла с размером до 2 мм. Для сварки более широких труб из толстого металла нужны сопла с размером от 2 мм до 4 мм.
Хорошее качество при высокой скорости исполнения обеспечивает электродуговая сварка любых труб с цинковым покрытием. Высокая квалификация сварщика, правильный выбор электродов, оптимальная скорость процесса обеспечат качество соединения оцинковки. Для предотвращения окислительных процессов по окончании работы место сварки и прилежащие участки нужно обработать специальными составами.
КАКИЕ ЕСТЬ ВИДЫ ПРОВОЛОКИ ДЛЯ СВАРКИ ОЦИНКОВКИ
- CuSi3. Проволока с 97% содержанием меди. Целевым назначением является сваривание медных изделий. Использование для сварки оцинковки является целесообразным и позволяет добиться легкообрабатываемого соединения. Минусом в данном случае будет являться то, что такое соединение не будет иметь очень высокого показателя прочности. Стоит учитывать, что входящий в состав сплава кремний обладает высокой текучестью, что требует повышенной осторожности при работе;
- Autrod 19.30. Целевым назначением является сваривание оцинкованных изделий. Соединение кремния, марганца и серы позволяет добиться достаточно крепкого соединения;
- CuSi2Mn. Создает соединение с очень высокими показателями прочности. В связи с повышением показателя, усложняется процесс дальнейшей обработки;
- CuAl8. Целевым направлением является сваривание металла, обработанного сочетанным цинково-алюминиевым сплавом.
Удаление покрытия
Существует несколько способов сварки оцинковки. Выбор зависит от качества металла, толщины покрытия на нем, перспективы применения конструкции.
Проще всего снять поверхностный слой оцинковки механически. Для этого подойдут любые жесткие абразивы. Оцинковка при очистке требует больших усилий.
Можно удалять слой термическим способом, но при нагревании, опять же, возможны вредные испарения. Существуют химические способы убрать покрытие в месте будущих швов.
Опасения вызывают остатки незащищенных металлических участков рядом со швом. Оцинковка с такими оголенными участками в будущем может подвергаться коррозии, что вызовет порчу всей конструкции.
ОБЩИЕ ПРАВИЛА И РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СВАРКИ ОЦИНКОВКИ
Вне зависимости от типа сварки оцинковки, необходимо:
- Исполнять шов наплывным методом по средствам частого отрыва электрода;
- Продление варочной ванны производится постепенно для недопущения риска повреждения;
- В случае, если цинковое покрытие не было удалено, необходимо дождаться его абсолютного выгорания до того момента, когда начнет расплавляться сама сталь. В противном случае после охлаждения возможно растрескивание и вспучивание шва;
- Оцинкованная сталь, толщина которой превышает 4 мм должна обрабатываться по краям по методу нанесения фаски, глубина которой составляет 1/3 листовой толщины;
- Все работы производятся со строжайшим соблюдением мер защиты и техники безопасности. Для этих целей используются маски с принудительным нагнетением воздуха и мощные вентиляционные системы.
Точечный метод
В автомобилестроении повсеместно используются оцинковка с добавками Al, Mn, Si (так называемые TRIP-стали). Материалы успешно свариваются при правильном проведении контактной точечной сварки.
При серийном осуществлении операций в соответствии со справочными показателями подбирают форму, размеры электродов, учитывая толщину оцинкованного материала.
Формирующаяся точка соединения отличается прочностью, которая выше, чем у исходных листов. При проверке шва на разрыв линия разрыва проходит не по точке сваривания, а рядом.
Сварочные машины инверторного типа, работают от постоянного или переменного тока. Метод, обеспечивающий хорошие результаты, требует больших затрат энергии.
Популярно контактное оборудование, поставляющее импульсы трех типов: для предварительного нагрева рабочей зоны, непосредственно сварки оцинковки и последующей термической обработки.
При точечной сварке любых материалов, в том числе оцинковки, заметно изнашиваются электроды. Поэтому на стационарных рабочих постах сварщиков существует автоматическая возможность корректировки режимов, регулировки процесса в целом.
В ручной технологии это выполнить практически нереально. На протяжении одного цикла менять размеры, форму шва недопустимо. Точечная сварка в промышленных потоках осуществляется современным, полностью автоматизированным оборудованием.
ВИДЫ СВАРКИ ОЦИНКОВАННОЙ СТАЛИ
Сварка оцинковки полуавтоматом
Такой метод сварки имеет ряд особенностей:
- Подключение. «+»клемму подводят к горелке, а»-«к поверхности;
- Сила тока. Увеличение силы тока приводит к увеличению скорости подачи присадки;
- Подбор съемника тока. При подборе учитывается диаметр сечения проволоки. Необходимо вовремя производить замену, не дожидаясь значительного изнашивания;
- Выбор рукава подачи присадки. Необходимо выбирать жесткие рукава, не допускающие перегибов и нарушения подачи присадочного материала;
- Учет толщины листа. Тонкие листы толщиной 1мм. и менее, подвергаются точечной сварке;
- Напряжение. При возможности перепадов напряжения, рекомендуется использовать проволоку наименьшего диаметра, имеющую высокую скорость плавления, необходимую для компенсации недостатка напряжения сети;
- Техника без использования защитного газа. В данном случае, «+»клемма подключается к оцинкованной поверхности.
Преимущества метода:
- Возможность работы без создания защитной атмосферы;
- Хорошие показатели ровности шва;
- Простота в соблюдении параметров тока.
Отрицательные качества:
- Не рекомендуется проводить сварку при порывах ветра и в присутствии мощных вентиляционных систем;
- Необходимы крупногабаритные газовые баллоны;
- Необходимы жесткие рукава подачи присадки.
Сварка инвертором
Особенности сварки оцинковки при работе инверторным методом:
- Подбор диаметра электрода. Оптимальным сечением будет диаметр не более 2мм;
- Учет легкоплавкости электродов. Чем выше коэффициенты расплавления, тем ниже значения тока;
- Техника движения. Необходимо соблюдать плавность перемещения дуги;
- Соблюдение угла наклона. Соблюдение угла в пределах 45 градусов, позволяет избежать риска прогорания.
- Соблюдение распределения полярности. В связи с тем, что данный метод сварки применяется в основном к тонколистовому металлу, необходимо учитывать, что в этом случае работа производится током обратной полярности. Это означает, что «+»подключается к электроду, а»-» к оцинкованной поверхности.
Этапы процесса сваривания оцинкованной стали при работе с трубопроводом.
- Подготовка. Учитывается толщина заготовки. Если она превышает 3мм, под углом в 80 градусов делается скашивание поверхности на расстояние 1-1.5мм по поверхности шва. Торцы изделия зачищаются от зазубрин и загрязнений и обезжириваются. Свариваемые элементы выкладываются ровно с соблюдением зазора в 3мм. Вдоль сварочного шва наносится 2мм слой флюса.
- Сварка. Производится в следующие этапы: — детали, подлежащие сварке прогревают на расстояние не менее 300мм от свариваемых краев; — флюс подвергается нагреву до прозрачного состояния; — присадка накладывается на поверхность и расплавляется при помощи газовой горелки до полного заполнения пустоты; — припой располагается перед пламенем горелки. Допустимые углы наклона составляют 95 градусов для горелки и 15-30 для проволоки.
- Завершение процесса. Флюс удаляется, шов зачищается. По окончании зачистки, поверхность обрабатывается антикоррозийным составом.
Точечная сварка
Метод точечной сварки оцинковки получил наиболее широкое распространение в автомобилестроении. Получаемая точка отличается высокой прочностью. Линия разрыва не затрагивает область сварки, а проходит по поверхности листа. Следует учитывать, что использование точечного метода приводит к ускоренному изнашиванию электродов и требует больших энергетических затрат. В связи с этим, наиболее целесообразно проведение автоматической корректировки режимов и настроек в условиях профессиональных сварочных рабочих мест.
Применение полуавтомата
Хороший результат получается при сварке оцинковки полуавтоматом с правильно выбранными присадками. Практикой подтверждена эффективность присадок, содержащих медь в сочетании с кремнием, алюминием или марганцем. Это могут быть следующие вещества: CuSi3, CuAl8, CuSi2Mn. От соотношения компонентов зависит прочность соединения и легкость последующей механической обработки.
Соединение меди с кремнием, которое содержит оцинковка, способствует образованию не очень прочного, но легко обрабатываемого шва.
Неорганический композит из меди и алюминия, прежде всего, рекомендуют для продукции, содержащей алюминий в свариваемых конструкциях.
Трехкомпонентное вещество из меди, кремния и марганца обеспечивает шов с повышенной прочностью. Впоследствии для его обработки нужно прилагать значительные усилия.
Медь плавится при температуре более низкой, чем температура плавления стальных сплавов. Поэтому такая сварка оцинковки в значительно мере напоминает запаивание.
Провод, как присадка, должен подаваться в рабочую зону плавно и точно в наконечник, обеспечивающий контакт. Для подачи лучше применять привод с 4 роликами, а наконечник тщательно выбирать по размеру.
Если все сделано профессионально грамотно, то от корродирования защищен как базовый металл, так и шов при минимальных затратах изначальной энергии на сварку.
Рабочая зона очищается строго в обозначенных размерах. Не происходит разбрызгивания материалов при нагреве до температуры сварки. Оцинковка в этом случае сваривается прочно.
Для обеспечения стабильности процесса тщательно выбирают источник питания, режимы регулировки. Максимальное качество шва на оцинковке достигается при импульсном токе в инертной среде аргона. В качестве защитных газов могут быть применены также гелий, диоксид углерода или другие инертные газообразные вещества.
Технологические тонкости
Технология сварки оцинкованных труб подразумевает под собой использование специальных приборов, которые могут сварить несколько деталей, не повреждая при этом поверхность.
Чтобы работа была качественной на предполагаемое место сварки необходимо нанести специальный флюсовый слой. С его помощью основной материал не выгорит во время плавления.
Таблица размеров труб для сварки.
Сварка оцинкованного листа происходит следующим образом:
- На поверхность свариваемого участка необходимо нанести флюс в вязко-жидком состоянии.
- Непосредственно в период работы поверхность материала с флюсовым слоем будет плавиться, но не испаряться или выгорать.
- После того, как сваривание будет окончено, флюсовый слой не позволит коррозии проникнуть на поверхность материала и повредить её.
Необходимо отметить, что данная технология используется при работе сварочных оцинкованных труб для водопроводной коммуникации. Если вдруг флюс попадает внутрь трубопровода, он не оказывает негативного влияния для людей, поскольку имеет свойство полностью растворяться в воде.
Также каждый специалист должен придерживаться всех мер безопасности, куда входит выполнение работы только в комнате, где присутствует хорошая вентиляция либо на улице.
При несоблюдении этого условия, мастер подвергается риску перекрытия дыхательных путей из-за попадания в организм чрезмерного количества цинка, что приводит к серьезным последствиям.
Любой из способов сварки оцинкованных труб должен надеть резиновые перчатки с теплоизолирующей тканью и респиратор. Во избежание вспучивания цинковой поверхности рекомендовано наносить после всех обработок изделия соляную кислоту.
Полезные советы
Специалисты рекомендуется обращать особое внимание на некоторые моменты:
- После зачистки соединения стальной щеткой требуется восстановление цинкового покрытия специальными защитными составами. Они бывают в аэрозольных упаковках, в небольших емкостях. Ими обрабатывают шов и место присоединения клеммы (крокодильчика).
- На стыках увеличивают силу тока до 15 ампер, а скорость движения электрода снижают; должен образоваться плотный валик, способный выдержать динамическую нагрузку на изгиб.
- Короткая дуга позволяет контролировать качество шва, меньше разбрызгивается металл ванны. Снижается вероятность прожигания цинкового покрытия искрами.
- Настройка оборудования производится на низкотоковые режимы. На полуавтомате выставляется режим «Synergic», на инверторах – на 5-10 ампер ниже табличных значений.
- Начинающие не должны забывать проверять качество шва. После снятия шлака он визуально осматривается, аккуратно простукивается, так проще выявить дефект.
