Выбор сварочной проволоки
Производители сварных металлоконструкций постоянно пытаются отыскать способы снижения их себестоимости, особенно на фоне приближения стоимости металла и расходных материалов на рынке Украины к ценам европейских производителей.
Поскольку дуговая сварка является основным технологическим процессом изготовления металлоконструкций, в большинстве случаев именно она становится основной статьей минимизации затрат. К сожалению многие собственники и руководители предприятий считают, что максимальную экономию они смогут получить за счет использования самой дешевой сварочной проволоки. При этом совершенно не принимается во внимание тот факт, что доля стоимости сварочной проволоки в себестоимости металлоконструкции составляет всего 4 – 5%, т. е. уменьшение затрат на сварочную проволоку не даст заметного снижения стоимости объекта в целом.
На самом деле более дешевая сварочная проволока может иметь существенно худшее качество, что на практике вместо экономии средств, наоборот приведет к снижению производительности производства, увеличению затрат на эксплуатацию оборудования, необходимости закупки запасных частей и материалов для поддержания сварочного оборудования в надлежащем рабочем состоянии, а также к дополнительным затратам на подготовку сварных соединений и их послесварочную зачистку.
Наоборот, более качественная проволока, несмотря на более высокую цену, сможет обеспечить действительную экономию средств за счет оптимизации вышеперечисленных затрат и увеличения производительности труда.
Поэтому, если для предприятия – производителя сварных металлоконструкций вопрос общей стоимости сварочных работ является актуальным, прежде всего, стоит обратить внимание на качество сварочной проволоки. Выбирать правильно не только из расчета цены проволоки, а обязательно принимать во внимание ее сварочно-технологические свойства и другие характеристики проволоки, которые влияют на производительность труда, надежность продолжительной работы и минимизируют затраты на дополнительную обработку швов и околошовной зоны после завершения самого процесса сварки.
Основные сварочно-технологические свойства проволоки такие как способность равномерно подаваться, уровень разбрызгивания, стабильность горения дуги, в первую очередь зависят от состояния поверхности проволоки, ее геометрических размеров, механических свойств, а также от специальных характеристик, которые по английски называются "cast & helix".
Наиболее важным фактором, который влияет на комплекс сварочно-технологических свойств сварочной проволоки, является состояние ее поверхности. Проволока не должна иметь на поверхности закатов, деформационных складок, царапин, остатков окалины, а таже остатков волочильной смазки и подсмазочного слоя. Все это препятствует равномерной постоянной подаче проволоки подающими роликами , существенно ухудшает электрический контакт между поверхностью проволоки и токоподводящим наконечником сварочной горелки, что в результате приводит к неравномерному горению сварочной дуги, проволоки время от времени тормозится и даже останавливается в горелке, в шве образуются дефекты. Вместе с нарушениями движения проволоки в каналах оборудования, обусловленного некачественной поверхностью, существенно увеличивается разбрызгивание, засоряются и интенсивно изнашиваются рабочие элементы полуавтомата – направляющие каналы, ролики, токоподводы. Неметаллические включения и остатки волочильной смазки на поверхности проволоки становятся источником возникновения таких дефектов сварного шва как поры, включения и трещины, они также существенно увеличивают выделение дыма и сварочного аэрозоля, которые еще больше ухудшают вредное влияние на органы дыхания сварщика.
Относительно надежным способом улучшения качества поверхности сварочной проволоки является нанесение на ее поверхность медного покрытия. Это покрытие позволяет улучшить электрический контакт между поверхностью проволоки и токоподводящим наконечником, нивелировать влияние механических дефектов поверхности готовой проволоки на ее сварочно- технологические свойства.
Вместе с тем некачественная подготовка поверхности проволоки перед нанесением покрытия а также качество самого покрытия может существенно усугубить вышеперечисленные проблемы. Так, нанесение медного покрытия на поверхность проволоки, которая имеет «закатанные» неметаллические включения и остатки окалины, приводит к неравномерной адгезии меди к стальной поверхности. В процессе сварки в местах недостаточного сцепления медное покрытие начинает отставать от поверхности проволоки и отлущиваться, засоряя весь тракт подачи проволоки в зону горения сварочной дуги – ролики, канал горелки, токоподводящий наконечник и др. Такой же негативный эффект имеет место в области некачественной очистки поверхности от остатков волочильной смазки.
Отслаивание и отлущивание медного покрытия во время хранения омедненной проволоки заметно ускоряет процесс ее коррозии. Это обусловлено тем, что медное покрытие, которое имеет недостаточное сцепление с поверхностью стальной проволоки, образует с ней электрохимическую гальваническую пару. Под действием разности потенциалов и слабого перетекания электрического тока в таких местах процесс коррозии значительно ускоряется, причем участки с коррозией прячутся под медным покрытием, поэтому их не всегда можно выявить визуально.
Важным показателем для омедненной проволоки является толщина медного покрытия. Стандартами предусмотрено ограничение максимальной толщины покрытия в виде процентной доли массы медного покрытия к общей массе проволоки. Так, многолетний опыт производства омедненной проволоки показывает, что суммарное содержание меди (сама проволока + покрытие), не должно превышать 0,3% от общей массы проволоки, вместе с тем действующий до сегодняшнего дня ГОСТ 2246-70 ограничивает это количество 0,25%. В действительности производители омедненной проволоки стремятся получить 0,10 – 0,15% меди на поверхности проволоки, обращая внимание исключительно на внешний вид проволоки и равномерность покрытия. При этом для проволоки диаметром 1,2 мм, например, толщина слоя меди составляет примерно 0,16 мкм.
Если возникают сомнения соответствия толщины покрытия общепринятым нормам или требованиям стандартов, выполняется проверка толщины покрытия методом взвешивания во время которого медь удаляется с поверхности сварочной проволоки химическим или электрохимическим травлением.
Наиболее современным методом обработки поверхности сварочной проволоки, который бы обеспечивал ее максимальную чистоту и равномерность, является электромеханическая или электрохимическая полировка поверхности с последующим нанесением микроскопического или даже наноскопического слоя токопроволдящего антифрикционного покрытия.
Такая обработка позволяет полностью удалить с поверхности проволоки различного вида включения, остатки волочильной смазки, ржавчины, а также удалить деформационные дефекты, которые могли появиться во время волочения. В процессе полировки также выполняется дополнительная калибровка диаметра проволоки. Токопроводящее антифрикционное покрытие – как правило, пленка микроскопической толщины, которая полностью исключает возможность его отслаивания или разрыва, т. е. проблемы связанные с засорением сварочного оборудования частичками меди перестают существовать. Электрический контакт между полированной поверхностью проволоки и наконечником сварочной горелки также существенно улучшается. Использование такой проволоки более безопасно и с точки зрения гигиены сварочного процесса в целом, поскольку сварочный аэрозоль не содержит паров меди.
Сварочную проволоку с полированной поверхностью в настоящее время выпускают практически все крупные производители сварочных материалов. Среди украинских производителей первая проволока с полированной поверхностью представлена торговой маркой ХОРДА.
Кроме качества поверхности проволоки, все крупные производители (ESAB, Thissen-Bohler, Lincoln Electric и другие) несмотря на отсутствие в стандартах, придерживаются ряда других, нерегламентированных показателей качества проволоки, которые оказывают дополнительное влияние на сварочно-технологические свойства, а именно:
- отклонения диаметра проволоки от номинального (несмотря на требования стандартов, производители выдерживают эти отклонения в пределах не более -0,02мм);
- временное сопротивление разрыву (1300-1500 N/mm2 для низколегированной проволоки и 1600-1800 N/mm2 для нержавеющей и низколегированной проволоки);
- дрессура проволоки (cast & helix);
- вид упаковки и ее качество;
Более жесткое соблюдение диаметра проволоки напрямую связано с внутренними стандартами производителей токоподводящих наконечников. Поскольку эти наконечники изготовлены из сплавов на медной основе (с добавками хрома, циркония, вольфрама и др.)внутренний диаметр канала по которому движется проволока в процессе сварки, должен учитывать некоторое уменьшение сечения этого канала в результате термического расширения. Так, например, для сварочной проволоки диаметром 1,2 мм (на самом деле диаметр проволоки равен 1,18-1,19 мм), внутренний диаметр канала наконечника равен 1,35 – 1,38 мм.
Временное сопротивление разрыву не является показателем, который как то заметно влияет на характеристики подаваемости проволоки в процессе сварки. Единственное, что можно отметить в этой связи – проволока не должна быть слишком мягкой и не должна быть хрупкой
Наиболее важным является то, как проволока отдрессирована. Дрессура – это многократное сгибание-разгибание проволоки в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, целью которого является выравнивание (усреднение) механических свойств проволоки по сечению и длине. Поведение отдрессированой проволоки, которая выходит из токоподводящего наконечника после прохождения каналов сварочного оборудования, оценивают путем измерения диаметра одного витка, который лежит на ровной плоской поверхности. Так, например, большинство ведущих производителей считают, что проволока диаметром 1,2 мм, которая намотана на катушки диаметром 300 мм, должна распрямляться при этом до диаметра 800 мм. Свободные концы одного витка проволоки, который лежит на плоской поверхности, или вывешен, не должны подниматься или расходиться более, чем на 20 – 25 мм
Эта же проволока, которая выходит из крупногабаритной упаковки "MarathonPack", "Accu-Trak", "ДіжкаПак" и др., должна укладываться почти в прямую линию , что способствует еще более стабильному ведению процесса.
Упаковка проволоки также является важным фактором стабильности и эффективности процесса сварки. Сейчас большинство производителей поставляет сварочную проволоку намотанной на кассеты с прецизионной рядной укладкой. Но и здесь возможны некоторые различия намотки, которые могут быть выявлены только при сварке. Например, иногда, несмотря на рядную укладку проволоки на кассете, в процессе сварочных работ проволока, выходящая из токоподводящего наконечника, будет постоянно менять направление и заставлять сварщика «ловить» ось шва. Для роботизированной или автоматической сварки это вообще недопустимо, такой проволокой невозможно производить сварку. Описанное явление возникает, если процесс намотки проволоки на кассету выполнялся с неправильной предварительной дрессировкой, а отдельные витки укладывались друг к другу принудительно, вручную, а не на автоматическом намоточном устройстве. Проволока, которая соответствующим образом подготовлена к рядной намотке, самостоятельно укладывается на кассету равномерно виток к витку и при сварке выходит из токопроводящего наконечника без изменения направления, колебаний, обеспечивая качественное формирование шва.
Производители сварочной проволоки предлагают следующие разновидности намотки и упаковки:
D200 - катушка из ударопрочного полистирола с внешним диаметром 200 мм и отверстием диаметром 52 мм под установку на вал механизма подачи проволоки. Масса стальной проволоки на катушке 5 кг;
D300 - катушка из ударопрочного полистирола с внешним диаметром 300 мм и отверстием диаметром 52 мм под установку на вал механизма подачи проволоки. Масса стальной проволоки на катушке 15 - 18 кг;
BS200 - каркасная катушка из проволоки повышенной прочности, которая имеет внешний диаметр 200 мм и отверстие диаметром 52 мм под установку на вал механизма подачи проволоки. Масса стальной проволоки на катушке 5 кг;
BS300 - каркасная катушка из проволоки повышенной прочности, которая имеет внешний диаметр 300 мм, и отверстие диаметром 52 мм под установку на вал механизма подачи проволоки. Масса стальной проволоки на катушке 15 - 18 кг;
К300 - каркасная катушка из проволоки повышенной прочности, которая имеет внешний диаметр 300 мм, и внутренний диаметр 180 мм. Устанавливается на специальный переходный адаптер. Масса стальной проволоки на катушке 15 - 18 кг.
К415 - каркасная катушка из проволоки повышенной прочности, которая имеет внешний диаметр 415 мм, и внутренний диаметр 300 мм. Устанавливается на специальный переходный адаптер. Масса стальной проволоки на катушке 25 - 30 кг.
Внешняя упаковка катушек - это, как правило, картонная коробка, внутри нее проволока обязательно упакована во влагостойкий пакет из полимерной пленки. Влагостойкий пакет может быть герметичным или условно герметичным. Если нет гарантии герметичности, в середине пакета обязательно наличие материала, поглощающего влагу, которая может образовываться в условиях перепада температур во время хранения и транспортировки проволоки. Наиболее надежным видом упаковки является запайка катушки с проволокой в вакуумный пакет с последующим вложением пакета в гофрированную картонную коробку.
В последнее время все большую популярность получает упаковка проволоки в крупногабаритные емкости - бочки из гофрированного картона или из твердого картона. Проволока в процессе упаковки в бочку дрессируется, а затем укладывается таким образом, чтобы ее отдельные витки свободно выходили из бочки расправленными и не имели скручивания вокруг оси проволоки. ООО «Витаполис» выпускает проволоку и в такой упаковке по фирменным названием «ДіжкаПак». Но и в этом случае следует обращать внимание на наличие внутри бочки специальных веществ, которые создают в закрытой бочке атмосферу с ингибитором коррозии, что предотвращает вероятность коррозии поверхности проволоки в процессе ее хранения и транспортировки.
Внимание со стороны производителей металлоконструкций к представленным выше показателям качества сварочной проволоки и тщательный выбор поставщиков, которые ответственно относятся к потребительским характеристикам проволоки, дает возможность обеспечить соответствующее качество выполнения сварочных работ, высокую производительность труда и эффективность производства, а в результате, оптимизировать общие производственные расходы.