Сварка оцинкованного стального листа: Технологический подход

Дуговая сварка оцинкованной стали

Цинковое покрытие на оцинкованной стали может создавать трудности при сварке. К основным трудностям относятся:

• Повышенная чувствительность к сварочным трещинам и пористости
• Испарение и образование сажи из цинка
• Плавление и разрушение цинкового покрытия и оксидного шлака

Из этих вопросов, сварочные трещиныОсновными проблемами являются пористость, пористость и шлак.

Свариваемость

(1) Трещина

Во время процесс сваркиРасплавленный цинк может скапливаться на поверхности расплавленной ванны или у основания сварного шва. Более низкая температура плавления цинка по сравнению с железом приводит к тому, что железо в расплавленной ванне застывает первым, позволяя жидкому цинку проникать в него по границам зерен стали, что приводит к снижению прочности межкристаллического соединения.

Кроме того, образование хрупких металлических соединений, таких как Fe3Zn10 и FeZn10, между цинком и железом еще больше снижает пластичность металла шва. Это делает его склонным к растрескиванию по границам кристаллов из-за остаточных сварочных напряжений.

1) Факторы, влияющие на чувствительность трещин

① Толщина цинкового покрытия: Толщина цинкового покрытия на оцинкованной стали влияет на ее чувствительность к трещинам. Тонкое цинковое покрытие приводит к снижению чувствительности к трещинам, в то время как более толстое покрытие на горячей оцинкованной стали приводит к увеличению чувствительности к трещинам.

② Толщина заготовки: Толщина заготовки также влияет на чувствительность к трещинам: толстые заготовки имеют более высокое напряжение ограничения сварки и повышенную чувствительность к трещинам.

③ Зазор в канавке: Увеличение зазора в канавке повышает чувствительность к трещинам.

④ Метод сварки: Различные методы сварки также может влиять на чувствительность к трещинам. Ручная дуговая сварка приводит к меньшей чувствительности к трещинам, в то время как использование газа CO2 для сварки может привести к большей чувствительности к трещинам.

2) Методы предотвращения трещин

① Подготовка к сварке: Перед сваркой необходимо создать V-, Y- или X-образную канавку в месте сварки на оцинкованный лист. Цинковое покрытие можно удалить вблизи паза с помощью оксиацетилена или пескоструйной обработки. Важно, чтобы зазор не был слишком большим, общая рекомендация - 1,5 мм.

② Выбор Сварочные материалы: Чтобы снизить вероятность образования трещин, важно выбирать сварочные материалы с низким содержанием кремния. Для сварки в газовой среде следует использовать сварочную проволоку с низким содержанием кремния. Ручную сварку можно выполнять с помощью титан электрод или титаново-кальциевый электрод.

(2) Стоматальный

Слой цинка вблизи канавки может подвергнуться окислению (ZnO) и испарению под воздействием тепла, выделяемого во время дуговой сварки, что приводит к выделению белого дыма и пара. Это может легко привести к образованию пористости в сварном шве. Чем выше сварочный ток, тем сильнее испарение цинка и тем больше вероятность появления пористости.

Сварка титановыми и кальциево-титановыми электродами, как правило, приводит к меньшей пористости в среднем диапазоне токов. С другой стороны, как низкие, так и высокие токи при сварке целлюлозными электродами и электродами с низким содержанием водорода могут вызвать пористость.

Важно контролировать угол наклона электрода в диапазоне 30-70°, чтобы снизить риск возникновения пористости.

(3) Испарение и сажа цинка

Слой цинка вблизи расплавленной ванны во время сварки окисляется в ZnO и испаряется под воздействием тепла дуги, образуя значительное количество пыли. Основным компонентом этой пыли является ZnO, который может оказывать вредное воздействие на дыхательную систему работников.

Важно обеспечить хорошую вентиляцию во время сварки, чтобы снизить риск для работников.

При одинаковых условиях сварки сварка электродом из оксида титана образует меньше пыли по сравнению со сваркой электродом с низким содержанием водорода, который, как правило, производит большее количество пыли.

(4) Оксидный шлак

При использовании низкого сварочного тока ZnO, образующийся в процессе нагрева, может задерживаться и превращаться в ZnO-шлак. ZnO стабилен и имеет высокую температуру плавления 1800°C. Наличие больших блоков шлака ZnO может оказать значительное негативное влияние на пластичность сварного шва.

Однако при использовании электрода из оксида титана распределение ZnO небольшое и равномерное, что практически не влияет на пластичность и прочность на разрыв сварного шва. С другой стороны, при использовании целлюлозного или водородного электрода ZnO в сварочном шве больше и более обилен, что приводит к ухудшению качества сварки.

Процесс сварки оцинкованной стали

Оцинкованную сталь можно сваривать различными методами, включая ручную электродуговую сварку, сварку плавящимся электродом в газовой среде, аргонодуговая сварка, и контактная сварка.

(1) Ручная дуговая сварка

1) Подготовка к сварке

Чтобы уменьшить количество сварочной пыли и предотвратить образование сварочных трещин и пористости, перед сваркой необходимо подготовить соответствующий уклон и удалить слой цинка вблизи канавки. Такое удаление может быть достигнуто с помощью пламени или пескоструйной обработки.

Важно контролировать зазор в пазах в пределах 1,5-2 мм, а для более толстых заготовок зазор может быть увеличен до 2,5-3 мм.

2) Выбор электрода

Принцип выбора сварочный пруток это обеспечить максимальное сходство механических свойств металла шва с механическими свойствами исходного материала. Кроме того, важно контролировать количество кремния в сварочном электроде, чтобы оно не превышало 0,2%.

Похожие статьи: Как правильно выбрать сварочный стержень?

Соединения, полученные с помощью сварочных электродов ильменитового типа, оксида титана, целлюлозы, титанового кальция и электродов с низким содержанием водорода, могут иметь удовлетворительную прочность. Однако электроды с низким содержанием водорода и целлюлозные электроды обычно приводят к образованию шлака и пористости в швах, поэтому они не находят широкого применения.

Для оцинкованных листов из низкоуглеродистой стали предпочтительно использовать сварочные прутки J421/J422 или J423. Для оцинкованных стальных листов с уровнем прочности свыше 500 МПа следует использовать сварочные прутки E5001 или E5003. Для оцинкованных стальных листов с прочностью более 600 МПа рекомендуются сварочные прутки E6013, E5503 или E5513.

При сварке рекомендуется использовать короткую дугу и избегать колебаний дуги, чтобы минимизировать расширение зоны плавления оцинкованного слоя, обеспечить коррозионную стойкость изделия и уменьшить количество образующейся сажи.

(2) Сварка плавящимся электродом в газовой защите

Сварка в газовой защите, например, CO2 сварка в газовой среде или смесь Ar+CO2 или Ar+O2, рекомендуется для сварки оцинкованной стали. Тип используемого защитного газа может оказать значительное влияние на содержание Zn в сварном шве. Использование чистого CO2 или CO2+O2 приводит к более высокому содержанию Zn в сварочном шве, в то время как использование Ar+CO2 или Ar+O2 приводит к более низкому содержанию Zn. Сварочный ток оказывает минимальное влияние на содержание Zn в сварном шве, с небольшим снижением при увеличении тока.

При сварке в газовой защите образуется больше сварочной пыли по сравнению с ручной дуговой сваркой, поэтому важно уделять особое внимание выхлопу. Размер и состав сажи в основном зависят от силы тока и защитного газа, причем большая сила тока или большее количество CO2 или O2 в газе приводят к образованию большего количества сажи. Содержание ZnO в саже также увеличивается, максимальное содержание составляет около 70%.

Глубина проплавления оцинкованной стали больше, чем неоцинкованной, при тех же условиях сварки. Т-образные соединения, соединения внахлестку и сварка вниз более склонны к пористости, а скорость сварки оказывает значительное влияние, особенно для оцинкованной стали. легированная сталь. При многорядной сварке последующие сварочные линии более чувствительны к пористости, чем предыдущие линии.

Состав защитного газа оказывает незначительное влияние на механические свойства соединений, поэтому для сварки обычно используется чистый CO2. Параметры сварки I-образных стыковых, нахлесточных и Т-образных соединений оцинкованных стальных листов с использованием CO2 приведены в таблицах 1-3.

Таблица 1 Технические параметры для CO2-сварки I-образной оцинковки стальная пластина стыковое соединение

Таблица 2 Технические параметры для CO2-сварки нахлесточного соединения оцинкованных стальных листов

Таблица 3 Технические параметры для CO2-сварки Т-образного стыкового соединения оцинкованных стальных листов (угловое соединение)