Сварка оцинкованного стального листа: Технологический подход

Сварка оцинкованных стальных листов сопряжена с уникальными проблемами, такими как растрескивание, пористость и испарение цинка. Эти проблемы возникают из-за взаимодействия цинкового покрытия с процессом сварки, что приводит к потенциальным дефектам. В данной статье рассматриваются эффективные стратегии преодоления этих трудностей, включая правильную подготовку сварного шва, выбор материала и технологии сварки. Понимая и учитывая эти факторы, сварщики смогут добиться высококачественных результатов при работе с оцинкованной сталью. Читайте далее, чтобы узнать основные шаги для успешной сварки листов из оцинкованной стали и обеспечить прочные и долговечные сварные швы.

Оглавление

Дуговая сварка оцинкованной стали

Сварка оцинкованной стали представляет собой уникальную проблему из-за ее защитного цинкового покрытия. Основные трудности, возникающие в процессе дуговой сварки, включают:

Повышенная восприимчивость к дефектам сварного шва:

  • Растрескивание сварного шва: Более низкая температура плавления цинкового покрытия (419°C) по сравнению со сталью (1500°C) может привести к охрупчиванию жидкого металла, увеличивая риск образования трещин в зоне термического влияния (ЗТВ).
  • Пористость: Пары цинка могут задерживаться в сварочной ванне, что приводит к образованию газовых карманов и нарушению целостности сварного шва.

Улетучивание цинкового покрытия:

  • Образование дыма: Быстрое испарение цинка при температуре сварки (907°C) приводит к образованию токсичных паров и белой порошкообразной сажи из оксида цинка.
  • Снижение видимости: Образующаяся сажа может загораживать обзор сварщику, что может повлиять на качество и точность сварки.

Разрушение и загрязнение покрытия:

  • Локальное разрушение покрытия: Интенсивное тепло при сварке разрушает цинковое покрытие в зоне сварки, снижая коррозионную стойкость.
  • Образование оксидного шлака: Оксиды цинка в сочетании с другими элементами образуют вязкий шлак, который может препятствовать динамике сварочной ванны и требует послесварочной очистки.

Среди этих проблем первостепенное значение имеют растрескивание сварного шва, пористость и образование шлака, поскольку они напрямую влияют на структурную целостность и эксплуатационные характеристики сварного соединения. Для решения этих проблем сварщики должны использовать специализированные технологии, такие как использование присадочных металлов из кремнистой бронзы, усиление вентиляции и оптимизация параметров сварки (например, более низкое потребление тепла, более высокая скорость движения), чтобы получить высококачественные сварные швы, сохраняя при этом антикоррозионные свойства оцинкованного покрытия.

Сварка оцинкованных стальных листов

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

Толщина/ммЗазор/ммПоложение при сваркеСкорость подачи проволоки/мм*с-1Напряжение дуги/ВСварочный ток/АСкорость сварки/мм*с-1Примечание
1.60Плоская сварка59.2~80.417~2070~905.1~7.2Сварочная проволока ER705-3 

Диам. 0,9 мм

Сухое расширение 6,4 мм
Вертикальная сварка вниз82.517905.9
Горизонтальная сварка50.8181008.5
Сварка под потолком50.8~5518~19100~110-
3.20.8~1.5Плоская сварка71.9201355.5
Вертикальная сварка71.9201357.6
Горизонтальная сварка71.9201356.8
Сварка под потолком71.9201355.5

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

Толщина/ммПоложение при сваркеСкорость подачи проволоки/мм*с-1Напряжение дуги/ВСварочный ток/АСкорость сварки/мм*с-1Примечание
1.6Плоская сварка50.8191105.1~6.8Сварочная проволокаER705-3 

Диам. 0,9 мм

Сухое расширение6,4 мм
Горизонтальная сварка50.819~20100~1105.5~6.8
Сварка под потолком50.819~20100~1104.2~5.1
Вертикальная сварка50.8181005.5~6.8
3.2Плоская сварка67.2191353.8~4.2
Горизонтальная сварка67.2191353.8~4.2
Вертикальная сварка вниз67.7191355.1
Сварка под потолком59.2191353.4~3.8

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

Толщина/ммПоложение при сваркеСкорость подачи проволоки/мм*с-1Напряжение дуги/ВСварочный ток/АСкорость сварки/мм*с-1Примечание
1.6Плоская сварка50.8~5518100~110-Сварочная проволокаER705-3 

Диам. 0,9 мм

Сухое расширение6,4 мм
Вертикальная сварка55~65.619110~120-
Сварка под потолком5519~201105.9
Горизонтальная сварка59.2201205.1
3.2Плоская сварка71.9201354.7
Вертикальная сварка71.9201355.9
Горизонтальная сварка71.9201354.2
Сварка под потолком71.9201355.1
Не забывайте, что делиться - значит заботиться! : )
Шейн
Автор

Шейн

Основатель MachineMFG

Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.

Вам также может понравиться
Мы выбрали их специально для вас. Читайте дальше и узнавайте больше!
Освойте технику и процессы сварки оцинкованных стальных труб

Сварка труб из оцинкованной стали: Техники и идеи

Задумывались ли вы когда-нибудь о трудностях сварки оцинкованных стальных труб? Цинковое покрытие, защищающее эти трубы, также создает такие проблемы, как трещины, пористость и включение шлака во время сварки. Это...

Руководство по технике газовой сварки и резки

Вы когда-нибудь задумывались, как работает газовая сварка и почему она так важна в машиностроении? В этой статье рассказывается о принципах, типах газового пламени и материалах, используемых в...

Сварка швов: Техники и лучшие практики

Вы когда-нибудь задумывались, как органично свариваются топливные баки и бочки для масла? Ключом к этому является сварка швов - увлекательная техника с использованием роликовых электродов. В этой статье вы узнаете,...

10 лучших производителей и брендов электросварочных аппаратов в Китае

Вы когда-нибудь задумывались о том, как небоскребы становятся высокими, а автомобили остаются сваренными вместе? Этот блог раскрывает магию, лежащую в основе электросварочных аппаратов. Узнайте о таких ведущих производителях, как Lincoln Electric и Miller Welds,...
Глоссарий по сварке 292 Важнейшие термины в сварке

Глоссарий по сварке: 292 важнейших термина в сварке

Вы когда-нибудь задумывались, что означает "X-сварка" или "прихватка"? В нашей последней статье мы разбираем 292 важнейших сварочных термина, давая четкие определения и приводя практические примеры. Независимо от того, опытный вы сварщик или только начинаете,...

Сварка алюминиевых сплавов: Выбор метода и материала

Сварка алюминиевых сплавов представляет собой уникальную задачу из-за их низкой температуры плавления и высокой теплопроводности. В этой статье рассматриваются различные методы сварки, такие как TIG, MIG и плазменно-дуговая...
Основы автоматизированной машины для сварки шпилек с ЧПУ

Основы автоматизированной машины для сварки шпилек с ЧПУ

Как фабрики могут сократить трудозатраты и одновременно повысить эффективность производства? На помощь приходит автоматизированный станок для приварки шпилек с ЧПУ. Это современное оборудование автоматизирует процесс приварки шпилек к металлу, повышая скорость, точность и...
MachineMFG
Поднимите свой бизнес на новый уровень
Подпишитесь на нашу рассылку
Последние новости, статьи и ресурсы, еженедельно отправляемые в ваш почтовый ящик.

Свяжитесь с нами

Вы получите наш ответ в течение 24 часов.