Химический состав электродов GMAW из мягкой углеродистой стали

Выбор электрода из мягкой углеродистой стали может значительно повысить или снизить производительность труда и общие затраты на сварку, поэтому сварщикам важно понимать химический состав присадочного металла. Изображения: ЭСАБ

Экспертов по применению часто спрашивают: «Какая проволока MIG лучше?» Ответ на этот вопрос при газовой дуговой сварке (GMAW) всегда такой: «Тот, который соответствует требуемым нормам сварки, механическим свойствам и спецификациям процедуры сварки».

Однако помимо соблюдения технических требований производителям необходимо учитывать общую стоимость сварки. Затраты на оплату труда составляют в среднем от 75% до 85% общих затрат на сварку, а на присадочные металлы — около 10%. Выбор оптимального присадочного металла может значительно повысить или снизить производительность труда и общие затраты на сварку.

Ниже приводится обзор того, как химический состав присадочного металла влияет на результаты сварки, при этом основное внимание уделяется электродам для сварки мягкой углеродистой стали (марка А36), поскольку они являются наиболее широко используемыми электродами и теми, которые большинство людей учатся использовать в первую очередь.

Американское общество сварщиков (AWS) классифицирует электроды из углеродистой стали (см. Рисунок 1). Эти электроды имеют минимальную прочность на разрыв металла сварного шва 70 000 фунтов на квадратный дюйм, что делает их подходящими для сварки стали A36 с самой собой или с другими марками углеродистой стали (вам нужно подобрать только A36, поскольку она имеет самую низкую прочность).

При разработке электродов из углеродистой стали производители контролируют до 17 различных исходных элементов (см. Рисунок 2). Тремя основными легирующими элементами являются углерод, марганец и кремний. AWS указывает минимальное и максимальное количество этих элементов, но производители могут подчеркнуть эксплуатационные характеристики, контролируя химический состав.

Углерод (C) влияет на структурные и механические свойства более глубоко, чем любой другой элемент. В электродах ER70 содержание углерода обычно составляет от 0,05% до 0,12%, что обеспечивает прочность металла сварного шва, не влияя на пластичность, вязкость и пористость.

Производители добавляют другие сплавы, чтобы контролировать раскисление сварочной ванны и определять механические свойства сварного шва. Раскисление — это соединение элемента с кислородом из сварочной ванны, приводящее к образованию островков шлака или кремнезема на поверхности сварного шва. Удаление кислорода из ванны исключает его как причину пористости металла шва.

Кремний (Si) — наиболее распространенный раскисляющий элемент; В зависимости от предполагаемого использования электроды обычно содержат от 0,45% до 1% сплава. В этом процентном диапазоне кремний проявляет очень хорошую раскисляющую способность. Увеличение содержания кремния увеличит прочность сварного шва при лишь небольшом снижении пластичности и вязкости. Однако металл сварного шва может стать чувствительным к растрескиванию при содержании кремния более 1–1,2%. Сплав также влияет на текучесть ванны.

Марганец (Mn) также является распространенным раскислителем и усилителем. Марганец составляет от 1% до 2% электродов из мягкой стали. Увеличение содержания марганца повышает прочность металла шва в большей степени, чем кремния. Марганец также снижает чувствительность металла сварного шва к горячему растрескиванию.

Алюминий (Al), титан (Ti) и цирконий (Zr) являются очень сильными раскислителями. Эти элементы иногда добавляют в очень малых дозах, обычно не более 0,2% в совокупности. В этом диапазоне достигается некоторое увеличение прочности.

РИСУНОК 1. AWS классифицирует электроды из углеродистой стали на основе таких факторов, как прочность на разрыв и химический состав.

Другие элементы, такие как никель (Ni), хром (Cr) и молибден (Mo), часто добавляются для улучшения механических свойств или коррозионной стойкости. В небольших количествах их можно использовать в проволоке из углеродистой стали для повышения прочности и ударной вязкости наплавки.

Электроды GMAW для мягкой стали обычно имеют букву S (обозначающую, что это твердый электрод) и либо числовое обозначение (от 2 до 7), либо букву G. Наиболее широко используемые электроды — S-3 и S-6.

Вот краткое руководство о том, что означают эти обозначения электродов и почему они популярны, а также примечания о других химических свойствах электродов, которые помогут вам в выборе.