Покрытие металлических поверхностей цинком – популярный, экономически выгодный способ защиты от окислительных разрушений. В результате снаружи образуются цинковый слой с прочной оксидной пленкой.
Оксиды цинка, в отличие от аналогичных соединений железа, имеют плотную структуру с минимальным количеством мельчайших пор. Влага и кислород из окружающей среды не могут проникнуть в микроячейки и нанести ущерб. Но сварка оцинковки без специальных знаний и навыков представляет определенную сложность.
Особенности материала
Существует несколько технологий нанесения оцинковки, с разной толщиной защитного покрытия. Толщина сформированного слоя варьируется в диапазоне от 2 мкм до максимальной величины 150 мкм.
При сварке любого оцинкованного изделия, например листа, происходит разогревание металла до температуры, превышающей 1000 °C. Процесс сопровождается негативными явлениями:
- цинк переходит сначала в жидкую фазу, затем в газообразное состояние. Его температура плавления составляет 906 °C;
- пары проникают не только в воздух, но и в основу, нарушая структуру базового металла;
- частицы испарений нарушают качество шва оцинковки.
Самая большая опасность заключается в токсичности паров. Оцинковка во время сварки вредна для здоровья. Место работы должно обязательно иметь мощную вентиляцию зоны сварки и эффективную общую вентиляцию помещения.
Сварка инвертором
Инверторная сварка обычно используется для тонких металлов. Во время сварочного процесса используется ток с обратной полярностью. Клемма с отрицательным зарядом подключается к свариваемому металлу, а с положительным зарядом к держателю электродов.
Сварка инвертором оцинковки протекает с минимальным деформированием и прогоранием металлической конструкции. Обратная полярность тока обеспечивает сильное нагревание электрода, именно это позволяет выполнить сваривание прямо по соединению. В результате получается прочный шов без трещин, пор и дефектов.
Так как варить оцинковку инвертором с электродом? Рассмотрим главные особенности:
- чтобы получить качественный шов, рекомендуется использовать тонкие электроды с диаметром не больше 2 мм;
- для сваривания стоит применять изделия с повышенным коэффициентом расплавления. Это позволит осуществить сварку тонких изделий при небольшом токе, что положительно отражается на качестве сварного соединения;
- сваривание тонких конструкций инвертором должно выполняться медленными движениями электрода;
- чтобы в процессе работ не прожечь изделие и чтобы соединение получилось ровным, требуется располагать электрод в пределах 45-90 градусов к свариваемой поверхности.
Сварка изделий из оцинкованного металла может выполняться разными методами, которые могут иметь отличительные особенности. Прежде чем приступать к данному процессу, стоит внимательно рассмотреть важные рекомендации и правила сваривания оцинковки. Также стоит учитывать особенности материала, который могут осложнять процесс сварки.
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.
Завершение работы
После проведения сварочной работы требуется осуществить вентиляцию помещения, и произвести уборку цинковой стружки.
Следует учитывать, что очищенные участки будут подвергаться коррозии и вызывать снижение качества всей конструкции. Поэтому после завершения работы с них необходимо удалить окалину, обработать шов шлифованием и нанести защитное покрытие.
Поверхность в районе сварного шва должна покрываться краской либо антикоррозионным покрытием. Хорошим вариантом может служить краска, содержащая 94% цинковой пыли. Возможен вариант наплавления цинковой проволоки, либо прутков, изготовленных из цинково-кадмиевого сплава.
Подбор электродов
Если снять наружный слой технически нельзя, можно использовать другой подход, приемлемый для покрытий с толщиной не более 15 мкм.
Сварка оцинкованной стали с низким содержанием углерода может быть выполнена электродами с рутиловым покрытием (АНО-4, МР-3, ОЗС-4). Содержащийся в них оксид титана упрощает первичное и повторные зажигания дуги, сокращает потери из-за образования брызг, обеспечивает прочность и герметичность шва.
Для соединения сваркой сталей низкого легирования нужны электроды с сильноосновными флюсами (УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, ДСК-50). Для предотвращения образования пор силу сварочного тока нужно увеличить на 10 – 50 А.
Процесс следует проводить аккуратно, понижая скорость на 10 – 20 %, по сравнению с обычной сваркой. Работа с оцинковкой при сварке требует специальных навыков. Придется увеличивать приблизительно в 2 раза расстояние между соединяемыми кромками. Выполняя все требования, можно получить хороший сварочный шов.
При толщине слоя покрытия больше 15 мкм, но меньше 40 мкм результативна другая технология. Нужно электродом чередовать поступательные движения с возвратными до тех пор, пока оцинковка не очистится.
Важно сосредоточиться на требуемых границах, не повредить слой в прилежащих зонах. Этот эффективный метод очистки поверхности позволяет получить прочный шов.
Общая информация
Итак, как мы уже писали выше, оцинковка представляет собой защиту металла от повреждений и коррозии. При этом слой цинка может варьироваться от 1 до 20 микрометров. Чем больше слой, тем лучше защита.
Кстати, наиболее сильны именно антикоррозийные свойства цинка. Даже если вы поцарапаете металл или оставите на нем вмятину, коррозия образуется с минимальной вероятностью. По этой причине металл часто цинкуют при производстве автомобилей и кораблей.
Оцинковка не только защищает металл от коррозии, но и обладает рядом других достоинств. При работе с оцинковкой металл практически не разбрызгивается, что очень удобно, особенно для новичков. Также в зоне формирования шва обеспечивается дополнительная катодная защита металла. Кроме того, готовый шов не нуждается в трудоемкой обработке.
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.
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.
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.
Способы сварки оцинкованного металла
Для соединения оцинковки можно использовать газовую и электродуговую сварку. Возможна точечная, такой метод применим на предприятиях. Для точечной сварки оцинковки нужны специальные автоматы. В условиях гаража чаще применяется электродуговая сварка оцинковки с использованием защитных флюсов, специальных электродов или проволоки, реже – полуавтоматическая, она примется в автомастерских, на производстве, требует дорогостоящего оборудования. У каждого метода сварки оцинковки металлоконструкций есть свои преимущества. Знакомство с преимуществами и недостатками каждого поможет определиться с выбором аппарата. Чем и как варить оцинковку, зависит от опыта работы сварщика. Использование традиционных сварочных аппаратов для оцинковки требует навыков. Новичкам будет трудно выдерживать ампераж. Сложно не допускать непроваров или прожогов. Инвертор или полуавтомат в этом плане предпочтительнее.
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.
Подготовка
Сварка оцинкованной стали – это работа, доступная даже сварщикам-любителям. Перед проведением работы рекомендуется потренироваться на каких-либо похожих обрезках, чтобы «набить руку» и отрегулировать настройки аппарата.
Сварщик должен соблюдать ряд мер личной безопасности:
- работу нужно производить в обычной защитной маске и респираторе, либо в маске с вентиляционным устройством;
- перчатки с теплоизоляционным покрытием должны иметь резиновое покрытие.
Сварка оцинковки производится любым из основных способов соединения:
- Ручная сварка – для стали толщиной от 1,5 мм.
- Сварка полуавтоматическим аппаратом – применяется для металла более 0,6 мм толщиной.
- Контактная точечная сварка – предназначена в первую очередь для соединения жести толщиной до 0,45 мм.
- Газовая сварка ацетилен-кислородной смесью – подходит для стали любой толщины.
Независимо от выбранного метода сварки, необходимо принимать во внимание ряд условий:
- Температура плавления цинка (420°C) ниже температуры плавления стали (1100-1200°C), уже при температуре в 906°C происходит его испарение. Пары цинка в воздухе загрязняют атмосферу и оказывают вредное влияние на здоровье сварщика.
- Расплав цинка вспенивается и попадает в структуру стали, нарушая заданные параметры металла, а цинк, затекающий в сварной шов приводит к потере его качества.
- Шов выполняется «наплывом», электрод либо горелка подводится многократно, короткими касаниями.
- Не следует варить большие участки одним швом, следует контролировать качество сварочного шва.
- Перед свариванием цинк должен выгореть полностью, чтобы избежать вспенивания шва.
- При толщине стали более 4 мм, в сварном соединении делается фаска на 1/3 толщины листа.
- От выгорания цинка на металл можно положить асбестовую ткань, либо просто мокрую ткань.
Другие методы стыковки оцинкованных изделий
Еще один способ соединения оцинкованных труб без их нагрева – резьбовая стыковка. Нарезать резьбу на оцинкованных трубах достаточно сложно, поэтому данный способ практикуется преимущественно на изделиях с малым сечением. К тому же, такой способ материально более затратен в сравнении с обычной сваркой. Еще один важный момент – на участке нарезки резьбы слой цинка будет уничтожен, так что труба быстрее начнет ржаветь.
Для сборки коммуникаций водоснабжения и отопления могут использоваться бессварные комплекты труб с фитингами, напоминающие конструктор. В таком наборе есть специальная муфта с уплотняющим кольцом, которую с помощью болтов закрепляют на канавке по краям трубы. Хотя такой метод сборки труб еще не достаточно распространен в нашем государстве, он обеспечивает прочное соединение и выполняется очень быстро.
Подводя итоги можно сказать, что ответ на вопрос, можно ли сваривать оцинкованные трубы, будет положительным, при условии соблюдения техники безопасности и технологии выполнения работ, а также при наличии опыта. Помните, что очень важно избежать перегрева труб и испарения цинка. Предотвратить эти явления можно с помощью флюса и рутиловых электродов. Альтернативные же методы стыковки труб хоть и имеют право на жизнь, однако, обходятся существенно дороже.
Источник
Соединение труб с цинковым покрытием ручной электродуговой сваркой
Чтобы предотвратить возникновение пор в стыковых и угловых швах, можно увеличить ток и сократить скорость сварки. Для этого понадобятся электроды для оцинкованных труб, которые подбираются в зависимости от марки стали. В частности, марка электродов для сварки оцинкованных труб из высокоуглеродистой стали выбирается с рутиловым покрытием. А если сталь для труб использована низколегированная, то вполне подойдут электроды с основным покрытием.
У электродов с рутиловым покрытием есть целый перечень достоинств:
- Благодаря наличию в составе электрода оксида титана, дугу можно зажечь очень легко и быстро, причем неоднократно.
- Сварные швы с такой дугой получаются герметичными, прочными и очень качественными, без каких-либо дефектов.
- При работе практически не возникает брызг, так что потери материала ничтожно малы.
В составе рутилового покрытия электрода могут быть включения порошка железа. Оно способствует снижению удельного веса углерода в слое цинка и повышает устойчивость к растрескиванию.
Стоит отметить, что для выполнения сварочных работ электросваркой, нужен хотя бы минимальный практический опыт (подробнее: «Как варить трубы электросваркой правильно – пошаговое руководство»). Помимо внешнего покрытия электрода на мощность дуги влияет еще и его толщина. В частности, слишком толстый электрод выдаст дугу, которая быстро прожжет материал. Напротив, слишком тонким электродом вряд ли получится выполнить достаточно мощный и качественный шов. Поскольку чаще всего работы выполняются с трубами с толщиной стенок в 1,5-5 мм, оптимальный диаметр электрода составит 2-3 мм.
Немаловажную роль в процессе сварки играет и скорость прохождения электрода по поверхности. Если делать это слишком медленно, велика вероятность прожигания трубы. А если скорость движения электрода выше, чем необходимо, сварной шов получится непрочным. Подобрать оптимальную скорость можно только опытным путем.
Не забудьте по завершению сварочных работ обработать швы составом от коррозии.
Антикоррозийное средство должно соответствовать таким параметрам:
- обладать хорошим сцеплением с поверхностью;
- обеспечивать защиту от окисления на цинковом покрытии;
- быть удобным и простым в нанесении без специальных приспособлений.
Неплохим вариантом для защиты оцинкованных изделий считается специальная краска, содержащая порядка 94 % цинковой пыли. Этот состав легко наносится и хорошо удерживается на вертикальной поверхности благодаря наличию в нем неомыляемых связующих компонентов.
Альтернативным способом антикоррозийной защиты поверхности является наплавка проволоки, в которой содержится 99,99 % цинка, либо цинково-кадмиевых прутков.
КАК ВАРИТЬ ОЦИНКОВКУ ПРАВИЛЬНО: ПРАВИЛА И СОВЕТЫ
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.
