Оцинковка хорошо защищает металл от коррозии, но значительно затрудняет его сварку. При этом работать с оцинкованным металлом приходится очень часто – из него изготавливают трубы, элементы кузова автомобилей, различные каркасы, воздуховоды и т.д. Как же выполнить сварку оцинкованных деталей, чтобы процесс был безопасным, а соединение получилось прочным и долговечным?
В чем сложность сварки оцинковки
Присутствие на поверхности металла слоя цинка вызывает при сварке две основные проблемы. Во-первых, возможность вреда для здоровья. Это обусловлено тем, что цинк быстро нагревается и расплавляется (при температуре 460°C), а также испаряется (при температуре 906°C). Пары цинка очень токсичны и могут привести к поражению органов дыхания, отеку или воспалению легких, пневмосклерозу, онкологии, при тяжелом отравлении – к смерти. Чаще всего возникают симптомы, похожие на грипп: повышение температуры, озноб, головная боль, тошнота, которые длятся до 48 часов.
Поэтому при работе необходимо исключить или хотя бы минимизировать вдыхание паров оксида цинка. Для этого нужно организовать хорошую вентиляцию пространства, установить вытяжку над рабочим местом, использовать средства индивидуальной защиты (СИЗ).
Защитить органы дыхания поможет респиратор с адсорбентом (например, пористым углеродом), который удерживает мелкие аэрозольные частицы на поверхности маски. Удобно пользоваться респиратором с клапаном для выдоха, расположенным снизу. Так тепло и влага будут эффективно отводится, а маска не будет запотевать. Наилучшую защиту от вредных паров обеспечивают СИЗ с принудительной подачей воздуха.
Вторая проблема при сварке оцинкованного металла – то, что часть цинка не испаряется (около 10%), а попадает в сварочную ванну, делая сварной шов пористым, рыхлым, покрытым сетью трещин, т.е. непрочным. Защитный слой из цинка выгорает в месте соединения деталей, что приводит к коррозии и сокращению срока службы конструкции.
Чем можно варить оцинковку
Есть разные способы сваривания деталей из оцинкованного металла. Назовем три основных.
- Ручная сварка. Этот способ используют и в быту, и на больших производствах. Сварка оцикованного металла электродами подходит для заготовок толщиной от 1,5 мм, т.к. более тонкие листы будут прожигаться. Электрод удерживают под острым углом, чтобы не прожечь деталь насквозь. Шов при этом получается точным и аккуратным.
- Сварка оцинковки полуавтоматом. Используется для тонкого металла – от 0,6 мм. В качестве расходника используют проволоку с порошковым покрытием или без него. Данный способ позволяет получить аккуратные швы, дает широкие возможности по настройке. Но само оборудование, особенно с учетом баллонов с газом, довольно громоздкое, а также при данном методе не получится работать на ветру или сквозняке.
- Сварка оцинковки в газовой среде. Подходит для металла любой толщины. Защитным газом служит аргон или двуокись углерода. Диаметр проволоки подбирают в зависимости от толщины металла: для заготовок до 4 мм берут проволоку 0,6-1 мм, а для более толстых деталей – 1-1,2 мм.
Сварка оцинкованного металла по ГОСТ
Сварка оцинкованной стали регламентируется двумя основными стандартами: ГОСТ 5264-80 и ГОСТ 11534-75, где описываются основные способы соединения элементов, формы швов и подготовка краев изделий, ручная дуговая сварка под острыми и тупыми углами.
Эти требования универсальны для углеродистых и низколегированных сталей, сплавов на железоникелевой и никелевой основах как с оцинковкой, так и без нее. Отдельных стандартов для оцинкованных изделий не предусмотрено. Сварка стальных трубопроводов регламентируется ГОСТ 16037-80.
Подготовка деталей
Чтобы цинк с поверхности металла не попал в сварочную ванну и не испортил шов, его обязательно нужно удалять. В зависимости от типа сварки для очистки используют разные методы.
- Механический способ удаления цинка. Самый простой способ очистить цинковое покрытие с поверхности заготовки – убрать его механически. Для этого используют любой абразив – металлическую щетку, наждачную бумагу, круг для болгарки и т.д.
- Химическая очистка поверхности. В этом случае цинк вытравливают с металла кислотой или щелочью.
- Термическая очистка. Ее также называют горячим способом очистки – цинк выжигают газовой горелкой, проводя пламя по краю изделия, где будут делать шов.
Удалять цинк нужно не только с краев заготовок, но с небольшим запасом – около 3 см от линии будущего шва. После зачистки с поверхности металла нужно убрать также пыль и другие загрязнения.
В редких случаях цинковое покрытие не убирают – если собираются работать полуавтоматом тонкой проволокой под защитой аргона или углекислоты. Так сваривают тонкие листы металла, чтобы избежать деформации и прожога. Площадь нагрева при этом будет небольшая, соответственно, и выгорание цинка меньше. Но присутствует риск засорения сопла.
При сварке электродами предварительная зачистка поверхности от цинка очень желательна даже с тонкими изделиями. Кипящий цинк дополнительно повышает температуру, что может привести к прожогу металла.
Как варить оцинковку полуавтоматом
Сварка оцинковки полуавтоматом – самый популярный способ. Ее можно выполнять как с присадочной проволокой и защитным газом, так и с самозащитной порошковой проволокой без газа. Проволоку подбирают в соответствии с толщиной металла.
| Толщина оцинковки | Диаметр проволоки |
|---|---|
| До 4 мм | 0,6-0,8 мм |
| 4 мм | 0,8-1 мм |
| Больше 4 мм | 1-1,2 мм |
Полярность выбирают обратную: плюс идет на горелку, а минус – на свариваемую заготовку. Силу тока настраивают в зависимости от толщины металла и проволоки. Начинающим сварщикам рекомендуется выбирать меньшее значение. При работе с тонкими листами сварку производят точечными прихватками, чтобы не вызвать коробление детали.
| Толщина свариваемго материала, мм | Диаметр сварочной проволоки, мм | Сварочный ток, А | Напряжение на дуге, В | Скорость подачи проволоки, м/ч | Расход газа, л/м | Вылет электрода, мм |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1,5 | 0,8-1,0 | 95-125 | 19-20 | 220-300 | 6-7 | 8-10 |
| 1,5 | 1,2 | 130-150 | 20-21 | 150-200 | 6-7 | 10-13 |
| 2,0 | 0,8-1,0 | 120-150 | 20-21,5 | 250-400 | 6-8 | 9-11 |
| 2,0 | 1,2 | 130-170 | 21-21,5 | 150-250 | 6-8 | 10-13 |
| 2,0 | 1,0-1,2 | 180-200 | 22-23 | 280-400 | 8-9 | 9-13 |
| 3,0 | 1,2-1,4 | 200-220 | 22-23 | 380-420 | 8-9 | 10-13 |
| 3,0 | 1,2-1,4 | 290-300 | 23-25 | 460-490 | 10-11 | 10-13 |
| 4,0 | 1,2-1,4 | 300-350 | 25-30 | 490-680 | 11-12 | 10-13 |
| 5,0 | 1,2-2,0 | 250-300 | 28-30 | - | 14-16 | 12-20 |
| 6,0-8,0 | 1,2-2,0 | 280-300 | 28-30 | - | 16-18 | 14-20 |
| 8,0 и более | 1,2-2,0 | 280-300 | 28-30 | - | 16-18 | 14-20 |
Полуавтоматический сварочный аппарат инверторного типа РЕСАНТА САИПА-200
- Max мощность, Вт 5500
- Диапазон регулирования сварочного тока, А 15 — 200
- Максимальный потребляемый ток, А 30
Полуавтоматический сварочный аппарат инверторного типа РЕСАНТА САИПА-165
- Max мощность, Вт 6600
- Диапазон регулирования сварочного тока, А 10 - 160
- Максимальный потребляемый ток, А 27
Как варить оцинковку инвертором
После подготовки деталей к сварке: зачистки краев от грязи, цинкового покрытия, удаления неровных кромок приступают к выбору электродов.
Какие электроды подойдут для сварки оцинковки
Электроды при сварке оцинковки подбирают, как и в других случаях, максимально совпадающие по составу с основным материалом. Новичкам рекомендуют выбрать рутиловые прутки, т.к. благодаря оксиду титана они создают меньше брызг, а шлак от них легко отбивается молотком. Для низкоуглеродистых оцинкованных сталей, коротких швов и тонкого металла можно использовать электроды ОК-46.
Сварку в углах и труднодоступных местах делают короткими швами. Для этого подходят электроды АНО-21, которые рассчитаны для ненагруженных соединений из оцинкованных низколегированных сталей. Для соединения нагруженных конструкций можно взять электроды ОЗС-12. Они легко поджигаются и отлично держат дугу.
Опытные сварщики могут работать с оцинковкой и основными электродами. Для конструкций, находящихся под динамической нагрузкой подойдут электроды УОНИИ. Их используют для соединения труб горячего и холодного водоснабжения встык, под углом, в раструб. Наплавленный металл достаточно пластичен, устойчив к ударам и образованию трещин.
Для быстрой работы используют ОК-48. Они повышают производительность сварки, а шлак быстро отбивается. Низколегированные стали сваривают электродами УОНИ-13/45,55 и ДСК-50 с большим количеством флюса.
Сварочный инверторный аппарат РЕСАНТА САИ-250
- Max мощность, Вт 7700
- Диапазон регулирования сварочного тока, А 10 — 250
- Максимальный потребляемый ток, А 25
Сварочный инверторный аппарат РЕСАНТА САИ-190
- Max мощность, Вт 5500
- Диапазон регулирования сварочного тока, А 10 — 190
- Максимальный потребляемый ток, А 30
Какая полярность и сила тока нужны для сварки оцинковки
Сварку инвертором производят на обратной полярности, т.е. на деталь идет клемма «минус», а на держатель – «плюс». Силу тока настраивают таким образом, чтобы шов был достаточно проварен, но не произошло сквозного прогорания. Обычно для электродов ОЗС-4, УОНИ-13/45 и 13/55, МР-3 ее ставят на 5-10 А меньше, чем для неоцинкованной стали. А с электродами ЦУ-5, ЦЛ-20, ЦЛ-39 и другими – на 10-50 А больше, при этом зазор между деталями также делают больше, чем для обычной стали (примерно 1,5-2,5 мм). Для металла 2 мм и электрода 1,6 мм сила тока будет составлять 35-40 А. Подобрать нужный параметр тока поможет таблица:
| Диаметр электрода | Толщина металла | Сила тока |
|---|---|---|
| 1,6 мм | 1-2 мм | 25-50 А |
| 2 мм | 2-3 мм | 40-80 А |
| 2,5 мм | 2-3 мм | 60-100 А |
| 3 мм | 3-4 мм | 80-160 А |
| 4 мм | 4-6 мм | 120-200 А |
| 5 мм | 6-8 мм | 180-250 А |
| 5-6 мм | 10-24 мм | 220-320 А |
| 6-8 мм | 30-60 мм | 300-400 А |
При ручной сварке важно правильно отрегулировать ток и время контакта электрода с металлом. От этого зависит качество шва и прочность соединения.
Отдельно следует упомянуть о сварке оцинковки с черными металлами, т.к. есть разницах в температурах нагрева и плавления этих материалов. Цинковое покрытие обязательно удаляют механически и дополнительно протравливают ортофосфорной кислотой. Шов делают методом наплыва с частым отрыванием электрода. Обязательна последующая проковка шва молотком с нагревом не менее 80°.
Сварка аргоном (TIG)
Ручная аргонодуговая сварка используется для оцинкованных листов толщиной 0,3-1 мм. Подготовка здесь такая же, так в других способах: зачистка краев, обезжиривание и т.д. Темп работы подбирается с учетом толщины деталей: чем они толще, тем медленнее нужно вести горелку. Угол выдерживают около 70°, чем тоньше металл, тем меньше угол. Скорость подачи газа выбирают чуть больше, чем при работе с обычным металлом, 6-12 л/мин. Сила тока настраивают от 10 до 30 А. Шов делают в виде чешуек, ведя горелку небольшими поперечными колебаниями. Это поможет лучше прогреть металл, удалить малейшие следы цинка, обеспечить ровный шов и долговечное соединение.
Сварочный инверторный аппарат РЕСАНТА САИ-250 АД AC/DC
- Max мощность, Вт 900
- Диапазон регулирования сварочного тока, А 15 — 250
- Максимальный потребляемый ток, А 31
Сварочный инверторный аппарат РЕСАНТА САИ-230 АД
- Max мощность, Вт 6900
- Диапазон регулирования сварочного тока, А 140 - 260
- Максимальный потребляемый ток, А 31
Обработка шва после сварки
Со шва отбивают шлак и окалину, шлифуют и обезжиривают. Затем нужно дождаться его полного высыхания. Для защиты от коррозии участок вдоль шва обрабатывают спреями с цинком, антикоррозийными ингибиторами или подвергают повторному цинкованию. Можно покрасить металл краской с антикоррозийными добавками или пролудить данный участок оловом. Есть вариант наплавки цинковой проволоки или прутков из цинково-кадмиевого сплава. Для усиления прочности шов прокаливают при температуре 100-150°С.
Полезные советы и рекомендации
Несмотря на некоторые сложности, сваривать детали из оцинкованного металла можно достаточно эффективно, так, чтобы соединения были надежными и долговечными. В этом вам помогут следующие правила и советы.
- Зачистка области сварки до блеска поможет избежать вдыхание вредных паров цинка и появления трещин и пор в шве.
- Если цинк на металле все же остался, медленным, возвратно-поступательным ведением электрода можно добиться его выжигания.
- Сварку лучше проводить медленно, постепенно продлевая варочную ванну, чтобы не повредить шов при резком движении электрода.
- Толстые детали и особо нагруженные места конструкций варят на повышенном токе и медленной скорости, чтобы шов мог выдерживать динамические нагрузки.
- Края толстых заготовок (от 4 мм) обязательно обрабатывают методом фаски на глубину 1/3.
- Обязательно пользуйтесь респиратором даже при работе на открытом воздухе, это поможет сберечь здоровье.