Как варить оцинкованный металл

Как сваривать детали из оцинкованной стали

Не секрет, что сварка – это качественный метод так называемого неразъемного соединения различных деталей, изготовленных из металла в единую и надежную конструкцию.

Где используется – виды

Метод, о котором разговор, не одно десятилетие используется:

• в строительстве;
• в промышленности;
• в народном хозяйстве и быту.

С помощью способа неразъемного соединения можно легко монтировать различные каркасы, опорные конструкции, а также, к примеру, собрать лоток лестничный или любую другую конструкцию из металла. На данный момент насчитывается не менее ста пятидесяти видов различных сварочных процессов.

Особенности

Следует отметить, что существуют своеобразные особенности в процессе сварки оцинкованных изделий, особенности при монтаже систем с использованием монтажных профилей.

В процессе производства несущих кабельных систем и конструкций применяется такой материал, как сталь. Давно известны позитивные качества этого материала, к примеру, очень высокая прочность и не слишком высокая стоимость. Но существует и негативные моменты стали и это, прежде всего, неспособность противостоять воздействию внешних природных факторов, то есть,  ржавлению. Чтобы избежать таких последствий или просто спасти металл от разрушения, используют самые различные способы и, прежде всего, это:

— окрашивание;

— оцинкование;

— покрытие конструкций другими видами защиты.

Что касается оцинковки, то она может выполняться при помощи нескольких различных способов.

Как и чем варить оцинковку

Как вариант, широко используется метод Сендзимира. Он заключается в том, что определенные конструкции или детали погружают в расплавленный цинк.

Что необходимо знать о процессе сварки деталей, которые покрыты слоем цинка?

При выполнении сварочных работ с различными металлическими системами и деталями, которые покрыты оцинкованным покрытием, необходимо знать и учитывать такие моменты:

— при варке могут выделяться пары цинка, которые могут быть вредными для здоровья;

—  в процессе работ может происходить разрушение защитного слоя, что в итоге приведет к ржавчине, особенно вблизи сварочных швов;

— снижение качества швов из-за попадания цинка.

Чтобы избегать таких последствий при работе с цинком, необходимо использовать специальные присадки. Как правило, он  может быть в виде проволоки, изготовленной из алюминия или меди. Сам процесс сварки чем-то напоминает пайку, потому что сварной шов в целом состоит из расплавленной проволоки. Процесс сварки производят при защите такого газа, как аргон.

Заказать расчет сметы

Содержание:

Способы сваривания труб из оцинкованной стали
Метод сварки труб из оцинковки с применением флюса
Соединение труб с цинковым покрытием ручной электродуговой сваркой
Другие методы стыковки оцинкованных изделий

Трубы из оцинкованной стали весьма широко применяются для прокладки различных коммуникаций и сооружения всевозможных металлоконструкций, поскольку отличаются хорошими эксплуатационными качествами. Монтаж таких изделий может производиться несколькими способами. Данный материал расскажет о том, как варить оцинкованную трубу, и какие особенности данного процесса могут иметь значение в процессе работы.

Способы сваривания труб из оцинкованной стали

Технология электрического сваривания металлических изделий предполагает нагревание рабочей поверхности шва до 1200 градусов, тогда как температура кипения цинка составляет лишь 906 градусов. Такая разница в показателях в ряде случаев приводит к выгоранию цинкового слоя.

Среди нежелательных последствий процесса сварки оцинкованных труб можно назвать:

1. Испарения цинка являются чрезвычайно вредными для здоровья. Если в помещении недостаточно хорошая вентиляция, вдыхаемые пары могут привести к отравлению или временной остановке дыхания работника.
2. Слой цинка на сварочном шве нарушается в процессе работы, так что в этом месте могут начаться коррозийные процессы.
3. Если в процессе сварки оцинкованной трубы электродом происходит интенсивное испарение цинка, поверхность трубы может покрыться порами и трещинками. В результате шов будет недостаточно герметичным и прочным.

Таким образом, соблюдение правил безопасности при работе с данными изделиями является обязательным условием. Лицо нужно защитить специальным респиратором и маской из материалов-диэлектриков. На руки надевают прорезиненные перчатки с термоизоляционной тканью сверху.

Если предварительно обработать рабочую поверхность трубы соляной кислотой, можно избежать вспенивания слоя цинка. Обратите внимание, что в идеале желательно не допускать испарения цинкового покрытия, чтобы не лишить трубу защиты от коррозии. Достигнуть этого можно несколькими методами сварки.

Первый метод заключается в механической очистке слоя оцинковки с помощью абразивного круга с наждаком или щетки по металлу. Все дальнейшие сварочные работы будут производиться как с обычными черными трубами. Недостаток данной технологии заключается в устранении защиты от коррозии, которую обеспечивает цинковое покрытие, так что срок службы такого трубопровода существенно сокращается (прочитайте: «Виды технологий сварки труб – преимущества и недостатки способов»). Из-за контакта с жидкостью такая труба быстро начнет ржаветь и очень скоро потребуется ее ремонт или полная замена, что повлечет за собой дополнительные трудовые, материальные и временные затраты.

Тем не менее, если участок без цинкового слоя невелик, его можно защитить катодным способом – нанести на зачищенный участок цинковое напыление электрохимическим способом (прочитайте: «Варианты катодной защиты трубопроводов – преимущества и недостатки способов»).

Альтернативной технологией сварки оцинкованной трубы будет применение специальных флюсов для пайки. В таком случае удалять цинковое покрытие не нужно. Такой метод широко используется в тех ситуациях, когда выполнить зачистку трубы невозможно. Для соединения труб требуется сплав UTP 1 и флюс HLS-B. Примечательно, что флюс при контакте с водой полностью растворяется, он безопасен для здоровья, поэтому такой способ вполне приемлем для сборки водопроводных систем.

Метод сварки труб из оцинковки с применением флюса

Перед тем как варить оцинкованные трубы электросваркой с применением флюса, кромки труб нужно зачистить до блеска металла и обезжирить, причем обработке следует подвергнуть как внешнюю, так и внутреннюю часть трубы (прочитайте также: «Как правильно варить электросваркой трубы – теория и практика от мастера»). Подготовленные отрезки трубы нужно прогреть на 20-30 см длины с двух сторон от будущего шва. В то же время, никаких манипуляций с кромками труб, толщина стенок которых не превышает 3 мм, производить не нужно – стык и так получится качественным. В данном случае зазор между концами составит 2-3 мм. Если же стенки у трубы более толстые, то размер зазора можно оставить таким же, а вот угол раскрытия кромки составит 80-90º с притуплением на высоте 1-1,5 мм.

Перед сваркой флюс нужно нагреть до состояния, среднего между твердым и жидким, после чего нанести его на место будущего соединения довольно толстым слоем. При этом для стыковки оцинкованных труб потребуется вдвое больше флюса, чем для работы с трубами из обычной стали. Главная задача флюса заключается в оттягивании им избыточного тепла в процессе сварки, чтобы цинковый слой не закипал и не начинал испаряться с кромок трубы.

Нагреваясь, флюс меняет свою окраску – сначала, с желтой на белую, а затем становится полностью прозрачным. Это значит, что можно приступать к пайке труб.

Обратите внимание, что размер сопла в горелке будет зависеть от толщины стенки оцинкованной трубы.

В частности, если толщина стенки трубы находится в пределах 2-6 мм, а ее сечение не превышает 250 мм, то достаточно будет сопла, диаметром 1-2 мм. Это касается, в том числе, заполняющих швов на любых трубопроводах.

Если же диаметр оцинкованной трубы составляет более 250 мм, а ее стенки имеют толщину более 2-6 мм, понадобится горелка с соплом 2-4 мм.

Столь пристальное внимание соплу горелки уделяется потому, что слишком большой его диаметр приведет к перегреву рабочей поверхности, в результате чего цинк начнет испаряться. Кроме того, наличие расплавленного цинка на поверхности трубы приводит к образованию пор, что снижает устойчивость изделия к коррозии и сокращает срок его службы.

Напротив, слишком мелкий диаметр сопла в горелке не позволит разогреть металл до нужной для сваривания температуры, что неизбежно приведет к прилипанию припоя.

Пайку оцинкованных труб осуществляют ацетилено-кислородным пламенем, отрегулированным на излишек кислорода. Это делается, чтобы в процессе пайки при взаимодействии припоя с кремнием образовывался его оксид, который препятствует испарению цинка.

Обратите внимание, что пламя горелки должно быть стабильным, а фокусировать его нужно на зазоре между заготовками и на кромках. В противном случае труба в месте соединения может перегреться.

Оптимальным методом, как сварить оцинкованную трубу в случае использования газовой горелки, будет техника «влево», то есть размещение припоя перед пламенем, чтобы оно не попадало на поверхность металла. Во время выполнения переплавляющего шва горелку нужно держать под углом 70-75º. Если же нужен заполняющий шов, то угол наклона будет 15-30º. Легче всего наблюдать за сварочной ванной, если горелка находится в нижнем положении, хотя это не принципиально.

За один проход можно соединить трубы сечением до 4 мм, а вот для изделий с большим диаметром потребуется многопроходная сварка.

В конце работы все излишки припоя удаляют металлической щеткой и водой. При этом стоит соблюдать осторожность, чтобы не повредить цинковое покрытие. Изнутри трубу оставляют с водой на сутки и промывают.

Если все сделано корректно, швы получаются качественными и не предполагают дополнительной защиты от коррозии.

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:

1. Благодаря наличию в составе электрода оксида титана, дугу можно зажечь очень легко и быстро, причем неоднократно.
2. Сварные швы с такой дугой получаются герметичными, прочными и очень качественными, без каких-либо дефектов.
3. 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.

Как варить тонкий металл

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.

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.

В целях повышения долговечности эту сталь применяют довольно широко в автомобилестроении и т. п. Цинк предохраняет поверхность стали от электрохимической коррозии на длительное время. Эта сталь достаточно хорошо штампуется, сваривается и окрашивается. Цинковое покрытие считается в условиях эксплуатации автомобиля более долговечным, чем многослойные лакокрасочные покрытия. В целях защиты от коррозии из такой стали изготовляют только наиболее уязвимые детали кузова автомобиля. Например, в США в среднем на один автомобиль расходуется до 90 кг горячеоцинкованной и 9 кг стали с гальваническим покрытием.

Для цинкования часто используют холоднокатаную низкоуглеродистую сталь 08кп, широко применяемую в штампо-сварных конструкциях. Покрытие можно наносить горячим способом (окунанием) или в гальванических ваннах. Первый считается более производительным и дешевым, последний дает более равномерный слой, что благоприятнее для сварки. Горячим цинкованием изготовляют основную массу оцинкованного металла.

Технология цинкования должна исключать образования интерметаллидов железа с цинком, так как эти соединения делают металл менее пластичным и непригодным для штамповки. При сварке металла возможны трещины. На снижение пластичности влияет образование неравновесных структур при отжиге и цинковании, а также возможно появление водородной хрупкости.

В зависимости от назначения применяют легкие, средние и тяжелые покрытия, различающиеся толщиной, задаваемой массой покрытия на единицу площади. В легких покрытиях масса цинка на 1 м² составляет 120—275 г, средних 245—410 г и тяжелых 390—685 г при средней толщине покрытия соответственно 14,21 и 30 мкм.

В целях снижения расхода цинка и улучшения свариваемости применяют стали с односторонним покрытием или двусторонним, но разной толщины. Например, специально для автомобилестроения разработано дифференцированное покрытие с толщиной слоя цинка на лицевой стороне 2,5—6 мкм, а на стороне, более подверженной коррозии, 20—25 мкм. Толщина покрытия влияет на свариваемость. С увеличением его толщины свариваемость ухудшается, требуются увеличение сварочного тока, изменение цикла сварки, более частая зачистка рабочих поверхностей электродов.

Оцинкованная сталь должна поступать с чистой поверхностью, свободной от масла, грязи и остатков смазки, применяемой при штамповке. Появление на поверхности стали (при ее длительном хранении в условиях повышенной влажности и температуры) окислов цинка (белый налет) препятствует сварке, и их следует удалять.

Сварка оцинкованной стали не требует применения специального оборудования.

В связи с более низким контактным сопротивлением, вызванным увеличением площади контакта в месте сварки, необходимо повышение силы сварочного тока. Чем толще цинковое покрытие, тем меньше сопротивление в месте сварки, тем требуется большее повышение силы тока.

Интенсивное увеличение диаметра контактных площадок замедляет повышение температуры центрального столбика металла и вызывает более позднее формирование литого ядра. По мнению исследователей, это приводит при сварке сталей с покрытиями к значительно большему разбросу значений диаметра литого ядра и нагрузки на срез, так как ядро формируется за более короткое время.

В табл. 7 приведены режимы сварки для стали, имеющей среднее гальваническое покрытие. По сравнению с жесткими режимами (см. табл. 3, режим А), для сварки непокрытых сталей в этих режимах увеличены усилие на электродах до 40%, продолжительность импульса сварочного тока до 90% и сила сварочного тока до 20%. Одновременно в этих же соединениях увеличивается и разрушающее усилие частично благодаря дополнительной прочности, полученной за счет сплавления цинка вокруг ядра. Эти же режимы сварки применяют при отношении толщин не более 1:2.

Толщина каждой детали, мм	Диаметр контактной поверхности электрода, мм	Усилие на электродах, кгс	Продолжительность импульса сварочного тока, с	Сила сварочного тока, кА	Диаметр литого ядра, мм	Разрушающее усилие при срезе на точку, кгс
0,8	4,0	215	0,22	10,5	4,3	420
0,9	4,5	250	0,24	11,0	4,6	500
1.0	5,0	285	0,26	12,5	5,0	635
1,3	5,5	380	0,36	14,0	5,8	910
1,5	6,5	487	0,46	15,0	6,6	1135
1,9	8,0	635	0,56	19,5	7,9	1450
2,4	9,0	820	0,64	24,0	9,0	1910
2,8	10,5	1000	0,78	28,5	10,4	2315

Коррозионная стойкость в месте сварки несколько снижается (до 20%) из-за частичного разрушения покрытия под электродами. Время проковки после выключения сварочного тока необходимо увеличивать, например, до 0,4 с для сварки стали толщиной 1,6 мм. В этот момент слой цинка, расплавленный при сварке, застывает и в меньших количествах переходит на контактную поверхность электродов. В некоторых источниках для металла толщиной свыше 1,5 мм рекомендуется применять повышенное усилие проковки в целях повышения стабильности прочностных показателей и улучшения стойкости электродов (табл. 8).

Толщина каждой детали, мм	Усилие на электродах, кгс	Продолжительность, с	Сила сварочного тока, кА	Диаметр литого ядра точки, мм	Разрушающее усилие при срезе  на точку, кгс
при сварке	при проковке	импульса сварочного тока	проковки
1,65	205	475	0,5	0,33	11,5	7,1	1250
2,74	320	900	0,8	0,51	15,5	8,9	3000
3,50	680	1170	1,2	0,83	19,0	12,2	4300

При сварке оцинкованных сталей применяют электроды из бронзы типа БрХ или сплава БрХЦр, имеющего большую стойкость.

Электроды применяют с рабочей поверхностью в виде усеченного конуса с углом заточки 120—140°. Электроды со сферической заточкой (радиус сферы 75 мм) используют в тех случаях, когда трудно обеспечить перпендикулярность оси электрода к сварочной поверхности. Важно обеспечить интенсивное охлаждение электродов при расходе воды не менее 7 л/мин.

Как варить оцинковку?

Контактную поверхность электродов следует периодически зачищать и заправлять. При сварке стали толщиной до 2,5 мм со средним покрытием эту операцию производят после 1000 точек. С возрастанием толщины свариваемых деталей и толщины покрытия стойкость электродов падает.

Резко ухудшается вид места сварки и снижается стойкость электродов при сварке оцинкованной стали на многоточечных машинах с односторонним токоподводом. Лучшие результаты получаются при сварке непокрытой стали с оцинкованной, если непокрытую сталь расположить со стороны вторичного контура сварочного трансформатора. Плотность тока в контакте электрод — деталь при этом снижается. Для сварки двух оцинкованных листов следует использовать обычную двустороннюю сварку или схему со спаренными трансформаторами, что также облегчает условия работы электродов в результате снижения токов шунтирования.

Статическая прочность на срез сварных соединений из оцинкованной стали несколько выше, чем у непокрытых благодаря дополнительной прочности, полученной за счет сплавления цинка вокруг литого ядра. Прочность при переменных нагрузках также возрастает. Критерием ее оценки обычно является отношение
предела выносливости к максимальной статической прочности на срез, которое для оцинкованных и непокрытых сталей толщиной 1 мм равно соответственно 0,5 и 0,3. Эта разница снижается при увеличении толщины, что объясняется уменьшением эффекта действия соединения, вызванного сплавлением цинка вокруг литого ядра.

проварка машин оцинкованной сталью. Плюсы, минусы, нюансы.

Сообщениеaleksandr » 21 окт 2010, 21:52

Злейший враг автомобильного кузова — коррозия металла. Коррозия металла это не только известная группа, а ещё химический или электрохимический процесс разрушения металла, которое происходит при доступе воды, воздуха, газов.
Воспрепятствовать коррозии можно двумя основными способами — механически хащитив металл от доступа воздуха, воды, газов (краска, масло, мовиль, покрытие нерастворимыми слоями, например фосфатами и т.д.) и электрохимическим способом.

протекторная защита (прикрепляется кусок более активного металла, например цинка или сплава магния), катодная защита (покрытие цинком). Суть этих методов, что более активный металл (цинк) разрушается, а менее активный (сплав на основе железа) почти не разрушается.

Как сваривают оцинкованный металл

Именно поэтому оцинкованные автомобили гниют гораздо позже неоцинкованных собратьев.

При восстановительном ремонте (проварке) кузова иногда целесообразно применять оцинкованную сталь, для повышения коррозионной стойкости ремонтного кузова.

ВАЖНО: при работе с оцинкованной сталью (резка болгаркой, сварка) работайте в хорошо проветриваемом помещении, лучше на свежем воздухе.
Вдыхание паров окиси цинка вызывает жар, озноб, тошноту, рвоту, слабость и разбитость, боли в мышцах. Вдыхание паров растворимых солей цинка, таких, как хлорид цинка, может вызвать отек легких с цианозом и одышкой.
Желательно пользоваться респиратором.

Нюансы работы: Цинк при температуре горит. При сварке больших швов рядом со швом положить мокрый асбест или просто мокрую тряпку для избежания выгорания лишнего цинка.
Из-за горючести цинка оцинковку для сварки рекомендую брать не менее 0.8 мм, я предпочитаю 1.5мм.

При сварке внахлёст при заваривании шестимиллиметровых отверстий имитацией точечной сварки либо зачистить металл от цинка, либо прогревать дольше чёрной стали, выжигая лишний цинк. Если не дожгёте цинк и шов будет не железо-железо а железо-цинк-железо, держать не будет.
Контактно-точечной сваркой оцинковку варить не получится, газом тоже категорически не советую из-за токсичности, только полуавтоматом в среде инертного газа (углекислого или аргона, напор газа побольше).
Шов при сварке оцинковки без зачистки до чёрного железа получается более рыхлым, чем при варке обычной стали, но из-за хорошей электрохимической защиты он не гниёт продолжительное время даже без антикорозийной обработки.

Дальнейшая обработка — сам шов после сварочных работ желательно обработать. ОЦИНКОВКУ, ВЫХОДЯЩУЮ НА ДНИЩЕ ИЛИ В САЛОН, ОБРАБАТЫВАТЬ (краска, грунт, антигравий) НЕ НАДО!!! Электрохимическая защита будет только тогда, когда этот цинк открытый.