Практика: карта выбора материала и режима сварки

Это настольное упражнение (бумага и карандаш): никакого оборудования не нужно. Реши три производственные задачи, используя знания из курсов по материалам и технологиям. Запиши решения в рабочий журнал — с обоснованием каждого выбора.

---

Сценарий 1: Сварка балки в мороз

Условие:
Тебе дают задание сварить балку из стали 09Г2С, толщина полок 30 мм. Работа ведётся на улице, температура воздуха –10°C. Метод сварки — ручная дуговая (РД).

Известный химический состав 09Г2С (типичный):
C = 0,09%; Mn = 1,70%; Si = 0,60%; Cr = 0,30%; Ni = 0,30%; Cu = 0,30%; Mo = 0.

Задача — ответить на следующие вопросы:

1. Рассчитай Сэкв для данной стали по формуле:
   Сэкв = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15

2. К какой группе свариваемости относится сталь по рассчитанному Сэкв?

3. Нужен ли предварительный подогрев? Учти: толщина 30 мм и температура –10°C (два отягощающих фактора).

4. До какой температуры нагреть металл (используй таблицу из урока по подогреву или формулу Сефериана)?

5. Какой электрод выбрать? Выбери марку и тип покрытия, обоснуй. Нужна ли прокалка?

6. Какие меры принять при вынужденном перерыве на 30 минут (смена электрода кончилась, нужно съездить за материалом)?

---

Ответы: что должно получиться

Ниже — эталонный ответ. Реши сначала сам, потом сверяй.

▶ Эталонный ответ сценария 1 (нажми для просмотра) 1. **Сэкв** = 0,09 + 1,70/6 + (0,30+0+0)/5 + (0,30+0,30)/15 = 0,09 + 0,283 + 0,060 + 0,040 = **0,473** 2. **Свариваемость:** Сэкв 0,45–0,55 → **ограниченная** (по стандартной классификации). Примечание: 09Г2С с нормальным химсоставом обычно даёт Сэкв ~0,37–0,42. При 0,47 (высокий конец) — ближе к «ограниченной». Практика: ориентироваться на реальный сертификат. 3. **Подогрев нужен:** толщина 30 мм + мороз –10°C — оба фактора требуют подогрева. При Сэкв > 0,40, толщине > 20 мм и температуре < +5°C — подогрев обязателен. 4. **Температура подогрева:** T = 350 × √(0,473 – 0,25) = 350 × √0,223 = 350 × 0,472 = **165°C**. Округляем до 150–200°C. При –10°C на улице — верхняя граница, т.е. **200°C**. 5. **Электрод:** основной тип (Б) — УОНИ 13/55 или УОНИ 13/45 Ø3–4 мм. Основные электроды дают низкое содержание водорода — это ключевое при работе с ограниченно свариваемыми сталями. **Прокалка:** 350–400°C, 1–2 часа перед работой (обязательно!). 6. **При перерыве:** накрыть шов теплоизолирующим материалом (стекловата, асбестовый картон). Если перерыв > 20–30 мин — проверить температуру; при остывании ниже 150°C — снова подогреть до 200°C, только потом продолжать.

---

Сценарий 2: Нержавеющий лист, внахлёст

Условие:
Тебе дают задание: соединить нахлёсточным швом два листа нержавеющей стали 08Х18Н10 (аналог AISI 304), толщина 3 мм, для корпуса агрегата пищевого предприятия. Метод — МИГ/МАГ.

Задача — ответить:

1. Какой газ использовать? Можно ли CO₂? Почему?

2. Какую присадочную проволоку выбрать? Почему нельзя использовать Св-08Г2С?

3. Какое максимальное напряжение на полуавтомате при толщине 3 мм и проволоке Ø0,8 мм? Режим переноса?

4. Какая максимальная межпроходная температура допустима для нержавейки?

5. Как подготовить поверхность перед сваркой (два обязательных шага)?

6. Чем опасна сенсибилизация для данного изделия (пищевое предприятие)?

---

Ответы:

▶ Эталонный ответ сценария 2 (нажми для просмотра) 1. **Газ:** Ar+2%CO₂ или чистый аргон. **CO₂ нельзя:** высокое содержание активного газа увеличивает тепловложение и насыщение шва углеродом → риск сенсибилизации и ухудшение коррозионной стойкости. 2. **Проволока:** Св-04Х19Н9 (для 304/08Х18Н10) или Св-04Х19Н11 (немного более легированная). **Св-08Г2С нельзя:** состав принципиально другой (высокий C, нет Cr и Ni) — шов будет без коррозионной стойкости, возможны горячие трещины из-за несовместимости кристаллизации. 3. **Напряжение:** 16–19 В (режим КЗ — короткое замыкание). 3 мм + Ø0,8 мм → только КЗ. Струйный перенос недопустим при малой толщине — прожог. 4. **Межпроходная температура:** не более **150°C**. Выше — риск сенсибилизации. 5. **Подготовка:** (а) обезжиривание ацетоном или спиртом; (б) зачистка **нержавеющей** щёткой (не стальной — частицы железа дадут ржавчину на нержавейке). Оба шага — непосредственно перед сваркой. 6. **Сенсибилизация на пищевом предприятии:** потеря коррозионной стойкости в зоне шва → при контакте с кислыми продуктами (кетчуп, молочные кислоты, рассол) — межкристаллитная коррозия → ионы тяжёлых металлов в продукте. Санитарная угроза + нарушение норм пищевого производства.

---

Сценарий 3: Алюминий АМг5, стыковой шов

Условие:
Тебе нужно соединить два листа алюминиевого сплава АМг5 (5083), толщина 5 мм, стыковым швом С2 по ГОСТ 14771-76. Доступен полуавтомат МИГ с аргоном.

Задача — ответить:

1. К какой серии относится сплав АМг5? Хорошо ли он сваривается?

2. Какую присадочную проволоку выбрать?

3. Какой газ и диаметр проволоки?

4. Какой лайнер должен быть в горелке МИГ и почему?

5. Перечисли три шага подготовки поверхности перед сваркой.

6. Можно ли нагреть деталь газовой горелкой «для лучшего прогрева»? Почему да или нет?

7. Как определить, что дуга работает правильно (какой визуальный признак катодного очищения при МИГ DC+ на алюминии)?

---

Ответы:

▶ Эталонный ответ сценария 3 (нажми для просмотра) 1. **Серия 5xxx** (Al-Mg сплавы). Свариваемость **отличная** — АМг5 относится к лучшим конструкционным алюминиевым сплавам для сварки. 2. **Присадка:** Св-АМг5 (или по ГОСТ Р ИСО 18273 — ER5356). Совпадение по составу обеспечивает хорошую коррозионную стойкость шва. 3. **Газ:** чистый аргон (Ar, марка «высший»). **Диаметр проволоки:** Ø1,0 мм для металла 5 мм (Ø0,8 мм слишком мягкая для стабильной подачи). 4. **Лайнер:** тефлоновый (пластиковый или PTFE). Алюминиевая проволока мягкая — в стальном лайнере она смнётся и застрянет. Также рекомендуется укороченный шланговый пакет (не более 3 м). 5. **Три шага подготовки:** (а) Обезжиривание ацетоном или изопропиловым спиртом. (б) Механическая зачистка **нержавеющей щёткой** (отдельной, только для алюминия — не использовать после стали). (в) Прогреть деталь до температуры помещения (не допускать конденсата при внесении холодного металла в тёплое помещение). Сварку начать сразу — не оставлять зачищенную поверхность дольше 30 минут. 6. **Небольшой предварительный нагрев допустим** для толстого алюминия (> 8–10 мм): до 80–120°C газовой горелкой равномерно. Для 5 мм — **не нужен**, но не вреден, если не перегреть. Перегрев (> 120–150°C) → оксид наросёт снова, деталь задымится, а у 5xxx сплавов при перегреве возможно локальное оплавление по границам зёрен. 7. **Визуальный признак:** вокруг сварного шва видна **светлая матовая зона** — зачищенный алюминий без оксидной плёнки шириной 5–10 мм. Если металл вокруг шва остаётся тёмно-серым или чёрным — катодного очищения нет, шов с включениями оксида.

---

Итоговая таблица: сводная карта для трёх сценариев

Заполни самостоятельно (после решения задач):

---