Сварочные Электроды

Сварочные электроды применяют в основном для ручной дуговой сварки металлоконструкций. В настоящее время используется большой спектр электродов. Все заводы производители должны аттестовывать свои электроды для сварки.

Покрытый электрод – стержень длиной до 450 мм, изготавливаемый из сварочной проволоки, на поверхность которой наносится слой покрытия. При этом один конец электрода должен иметь непокрытую поверхность длиной 20-30 мм.

Согласно ГОСТ 9466-75, в зависимости от отношения диаметра покрытия к диаметру стержня, все электроды подразделяются на:

1. С тонким покрытием D/d < 1,2 М
2. Со средним покрытием 1,2 < D/d < 1,45 С
3. С толстым покрытием 1,45 < D/d 1,8 Г

Длина сварочных электродов различна. Есть понятие устойчивость электрода, то есть если его закоротить, то с течением времени начнет отслаиваться обмазка.
Если неправильно подобрать режимы (напряжение, ток, скорость сварки, диаметр электрода, вид оборудования, будут разные вольтамперные характеристики)

Покрытие сварочных электродов – смесь веществ, которые наносятся на стержень для придания специфичных свойств:

― увеличения потенциала ионизации
― воздействие окружающей среды
― металлургическая обработка сварного шва
― легирование шва
― рафинирование шва

Применяют следующие компоненты:

1. Газообразующие – органические вещества (крахмал, пищевая мука) и неорганические (карбонаты – мрамор, CaCO3, MgCO3).

2. Легирующие компоненты, раскислители – Si, Mn, Ti, Al в виде пудры, ферросплавы

3. Ионизирующие и стабилизирующие – должны иметь низкий потенциал стабилизации – Ca, Mg, K, мел, гранит.

4. Шлакообразующие – составляют основу покрытия, обычно это руды Mn, Ti, минералы – рутиловый, кремнезем, мрамор, гранит, плавиковый шпат.

5. Связующие – водные растворы силикатов, Na и K, то есть жидкое стекло, могут быть в смеси.

6. Формовочные добавки – вещества, которые придают обмазке лучшие пластические свойства (слюда, бетонит, декстрин).


С целью улучшения производительности в состав покрытия сварочных электродов вносится железный порошок до 60% от массы покрытия.
Многие материалы выполняют ряд функций.

Газовая защита должна образовываться при температуре выше 200 С

По видам покрытия различают электроды для сварки:

― с кислым покрытием, А
― с основным покрытием, Б
― с целлюлозным покрытием, С
― с рутиловым покрытием, Р
― смешанного типа
― прочие покрытия, П

Если покрытие содержит более 20: Fe порошка, добавляется буква Ж.

При плавлении кислых покрытий большая часть введенных в них ферросплавов окисляется входящими в состав рудами.
Легирование металлов Si и Mn идет по схеме Si-Mn – восстановительного процесса.
В наплавленном металле большое количество растворенного кислорода и неметаллических включений. Соединения имеют склонность к горячим трещинам и низкую ударную вязкость.

В покрытии содержится большее количество ферромарганца, оно является более токсичным, а содержание марганца в зоне сварки будет большим, чем при использовании других видов электродов.

Данные электроды используются при сварке неответственных металлоконструкций. Надо использовать вентиляторы и медные рукава.

Основу рутиловых электродов составляет шлакообразующий концентрат TiO2 до 45%, алюмосиликат, пылевой шпат, слюда, карбонаты, мрамор и магнезит. Содержание ферромарганца не более 15%.
Газовая защита обеспечивается введением органических соединений и разложения карбонатов.
Данные покрытия малотоксичны, дают возможность получения качественного сварного шва.

Покрытия основного типа в качестве основы содержат карбонат, мрамор и др. Металл раскисляется марганцем, кремнием, титаном. Газовая защита – за счет разложения карбонатов. Алюминий вводят в виде порошка, марганец, кремний и титан – в виде ферросплавов.

Эти покрытия позволяют легировать металл шва элементами, имеющими большое сродство к кислороду.
Содержащийся кальций связывает серу и фосфор и переводит их в шлак. Обеспечивается хорошая чистота металла в соответствии с пластическими свойствами и прочностными характеристиками.

Швы обладают устойчивостью к трещинам и имеют высокую ударную вязкость.
Имеется склонность к образованию пор вследствие увеличения толщины покрытия.
На базе данного покрытия разрабатываются другие композитные покрытия из низко- средне- и высоколегированных сталей.

Сварочные электроды с особо толстым покрытием используются для сварки с глубоким проплавлением, вводится до 30% рутилов, карбонатов и железа.
Коэффициент массы покрытия D/d=80-100%. Когда покрытие расположено неравномерно, начинает гулять дуга, то есть катодное пятно мало по отношению к диаметру электрода.

Если вводить в состав покрытия железный порошок более 20%, это будет влиять на производительность, стабильность процесса и на технологические свойства.

В зависимости от марки электрода, они разделяются по типу. Конкретный состав покрытия определяется маркой электрода.

При изготовлении сварочных электродов из алюминия и алюминиевых сплавов из-за его сродства к кислороду, применение покрытий из оксидов невозможно, так как металл будет разрушать их и разрушаться сам. В состав покрытий вводятся бескислородные соединения, такие как фториды и хлориды.

Наносятся многократным окунанием в водные растворы указанных компонентов.


К покрытиям электродов предъявляется ряд требований:

― стабилизация горения дуги;
― получение металла шва с заданными свойствами и химическим составом%
― формирование хорошего шва без лишних дефектов;
― легкая отделяемость шлаковой корки;
― хорошие технологические свойства обмазочной массы;
― удовлетворительные санитарно-гигиенические условия труда при сварке.


Состав покрытия определяет ряд технологических свойств электрода:

― род и полярность тока;
― возможность сварки в различных пространственных положениях.

Основной параметр сварки, сила тока, определяется составом покрытия.

Основное условие нормального режима – получение огарка на металлическом стержне.

Допускаемые значения сварочного тока определяются маркой сварочного электрода и регламентируются, чтобы перегрев электродного стержня в зоне электрододержателя был не более 500 C для покрытий, содержащих органические вещества и не более 250 C для покрытий со специфическим составом.

Электроды для сварки цветных металлов и чугуна.

В состав покрытия входят такие же компоненты, как и для сварки сталей, но могут вводиться и специфические.

Для сварки алюминия стержни изготавливают по ГОСТ 7871-89.
Сухая шихта замешивается на воде или на растворе поваренной соли. Кремний ухудшает свойства наплавленного металла.
Для сварки чугуна стержни могут быть медно-стальные, железно-никелевые и другие. Состав шихты такой же.

В зависимости от использования стержня должен быть определенный состав покрытия. Например, для стальных стержней вводят углерод, карбидообразующие элементы.

Для сварки чугуна в состав покрытия вводят элементы, препятствующие образованию трещин из-за большого количества водорода. Большая проблема ― отбеленные участки. Они определяются тепловыделением. Вводят графитизаторы: титан, ванадий, карбидообразующие, используют также медь.

Для дуговой резки, прошивки отверстий применяются специальные электроды типа УЗР1 и УЗР2. Они обеспечивают качество резки при скорости до 12 метров в час, отсутствие града, дефектов.

Все сварочные электроды перед выполнением технологической операции должны подготавливаться: прокалка в печи при температуре 250 C не менее одного часа, прокалка при 100 C лучше, но дольше.

 

Технологические характеристики плавления сварочных электродов.

Определяются экспериментально, по ним можно судить о производительности процесса, его экономичности и позволяют сравнивать различные способы сварки и марки электродов. К ним относятся:

1. Коэффициент плавления металла – отношение массы расплавленного металла к силе тока и времени сварки.
Если электроды имеют наполнитель, то масса расплавленного металла определяется суммой массы металлического стержня и массой металлического порошка, находящегося в обмазке.

2. Коэффициент наплавки – отношение массы наплавленного металла к силе тока и времени сварки.

3. Коэффициент потерь ― процентное отношение разницы между массами расплавленного и наплавленного металла к массе расплавленного.
Эти величины относительны, так как относятся к определенным значениям силы тока и времени.

4. Коэффициент массы покрытия – процентное отношение веса покрытия к весу стержня.

При сварке в среде защитных газов коэффициент разбрызгивания до 15%, коэффициент наплавки 6-12%, коэффициент расплавления 7-18%.
Коэффициент потерь при сварке в среде защитных газов составляет 10%, под слоем флюса 1%.

Эти коэффициенты применяются при нормировании работ и определении расхода.