Типы электродов для сварки. Электроды для сварки углеродистых и низколегированных сталей

Широкое распространение технологии соединения различных деталей посредством электрического тока и плавящегося электрода потребовало поиска новых технологий для возможности качественной работы буквально с каждым типом материала, с каждой маркой металла.

Достичь широкого распространения и одновременно обеспечить качественное соединение именно узкоспециализированных конструкций и элементов позволяет соединения в сварочной технологии универсальных сварочных аппаратов и индивидуальный подбор плавящихся электродов. Экономическая целесообразность такого подхода целиком оправдана – для сварочных аппаратов набор функций и технологий позволяет работать как с черными металлами, легированными сталями и чугунными конструкциями, а вот индивидуальность подхода достигается подбором расходных материалов – сварочных электродов.

Специфика подбора сварочных электродов

Использование электросварки для соединения металлов кроме общепризнанных и понятных физических процессов, влияющих на процесс соединения свариваемых деталей, имеет еще один, очень важный момент – свойства деталей, рассчитанных на применение в различных отраслях и производствах. Берется во внимание, прежде всего свойства металлов – конструкционных сталей, легированных и низколегированных сталей, чугуна или конструкций из цветных металлов. И в данном случае сварной шов, должен отвечать максимально условиям и марке основного металла. Такое соответствие сварочных электродов основному материалу достигается использованием в качестве сердечника узкоспециализированного состава металла, а в качестве обмазки использовать наиболее подходящие компоненты.

Типы и марки электродов

Использование сварочных электродов в зависимости от свойств свариваемого материала зависит, прежде всего, от состава металлического сердечника. Здесь при производстве учитываются несколько факторов, влияющих на качество шва:

• прямое предназначение электрода для сварки определенного типа металлов и сплавов;
• условия проведения работ, пространственное положение шва;
• толщина соединяемых деталей и конструкций;
• специфика формирования сварочной ванны и защитного облака газов;
• узкоспециализированные свойства шва – сопротивление на разрыв, изгиб, текучесть жидкого шва, насыщенность кислородом.

Учет этих и других условий маркировки конечной продукции и условия непосредственно самого производства вменен для всех отечественных производителей электродной продукции соответствующими государственными стандартами и сортаментами. Электрод, имеющий соответствующую маркировку, должен соответствовать техническим условиям независимо от производителя. В то же время, нанесенная маркировка на упаковку должна соответствовать содержимому как по качеству, так и по количеству.

Марки электродов для дуговой сварки

Сегодня наиболее массово выпускаются электроды для соединения деталей из черных металлов и сталей. Именно поэтому наиболее часто употребляемая маркировка ориентирована на сварку деталей из стали и градирует продукцию в зависимости от содержания углерода в металле. Такая градация соответствует и основному марочнику сталей:

• «У» – основная часть конструкционного черного металла с относительно низким содержанием легирующих добавок и средним показателем присутствия углерода. Качество сварного шва должно выдерживать усилие на разрыв около 600 Мпа.
• «Т» — специфические электроды для легированных марок стали, обладающих тугоплавкостью и большой теплоустойчивостью, усилие разрыва шва около 600 МПа;
• «Н» – электроды для дополнительной наплавки на поверхность дополнительного слоя металла, при этом металл может обладать специальными свойствами;
• «А» – условно пластичных сплавов и металлов.

Выбор марки электрода

Качество сварного шва, его конструктивные и пластические свойства, способность выдерживать различные деформации зависят во многом от того какого качества, какого состава и толщины на металлическом сердечнике лежит слой покрытия.

Для маркировки слоя покрытия, показателя его толщины используется буквенное обозначение отображающее соотношение толщины обмазки к диаметру металлического сердечника. Следует заметить, что здесь за основу берется соотношение диаметр/покрытие в процентном выражении, а не конкретное число толщины в миллиметрах.

Для маркировки принято брать соотношение в 20, 45, 80 и более 80%. Такие показатели маркируются соответственно буквами «М», «С», «Д», «Г». Наиболее популярное соотношение равное приблизительно 45% маркируемое «С» обозначает около 70% всех выпускаемых электродов всех наименований. Такая маркировка позволяет подобрать расходные материалы для проведения работ в зависимости от сложности и важности свариваемых деталей.

Учет количества покрытия сердечника, формирующего защитное облако сварочной ванны при подборе типа и марки очень важен, так же, как и учет того из каких материалов сделано само покрытие – для обозначения типа основного составляющего обмазки используется буквенные обозначения, соответствующие наиболее часто встречающимся видам материалов для обмазки:

• кислотное покрытие – маркируется «А»;
• для основных видов используется буквенный код «Б»;
• целлюлозное содержание обмазки будет соответствовать букве «Ц»;
• компонент маркируется «Р»;
• для прочих видов маркировка объединяется общим кодом «П».

Внимание! Двухкомпонентные виды покрытий, имеющих узкоспециализированные направления применения, маркируются соединением основных буквенных кодов, при этом первая буква указывает на преобладающий компонент в композиции покрытия.

Расшифровка марки электродов

Достижение максимальных показателей сварного соединения конструкций достигается применением типов расходных материалов, имеющих при работе еще одно свойство – пространственное положение при формировании сварной ванны. Возможность прокладки прочного шва в горизонтальном положении, возможно будет утеряна, в случае применения этого электрода при потолочных работах, вертикальном сваривании, или наложении наклонного шва. Проще говоря, если в одном положении шов будет ложиться ровно, то при сварке этой же маркой в другом положении шов будет прерывистым, капающим, стекающим по поверхности металла.

Параметры использования электрода в зависимости от пространственного положения маркируются цифровым кодом:

• 1 – универсальный тип использования;
• 2 – тип пригодный для использования в большинстве положений, кроме вертикального;
• 3 – подходит как для вертикальных, так и для горизонтальных швов, кроме работ под потолком;
• 4 – электрод горизонтального шва.

Виды электродов

Для особо важных конструктивных элементов, имеющих повышенные требования по прочности соединений, применяются электроды, разработанные для сугубо узкой специализации, например для легированных сталей или элементов.

Достоинством этих специальных марок выступает полное соответствие состава сердечника составу свариваемых конструкций. Здесь не требуется дополнительное усиление или ослабление сварочного тока, особые навыки формирования дуги, сам температурный режим сгорания покрытия обеспечивает максимальное расплавление сердечника и прогрев поверхности самой детали. Такие электроды формируют шов без существенных деформаций и изменений.

Для этих целей чаще всего используются марки Э-70, АНП2, НИАТ 3М, УОНИ-13/85, Н20/Св-12Х2НМАВИ, ОЗС-11, ТМЛЗУ, ЦЛ-45.

Наплавка или сварка чугунных изделий, содержащих большое количество углерода, требует применения электродов, близкого по составу к чугуну, именно поэтому серия ОК и обладают столь специфическими свойствами. Для этой марки характерна небольшая текучесть металла в пределах 300-500 МПа, относительно низкий по сравнению со стальными сердечниками показатель прочности – 460-640-720 МПа, и конечно небольшой показатель механического удлинения шва 6-40% в зависимости от маркировки. Вместе с тем электроды марок ОК-92 с индексами от 05 до 86 имеют завидную твердость холодного шва – до 240-260 НВ.

Внимание! Сварочные электроды, предназначенные для сварки и наплавки чугуна, не рекомендуется применять для и металлических конструкций. Сформированный шов не будет обладать расчетными характеристиками, ввиду высокого содержания углерода в металле электрода .

Сварка цветных металлов и сплавов

Для соединения легких цветных металлов и их сплавов сегодня в обычном применении пока находится в весьма ограниченном использовании, но это не значит, что сварочные технологии не имеют возможности работать с этими материалами.

Для соединения алюминиевых конструкций, несмотря на наличие защитного химического слоя металла, применяются электрода марки «ОЗА», маркировка их соответствует следующим свариваемым металлам:

• алюминий технический 99% чистоты содержания металла – ОЗА1;
• алюминиевые сплавы, в том числе с кремнием – ОЗА2, ОЗАНА2;
• алюминий технический – ОЗАНА1;

Медные конструкции, чаще всего соединяемые с помощью пайки, могут соединяться также и с помощью сварки, здесь применимы электроды Комсомолец 100, АНЦ/ОЗМ серии 2,3,4.

А для сварки никеля разных марок применяется электрод ОЗЛ-32.

Спецификация электродов для создания конструкционных деталей

Создание отдельных, специфических конструкций, имеющих большую массу и габариты, монтируемых непосредственно на сборочной площадке требует применение электродов для резки металла. Например, в судостроении, когда стальные листы поставляются цельными, а отверстия проделываются непосредственно на стапеле применяются электроды способные создавать высокую температуру плавления и возможность работы на максимальном сварочном токе.

Для таких и подобных работ применяются электроды ОЗР1 и ОЗР2, для разрезания металла толщиной до 40 мм, проделывания отверстий, срезания наплывов, устранения дефектных участков сварных соединений.

Марка электродов: ГОСТ

Буквенно-цифровое обозначение наименования, расположенное обычно в табличной форме на упаковке, часто дублируется и на покрытии самого электрода. Такое удобство позволяет без труда идентифицировать тип и марку электрода.

Обычно код состоит из нескольких групп шифров. Каждая группа имеет свое значение и характеристику применения:

• первые буквенно-цифровые обозначения идентифицируют предназначение, например, Э-46 – значит основная специфика соединение стальных деталей из легированных и углеродистых марок стали;
• далее идет марка электрода, она классифицирует изготовителя;
• следующий блок кода – это назначение покрытия и его слой, например, УД – это толстое покрытие (Д) для углеродистой марки стали (У);
• отдельное буквенное обозначение типа стального сердечника Е – плавящий электрод;
• следующие цифры характеризуют предел прочности шва при испытании на растяжение, здесь, 43 – это усилие в 430 Мпа;
• цифра с последующей цифрой в скобках это обозначение относительного удлинения с температурной характеристикой сохранения вязкости металла;
• оставшиеся буквенно-цифровые обозначения это тип покрытия и условия применения, например РЦ13 – -целлюлозное покрытие для универсальных работ при нормальном токе с возможностью использования обратной полярности.

Внимание! Получение качественного сварного соединения в большинстве случаев зависит от правильно подобранных электродов по типу и марке. Вместе с тем подбор расходных материалов требует соблюдения и других требований – правильного выбора диаметра, типа используемого тока, и качественного параметра электрода по влажности покрытия.

Несмотря на широкое применение различных механизированных методов сварки плавлением, наибольшее количество сварных конструкций изготовляется методом ручной дуговой сварки. Ручная дуговая сварка производится штучными электродами, конструктивно представляющими собой металлический стержень с нанесенным на него покрытием соответствующего состава. Один из концов стержня длинной примерно 30 мм освобожден от покрытия для его зажатия в электрододержатель с обеспечением электрического контакта. Второй конец слегка очищается для облегчения зажигания дуги посредством контакта с изделием.

Следует отметить, что несмотря на внешнюю конструкционную простоту, покрытый металлический электрод имеет достаточно сложные технологическую и металлургическую системы.

Металлургические процессы, протекающие при плавлении электрода отличаются от металлургических процессов, протекающих при выплавки стали. Они характеризуются своей кратковременностью, малыми объемами реагирующих веществ, высокими температурами в зоне сварки и интенсивностью взаимодействия между металлом, шлаком и газом.

В столбе дуги происходит не только расплавление, но и испарение железа и содержащихся в нем различных химических элементов. Активно протекают окислительные процессы и процессы поглощения металлом газов из атмосферы дуги, насыщение наплавленного металла азотом, кислородом, водородом. В результате сложных окислительно-восстановительных реакций, протекающих как в газовой среде так и на границе ее раздела с металлом, а также между металлом и шлаком, происходит легирование, окисление и раскисление металла, образующего сварной шов.

Металлургические и технологические свойства электродов в значительной мере определяются свойствами шлака. Химический состав и физико-химические свойства шлакообразующей основы покрытия электродов определяют главным образом технологические свойства шлака. Соотношения компонентов покрытия выбирают таким образом, чтобы обеспечить достаточно низкую температуру плавления и вязкость шлака, а также короткий интервал затвердевания.

Основными характеристиками электродов являются механические свойства металла шва и сварного соединения: временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, ударная вязкость, угол изгиба. По этим показателям электроды, согласно ГОСТ 9467-75, классифицируются на следующие типы (в условном обозначении типа электрода две стоящие за буквой «Э» (электрод) цифры соответствуют минимальному временному сопротивлению разрыву металла шва или сварного соединения в кгс/мм 2):

• Э38, Э42, Э46 и Э50 — для сварки сталей с временным сопротивлением до 490 Дж/см 2 ;
• Э42 А, Э46 А и Э50 А — для сварки тех же сталей, когда к металлу шва предъявляются повышенные требования по относительному удлинению и ударной вязкости;
• Э55 и Э60 — для сварки сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 490 Дж/см 2 и до 590 Дж/см 2 .

Указанным стандартом регламентируется содержание серы и фосфора в наплавленном металле.

Электроды для сварки углеродистых и низколегированных сталей характеризуются также уровнем сварочно-технологических свойств, в т.ч. возможностью сварки во всех пространственных положениях, родом сварочного тока, производительностью процесса, склонностью к образованию пор, а в некоторых случаях — содержанием водорода в наплавленном металле и склонностью сварных соединений к образованию трещин.

Перечисленные характеристики, которые необходимо учитывать при выборе конкретной марки электрода, в значительной степени определяются видом покрытия. Покрытие может быть кислым, рутиловым, основным, целлюлозным и смешанным.

Применение электродов должно обеспечивать следующие необходимые условия:

• легкое зажигание и устойчивое горение дуги;
• равномерное расплавление покрытия;
• равномерное покрытие шва шлаком;
• легкое удаление шлака после сварки;
• отсутствие непроваров, пор, трещин в металле шва.

Электроды классифицируются по следующим признакам:

• по материалу, из которого они изготовлены;
• по назначению для сварки определенных сталей;
• по толщине покрытия, нанесенного на стержень;
• по видам покрытия;
• по характеру шлака, образующегося при расплавлении покрытия;
• по техническим свойствам металла шва;
• по допустимым пространственным положениям сварки или наплавки;
• по роду и полярности применяемого при сварке тока.

Стальные электроды в соответствии с ГОСТ 9466-75 подразделяются на группы в зависимости от свариваемых металлов:

• У — углеродистых и низкоуглеродистых конструкционных сталей;
• Л — легированных конструкционных сталей;
• Г — легированных теплоустойчивых сталей;
• В — высоколегированных сталей с особыми свойствами.

Общее назначение электродных покрытий — обеспечение стабильности горения сварочной дуги и получение металла шва с заранее заданными свойствами (прочность, пластичность, ударная вязкость, стойкость против коррозии, и др.). Стабильность горения сварочной дуги достигается снижением потенциала ионизации воздушного промежутка между электродом и свариваемой деталью. Покрытие выполняет защитную функцию, шлак служит для защиты расплавленного металла шва от воздействия кислорода и азота воздуха путем образования шлаковых оболочек на поверхности капель электродного металла, переходящих через дуговой промежуток, и для образования шлакового покрова на поверхности расплавленного металла. Шлаковое покрытие уменьшает скорость охлаждения и затвердения металла шва, способствуя выходу из него газовых и неметаллических включений. Шлакообразующими компонентами являются: титановый концентрат, марганцевая руда, каолин, мрамор, мел, кварцевый песок, доломит, полевой шпат и др.

Легирование металла шва производится для придания специальных свойств наплавленному металлу. Наиболее часто применяются такие легирующие компоненты как хром, никель, молибден, вольфрам, марганец, титан и др. Легирование металла иногда производится специальной проволокой, содержащей нужные элементы. Чаще металл шва легируют введением легирующих компонентов в состав покрытия электрода. Легирующие компоненты — ферросплавы, иногда чистые металлы.

Для повышения производительности, т. е. для увеличения количества наплавляемого металла в единицу времени, в электродные покрытия иногда вводят железный порошок. Введенный в покрытие железный порошок улучшает технологические свойства электродов (облегчает повторное зажигание дуги, уменьшает скорость охлаждения наплавленного металла, что благоприятно сказывается при сварке в условиях низких температур).

Для закрепления покрытия на стержне используют связывающие компоненты. Наиболее распространенным связывающим компонентом является жидкое стекло, которое обладает также и стабилизирующими свойствами.

При наличии в составе покрытия более 20% железного порошка, к обозначению добавляют букву Ж.

По видам покрытий электроды подразделяются:

• А — с кислым покрытием, содержащим окиси железа, марганца, кремния, иногда титана;
• Б — с основным покрытием, имеющим в качестве основы фтористый кальций и карбонад кальция. (Сварку электродами с основным покрытием осуществляют постоянным током обратной полярности. Вследствие малой склонности металла к образованию кристаллизационных и холодных трещин, электроды с этим покрытием используют для сварки больших сечений);
• Ц — с целлюлозным покрытием, основные компоненты которого целлюлоза, мука и другие органические составы, создающие газовую защиту дуги и образующие при плавлении тонкий шлак. (Электроды с целлюлозным покрытием применяют, как правило, для сварки стали малой толщины);
• Р — с рутиловым покрытием, основной компонент рутил. Для шлаковой и газовой защиты в покрытие этого типа вводят соответствующие минеральные и органические компоненты. При сварке на постоянном и переменном токе разбрызгивание металла незначительно. Устойчивость горения дуги, формирование швов во всех пространственных положениях хорошее;
• П — прочие виды покрытий.

При покрытии смешанного вида используют соответствующее условное обозначение состоящее из нескольких букв.

Электроды с кислым покрытием. Основу этого вида покрытия составляют оксиды железа, марганца и кремния. Металл шва, выполненный электродами с кислым покрытием, имеет повышенную склонность к образованию горячих трещин.

По механическим свойствам металла шва и сварного соединения электроды относятся к типам Э38 и Э42.

Электроды с кислым покрытием не склонны к образованию пор при сварке металла, покрытого окалиной или ржавчиной, а также при удлинении дуги. Сварку можно выполнять постоянным и переменным током.

Электроды с основным покрытием . Шлаковую основу покрытий основного вида составляют минералы — в основном карбонаты кальция и магния (мрамор, магнезит, доломит), а также плавиковый шпат (CaF 2). Поэтому они получили название фтористо-кальциевых покрытий. «При высокой температуре дуги карбонаты диссоциируют с образованием окислов кальция и магния (СаО, MgO), a также окиси углерода и углекислого газа. Это обеспечивает высокий коэффициент основности (щелочности) образующихся шлаков и создание газозащитной среды минерального происхождения, которая не сопровождается выделением водорода, как это имеет место при плавлении электродов с рутиловым покрытием. Поэтому металл, наплавленный электродами с основным покрытием, очень мало насыщается водородом из материалов покрытий. Кроме того, наличие в покрытиях этого вида фтористого кальция придает им способность обезводороживать металл, что достигается связыванием водорода в термически стойкие соединения:

CaF 2 +H 2 O ↔ CaO+2HF;
2CaF 2 +3Si0 2 ↔ 2CaSiO 3 +SiF 4 ;
SiF 4 +3H ↔ SiF+3HF.

Отсутствие в основных покрытиях органических материалов и связанного с этим выделения водорода при их диссоциации, а также связывание водорода и паров воды в термически устойчивый фтористый водород, который улетучивается, обеспечивают при сварке этими электродами минимальное содержание водорода в наплавленном металле. Поэтому электроды с основными покрытиями называют также низководородными.

Это важное преимущество основных покрытий делает их незаменимыми при сварке закаливающихся сталей, склонных к образованию холодных трещин вследствие охрупчивающего действия водорода, диффундирующего в околошовную зону из металла шва. Малая окислительная способность покрытий основного вида обеспечивает высокий коэффициент перехода легирующих элементов из электрода в шов, благодаря чему достигается эффективное раскисление и легирование наплавленного металла. Раскисление осуществляется активными раскислителями, в основном, марганцем, кремнием и титаном, что обеспечивает низкое содержание кислорода в наплавленном металле и меньшую степень загрязнения неметаллическими включениями и вредными примесями (серой и фосфором). Эти свойства электродов с основными покрытиями обусловливают существенные преимущества перед всеми другими электродами при сварке высоколегированных сталей. Металл, наплавленный электродами с основными покрытиями, обладает высокой стойкостью против образования горячих трещин, эти электроды наиболее пригодны для сварки жестких конструкций, выполнения многослойных большой толщины, а также для сварки сталей с повышенным содержанием рода и серы.

Существенным преимуществом электродов с основным покрытием перед рутиловыми является более высокое сопротивление металла шва сероводородному растрескиванию, что обеспечивает более надежную эксплуатацию сварных трубопроводов в месторождениях, содержащих сероводородные соединения.

Сварка электродами с основными покрытиями может выполняться во всех пространственных положениях.

К недостаткам электродов с покрытиями основного вида следует отнести более низкую стабильность горения дуги по сравнению с электродами с покрытиями других видов. Это объясняется наличием в дуге при сварке этими электродами ионов фтора, которые являются деионизаторами дуги. Поэтому электроды с основными покрытиями применяются преимущественно для сварки постоянным током обратной полярности (+ на электроде).

К существенным недостаткам основных покрытий следует отнести их склонность к образованию пор в швах при удлинении дуги в процессе сварки, а также при больших зазорах, что ухудшает газовую защиту расплавленного металла, вследствие чего он насыщается азотом. Установлено, что насыщение металла азотом происходит, в основном, в дуговом промежутке и повышает склонность металла шва к старению и охрупчиванию.

Электроды с основными покрытиями склонны к образованию пор в швах при наличии окалины и ржавчины на поверхности свариваемого металла, т. к. шлаки этих электродов практически не связывают окислы железа, которые окисляют наплавленный металл, попадая в сварочную ванну.

Образование пор в швах при сварке электродами с основным покрытием наблюдается также при увлажнении покрытия, вследствие повышения содержания водорода в наплавленном металле. Несмотря на хорошую раскисляемость наплавленного металла и его сравнительно низкую концентрацию в газах дуги, увлажнение покрытий вызывает повышение содержания водорода в металле шва. Увлажнение электродных покрытий зависит от качества упаковки при изготовлении электродов, условий транспортировки и последующего хранения на складах и в производственных кладовых.

Нормативной документацией на сварку особо ответственных конструкций условия хранения электродов в кладовых регламентируются при температуре воздуха не ниже 15 °С и при относительной влажности не более 50%, а также по срокам годности после прокалки (для электродов с основными покрытиями, предназначенными для сварки сталей перлитного класса — не более 5 суток).

После истечения указанного срока хранения электроды перед сваркой должны быть повторно прокалены. Прокалка электродов может производиться не более трех раз, не считая прокалки при их изготовлении. Многократные увлажнения и прокалки электродов (более четырех раз) отрицательно влияют на прочность и качество покрытий. Указанные условия хранения электродов по температуре и относительной влажности в кладовых не могут стабильно обеспечиваться без оснащения их кондиционерами. При хранении электродов в закрытых мешках из водонепроницаемой полиэтиленовой пленки или в закрытой таре, имеющей крышки с резиновым уплотнением, или в сушильных шкафах при температуре 80±20 °С сроки хранения электродов после прокалки не ограничиваются.

Критический уровень влаги основных покрытий электродов перед сваркой Установлен 0,3%. Эффективным способом, гарантирующим выполнение этого требования, является прокалка электродов непосредственно перед сваркой. Однако требования по режимам прокалки весьма противоречивы и изменяются в широких пределах, как по температуре, так и по времени выдержки в печах. Оптимальной температурой прокалки этого вида электродов, обеспечивающей влажность покрытия до 0,3%, является температура 350 °С и выдержка в течение двух часов. При более высоких температурах прокалки (400 °С и выше) заметно снижается содержание марганца и кремния в металле шва, что объясняется окислением металлических компонентов электродного покрытия при указанных температурах.

За последние годы разработаны более универсальные новые марки электродов с основными покрытиями и улучшенными сварочно-технологическими свойствами. Установлено, что разрывная длина дуги зависит от соотношения содержания в покрытии мрамора и плавикового шпата. Легкое зажигание дуги и стабильность ее горения обеспечивается при соотношении CaCO 3 /CaF 2 = 5.

Металл, наплавленный электродами с основным покрытием, нанесенным на стержень из малоуглеродистой проволоки (Св-08, Св-08 А), соответствует по составу спокойной стали (содержание кремния 0,3-0,6%). При этом достигается высокая ударная вязкость металла швов (150-250 Дж/см 2) и значительно меньшая склонность к старению по сравнению с металлом швов, выполненных электродами с покрытиями других видов.

По механическим свойствам наплавленного металла электроды с покрытиями основного вида, нанесенными на стержни из малоуглеродистой проволоки (Св-08, Св-08 А), соответствуют типам Э42 А — Э50 А по ГОСТ 9467-75.

Изложенные особенности электродов с основными покрытиями определяют; область их преимущественного применения для сварки хорошо раскисленных спокойных сталей, особенно при повышенном содержании углерода и серы, а также низколегированных и высоколегированных сталей для сварки металла большой толщины, конструкций, работающих при больших динамических и знакопеременных нагрузках и при пониженных температурах.

Электроды с целлюлозным покрытием . Покрытие этого вида содержит большое количество (до 50%) органических составляющих, как правило, целлюлозы. Металл, наплавленный целлюлозными электродами, по химическому составу соответствует, по степени раскисления, полуспокойной или спокойной стали. В то же время он содержит повышенное количество водорода. По механическим свойствам металла шва и сварных соединений электроды с целлюлозным покрытием соответствуют электродам Э42, Э46 и Э50. Для целлюлозных электродов характерно образование равномерного обратного валика шва при односторонней сварке на весу, а также обеспечение возможности сварки вертикальных швов способом сверху вниз.

Электроды с рутиловым покрытием . Шлаковую основу рутиловых покрытий составляет минерал рутил, состоящий в основном из двуокиси титана (TiO 2). Кроме того, рутиловые покрытия содержат также различные алюмосиликаты (полевой шпат, каолин и др.) или карбонаты (мрамор, магнезит). С увеличением содержания в покрытии карбонатов возрастает основность (щелочность) шлака, что способствует снижению содержания кислорода и кремния (шлаковых включений) в наплавленном металле. Это повышает его ударную вязкость и стойкость против образования горячих трещин.

Газозащитными составляющими в рутиловых покрытиях служат органические материалы и карбонаты. При отсутствии карбонатов или малом их содержании (до 5%) наводороживание металла шва может быть еще более высоким, чем при сварке электродами с кислыми покрытиями. Основными окислителями в рутиловых покрытиях являются пары воды и углекислый газ. Значительное снижение водорода в шве и наименьшая склонность к образованию пор достигаются при определенной гарантированной влажности покрытий. Отсыревшие электроды необходимо высушивать при температуре 200 °С в течение 1 часа, а сварку выполнять не ранее чем через сутки после сушки. Поры появляются также при повышенной температуре прокалки электродов.

Рутиловые электроды не склонны к образованию пор в швах при сварке сталей, имеющих на поверхности окалину и ржавчину, не чувствительны к изменениям длины дуги. Поры в швах появляются при применении повышенных режимов тока при сварке тавровых швов с зазорами, а также при сварке тонкого металла электродами слишком большого диаметра. Рутиловые электроды позволяют производить сварку по грунтовочным покрытиям толщиной 20-25 мкм без образования пор в швах и без снижения механических свойств металла шва. Стойкость против образования горячих трещин металла шва несколько больше, чем выполненного электродами с кислым покрытием.

По сварочно-технологическим свойствам рутиловые электроды значительно превосходят электроды с покрытием основного вида. Они обеспечивают хорошую стабильность горения дуги при сварке переменным и постоянным током, имеют низкий коэффициент разбрызгивания металла, обладают легкой отделимостью шлаковой корки, а также являются лучшими для сварки в вертикальном и потолочном положениях швов. Это обусловлено тем, что образующиеся при плавлении покрытий титанаты обладают высокой способностью к коагуляции и быстро всплывают из жидкой ванны на поверхность металла. Кроме этого вязкость шлака рутиловых покрытий резко возрастает при снижении температуры. Такие шлаки называются «короткими». Вязкость шлаков электродных покрытий с большим содержания SiO 2 уменьшается медленно при снижении температуры. Эти шлаки называются «длинными».

Важным преимуществом рутиловых электродов является также легкость зажигания дуги, определяемая наименьшей плотностью тока, при которой возможно существование дугового разряда.

Малая склонность к образованию пор при зажигании и кратковременном удлинении дуги способствует исключению так называемой «стартовой» пористости (образованию пор в кратерах). Электроды с рутиловыми покрытиями значительно превосходят основные по формированию швов и обеспечению плавного перехода от шва к основному металлу. Сопротивление усталости сварных соединений, работающих при знакопеременных нагрузках, существенно снижается при наличии концентраторов напряжений в местах перехода от швов к основному металлу, особенно при угловых швах. Поэтому, если плавность перехода в этих местах не может быть обеспечена механической обработкой, то для сварки таких соединений рутиловые электроды являются незаменимыми, т. к. они обеспечивают более высокое сопротивление усталости сварных соединений, чем выполненных электродами с кислыми и основными покрытиями.

Производительность и возможность сварки в различных пространственных положениях рутиловыми электродами зависит от толщины покрытия и содержания в нем железного порошка.

При средней толщине покрытия (коэффициент массы 35-45%) и содержании в нем до 20% железного порошка электроды пригодны для сварки в любом пространственном положении шва, при этом коэффициент наплавки составляет 8-9 г/А*ч.

При большой толщине покрытия (коэффициент массы 50-65%) и содержании в нем 30-35% железного порошка электроды имеют повышенную производительность (коэффициент наплавки до 12 r/A-ч), пригодны для сварки в любом пространственном положении шва, но наиболее эффективны при сварке конструкций, в которых большая часть швов выполняется в нижнем положении и имеет большую протяженность.

При особо толстом покрытии (коэффициент массы 90-160%) и содержании в нем 50-60% железного порошка электроды относятся к высокопроизводительным (коэффициент наплавки до 18 г/А-ч) и пригодны для сварки только в нижнем положении швов большой протяженности. Наряду с этим, введение большого количества железного порошка в покрытие рутиловых электродов снижает содержание углерода в шве, уменьшает неоднородность распределения серы по границам кристаллитов и внутри них, значительно повышает стойкость металла шва против образования горячих трещин.

Рутиловые электроды с большим количеством железного порошка в покрытии можно использовать для сварки среднеуглеродистых сталей без опасения возникновения горячих трещин в швах. Особо важным преимуществом рутиловых электродов перед электродами с другими видами покрытий является более низкая токсичность аэрозолей и газов, образующихся при сварке.

Область применения рутиловых электродов — сварка конструкций из малоуглеродистых и низколегированных сталей в строительстве и машиностроении.

Электроды с рутиловыми покрытиями не следует применять для сварки конструкций, работающих при высоких температурах, вследствие повышенной чувствительности сварных швов к деформационному старению и низкой длительной пластичности. В условиях ползучести сварные швы, выполненные рутиловыми электродами, имеют повышенную склонность к растрескиванию. По механическим свойствам наплавленного металла электроды с рутиловыми покрытиями, нанесенными на стержни из проволоки Св-08, Св-08 А относятся к типам Э42-Э46 по ГОСТ 9466-75.

Электроды для сварки легированных теплоустойчивых сталей . При выборе электродов для сварки низколегированных теплоустойчивых сталей основным требованием является обеспечение необходимого уровня жаропрочности сварных соединений, т. е. способности длительно выдерживать рабочие напряжения в конструкции при заданных высоких температурах, не подвергаясь при этом разрушению и не претерпевая остаточных деформаций, превосходящих величину, допускаемую условиями работы конструкции.

Обычные кратковременные испытания на растяжение при высоких температурах не позволяют судить о продолжительности безаварийной работы конструкции. Жаропрочность может оцениваться лишь по длительным испытаниям, проведенным при высоких температурах. Она характеризуется пределом длительной прочности и пределом ползучести.

Однако ГОСТ 9467-75 регламентирует для каждого типа теплоустойчивых электродов только кратковременные механические свойства металла шва или наплавленного металла при нормальной температуре в состоянии после термической обработки по режимам, предусмотренным техническими условиями или стандартами на электроды конкретных марок. ГОСТ 9467-75 регламентирует также химический состав наплавленного металла. Содержание углерода, кремния и марганца в металле, наплавленном теплоустойчивыми электродами всех типов, установлено стандартом практически в одних и тех же пределах и различается только по числу и количеству основных легирующих элементов (хром, молибден, ванадий, ниобий). Именно различие в содержании этих элементов определяй уровень жаропрочности металла, наплавленного теплоустойчивыми электродами. Для сварки конструкций из сталей, работающих при температурах до 540 °С используются хромомолибденовые электроды типа Э-09Х1М.

Для сварки сталей, работающих при температурах до 585 °С и до температур 600 °С, применяются хромомолибденованадиевые электроды типов Э-09Х1МФ.

Следует отметить, что сварные соединения из хромомолибденованадиевых сталей снижают свою жаропрочность при появлении мягкой прослойки в зоне термического влияния, называемой «белой полоской», которая появляется на участке, нагревающемся при сварке в межкритическом интервале температур. Это может привести к преждевременному разрушению сварного соединения. Для безаварийной работы сварного соединения длительная прочность мягкой прослойки может быть ниже прочности основного металла не более чем на 20-30% при условии сохранения высокой длительной пластичности, которая определяет работоспособность при контактном упрочнении. С повышением исходной прочности стали, когда различие между свойствами стали и мягкой прослойки велико, вероятность преждевременного разрушения сварных соединений возрастает. В таких соединениях разница в уровне прочности стали и мягкой прослойки должна быть не более 10-15%.

Учитывая определяющее значение химического состава наплавленного металла на его жаропрочность и необходимость обеспечения состава в узких пределах по содержанию хрома, молибдена, ванадия и ниобия, для сварки теплоустойчивых сталей применяются электроды преимущественно с основными покрытиями, обеспечивающие минимальное окисление легирующих элементов при сварке.

Преимущественное применение электродов с основными покрытиями для сварки теплоустойчивых сталей обусловлено стабильностью механических свойств наплавленного металла при нормальных и повышенных температурах, а также низкой склонностью к образованию горячих и холодных трещин.

Вместе с этим, недостатками является неудовлетворительная маневренность электродов с основным покрытием, обусловленная плохой стабильностью горения дуги, склонностью к образованию пор при зажигании и удлинении дуги, а также повышенной чувствительностью к загрязнению поверхности свариваемых кромок и трудной отделимостью шлака при кромках с узкими разделками.

Для предотвращения холодных трещин при сварке теплоустойчивых сталей должен производится предварительный подогрев, при котором скорость охлаждения металла шва и околошовной зоны понижается, чем обеспечивается максимальное значение твердости не более 260 НВ для хромомолибденовых сталей и 230 НВ — для хромомолибденованадиевых сталей.

Электроды для сварки высоколегированных сталей и сплавов . Согласно современной классификации к высоколегированным сталям условно относят сплавы, содержание железа в которых более 45%, а суммарное содержание легирующих элементов не менее 10% (считая по верхнему пределу), или при концентрации одного из элементов не менее 8% по нижнему пределу. К сплавам на никелевой основе относят сплавы с содержанием не менее 55% Ni. Такие стали и сплавы применяют в качестве коррозионно-стойких, жаростойких и жаропрочных материалов. Соответственно можно классифицировать и сварочные электроды по ГОСТ 10052-75 и отраслевой нормативно-технической документации. Высоколегированные электроды используют также для получения качественных соединений разнородных сталей и сплавов, при сварке конструкционных сталей без подогрева, для наплавки.

Специфическими особенностями физических свойств высоколегированных материалов являются пониженные температура плавления и теплопроводность, высокие электросопротивление и (для сталей) коэффициент линейного расширения. Указанные особенности и предопределяют поведение высоколегированных материалов при ручной дуговой сварке. Из-за низкой теплопроводности и высокого электросопротивления скорость плавления, а следовательно, и коэффициент наплавки электродов со стержнями из высоколегированных сталей и сплавов существенно выше, чем у электродов общего назначения. Повышенное электросопротивление металла стержней обусловливает применение укороченных электродов и меньших сварочных токов (20-30 А/мм 2). Увеличение сварочных токов для высоколегированных электродов недопустимо, так как приводит к перегреву сварочного стержня, изменению характера плавления покрытия, вплоть до опадания кусков обмазки. Применению малых сварочных токов способствует и низкая теплопроводность металла, обусловливающая повышенную глубину проплавления (в сравнении с конструкционными сталями).

Отмечено различное поведение высоколегированных электродов при сварке на прямой и обратной полярности, обусловленное тепловыми характеристиками дуги. При сварке на прямой полярности напряжение на дуге на 15-20% выше, чем при сварке на обратной полярности. При сварке на прямой полярности тепловая мощность дуги больше, также повышается температура катода-электрода. В основном из-за этого во избежание перегрева электрода при ручной дуговой сварке высоколегированных сталей и сплавов рекомендуется обратная полярность.

Основными вопросами, решающими выбор электродов при сварке высоколегированных сталей и сплавов, являются: обеспечение основных эксплуатационных характеристик сварных изделий (коррозионной стойкости, жаростойкости и пр.); обеспечение стойкости металла к образованию горячих трещин; сварочно-технологические возможности электродов.

Разнообразие условий работы оборудования из высоколегированных сталей и сплавов сотен марок, требований к свойствам электродов диктует необходимость использования большого ассортимента сварочных электродов.

Электроды для сварки высоколегированных сталей и сплавов отличаются однообразием применяемых видов покрытий. При этом ведущим в отечественной практике является основное покрытие типа УОНИ-13, на базе которого, путем подбора типа электродной проволоки, номенклатуры и содержания легирующих компонентов и раскислителей в покрытии, получают самые разнообразные электроды. Необходимость применения основных покрытий часто относят к общим правилам ручной дуговой сварки высоколегированных сталей всех марок. Этот взгляд во многом обусловлен опасностью развития при низкой основности покрытий кремне восстановительного процесса, приводящего к загрязнению металла шва силикатными включениями, вследствие чего возможно снижение его ударной вязкости и повышение склонности к образованию горячих трещин.

• Дата: 04-08-2015
• Просмотров: 604
• Комментариев:
• Рейтинг: 55

Перед началом сварочных работ нужно внимательно выбрать необходимые для этого материалы. От них во многом зависит качество сварочного шва и успех работы в целом. Одним из основных материалов являются электроды, представляющие собой стержни определенного размера, металлические и неметаллические. Изделия из металла, в свою очередь, подразделяются на различные виды и типы. Кроме того, они бывают плавящимися и неплавящимися. Неметаллические стержни могут быть только неплавящимися. Не существует универсальных электродов для сварки, каждый из них подходит только для конкретных материалов, параметров сварного шва и условий работы.

Электроды не бывают универсальными, каждый из них подойдет только для определенного материала и параметра сварного шва.

По каким признакам производится классификация?

Маркировка стержней имеет буквенно-цифровое обозначение и осуществляется в соответствии с параметрами, которым они соответствуют. Классификация изделий производится по следующим признакам:

• металлу, с которым придется работать;
• технологии выполнения шва;
• толщине и типу покрытия;
• химическому составу;
• роду тока (постоянный, переменный) и его полярности;
• механическим показателям металла, из которого выполнен шов;
• состоянию покрытия и наличию вредных примесей.

В ручной дуговой сварке используется обозначение металлических сварочных электродов с покрытием, которое определяет ГОСТ 9467-75. В нем отражаются такие характеристики, как:

• марка;
• назначение;
• диаметр;
• вид покрытия;
• толщина покрытия;
• назначение (для каких металлов и сплавов разрешено использование);
• расположение шва в пространстве;
• род тока.

Таблица типов электрода и обозначения его цветом в разных странах.

В соответствии с ГОСТ 9467-75, тип изделия выбирают для определенных видов сталей, которые будет сваривать электрод. Так, первый тип применяется для материалов с временным сопротивлением до 490 Дж/кв.см. Второй тип используется при том же сопротивлении, но для металла, от которого требуются более высокие показатели, касающиеся удлинения и вязкости. Для сталей с временным сопротивлением более 490 Дж/кв.см предназначен третий тип. Он рассчитан на возможность роста показателя до 590 Дж/кв.см.

По этому же госстандарту определяются марки электродов для таких сталей:

• углеродистых, конструкционных низколегированных;
• легированных конструкционных, повышенной и высокой прочности;
• теплоустойчивых;
• жаропрочных, жаростойких;
• специализированных.

А также для сплавов и других металлов:

• коррозийно-стойких сталей и сплавов;
• разнородных сплавов и сталей;
• чугуна;
• цветных металлов.

Условное обозначение всех характеристик электрода имеет следующую структуру:

1. Марка.
2. Диаметр изделия (в мм).
3. Кодировка назначения.
4. Кодировка толщины покрытия.
5. Индексы характеристик наплава и металла шва.
6. Кодировка вида покрытия.
7. Кодировка положения сварки.
8. Кодировка характеристик тока.

Неплавящиеся электроды и их маркировка

Изделия только из вольфрама или с присадками из вольфрама, окислов иттрия, тория, лантана, циркония обладают температурой плавления, значительно превышающей температуру сварки. Они дают устойчивую дугу при токе любого рода и полярности. Электроды обладают высокой износоустойчивостью и позволяют сваривать различные металлы. Сварочные работы, как правило, производятся в среде инертного газа.

Таблица размеров вольфрамовых прутков.

Маркировка неплавящихся сварочных электродов, в состав которых входит вольфрам, начинается с буквы «W». Кроме того, сориентироваться поможет и цвет, в который окрашен конец изделия. В частности, WP (чистый вольфрам) зеленого цвета используется при сварке магния, алюминия и сплавов. Работа производится переменным током. Красный WT-20 (с диоксидом тория) – это сварка постоянным током таких сталей: низколегированных, углеродистых, нержавеющих. Темно-синего цвета WY-20 (с диоксидом иттрия) подходит помимо этого еще для меди и титана. Сварку при переменном токе поможет осуществить WZ-8 белого цвета. Он выдерживает повышенную токовую нагрузку и используется для магния, алюминия и их сплавов.

Изделиями последующих марок можно производить сварку как постоянным, так и переменным током. Серый электрод WC-20 (с диоксидом церия) может быть использован для любых видов сталей. Электродом золотого цвета WL-15 можно варить легированную, синим WL-20 – ламинированную сталь, и оба они подходят для нержавейки. В качестве легирующей присадки для них используется диоксид лантана, а число указывает на его количество.

Неплавящимися являются все неметаллические электроды: угольные, графитовые, омедненные угольные, омедненные графитовые. Слой меди в основном служит защитой поверхности при транспортировке. Они используются для строжки, быстрой резки, в том числе и очень толстого листа металла, ликвидации дефектов литья и сварочных работ. Изделия из графита имеют более высокий КПД и обладают в сравнении с угольными электродами лучшими характеристиками.

Маркировка по толщине и типу покрытия

Структура условного обозначения электродов по ГОСТу.

Сейчас электроды, не имеющие покрытия, используются нечасто. Для обозначения толщины в ГОСТ 9467-75 применяют буквенную маркировку. Так, тонкое покрытие маркируют литерой “А”, его значение не превышает 1,2. Литера “С” – это покрытие средней толщины, показатель находится в пределах 1,45. Литера “Д” – толстое покрытие, до 1,80. Литера “Г” означает особо толстое покрытие, свыше 1,80. Данный показатель указывается не в абсолютных цифрах, а рассчитывается путем деления диаметра электрода с покрытием на его диаметр без покрытия.

Тип покрытия электродов для сварки имеет свою маркировку. Буква «А» означает кислое покрытие. В его состав входят окислы кремния, марганца и железа. К этому классу относятся наиболее часто используемые марки сварочных электродов ОММ-5, СМ-5, ЦМ-7, МЭЗ-4. Они могут быть использованы только для нелегированных и низколегированных сталей, так как при плавлении выделяется избыток кислорода, а это, в свою очередь, влечет за собой потерю легирующих элементов.

Основное покрытие, «Б», называют фтористо-кальциевым. Его образуют такие природные минералы, как мрамор, доломит, магнезит, плавиковый шпат. При плавлении образуется защитная среда из газов, которая практически не содержит водород. Используется для высоколегированных сталей и изделий большой толщины. Наплавка предотвращает возникновение горячих трещин. Поскольку при варении может наблюдаться нестабильность дуги, для ее повышения сварка производится при постоянном токе обратной или переменной полярности. Ее можно осуществлять в любом пространственном положении.

Таблица типов электродов.

Основу рутилового покрытия «Р» образует минерал с таким же названием, который состоит в основном из двуокиси титана. Помимо этого в него входят алюмосиликаты и карбонаты. Покрытие способствует созданию швов высокого качества, практически без трещин, сводит к минимуму разбрызгивание металла. Результаты по потолочному и горизонтальных швов швов превосходят показатели всех остальных видов покрытия.

Целлюлозное покрытие «Ц» тоже создает газовую защиту, но вместе с тем и повышает содержание водорода в наплавленном металле. В состав покрытия входят органические вещества, содержащие целлюлозу, в том числе и обычная мука. Оно дает возможность проводить работы в положении сверху вниз и на весу. Общее обозначение смешанного покрытия – литера «П». К нему относятся смесь рутила с другим видом покрытия: «АР» – кислым, «РБ» – основным, «РЦ» – целлюлозным. Рутиловое покрытие с железным порошком обозначается буквами «РЖ».

Тип электрода: как определить предназначение по маркировке

Хотя многие виды электродов довольно сложно классифицировать, ГОСТ 9467-75 определяет типы, которые должны использоваться при варке тех или иных сталей. Буквенно-числовое обозначение расшифровывается следующим образом: литера «Э» означает «электрод», число показывает временное сопротивление разрыву, минимальное значение которого гарантирует изготовитель. Литера «А» указывает на повышенную вязкость и пластичность наплавляемого металла. Обозначения выглядят следующим образом: Э38, Э42А, Э50А.

Кроме того, электрод маркируется буквой, по ней можно определить разновидность стали, для которой он предназначен. К примеру, изделия для сварки углеродистой стали маркируют буквой «У», легированной теплоустойчивой – буквой «Т», а наплавку на поверхности – буквой «Н». В документе указано, какими буквами обозначается тот или иной химический элемент, входящий в состав наплавки. Пример маркировки изделий с наплавкой: Э-09М, Э-09Х1МФ, Э-10Х3М1БФ. Литерой «М» в маркировке помечают молибден, литерой «Х» – хром, литерой «Ф» – ванадий, а литерой «Б» – ниобий.

Современный рынок сварочных материалов весьма разнообразен. Одному и тому же классу может соответствовать большое количество марок, как отечественных, так и зарубежных.

При выборе необходимого для сварочных работ изделия следует в первую очередь ориентироваться не на марку, под которой оно продается, а на характеристики, определяемые стандартом.

Электроды изготавливаются из углеродистых, легированных и высоколегированных сплавов стали.

Это классификация (плавящийся или неплавящийся), тип электрода, тип покрытия, род и полярность тока, расположение швов в пространстве. Кроме того, нужно правильно подобрать диаметр стержня.

Диаметр определяют исходя из толщины свариваемого материала. У самых тонких электродов он составляет всего 1 мм, что позволяет сваривать листы металла толщиной не более 1,5 мм, используя при этом силу тока в пределах 20-25 А. Разумеется, при выборе должны учитываться такие факторы, как марка металла, параметры тока, форма кромки листа. Самый распространенный диаметр электрода составляет 3-4 мм. Он дает возможность сваривать металл толщиной до 10 мм при силе тока, не превышающей 220 А. Увеличение диаметра – а его максимальный размер составляет 12 мм – требует все более мощного сварочного оборудования.

Из чего изготавливают стержни

В соответствии с требованиями Госстандарта, для изготовления стержня плавящихся сварочных электродов используются различные виды сталей: углеродистые, легированные и высоколегированные. Проволоку, из которой их производят, маркируют определенным образом. Сначала идут буквы «Св» (сварочная), следующее за ними число указывает на наличие в металле углерода (в сотых частях процента), затем указывается буквенная кодировка легирующих элементов, а после нее – процентное присутствие этих элементов. Маркировка, указывающая на содержание в материале стержня углерода (0,10%), хрома (1%), марганца (2%) и кремния (1%), выглядит так: Св-10ХГ2С. Составы стержня и свариваемой с его помощью стали должны соответствовать друг другу.

54

Благодарим за отзыв

Хотя метод сварки плавлением широко распространен на сегодняшний день, однако большинство конструкций изготовлены именно путем применения ручной дуговой сварки. Данный вид сварки осуществляется штучными электродами, внешне напоминающими металлический стержень.

Один конец стержня, длина которого составляет 30 мм, зажат электродержателем с целью снабдить электрическим контактом. Второй же конец очищен, чтобы в момент контакта с изделием не было трудностей, связанных с поджогом дуги.

Надо сказать, что несмотря на то, что чисто внешне конструкция кажется простой, металлический электрод по своей технологической и металлургической системе довольно сложен.

В момент плавки электрода возникающие процессы разительно отличаются от металлургических процессов, осуществляющихся в период плавки стали.

Следует отметить краткосрочность, небольшие по объему реагенты, высокую степень температуры в зоне сварки, а также интенсивное контактирование металла, шлака и газа.

В столбе дуги, помимо расплавки, происходит испарение железа и его химических составляющих. Наблюдается активный процесс окисления, поглощения металлом газов, пропитка наплавленного металла азотом, кислородом и водородом. По истечении всех этих процессов наблюдаете легировку, окись и раскисление металла.

Все металлургические и химические свойства электродов можно определить по свойствам шпаков. Те же свойства, но уже самих шлаков, определяют то технологическим свойствам шлака Соотношение компонентов покрытия металла должно быть таким, чтобы по окончании температура плавления снизилась, шлак стал вязким, а интервал затвердение был укорочен.

Основные характеристики электродов:

• удлинение
• ударная вязкость
• угол изгиба
• повременное сопротивление изгибу

Согласно этих характеристик и ГОСТа 9467-75, строится следующая классификация типов электродов:

1. К первому типу относятся электроды э38,э42, э46, э50. Все эти электроды применяются в процессе сварки стали, временное сопротивление которой способно достигать 490 Дж/кв. см.
2. Ко второму типу относятся электроды э42, э4б, э50 А. Данные электроды используются в сварке тех же сталей с повышенными требованиями к металлу, связанные с удлинением и вязкостью.
3. К третьему типу относят электроды э55,э60. Они необходимы для сваривания сталей, временное сопротивление который превышает 490 Дж/кв. см. При этом способно достигать 590 Дж/кв. см. Все эти электроды именуются под общегрупповым названием «Электроды для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей».

В зависимости от вида покрытия все типы электродов различаются своими сварочно-технологическими свойствами. Вид покрытия влияет на проведение самой сварки во всех положениях.

Электроды для сварки легированных конструкционных сталей повышенной и высокой прочности

Эту группу составляют сварочные электроды для легированных сталей, временное сопротивление которых по отношению к разрыву составляет 590 Мпа. Различают два варианта сварки с использованием данных типов сталей: с термической обработкой и без термической обработки.

Если по завершении сварки следует термическая обработка, то используются электроды, направленные на достижение получения равнопрочных сварных соединений. ГОСТ 9467-75 выделяет 5 основных типов электродов, применяемых в сварке конструкционных сталей: Э70, Э85, Э100, Э125,Э150. Согласно стандарту, в состав металла входит фосфор, сера в процентном соотношении 0,030 %-0, 035%.

Надо сказать, что во время сварки, конструкции, применяемых в экстремальных условиях, а также сам выбор марки электродов влияет на химический состав металла и электрода. Все характеристики по химическому составу указаны в документации и на электродах.

Если сварка проходит без термической обработки, то прибегают к электродам, которые содействуют получению металла шва аустенитной структурой. В результате получаются сварочные соединения, которые характеризуются повышенной плотностью и стойкостью против появления трещин, а также прочным металлом шва. Собираясь использовать данные электроды, необходимо принимать во внимание ряд особенностей, свойственные исключительно этому типа стали. Эти электроды применимы, в том числе и в сварке высоколегированных и разнородных сталей.

Электроды для наплавки

Данную группу составляют электроды, которые предназначены для дуговой сварки и наплавки поверхностных слоев, характеризуемых особенными свойствами. Все электроды при изготовлении должны соответствовать ГОСТу 9466-75, ГОСТу 10051-75. В соответствии с наплавкой поверхностных слоев, в зависимости от химического состава металла и его твердости в условиях оптимальной температуры, различают целых 44 типа в соответствии с ГОСТом. Регламент, основой которого являются технические условия металла, определяет 6 типов электродов.

1. Электроды, способствующие получению низкоуглеродистого низколегированного наплавленного металла. Характеризуемых повышенным уровнем стойкости, несмотря на трения металла с металлом и воздействия со стороны нагрузок.
2. Электроды, способствующие получению того же металла и с теми же свойствами, выдерживающему рабочую среду с температурой выше 600-650 градусов.
3. Электроды, способствующие получению углеродистого наплавленного метала, определяемый высокой стойкостью, в рабочей среде с абразивным изнашиванием и рядом тяжелых нагрузок.
4. Электроды, направленные на образование углеродистого высоколегированного наплавленного металла, характеризуемый всеми выше перечисленными свойствами + высокими температурами, где в пределах 650-850 градусов.
5. А также электроды, участвую в сварке по выработке высоколегированного аустенитного наплавленного металла в среде с коррозионно-эрозионными свойствами.
6. Электроды, вырабатывающие дисперсноупрочныемый высоколегированный металл, в условиях сложных температурных колебаний, достигающих шкалу в 1100 градусов.

Кроме того, наплавочные работы необходимо выполнять, использую специализированные промышленные технологии. В выполнение наплавки могут быть включены следующие этапы: предварительный подогрев, сопроводительный подогрев, термическая обработка и многое другое, необходимое для достижения всех свойств наплавляемой поверхности.

Электроды, предназначенные для холодной сварки и наплавления чугуна

Эту группу составляют, сварочные электроды, необходимые для того, чтобы удалять все дефекты в чугунных отливах. Кроме того, применяются электроды, которые необходимы в ремонте давно вышедшего из эксплуатации специального оборудования, а также в целях восстановления потрепанных деталей механизма.

В каком-то смысле, сварочные электроды могут быть полезны и в сфере производства сварно-литых конструкций. Процесс холодной сварки и наплавки чугуна осуществляется без подогрева, так как в этом нет необходимости, раз теплодвижение понижено, протяжение валика составляет от 25 до 60 мм. В условиях температурного режима в 60 градусов валики подвергаются охлаждению.

Благодаря всем типам электродов появляется возможность вырабатывать наплавленный металл шва, с заранее указанными свойствами и характеристиками стали, стальных сплавов с медью, никелем, железоникелевым сплавом и т.д.

Свойства электродов:

• сварка в любом положении в пространстве
• род сварочного тока
• производительность процесса
• образование пор и трещин
• наличие водорода

Все эти моменты нужно учитывать, выбирая электроды. Также нельзя забывать о видовой принадлежности покрытия (рутиловое, основное, кислое, с содержанием целлюлозы, комбинированное).

Использование электродов содействует обеспечению ряда условий:

1. облегченное зажигание дуги и ее горение
2. равномерная расплавка покрытия и покрытия шва
3. свободное удаление шлака
4. отсутствие каких-либо дефектов, пор, трещин

Все электроды классифицируются по таким признакам, как:

• используемый в производстве электродов материал
• Назначение стали
• толщина покрытия стержня
• вид покрытия
• характер шлаков
• свойства металла шва
• разрешенные положения в пространстве во время сваривания сталей
• наплавки металла
• род и полярность используемого тока

Классификация электродов согласно ГОСТа 9466-75 по характеру свариваемого металла:

• у — (низко-)углеродистые, конструкционные стали
• л — легированные
• г — легированные теплостойкие стали
• в — высоколегированные стали

Сварочный электрод представляет собой стержень из токопроводящего материала, покрытый слоем специального вещества, улучшающим свойства электрода. Электроды имеют много различных классификаций, в зависимости от признаков, по которым производится классификация. Например, электроды бывают с покрытием и без. В большинстве своем электроды выпускаются первого типа, непокрытые электроды используются в виде кассеты проволоки. Она применяется для защищенной газом сварки.

Неплавкие электроды

Неплавкие электроды выполнены из графита, специально обработанного угля или вольфрама. Такие электроды формируют шов благодаря высокой температуре, которая плавит материал соединяемых деталей или присадочного прута. Сам материал электрода шов не формирует.

Вольфрамовые электроды бывают сделаны без присадок, либо с присадками из лантана, иттрия и тория. Они применяются, например, при аргонной сварке, где с помощью газа защищается от воздуха сварочная ванна, а разогретый электрод скрепляет детали. Также они применяются и для плазменной резки в бескислородной среде.

Угольные электроды применяются как для сварки, так и для резки материалов в воздушной среде.

Графитные электроды используются, в основном, в печах, где существует необходимость выплавки металлов определенных свойств, например, легированных сталей.

Плавкие электроды

Плавкие электроды сделаны из металлов и покрытий с термическая обработка. Такие электроды при сварке формируют шов из плавящегося материала стержня.

Упрощенно они классифицируются по нескольким характеристикам:

Металл стержня,

Тип покрытия и его толщина,

Тип свариваемого металла,

Положение электрода при сварке.

Металл

Стержень может быть изготовлен из стали, чугуна, меди, алюминия, бронзы и некоторых других металлов.

Покрытие

Покрытие по толщине подразделяется по отношению диаметра всего изделия к толщине стержня:

М — Тонким, менее 1,2.

С — Средним, менее 1,45.

Д — Толстым, менее 1,8.

Г — Особо толстым, более 1,8.

Состав покрытия бывает:

А — Кислое,

Б — Основное,

Р — Рутиловое,

Ц — Целлюлозное,

Смешанное — может быть АБ, АР, РЖ, РЦ.,

П — Прочее.

Кислое покрытие хорошо себя показывает при сварке ржавеющего металла. При такой сварке почти исключается пористость шва, к тому же таким электродом можно производить сварку любой пространственной ориентации длинной дугой. Работают они с переменным и постоянным токами. Однако, стоит отметить, что из-за избытка кислорода в шве он обладает немного более низкими показателями ударной вязкости и более подвержен горячему или кристаллизационному растрескиванию. Еще одним минусом является вредность испарений, выделяющихся при нагреве флюса. В каждом городе продаются электроды большинства типов, так например электроды в Ленино предлагает компания ООО «ПКФ «Интерпромконтакт».

Использование основного покрытия приводит к образованию шва с отличными ударными нагрузками. Эти электроды подходят для использования с постоянным током обратной полярности, а при добавлении поташа или жидкого стекла становится оправданным использование и переменного тока. Короткой дугой работы можно производить во всех положениях. Применяется электрод для сварки как низко- и высоколигированных, так и углеродистых сталей. Отрицательными сторонами такого покрытия является требовательность состоянию свариваемых поверхностей и необходимость просушки самих электродов, иначе качества шва могут заметно ухудшиться.

Электроды с рутиловым покрытием ценятся за качество шва, низкие потери материала из-за разбрызгивания, легкость розжига и стабильность дуги при переменном токе. Не требовательны к состоянию свариваемых покрытий, позволяют работать с любой дугой, а их шов более устойчив к растрескиванию, чем у двух предыдущих. Широко применяются для ручной дуговой сварки малоуглеродистых сталей.

Целлюлозное покрытие создается с применением большой доли органики, что при сгорании обеспечивает неплохую защиту от контакта с воздухом. Электроды с ним могут быть использованы для сварки в любом положении при переменном токе и не трбуют подготовки поверхности. Недостаток в том, что такие электроды имеют достаточно большие потери материала из-за разбрызгивания.

Смешанные покрытия имеют комбинации свойств перечисленных в различных сочетаниях.

Тип свариваемого металла

Л — Легированный,

У — Углеродистый и низколегированный,

В — Высоколегированный, со спецсвойствами,

Т — Теплоустойчивый,

Легирование производится путем добавления в сплав компонентов, благодаря которым улучшаются те или иные его показатели. Но изменение состава и свойств приводит к тому, что он по-другому начинает взаимодействовать с веществами при их воздействии. Это и вызывает необходимость подбирать электроды под различные марки стали. С другой стороны, сами электроды должны соответствовать качественным показателям свариваемых металлов, чтобы слабым местом конструкции не стал сварной шов.

Углерод снижает пластичность и вязкость сплава, чем больше — тем сильнее. Для углеродистых сталей характерна пластичность из-за чего для ее сварки требуются достаточно высокие показатели сварного шва.

Теплоустойчивые сплавы требовательны к сварному шву в плане устойчивости к нагрузкам, возникающим при сжатии и расширении при перепадах температуры.

Положение электрода при сварке

Не каждый изделие подходит для сварки во всех возможных положениях. Выделяют следующие:

Все положения,

Все, исключение — вертикально вниз,

На вертикальной поверхности горизонтально, нижнее, вертикально вверх,

Нижнее и нижнее в лодочку.

Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2015.07.27