Электроды для ручной дуговой сварки.

Электроды представляет собой стержни длиной до 400 мм из сварочной проволоки, на которую нанесен слой покрытия – смесь веществ для усиления ионизации, защиты металла от вредного воз­действия воздуха и для металлургической обработки сварочной ванны (раскисление, удаление серы и фосфора, легирования и т.д.).

В покрытие электродов вводят несколько компонентов.

Газообразующие компоненты - это вещества, которые диссоциируют в сварочной дуге, выделяя в большом количестве газы (в основном углекислый газ), которые, оттесняя воздух из зоны сварки, обеспечивают защиту сварочной ванны от азота воздуха. К газообразующим относятся неорганические вещества (мрамор СаСО₃, магнезит и органические - крахмал, пищевая мука и др.).

Ионизирующие, или стабилизирующие компоненты представляют собой различные химические соединения, в состав которых входят легкоионизируемые щелочные и щелочно-земельные элементы (калий, натрий, кальций и др.). В качестве ионизирующих компонентов в электродные обмазки вводят мел, полевой шпат, гранит и др.

Шлакообразующие компоненты являются основой покрытия. Расплавляясь, они образуют шлаки, плотность которых меньше плотности металла, поэтому шлаки покрывают поверхность жидкого металла сварочной ванны, защищая расплав от соприкосновения с воздухом. В качестве шлакообразующих веществ употребляют руды (марганцевая, титановая), минералы (ильменитовый (FeTiO₃) и рутиловый концентрат, полевой шпат, плавиковый шпат, гранит, мел и др.).

Легирующие элементы вводят в обмазку для повышения прочности и пластичности металла шва, коррозионной стойкости и т.п. Это – кремний, марганец, титан, хром, никель и др. Их вводят в обмазку в виде сплавов с железом (в виде ферросплавов).

Перечисленные компоненты в электродных цехах или на специаль­ных электродных заводах тонко измельчают, смешивают в заданных пропорциях. В смесь добавляют связующие компоненты в виде водных растворов натриевого или калиевого стекла, а также пластификаторы, снижающие хрупкость обмазки, - бентонит, каолин, слюду и др. Для повышения производительности сварки в покрытие добавляют желез­ный порошок (до 60% от массы покрытия).

Электроды делятся по назначению, типу покрытия и толщине по­крытия. Металлические обмазанные электроды для дуговой сварки сталей изготавливаются по ГОСТ 9466-75.

По назначению все электроды делятся на пять групп:

1-я группа - электроды для сварки углеродистых и низколегирован­ных конструкционных сталей с временным сопротивлением до 600 МПа, обозначаются индексом У. Имеется 9 типов: Э38, Э42, Э42А, Э46, Э46А, 950, Э50А, Э55, Э60 (цифры - гарантированный предел прочности металла шва в кгс/м²); (ГОСТ 9467-75);

2-я группа - электроды для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 600 МПа, обозна­чаются индексом Л. Их 5 типов: Э-70, Э-85, Э-100, Э-125, Э-150; (ГОСТ 9467-75) и т.д.

По типу покрытия электроды классифицируются на 4 группы: элек­троды с кислым покрытием - группа А; электроды с основным покры­тием - группа Б; электроды с целлюлозным покрытием - группа Ц; электроды с рутиловым покрытием - группа Р.

Если в покрытии содержится железный порошок (более 20%), то к обозначению типа покрытия добавляют букву Ж.

Кислое покрытие А состоит в основном из окислов железа и мар­ганца (в виде руды), а также кремнезема и ферромарганца. Электроды с кислым покрытием обладают хорошими технологическими свойства­ми: устойчиво горят, дают высокую производительность труда, мало­чувствительны к ржавчине, влаге. Недостатки электродов группы А (АНО-2, СМ-5, ЦМ-7): швы, выполненные этими электродами, чувствительны к содержанию серы; при сварке выделяется много вредных аэрозолей.

Основное покрытие Б содержит окислы основного типа СаО и не содержит окислов железа и марганца. В состав обмазки вводят плави­ковый пшат (СаF₂), ферросплавы, которые активно раскисляют металл шва и удаляют из него серу.

Швы, выполненные этими электродами, отличаются высокой пла­стичностью и стойкостью против горячих трещин, но требуют тща­тельной очистки деталей перед сваркой, иначе в шве возникает боль­шое количество пор из-за выделения водорода. К этому типу относят­ся электроды УОНИ-13/45, УОНИ-13/55 и др. Состав обмазки электро­дов типа УОНИ - мрамор, плавиковый шпат, ферросилиций, ферротитан, ферромарганец, жидкое стекло.

Целлюлозное покрытие Ц содержит целлюлозу, органические смолы, ферросплавы. Защита металлов шва газовая. Это покрытие применяется для электродов, предназначенных для сварки в монтаж­ных условиях. Недостаток - металл шва имеет пониженную пластич­ность (ВСЦ-1, ВСЦ-2, ОЗЦ-1 и др.).

Рутиловое покрытие Р состоит из окисла титана - рутила. Электроды с таким покрытием обладают хорошей технологичностью, выделяют меньше, чем электроды группы А, аэрозолей, вредных для дыхательных органов (АНО-3, АНО-4, МР-3, МР-4).

По толщине покрытия электроды делятся на четыре группы:

с тонким покрытием (при отношении диаметра электрода с обмаз­кой D к диаметру проволоки d менее 1,2), обозначаются буквой М;

с покрытием средней толщины (при 1,2 < D/d < 1,45) обозначаются буквой С;

с толстым покрытием (при 1,45 <D/d < 1,8), обозначаются буквой Д;

с особо толстым покрытием (D/d > 1,8), обозначаются буквой Г.

По допустимым пространственным положениям сварки или на­плавки: для всех положений — 1, для всех положений, кроме вер­тикального сверху вниз, — 2, для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх — 3, для нижнего и нижнего в лодочку — 4;

По роду и полярности применяемого тока, а также величине номи­нального напряжения холостого хода источника питания (постоян­ный или переменный ток, прямая или обратная полярность, 50, 70 или 90 В) от 0 до 9.

Электроды потребителю поставляются в упаковке, на которой нанесе­но условное обозначение, включающее все основные сведения об электродах. Например, условное обозначение

означает: электроды типа Э46А по ГОСТ 9467-75, марки УОНИ-13/45, диаметр проволоки 3,0 мм, для сварки углеродистых и низколегиро­ванных сталей (индекс У), с толстым покрытием, второй группы (качество изготовления), 43 - сопротивление разрыву гарантированное - не менее 430 МПа, 2 (5) - ударная вязкость гарантированная – не менее 5 кДж/м², Б - основное покрытие, 1 - сварка во всех пространст­венных положениях, 0 - на постоянном токе обратной полярности.

Сварочные флюсы.

Флюсы, для дуговой и электрошлаковой сварки. Для автоматической и полуавтоматической дуговой и электрошлаковой сварки исполь­зуют сыпучее вещество – флюс. Сварочным флюсом называют неметаллический материал, под слоем которого горит дуга или идет процесс электрошлаковой сварки, и расплав которого необходим для защиты металла шва от окружающей среды, а также для раскисления и легирования шва.

Флюс должен обеспечивать хорошее формирование и надлежащий химический состав шва, высокие механические свойства сварных сое­динений, отсутствие пор и трещин, устойчивость процесса сварки, легкую отделяемость шлаковой корки от поверхности шва.