Покрытые электроды для ручной дуговой сварки
Покрытые электроды для ручной сварки представляют собой стержни длиной, как правило, от 250 до 700 мм, изготовленные из сварочной проволоки с нанесенным на нее слоем покрытия. Один из концов электрода длиной 20–30 мм не имеет покрытия для его крепления в электрододержателе.
Длина электрода зависит от его диаметра и химического состава стержня. Например, стержни малого диаметра, состоящие из высоколегированных сталей, делаются более короткими, чтобы уменьшить электрическое сопротивление (и нагрев) при сварке, а стержни малого диаметра из низкоуглеродистых сталей обладают высокой электропроводностью и, следовательно, могут быть длинными.
Сварочные электроды должны обеспечивать:
- устойчивое горение дуги, равномерное плавление металла и стабильный перенос его в сварочную ванну;
- достаточную защиту расплавленного электродного металла и металла сварочной ванны от воздуха;
- получение металла шва требуемого химического состава и механических свойств;
- хорошее формирование шва, минимальные потери на угар и разбрызгивание;
- возможно высокую производительность процесса сварки;
- хорошую отделимость и легкую удаляемость шлака с поверхности шва;
- достаточную стойкость покрытий против механических повреждений (осыпание, откалывание при относительно легких ударах, в процессе нагрева электрода при сварке и др.) и недопустимость резкого ухудшения свойств в процессе хранения;
- минимальную токсичность газов, выделяющихся при сварке, соблюдение санитарно-гигиенических норм.
Данные требования обеспечиваются благодаря подбору компонентов покрытия электрода. Вещества, из которых состоит покрытие, можно разделить на следующие группы.
Газообразующие компоненты обеспечивают газовую защиту зоны сварки от воздуха. При нагревании они разлагаются с выделением газов, вытесняющих воздух. В качестве газообразующих компонентов обычно выступают вводимые в покрытие минералы (мрамор, магнезит) или органические вещества (мука, крахмал, декстрин).
Шлакообразующие компоненты обеспечивают шлаковую защиту расплавленного и кристаллизующегося металла от воздуха. При расплавлении они образуют шлак, который всплывает на поверхность сварочной ванны. Шлаком также покрыты капли электродного металла. Шлакообразующие компоненты (кислые окислы SiO2, TiO2, Al2O3; основные окислы CaO, MnO, MgO; галогены CaF2) содержатся в мраморе, граните, гематите, кварцевом песке, рудах, ильменитовом и рутиловом концентрате.
Раскисляющие компоненты позволяют восстановить часть металла, находящегося в сварочной ванне в виде оксидов. К ним относятся железосодержащие соединения – ферромарганец, ферротитан и ферросилиций.
Стабилизирующие компоненты обеспечивают стабильное горение дуги за счет присутствия в них элементов с низким потенциалом ионизации – натрия, калия, кальция и др. Последние содержатся в мраморе, меле, полевом шпате, кальцинированной соде, поташе и других веществах.
Легирующие компоненты придают металлу шва дополнительные свойства, например, повышенную прочность, коррозионную стойкость и др. Добавляются в покрытие в виде железосодержащих сплавов – феррохрома, ферротитана, феррованадия. Основным способом легирования металла шва является легирование через стержень электрода, дополнительным – через покрытие.
Связующие компоненты связывают порошковые материалы покрытия в однородную массу. Чаще всего в качестве связующих используется натриевое (Na2Si02) или калиевое (K2Si02) жидкое стекло. После высыхания оно цементирует покрытие. Для улучшения формовочных свойств покрытия в его состав вводятся пластификаторы – бентонит, каолин, декстрин, слюда.
Добавление в покрытие железного порошка (до 60% от массы покрытия) позволяет повысить производительность сварки.