Каталог статей

Главная » Статьи » Сварочные материалы

Электроды. Практический справочник

Сварочный электрод представляет собой металлический либо неметаллический электропроводный стержень дли­ной 250-450 мм со специальным покрытием или без него, через который к свариваемым изделиям или конструкциям подводится электрический ток.

Современная промышлен­ность производит более 200 марок электродов, и большая часть из них — это плавящиеся сварочные электроды, пред­назначенные для ручной дуговой сварки. Все типы сварочных электродов должны соответствовать определенным требова­ниям:

     1)  обеспечивать:
  • устойчивое горение сварочной дуги;
  • качественное формирование сварного шва и его прочность;
  • равномерное расплавление стержня и покрытия с ми­нимальным разбрызгиванием металла электрода;
  • беспрепятственное удаление шлаков;
  • высокопроизводительную сварку;
     2)  давать металл сварного шва необходимого химическо­го состава;
     3) сохранять свои физико-химические и технологические свойства на протяжении заданного количества времени;
     4) обладать минимальной токсичностью. Кроме того, имеются специальные технические требова­ния, например:
  • получение металла шва с особыми свойствами, к ко­торым относятся окалино- и износостойкость, коррозионная устойчивость, повышенная прочность;
  • формирование шва заранее определенной формы (с глубоким проваром, вогнутой поверхностью);
  • осуществление сварки конкретным способом (с опиранием вертикальных швов сверху вниз, в любых простран­ственных положениях).
Разнообразие сварочных электродов и различные принципы, которые могут быть положены в основу их клас­сификации, делают разработку единой системы достаточно затруднительной. Кроме того, марки электродов не стандар­тизированы, их деление осуществляется по техническим усло­виям и паспортам, причем каждый тип электродов может со­относиться как с одной, так и с несколькими марками.

Однако электроды можно разделить по наличию тех или иных призна­ков на группы и подгруппы, что позволит в значительной сте­пени облегчить их применение:

    1. По материалу, из которого они изготовлены:
        1) металлические, которые подразделяются на:
            а) плавящиеся, которые по наличию или отсутствию по­крытия бывают:
  • покрытыми (стальными, медными, чугунными, бронзо­выми, алюминиевыми и др.) (рис. 14);
  • непокрытыми, которые в настоящее время исполь­зуются в виде проволоки для проведения сварочных работ в среде защитных газов (по этой причине дальнейший разго­вор будет вестись исключительно о покрытых электродах);
Электроды

Рис. 14. Покрытый сварочный электрод: 1 — стержень; 2 — покрытие; 3 — контактный торец, свободный от покрытия

            б)  неплавящиеся. К ним относятся вольфрамовые элек­троды, для облегчения возбуждения сварочной дуги, повы­шения устойчивости дугового разряда и электропроводности дугового промежутка которых вводятся добавки из оксидов тория (марка ЭВТ), иттрия (ЭВИ-10, ЭВИ-2) или лантана (ЭВЛ- 10, ЭВ/1-20). Используются электроды и из чистого вольфрама (ЭВ4). Диаметр вольфрамовых электродов подбирается в за­висимости от величины тока и может составлять 0,2-12 мм, а длина — 75,140,170 мм.

Вольфрамовые электроды находят применение при дуго­вой сварке в среде инертных газов, при атомно-водородной или плазменной сварке. Кроме того, они используются для резки и наплавки. Сварку вольфрамовыми электродами ве­дут от источника переменного тока, электродами с присадка­ми — от источника постоянного и переменного тока прямой и обратной полярности.

Наилучшими сварочными свойствами обладают итериро­ванные электроды, которые позволяют повышать плотность тока и уменьшать расход вольфрама;

       2) неметаллические. Они не плавятся в процессе сварки и представлены следующими электродами:

           а) угольные, произведенные из электротехнического угля в соответствии с ГОСТом 4425-72. Их диаметр — 5-25 мм, длина — 200-300 мм. В зависимости оттого, какой матери­ал предполагается сваривать, конец электрода затачивается под углом 60-70° (для стали) или 20-40° (для цветных метал­лов);
           б)  графитовые, изготовленные из синтетического прес­сованного графита по ГОСТу 4426-71. Их эффективность выше, чем угольных, они отличаются мягкостью, поэтому легко режутся. Поскольку такие электроды имеют высокую электропроводность и повышенную стойкость к окислению на воздухе, возможно увеличение плотности тока примерно в 2,5-3 раза, что дополнительно снижает расход материала.

Угольные и графитовые электроды характеризуются вы­сокой температурой плавления и кипения и низкой теплопро­водностью. Качественными считаются те электроды, которые имеют правильную форму, ровную поверхность, не оставляют следов на бумаге и издают металлический звук при ударе. Для повышения стойкости данных видов электродов на них наносят слой меди толщиной 0,06-0,07 мм. Для подведения тока к угольным и графитовым электродам используют элек­тродержатели.

    2. По качеству (точности) изготовления, состоянию по­верхности покрытия и количеству вредных примесей (серы и фосфора) сварочные электроды делят на три группы, кото­рые обозначаются 1, 2 или 3 (чем больше число, тем выше качество изделия).

    3. По назначению сварочные электроды (обозначение указано в скобках) согласно ГОСТу делятся на:
       1) предназначенные для сварки:
  • легированных теплоустойчивых сталей (Т);
  • легированных сталей, имеющих временное сопротив­ление разрыву более 60 кгс/мм2 (Л);
  • углеродистых и низколегированных конструкционных сталей, имеющих временное сопротивление разрыву менее 60 кгс/мм2 (У);
  • высоколегированных сталей со специальными свой­ствами (В);
  • чугуна;
  • цветных металлов;
       2) применяемые для наплавки поверхностных слоев, ха­рактеризующихся специальными свойствами (Н). 

    4. По толщине покрытия (оно зависит от соотношения ди­аметра покрытого электрода с диаметром стержня, которые обозначаются буквами «D» и «d» соответственно) сварочные электроды подразделяются на изделия с покрытием (в скоб­ках указана маркировка):
  • тонким (М) — D/d < 1,2;
  • средним (С) — D/d < 1,45;
  • толстым (Д) — D/d < 1,8;
  • особо толстым (Г) — D/d > 1,8.
    5. По виду покрытия (состав наиболее распространенных обмазок представлен в табл.4) сварочные электроды класси­фицируются на те, которые имеют покрытие (в скобках указа­но буквенное обозначение):
        1) кислое (А). Такое покрытие содержит окислы марганца и железа, титановый концентрат, кремнезем и ферромарга­нец. Защитную газовую среду создают органические ком­поненты. Наплавленный металл содержит 0,12% углерода, 0,10% кремния, 0,6-0,9% марганца и по 0,05% серы и фос­фора, что соответствует составу кипя
щей стали.

Таблица 4
СОСТАВ НАИБОЛЕЕ ЧАСТО ПРИМЕНЯЮЩИХСЯ ЭЛЕКТРОДНЫХ ОБМАЗОК

Название компонентов и их содержание (по массе)Вид обмазки
КислаяРутиловаяРутиловая высокопроизводительнаяОсновнаяОсновная высокопроизводительнаяЦеллюлозная
Силикаты25- 35%10- 25%6-12%5-20%5-8%5-15%
Руды25- 35%0-5%10- 15%0-5%
Двуокись титана30- 50%10- 30%0-10%0-10%0-5%
Карбонаты0-15%5-10%0-10%25- 50%5-20%0-8%
Плавиковый шпат 15- 35%6-15%
Ферросплавы20-30%10-15%6-12%5-15%7-12%10-15%
Железный порошок0-20%40- 60%0-20%40- 60%0- 10%
Органические вещества0-5%2-8%1-3%0-2%0-2%25- 40%


Электроды с кислым покрытием имеют довольно высо­кую скорость расплавления, их применяют для выполнения сварных швов в любом пространственном положении и от ис­точников как постоянного, так и переменного тока. Они под­ходят для сваривания металлических деталей, кромки кото­рых покрыты окалиной или ржавчиной. Но от сваривания сталей с повышенным содержанием серы и углерода следует воздержаться, поскольку полученный металл шва склонен ктрещинообразованию при кристаллизации.

В сварных швах, выполненных электродами с кислым покрытием, могут образовываться так называемые газовые поры, если:
  • в обмазке содержится много марганца;
  • в применяющемся ферромарганце повышено содер­жание кремния и углерода;
  • в свариваемом металле много кремния.
Наплавленный металл имеет временное сопротивление более 420 Н/м2, относительное удлинение — не менее 18%, ударную вязкость-8><10 Н-м/м2.

Электроды с кислым покрытием по механическим свой­ствам сварного соединения и металла шва принадлежат к типу Э42 (ГОСТ 9467-75).

Из недостатков электродов данной группы следует на­звать следующие факторы:
  • повышенное разбрызгивание металла;
  • выделение марганцовистых соединений, вредных для здоровья сварщика;
  • склонность к частому образованию кристаллизацион­ных трещин;
       2) основное (Б), в состав которого входят карбонаты каль­ция, магния, плавиковый шпат и ферросплавы (ферротитан, ферросилиций и др.). При разложении карбонатов выделяют­ся углекислый газ и окись углерода, которые обеспечивают защитную среду для расплавленного металла.

Наплавленный металл по своему составу соответству­ет спокойной стали с небольшим содержанием кислорода, азота и водорода. Количество серы й фосфора невелико (по 0,035%), содержание марганца составляет 0,5-1,5%, а кремния — 0,3-0,6%.

Полученный металл сварного шва устойчив к образова­нию кристаллизационных трещин и обладает высокими пока­зателями ударной вязкости при плюсовых и минусовых тем­пературах.

Электроды такого типа находят применение в следующих случаях:
  • для сваривания металлов большой толщины;
  • для изготовления конструкций, предназначенных для эксплуатации в тяжелых условиях или для транспортировки газов;
  • для сварки таких сталей, как литые углеродистые, низ­колегированные высокопрочные или с повышенным содер­жанием серы и углерода.
При использовании электродов с основным покрытием необходимо:
  • тщательно подготавливать кромки (очищать от ока­лины, ржавчины, масла и пр.) свариваемых частей, изделий, конструкций;
  • избегать увлажнения электродной обмазки;
  • вести работу длинной дугой, в противном случае могут образоваться газовые поры.
Для получения заданных механических свойств сварного шва в покрытие добавляют хром, молибден, ферромарганец и ферросилиций;

       3) рутиловое(Р), компонентами которого являются концен­трат рутила (природный минерал, состоящий по большей части из двуокиси титана), карбонаты магния и кальция, кремнезем (добавляется в виде полевого шпата, слюды и гранита) и фер­ромарганец.

К плюсам этого покрытия относится следующее:
  • металл сварного шва, получающийся при сварке, по стойкости не отличается оттого, который образуется при работе с электродами с кислой обмазкой;
  • данные электроды не склонны к образованию газовых пор даже в условиях сварки по окисленным поверхностям или металлу, который был ранее наплавлен электродами со стаби­лизирующим покрытием, при перемене длины сварочной дуги;
  • обмазка обеспечивает устойчивое горение сварочной дуги, дает качественный шов и сопровождается минималь­ным разбрызгиванием металла;
  • выделение вредных газов при осуществлении сварки довольно небольшое;
  • при использовании данных электродов сварка может вестись в любом пространственном положении и от любого источника тоКа (как постоянного, так и переменного).
Металл шва содержит около 0,12% углерода, 0,4-0,7% марганца, 0,1-0,3% кремния, по 0,04% серы и фосфора, а уровень водорода определяется наличием в обмазке орга­нических компонентов;

       4)  целлюлозное (Ц), состоящее в основном из горючих органических веществ, например крахмала, оксицеллюлозы, при сгорании которых создается газовая среда, защища­ющая расплавленный металл. В качестве шлакообразующих материалов выступают марганцевая руда, силикаты, рутил, титановый концентрат, а функцию раскислителя выполняет ферромарганец. При сварке электроды с таким покрытием дают небольшое количество шлака и характеризуются незна­чительным разбрызгиванием металла.

Как и электроды с рутиловым покрытием, их применяют при сварке в любом пространственном положении и от любо­го источника тока;

      5) смешанного типа (двухбуквенное обозначение), к ко­торому относятся следующие разновидности:
        
         а)    рутилово-карбонатное (электроды АНО-3, АНО-4, АНО-5). Электроды с таким покрытием выгодно отличаются тем, что:
  • формируют качественный металл шва независимо от пространственного положения, в котором ведется сварка;
  • обеспечивают стабильное горение сварочной дуги при работе от источника постоянного и переменного тока любой полярности;
  • образуют легко удаляющуюся шлаковую корку;
  • характеризуются незначительной потерей металла от разбрызгивания;
  • обеспечивают высокую ударную вязкость металла сварного шва при плюсовых и минусовых температурах как непосредственно после сварки, так и после старения;
       б)  рутилово-карбонатно-фтористое (электроды 03/1-9 А), которое востребовано для сварки жаростойких сталей, экс­плуатируемых при температуре до 1050° С, а также в тех слу­чаях, когда от металла шва требуется повышенная стойкость кохрупчиванию;
       в)   ильменитовое (электроды АНО-6), для которого ха­рактерно легкое возбуждение сварочной дуги. При работе с электродами с таким покрытием отмечено незначительное выделение дыма, газов и пр.;
       г)  рутиловое с железным порошком (электроды АНО-1). Наличие последнего в обмазке делает электроды с таким по­крытием довольно высокопроизводительными. Основное по­ложение, при котором осуществляются сварочные работы,— нижнее. При этом выделение вредных газов небольшое, а металл шва мало склонен к образованию газовых пор;
       д)  пластмассовое (электроды ВСП-1). В него тоже входит железный порошок. Такие электроды хорошо показали себя при заваривании зазоров, ими можно работать в любом про­странственном положении и от источников постоянного и пе­ременного тока. Кроме того, данное покрытие не впитывает влагу.

Необходимо также иметь в виду, что отечественной мар­кировке электродов по типу покрытия соответствуют между­народные обозначения (ISO) (табл. 5).

Таблица 5
СООТВЕТСТВИЕ МАРКИРОВОК ЭЛЕКТРОДОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТИПА ПОКРЫТИЯ

Тип покрытияГОСТ 9466-75ISO
КислоеАА
ОсновноеБВ
РутиловоеРR
ЦеллюлозноеЦС
ПрочиеПS
Кисло-ругиловоеАРAR
Рутилово-основноеРБRB
Ругилово-целлюлозноеРЦRC
Рутиловое с железным порошкомРЖRR

     6. По виду пространственного положения, в котором мо­гут быть использованы электроды, они предназначаются для сварки (каждому соответствует цифровое обозначение, пред­ставленное в скобках):
  • могут использоваться во всех пространственных по­ложениях (1);
  • во всех пространственных положениях, за исключени­ем вертикального в направлении сверху вниз (2);
  • можно применять в нижнем, горизонтальном положе­нии на вертикальной плоскости и в вертикальном направле­нии снизу вверх (3);
  • в нижнем положении и положении «в лодочку». Приняты международные обозначения пространствен­ных положений швов (рис. 15), в которых могут использовать­ся те или иные типы электродов.


Сварочные материалы

Рис. 15. Обозначение пространственных положений швов: 1 — потолочное; 2 — горизонтальное; 3 — вертикальное сверху вниз; 4 — нижнее; 5 — наклонное для угловых и тавровых соединений; 6 — вертикальное снизу вверх





Категория: Сварочные материалы | Добавил: Виктор (29.01.2013)
Просмотров: 5322 | Теги: электроды, сварочные электроды | Рейтинг: 0.0/0

Получить прайс

^ Наверх