ГЛАВА II. СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Назад: 1.3. Наплавочные стальные проволоки по ГОСТ 10543

2. Покрытые электроды для ручной дуговой сварки

2.1. Назначение и компоненты покрытия

Электроды для ручной дуговой сварки представляют собой стержни длиной от 150 до 450 мм, изготовленные из сварочной проволоки по ГОСТ 2246, на поверхность которых нанесен слой покрытия различной толщины. Один из концов электрода на длине 20…30 мм освобожден от покрытия для зажатия его в электрододержателе с целью обеспечения электрического контакта. Торец другого конца очищают от покрытия для возможности возбуждения дуги посредством касания изделия в начале процесса сварки.

Покрытие электрода предназначено для обеспечения комбинированной газошлаковой защиты металла сварочной ванны от взаимодействия с кислородом и азотом воздуха, проведения металлургической обработки расплавленного металла (раскисления, легирования, рафинирования), повышения устойчивости горения дуги и улучшения формирования шва.

Для реализации перечисленных функций покрытия, в его состав при изготовлении, вводят соответствующие компоненты.

См. слайд 4.

1. Шлакообразующие компоненты, составляющие основу покрытия, обычно это руды (марганцевая, титановая), минералы (ильменитовый и рутиловый концентраты, полевой шпат, кремнезем, гранит, мрамор, плавиковый шпат и др.). Состав шлакообразующих компонентов может быть различным: это окислы СаО, МgO, МпО, FеО, Аl₂Оз, SiO₂, ТiO, Nа₂O и соли (галогены СаF₂, NaCl, КСl и др.).

Таким образом, шлак состоит из окислов и солей и должен отвечать следующим требованиям: плотность и температура плавления шлака должны быть ниже плотности и температуры плавления металла и обладать хорошей отделимостью от сварного шва.

2. Газообразующие компоненты могут быть органического или минерального происхождения:

органические (крахмал, пищевая мука, декстрин, целлюлоза),

минеральные (карбонаты - мрамор СаСОз, магнезит МgСОз).

Газовая защита образуется в результате диссоциации органических веществ при температурах выше 200 ⁰С с образованием окиси углерода и водорода:

С_n(Н₂О)_n-1 = (n-1) × СО + (n-1) × Н₂ + С

Диссоциация 1 г. органических соединений приводит к выделению примерно 1450 см³ СО и Н₂, а 1 г. карбоната СаСОз - к выделению 340 см³ СО₂.

Диссоциация карбонатов происходит при температурах выше 600°С:

CaCO₃ = CaO + СO₂ , MgCO₃ = MgO + СO₂

c последующей диссоциацией СО₂: СО₂ = СО + О.

При обычном составе электродных покрытий на каждый грамм металла электродного стержня выделяется 90…120 см³ защитного газа (СО₂, Н₂), что обеспечивает достаточно надежное оттеснение воздуха от зоны сварки и попадание очень небольшого количества азота в металл шва (не более 0,02…0,03 %).

3. Раскисление и легирование металла шва производится раскислителями и легирующими элементами, в качестве которых используются кремний, марганец и титан в виде их сплавов с железом, так называемых ферросплавов. Алюминий в покрытие вводят в виде порошка-пудры. Указанные элементы обладают большим сродством к кислороду по сравнению с железом, восстанавливая железо из закиси:

FeO + Mn = MnO + Fe

Для рафинирования металла (снижения вредных примесей серы и фосфора) используют соединения кальция и марганец.

4. Повышение устойчивости горения дуги осуществляется введением ионизирующих (стабилизирующих) компонентов с низким потенциалом ионизации, в состав которых входят калий, натрий, кальций. Эти элементы входят в состав мрамора (СаСО₃) и жидкого стекла в виде (К₂О, Nа₂О).

5. Для улучшения формирования шва, особенно при сварке в положениях, отличающихся от нижнего, необходимо использовать покрытия, дающие “короткие” шлаки. “Короткие” шлаки имеют небольшой температурный интервал (около 100⁰С), при котором шлак переходит из жидкотекучего состояния в вязкое, способствуя удержанию металла сварочной ванны. Электроды с целлюлозным покрытием имеют температуру перехода 1450…1550 ⁰С и вязкость в жидком состоянии 2.2…3.5 пуаз, а электроды с основным покрытием - 1200…1300 ⁰С и вязкость - 0.2…0.7 пуаз.

6. Связующие вещества (водные растворы силикатов натрия и калия, называемые натриевым или калиевым жидким стеклом – Na₂O×n×SiO₂×m×H₂O, K₂O×n×SiO₂×m×H₂O) обеспечивают сцепление всех компонентов покрытия между собой и покрытия с металлическим стержнем. Для повышения прочности покрытия и устойчивости горения дуги применяют смесь из калиевого (30 %) и натриевого (70 %) жидкого стекла.

Для повышения производительности сварки, увеличения количества металла, вводимого в шов, покрытие может содержать железный порошок до 60% от массы покрытия.

При изготовлении электродов для сварки алюминия и его сплавов ввиду его большого сродства к кислороду применять покрытия с окислами нельзя, так как металл будет интенсивно окисляться. В этих случаях покрытия практически полностью состоят из бескислородных соединений, хлоридов и фторидов (КС1, NаС1, КF и т.д.), которые наносятся на стержни многократным окунанием стержней в водные растворы указанных компонентов.

Далее: 2.2. Классификация электродов по ГОСТ 9466