ГЛАВА II. СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Назад: 3.2. Марки и обозначение проволок по ГОСТ 26271

4. Неплавящиеся электроды для сварки в защитных газах

Неплавящиеся электроды служат для поддержания горения дуги и должны отвечать следующим требованиям: иметь высокую температуру плавления (обладать стойкостью - расход должен быть минимальным), минимальную теплопроводность и высокую эмиссионную способность (малую работу выхода электронов). Этим требованиям отвечают тугоплавкие металлы (вольфрам, цирконий, гафний, ниобий, тантал) и угольные, и графитовые электроды.

1. Вольфрамовые электроды изготавливают по ГОСТ 23949 следующих марок: из чистого вольфрама - ЭВЧ (99.92 % W) и с присадками окислов лантана - ЭВЛ, тория – ЭВТ-15, иттрия – ЭВИ-1, ЭВИ-2, ЭВИ-3 (две последние марки содержат 0.01 % тантала).

Легирование вольфрама окислами иттрия (Y₂O₃), лантана (La₂O₃) или тория (ThO₂) в небольших количествах (1.0…3.5 %) резко увеличивает эмиссионную способность вольфрама-катода за счет снижения работы выхода электронов (с 4.5 эВ у W до 2.6 эВ). В результате возрастает стойкость электродов (способность длительное время сохранять заостренную форму) при максимальных токах, повышается стабильность горения дуги. Однако все электроды на основе вольфрама требуют при сварке защиты их инертными газами от окисления кислородом воздуха.

Для сварки на переменном токе применяются электроды из чистого вольфрама ЭВЧ, для сварки на постоянном токе прямой полярности – электроды ЭВЛ, ЭВТ-15 (из-за естественной радиоактивности применяются редко) и ЭВИ-1, ЭВИ-2, ЭВИ-3. При температуре катода 3500 0С обеспечивается плотность тока примерно 1000 А/см², а при – 3000 ⁰К всего - 50 А/см². Таким образом, термоэмиссионного тока достаточно для поддержания дугового разряда только при применении в качестве катода W, С , Та, Mо.

Электроды из вольфрама диаметром до 3,0 мм изготавливаются волочением, а свыше - ковкой. Размеры электродов и предельные отклонения должны соответствовать ГОСТ 23949: номинальные диаметры 0.5, 1.0, 1.6, 2.0, 2.5, 3.0…10.0 мм, а длина от 75 до 300 мм.

Условное обозначение вольфрамовых электродов включает марку, диаметр, длину и ГОСТ 23949. Ниже приведен пример условного обозначения электрода марки ЭВЛ, диаметром 2,0 мм, длиной 150 мм:

Электрод вольфрамовый ЭВЛ-2 – 150 – ГОСТ 23949-80

См. слайд 13.

Каждый электрод должен иметь цветную маркировку. Цвета маркировки электродов следующие: ЭВЧ – не маркируется, ЭВЛ – черный, ЭВИ-1 – синий, ЭВИ-2 – фиолетовый, ЭВИ-3 – зеленый, ЭВТ-15 – красный. Маркировка должна быть нанесена на одном из концов электрода на его торец или боковую поверхность у торца на длине 5…10 мм в виде полосы или точки.

Вольфрамовые электроды дороги в производстве, поэтому их расход особо учитывается. Причинами повышенного расхода электродов являются: возбуждение дуги с короткого замыкания (испарение вольфрама), оплавление при больших токах, неправильном выборе диаметра и полярности, окисление при недостаточной защите.

Для уменьшения блуждания дуги и ее концентрации на торце электрода его конец затачивают на конус (на длине 2...3 диаметра электрода) с углом 30…60^о для получения пятна с диаметром, равным 0.2…0.5 мм.

В плазматронах при термической резке металлов в кислородосодержащих смесях используют циркониевые и гафниевые электроды, образующиеся окислы циркония обладают достаточной электропроводностью и стойкостью.

2. Графитовые и угольные электроды применяются для сварки в углекислом газе и для дуговой резки металлов. Они отличаются разным строением углерода. В графитовых электродах углерод имеет кристаллическое строение, в угольных - амфорное. Для угольного электрода электрическое сопротивление в 4 раза больше по сравнению с графитовым. Температура начала окисления на воздухе угольного электрода 500 ⁰С, графитового 640 ⁰С, следовательно, по этим показателям предпочтительнее применение графитовых электродов. Угольные электроды выпускаются по ГОСТ 4426.

Высокая температура испарения углерода (4500 ⁰К) обеспечивает его малый расход за счет испарения, но при взаимодействии с воздухом происходит его окисление и угар с возможным науглероживанием сварочной ванны. Уменьшить разогрев электрода можно за счет увеличения его сечения. По этой причине угольные и графитовые электроды обычно применяют больших диаметров (6…20 мм и выше) при рекомендуемой плотности тока – 4…5 А/мм², что затрудняет действия сварщика. Для повышения стойкости угольных электродов (при больших токах) производят его поверхностное омеднение.

В сварочных автоматах из-за испарения электрода необходимо предусматривать автоматическую подачу электрода в зону сварки.

Далее: 5. Защитные газы