Сварочные покрытые электроды

 

Электроды для ручной дуговой сварки изготавливают по ГОСТ 9466-75. Они представляют собой стержни диаметром 1,6…12 мм и длиной до 450 мм из сварочной проволоки, в боль­шинстве случаев Св-08 и Св-08А, на поверхность которой нанесён слой покрытия (различной толщины). Один из концов электрода надлине 20...30 мм освобождён 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, а для облегчения зажигания дуги, в ряде случаев, наносят ионизирующий слой, например на основе графита. Покрытие предназначено для повышения устойчивости горения дуги, образования комбинированной газошлаковой защиты, леги­рования и рафинирования металла. Для выполнения перечислен­ных функций электродное покрытие должно содержать следующие вещества: шлакообразующие, газообразующие, раскисляющие, легирующие, стабилизирующие и связующие.

Классификация электродов и общие технические требования к ним представлены в основном стандарте ГОСТ 9466-75. Типы электродов регламентированы стандартами ГОСТ 9467-75, 10051-75, 10052-75.

Тип электрода (например, по ГОСТ 9467-75) характеризует механические свойства (или гарантированное содержание химических элементов) металла шва. В обозначении типа электрода буква «Э» означает электрод, а стоящее за ней число показывает временное сопротивление разрыву металла шва. Так, электрод типа Э-46А должен обеспе­чить временное сопротивление разрыву не менее 451 МПа (46 кгс/мм²). Буква А, стоящая в конце, указывает на повышенные пластические свойства металла сварного шва. Буквы и цифры, входящие в обозначение типов электродов для сварки теплоустойчивых и легированных сталей с особымисвой ствами показывают примерный химический состав наплавленного металла. Например, электроды типа Э-09Х1МФ (марка ЦЛ-20) дают в расплавленном металле около 0,09% углерода, 1% хрома и некоторое количество молибдена и ванадия.

Каждому типу может соответствовать одна или несколько марок электродов.

Марка электродов – это промышленное обозначение, ко­торое дано разработчиком. В наименовании марки никакой ин­формации о свойствах электродов не содержится.

Ниже представлена классификация покрытых электродов в зависимости:

- от их назначения (таблица 2.2);

- от вида покрытия (таблица 2.3);

- от пространственного положение сварки, наплавки (таблица 2.4);

- от применяемого рода и полярности сварочного тока (таблица 2.5);

- от толщины покрытия (таблица 5.6).

 

Таблица 2.2.

Классификация покрытых электродов в зависимости от назначения

 

Назначение электродов	Типы	Обозна-чение
Сварка углеродистых и низ­ко-легированных конструкци­онных сталей с временным сопротивле-нием разрывудо 600 МПа	9 типов (ГОСТ 9467-75): Э38, Э42, Э42А, Э46, Э46А, Э50, Э50А, Э55, Э60	У
Сварка легированных конст­рукци-онных сталей с времен­ным сопро-тивлением разрыву свыше 600 МПа	5 типов (ГОСТ 9467-75): Э70, Э85, Э100, Э125, Э150	Л
Сварка легированных тепло­устой-чивыхсталей	9 типов (ГОСТ 9467-75): Э-09М, Э-09МХ и др.	Т

Окончание таблицы 2.2

 

Назначение электродов	Типы	Обозна-чение
Сварка высоколегированных сталей с особыми свойствами	49 типов (ГОСТ 10052-75): Э-12Х13, Э-06Х13М, Э-10Х17Т и др.	В
Наплавка поверхностных сло­ёв с особыми свойствами	44 типа (ГОСТ 10051-75): Э-10Г2, Э-11ГЗ, Э-16Г2ХМ и др.	Н

 

Таблица 2.3

Классификация электродов в зависимости от вида покрытия

 

Характеристика электродов	Вид покрытия	Обозна-чение
Сварка во всех пространственных поло­жениях постоянным и переменным током. Не рекомендуется для сталей с повышен­ным содержанием серы и углерода. Не­достаток: возможны трещины в швах, сильное разбрызгивание	Кислый	А
Сварка во всехпространственных поло­жениях постоянным и переменным током	Рутило-вый	Р
Ильмени-товый	АР
Сварка постоянным током обратной по­лярности во всех пространственных по­ложениях металла большой толщины	Основный	Б
Сварка вовсех пространственных поло­жениях постоянным и переменным током. Целесообразны на монтаже, сварка сверху вниз. Недопуска­ют перегрева. Большие потери на раз­брызгивание	Целлю-лозный	Ц
Сварка конструкций и трубопроводов во всех положениях шва, кроме потолочного, при низком расходе на 1 кг наплавленного металла	Смешан-ный	РЦ
То же, с железным порошком в покрытии (более 20%)	БРЖ

 

Таблица 2.4

Классификация покрытых электродов в зависимости от допустимого пространственного положения шва

 

Пространственное положение шва	Обозначение
Для сварки во всех по­ложениях
Для сварки во всех по­ложениях, кроме верти­кального сверх увниз
То же, кроме верти­кального сверху вниз и потолочного
Для швов нижнего и нижнего «в лодочку»

 

Таблица 2.5

Классификация покрытых электродов в зависимости от рода и полярности применяемого сварочного тока

 

Напряжение холостого тока источника переменного тока, В	Полярность постоянного тока
Не при­меняет­ся	Обратная
50±5	Любая
Прямая
Обратная
70±10	Любая
Прямая
Обратная
90±5	Любая
Прямая
Обратная

 

Таблицы 2.6

Классификация электродов в зависимости от толщины покрытия

 

Характеристика электродов	Обозначение
С тонким покрытием (D/d ≤ 1,2)	М
Со средним покрытием (1,2 < D/d ≤ 1,45)	С
С толстым покрытием (1,45 < D/d ≤ 1,8)	Д
С особо толстым покрытием (D/d > 1,8)	Г

 

Пример условного обозначения электрода:

 

 

Флюсы сварочные

 

Сварочными флюсами называют специально приготовлен­ные неметаллические порошки с размером отдельных зёрен 0,25...4,0 мм. Флюсы применяют при автоматической и полуавто­матической сварке, для газовой сварки, электрошлаковой сварки и при наплавке. Флюсы, расплавляясь, образую тишлаковую защиту сварочной ванны от окисления кислородом воздуха. Кроме того, флюсы позволяют легировать металл сварочной ванны и удалять из него окислы, серу, фосфор и газы. Таким образом, флюсы вы­полняют те же функции, что и покрытия электродов при ручной дуговой сварке.

По назначению флюсы можно разделить на три основные группы:

1) для сварки низкоуглеродистых и низколегированных ста­лей;

2) для сварки легированных и высоколегированных сталей;

3) для сварки цветных металлов и сплавов.

Такое разделение является в известной мере условным, по­скольку флюсы, применяющиеся для сварки металлов одной груп­пы, иногда могут быть использованы для другой группыме таллов.

По химическом у составу различают:

1) окислительные флюсы, содержащие в основном МпО и Si0₂ (другими составляющими являются CaO, MgO, CaF₂, А1₂0₃); их применяют преимущественно применяют при сварке углеро­дистых и низколегированных сталей;

2) безокислительные, практически не содержащие МпО и Si0₂, в них входят, главным образом, фториды CaF₂ и прочные окислы металлов; их преимущественно исполь­зуют для сварки высоколегированных сталей;

3) бескислородные, целиком состоящие из фторидных и хло- ридных солей металлов, а также других составляющих, не содержащих кислород; используют для сварки алюминия, титана.

По способ уизготовления флюсы делятся на плавленные и керамические. Плавленные флюсы получаю тплавлением исход­ных материалов. В состав этих флюсов входят только шлакообра­зующие компоненты (марганцевая руда МпО, кварцевый песок Si0₂, плавиковый шпат CaF₂ и др.). Плавленные флюсы изготавли­вают в соответствии с требованиями ГОСТ 9087-81. Для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей используют плав­ленные флюсы АН-348, АН-60, ОСЦ-45, ФЦ-9; для сварки и на­плавки высоко- и среднелегированных сталей – АН-8, АН-20, АН-22, АН-26. Для механизированной сварки меди и её сплавов ус­пешно применяют те же флюсы, что и для сварки сталей: ОСЦ-45, АН-348, АН-20. Для сварки алюминия и его сплавов используют флюсы на основе фторидов и хлоридов щелочных металлов: АН-А1, УФОК-А1, МАТИ-1.

Керамические (неплавленные) флюсы кроме шлакообразующих ком­понентов содержат также раскислители и легирующие элементы. Их получают механическим смешиванием мелкоизмолотых компонен­тов с жидким стеклом, продавливанием полученной тестообразной массы через сито и последующим прокаливанием при 300°С.

Керамические флюсы позволяют значительно проще леги­ровать металлшва, для чего в состав флюса вводят требуемое количество легирующих примесей. Вторым важным преимущест­вом керамических флюсов является их малая чувствительность к ржавчине, окалине и влаге на поверхности свариваемых кромок деталей. Это особенно важно при строительно-монтажных работах на открытом воздухе.

Для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей применяют керамические флюсы марок К-11, КВС-19; для сварки легированных сталей – КС-З0ХГСНА, КС-Ш, ФЦК и др. При наплав­ке используют легирующие керамические флюсы марок: КС-Х12М, КС-3Х2В6 и др.

 

Защитные газы

 

При сварке в среде газов применяют два основных вида га­зов:

1) инертные, не взаимодействующие с металлом шва (аргон, гелий и их смеси);

2) химически активные газы, участвующие в реакциях с ме­таллом шва и электродом; по свойствам различают три группы активных газов: с восстановительными свойствами (водород, окись углерода); с окислительными свойствами (углекислый газ, водяные пары); выборочной активности (азот активен к черным металлам, алюминию, инертен к меди, её сплавам, золоту, серебру).

Инертные газы целесообразно применять для сварки алю­миния, магния, титана и сплавов, склонных при нагреве к энергич­ному взаимодействию с кислородом, азотом и водородом. Инерт­ные газы с добавками кислорода или углекислого газа применяют для сварки легированных сталей и сплавов.

Применение углекислого газа обеспечивает надежную изо­ляцию зоны дуги от соприкосновения с газами воздуха и предупреж­дает азотирование металла шва. При высокой температуре угле­кислый газ частично диссоциирует:

 

2СО₂ ↔ 2СО + О₂.

 

Все три компонент азащищают металл от воздействия воз­духа, но в то же время окисляют его, причем наиболее интенсивно те элементы металла, которые имеют большое сродство к кисло­роду (Si, Мn, Сu и др,). Поэтому при сварке в среде углекислого газа используют сварочную проволоку с повышенным содержани­ем марганца и кремния (Св-12ГС, Св-08ГС, Св-08Г2С). Углекислый газ применяют при сварке углеродистых и легированных сталей.

Водород защищает металл от окисления и азотирования. При высоких температурах, имеющих место в зонедуги, он легко соединяется с углеродом, содержащимся в основном металле, об­разуя газообразный углеводород. В результате этой реакции со­держание углерода в металле шва может значительно снизиться.

Азот применяют для сварки металлов и сплавов, не взаимо­действующих с этим газом (например, медь, некоторые аустенитные стали).

 

Порядок выполнения работы

 

1) Ознакомиться с общей характеристикой сварочных материа­лов, используя стенды, планшеты и натурные образцы.

2) Ознакомиться с процессом автоматической сварки под сло­ем флюса, выполненным электродами различного типа.

3) Выполнить данными электродами односторонние стыковые швы, дать характеристику горения дуги; оценить качество полученного сварного шва (наличие пор, трещин, подрезов, наплывов и др.).

4) Написать отчет.

 

Содержание отчёта

1. Цель работы.

2. Дать краткую характеристику и назначение каждого свар­ного материала (объем определяет преподаватель):

- привести по одному примеру марки сварочной сплошной проволоки из каждой группы и расшифровать;

- указать характерное отличие порошковой от сплошной про­волоки и области применения;

- назвать все сварочные материалы при сварке неплавящимися электродами и дать их характеристику;

- обосновать необходимость покрытий сварочной проволоки при изготовлении электродов;

- сформулировать понятие «тип» и «марка» электродов;

- расшифровать структуру условного обозначения покрытых электродов (по сертификату);

- указать, в каких способах сварки применяются флюсы, и обосновать необходимость их применения; какие способы сварки выполняются с применением защитных газов; виды и назначение газов.

3. Характеристика выбранных для данной работы электродов.

4. По результатам работы заполнить таблицу.

 

Тип элек-трода	Марка элек-трода	Дтаметр электр-ода, мм	Характе-ристика дуги	Степень разбрыз-гивания дуги	Наличие пор, трещин	Степень форми-рования

 

Лабораторная работа № 3