Электродные покрытия: назначение и состав. Назначение электродного покрытия
Электродные покрытия: назначение и состав
В зависимости, от отношения D/d (где D - диаметр покрытия, d - диаметр электродной проволоки) электроды подразделяются на 4 типа:
М - электроды с тонким покрытием D/d≤l,2;
С - электроды со средним покрытием l,2<D/d≤l,45;
Д - электроды с толстым покрытием l,45<D/d≤l,8;
Г - электроды с особо толстым покрытием D/d>l,8.
Тонкое покрытие предназначено только для стабилизации горения дуги и не создает защиты для расплавленного металла шва, что приводит к окислению и азотированию наплавленного металла.
Электроды с тонким покрытием не могут использоваться при выполнении ответственных сварочных швов, так как сварочный шов получается хрупким, пористым с различными неметаллическими включениями. Наиболее простое тонкое покрытие изготавливается из мелко просеянного мела, разведенного на жидком стекле.
На 100 весовых частей мела берется 25-30 весовых частей жидкого стекла. Полученная смесь размешивается в воде до получения сметанообразно- го состояния. Покрытие наносится на электродную проволоку окунанием, с последующей сушкой при температуре 30-40°С.
Более качественные сварные швы дают электроды с покрытием, основой которого является титановый концентрат.
Сварные соединения высокого качества выполняются электродами со средним, толстым и особо толстым покрытием.
Для выполнения перечисленных функций покрытие электрода должно содержать следующие компоненты:
Компонент 1. Ионизирующие вещества, облегчающие возбуждение сварочной дуги я поддерживающие ее стабильное горение. В качестве ионизирующих веществ используют мел, мрамор, поташ, полевой шпат и т. п.
Компонент 2. Защитные вещества, которые при сварке разлагаются и сгорают, выделяя большое количество газов, защищающих сварочную ванну от контакта с газами атмосферы. Благодаря этим веществам металл шва защищается от воздействия кислорода и азота воздуха. Такими газообразующими веществами являются крахмал, древесная мука, целлюлоза и т. п.
Компонент 3. Раскислители обладают большим сродством к кислороду и поэтому восстанавливают металл шва, улучшая его качество. В качестве раскислителей используют ферросплавы, алюминий, графит и т. п.
Компонент 4. Легирующие вещества позволяют получить различные полезные свойства сварочного шва. Хорошими легирующими веществами являются ферромарганец, ферросилиций, феррохром, ферротитан.
Компонент 5. Шлакообразующие вещества образуют шлак, который, затвердевая на поверхности шва, препятствует его быстрому охлаждению, а также защищает от воздействия атмосферы. В качестве шлакоо- бразующих веществ используют полевой шпат, кварц, мрамор, рутил, марганцевую руду и т. п.
Компонент 6. Связывающие вещества, предназначенные для замешивания всех компонентов покрытия, а также для удержания покрытия на электроде и придания ему достаточной механической прочности после сушки. Обычно в качестве связующего вещества используют жидкое стекло. Реже применяют декстрин.
Качественные покрытия разделяют на четыре основные группы:
Группа 1. Кислые покрытия, содержащие руды в виде окиси железа, марганца, кремния, иногда титана.
Группа 2. Основные покрытия, имеющие в качестве основы фтористый кальций и карбонад кальция. Сварку электродами с основным покрытием осуществляют на постоянном токе и обратной полярности. Вследствие малой склонности металла к образованию кристаллизационных и холодных трещин электроды с этим покрытием используют для сварки больших сечений.
Группа 3. Целлюлозные покрытия, имеющих в качестве основы целлюлозу, муку или другие органические составы, создающие газовую защиту дуги и образующие при плавлении тонкий шлак. Электроды с целлюлозным покрытием применяют, как правило, для сварки стали малой толщины.
Группа 4. Рутиловые покрытия, основной компонент которых рутил. Для шлаковой и газовой защиты в покрытия этого типа вводят соответствующие минеральные и органические компоненты.
Способы контроля качества сварных соединений
Рассмотрим неразрушающие способы контроля сварных соединений.
Контроль качества сварных соединений проводят для определения дефектов сварных швов, плотности и физико-химических свойств сварного соединения.
Контроль качества сварных соединений включает методы контроля, предупреждающие образование дефектов, и методы контроля, выявляющие дефекты.
Методы контроля, предупреждающие дефекты:
· контроль подготовки под сварку, при котором производят проверку качества свариваемого металла, сварочных материалов, контроль подготовки кромок свариваемых деталей и сборки их в узел, контроль состояния сварочного оборудования и оснастки, квалификации сборщиков и сварщиков;
· контроль сварочных работ с проверкой режимов сварки, правильности ведения процесса, порядка наложения швов, зачистки швов и кратеров.
Методы контроля, выявляющие дефекты
Внешний осмотр сварного соединения. Внешним осмотром можно выявить наружные дефекты соединения: подрезы, незаверенные кратеры, наплывы, поверхностные поры, непровары, трещины, прожоги, наличие смещения сваренных деталей.
Перед осмотром сварной шов и прилегающие поверхности зачищают от окалины, шлака, брызг металла. Для осмотра можно применить лупу с 5-10-кратным увеличением.
Проверка сварных швов на непроницаемость. Проверка на непроницаемость проводится для емкостей, работающих под давлением жидкостей или газов, после проверки наружным осмотром и устранения дефектов.
Испытание гидростатическим давлением производится одним из двух способов.
Первый способ заключается в полном или частичном заполнении водой для открытых емкостей с временем выдержки 2...24 ч. Емкость считается выдержавшей испытание, если в течение установленного времени не будет пропусков воды и не снизится ее уровень.
Второй способ заключается в том, что закрытые сосуды (котлы, трубопроводы) заполняются водой с созданием избыточного контрольного (в 1,5...2 раза выше рабочего) давления. Изделие выдерживается под избыточным давлением 5 мин, потом давление снижают до рабочего, околошовную зону (на 15...20 мм от шва) обстукивают молотком с круглым бойком. Участки шва с течью в виде капель и запотевания отмечаются мелом. Вода сливается, а отмеченные участки шва вырубаются и завариваются, после этого изделие подвергается повторному испытанию.
Испытание давлением газа применяется для определения непроницаемости емкостей или трубопроводов, работающих под давлением.
При проверке испытуемая емкость герметизируется и в нее подают газ (воздух, азот, инертные газы) до получения в ней давления, заданного техническими условиями. Затем все сварные швы промазываются мыльным раствором (100 г мыла на 1 л воды). Признаком брака служит появление мыльных пузырей на промазанной поверхности.
Малогабаритные емкости при возможности герметизируют заглушками, погружают в ванну с водой и подают газ под давлением на 10...20% выше рабочего. Дефекты в швах определяют по появлению пузырьков газа в воде у швов.
Испытание аммиаком основано на свойстве некоторых индикаторов (водный раствор азотнокислой ртути или спирто-водный раствор фенолфталеина) изменять окраску под действием сжиженного аммиака. При этом способе контроля сварных швов тщательно очищается поверхность сварного соединения от шлака, ржавчины и масла. После этого на одну сторону шва укладывается бумажная лента или ткань, пропитанная индикатором, а с другой стороны нагнетают воздух с примесью 1% аммиака. Давление воздуха не должно превышать расчетного для испытуемой конструкции.
При наличии дефектов в шве аммиак окрашивает бумагу или ткань с индикатором в серебристо-черный цвет через 1...5 мин.
БИЛЕТ 9
1. Классификация и характеристика электродов
Основной классификацией товаров в данной категории считается распределение по типу покрытия изделий.
Рутиловые электроды
Более 50% основы для покрытия данного типа изделий является природный концентрат TiO2.
Эксплуатационные преимущества электродов данного типа заключаются в:
· относительно низкой степени вреда, причиняемого сварщику испарениями;
· обеспечении стабильного горения сварной дуги;
· пониженном разбрызгивании металла;
· превосходном формировании шва;
· простоте отделения шлака.
Кислые электроды
Основой покрытия изделий данного типа являются оксиды металлов. Отличительной чертой данных изделий считается низкая стоимость, что позволяет снижать издержки при производстве больших объемов работ.
Читайте также:
lektsia.com
5.3. Электродные покрытия
При сварке электродами с кислым покрытием происходит бурное кипение ванны и хорошая дегазация шва; однако увеличено разбрызгивание, выделяется много вредных марганцевых соединений, и в шве могут образовываться горячие трещины; типичные представители электродов с таким покрытием- ЦМ-7,ОММ-5,АНО-1и др.; они токсичны.
Основное - Б, содержащее карбонаты кальция, магния, плавиковый шпат и ферросплавы. Шлаковая и газовая защита осуществляется указанными компонентами. При сварке электродами с основным покрытием обеспечиваются высокие механические свойства шва, особенно ударная вязкость при низкой температуре, низкое содержание водорода, а также стойкость против образования трещин; выделяется значительно меньшее количество вредных газов и паров, однако требуются хорошая очистка свариваемого металла от ржавчины и окалины и поддержание короткой дуги против образования пористости. Типичными представителями электродов с основным покрытием являютсяУОНИ-13/45,УОНИ-13/55,СМ-11и др.
Рутиловые - Р, содержащие рутиловый концентрат (рутил – ископаемыйTiO2), ильменит, ферромарганец, карбонаты кальция, магния и др. компоненты. Электроды с рутиловым покрытием марокМР-3,АНО-4,ОЗС-3,ОЗС-4и др. отличаются высокими технологическими качествами и широко распространены в строительных организациях.
Для возможности сварки на постоянном и переменном токах компоненты основных и рутиловых покрытий замешивают на калиево-натриевомжидком стекле или добавляют в сухую шихту размолотую глыбу калиевого стекла, что значительно увеличивают стабильность горения дуги;
Целлюлозное - Ц, содержащее в основном органические материалы (целлюлозу, древесную муку, крахмал и др.) и ферросплавы. При сварке это покрытие создает главным образом газовою защиту; толщина целлюлозного покрытия невелика, оно относится к тонкому или среднему покрытию. Электроды с целлюлозным покрытием пригодны для сварки во всех пространственных положениях. Представители электродов с целлюлозным покрытием - марокВСЦ-2,ВСЦ-3,ОМА-2,ВСП-1б и др.
Могут быть покрытия смешанного типа, имеющие соответствующее двойное обозначение, или прочие - П.
При наличии в покрытии железного порошка(более 20%) к обозначению добавляют букву Ж.
Пример обозначения электродов в документации– электроды УОНИ-13/45- 40 - ГОСТ9466-75,а на этикетке или в маркировке коробок, пачек, ящиков:
Э42А -УОНИ13 /45- 4.0-УД
,
Е432(Б)- Б10ГОСТ 9466- 75,ГОСТ 9467- 75
что обозначает: электроды типа Э42А, марка УОНИ-13/45,диаметр 4мм, для сварки
studfiles.net
Электродные покрытия
СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ
Электродные покрытия можно рйзделить на две основные группы:
стабилизирующие (стабилизировать — делать более * устойчивым), или тонкие;
качественные, или толстые.
Стабилизирующие (тонкие) покрытия имеют в своем составе вещества, молекулы и атомы которых легко ионизируются, т. е. обладают низким потенциалом ионизации, поддерживая этим горение дуги и облегчая ее возбуждение при непрерывном изменении полярности переменного тока. Такие покрытия называют также ионизирующими. Они наносятся на проволоку слоем толщиной в 0,1—0,3 мм и составляют 1—2% от веса электродной проволоки. Исследования акад. К. К. Хренова показали, что наиболее легко ионизируются и обеспечивают устойчивость горения дуги пары калия, встречающегося в виде природных минералов (гранита, полевого шпата) и химических веществ (хромат и бихромат калия, поташ, калиевая селитра), а также кальция, который входит в состав мрамора и мела в виде углекислого кальция —СаС03.
Из тонкйх покрытий наиболее распространено меловое покрытие, состоящее из чистого мела, разведенного на жидком стекле. На 80—85 весовых частей мела берется 15—20 частей жидкого стекла. Хорошие результаты дает тонкое покрытие А-1 следующего состава: 81% титановой руды (концентрат), 10% марганцевой руды, 9% селитры калиевой, 15% жидкого стекла к весу сухой части покрытия. Покрытие А-1 разработано Институтом электросварки им. Е. О. Патона.
Жидкое стекло представляет собой склеивающее вещество, применяемое для приготовления всех видов покрытий для электродов. По своему составу жидкое стекло является силикатом — солью кремниевой кислоты щелочных металлов (натрия или калия). Применяется в основном натровое жидкое стекло — силикат натрия, химическая формула которого ЫагО - SiCh. Отношение количества двуокиси кремния к щелочи в жидком стекле, т. е.
SiOo т т
т =-------- -, называется модулем жидкого стекла. Чем выше
Na20
модуль, тем большей клейкостью обладает жидкое стекло. Для электродных покрытий применяется обычно натровое жидкое стекло с модулем от 2,2 до 3. Калиевое жидкое стекло вводится в некоторые покрытия для повышения устойчивости горения дуги.
Тонкие покрытия не могут защитить наплавляемый металл от кислорода и азота атмосферного воздуха. Поэтому окисление и азотирование металла шва и выгорание его элементов при сварке тонкопокрытыми электродами будут лишь немногим меньше, чем при сварке голыми электродами. Вследствие этого электроды с тонкими покрытиями дают сравнительно хрупкий, неплотный наплавленный металл, загрязненный посторонними включениями, и могут применяться только при сварке неответственных конструкций.
Тонкие покрытия в основном использовали в начальный период промышленного внедрения дуговой сварки на переменном токе, когда теория металлургических процессов при сварке еще только разрабатывалась, а размеры производства электродов с толстыми качественными покрытиями и их номенклатура были крайне ограничены.
Назначение качественного покрытия электродов заключается в следующем: а) повышении устойчивости горения дуги; б) создании вокруг дуги защитной оболочки из газов и шлаков для предохранения жидкого металла от окисления кислородом и азотирования азотом окружающего воздуха; в) образовании защитного слоя шлака на поверхности сварочной ванны для раскисления и замедления остывания металла шва; г) введении в металл шва дополнительных легирующих элементов для улучшения его механических свойств.
Качественные покрытия позволяют получать плотный, прочный и вязкий наплавленный металл без пор, раковин и шлаковых включений, не уступающий по механическим свойствам основному металлу. Они наносятся на проволоку слоем толщиной от 0,7 до 2,5 мм. Вес качественного покрытия составляет от 30 до 75% веса металлического стержня электрода. Один конец электрода (контактный) остается непокрытым на длине около 50 мм этим концом электрод вставляется в электрододержатель.
В безогарковых электродах покрытие наносится по всей длине электрода, который с обоих концов зачищается на конус. В этом случае длина электрода диаметром 4; 5 и б мм делается несколько меньшей и обычно равна 350 мм.
Качественные покрытия должны удовлетворять следующим требованиям:
1. При плавлении покрытие должно образовывать жидкий защитный шлак и газы.
2. Температура плавления покрытия должна быть близка к температуре плавления металла электрода и лежать в пределах 1100—1200°.
3. Обеспечивать устойчивое горение дуги при сварке на переменном токе (этому требованию отвечают не все покрытия).
4. Прочно держаться на электроде, покрывая его плотным и равномерным слоем без отслаивания или растрескивания.
5. Быть возможно более водоупорным и не портиться от воздействия влажного воздуха.
6. Шлак должен получаться не слишком вязким и легко растекаться по наплавленному металлу, покрывая его равномерным слоем. Правильно подобранная вязкость шлака имеет важнейшее значение для создания наиболее благоприятных условий протекания металлургических процессов при сварке.
7. Шлак должен обладать раскисляющими (восстановительными) свойствами по отношению к окислам металла.
8. Застывший шлак должен иметь большую усадку, чем металл шва, и поэтому легко отделяться от поверхности шва.
9. В электродах для вертикальной и потолочной сварки шлак должен быстро затвердевать и удерживать капли металла от стенания вниз.
10. Покрытия не должны содержать примесей, вредно влияющих на качество шва (серы, фосфора, влаги и др.).
Советскими учеными разработана теория металлургических процессов, позволяющая точно рассчитывать составы электродных покрытий в соответствии с предъявляемыми требованиями к свойствам наплавленного и основного металла.
Применяемые для приготовления электродных покрытий вещества условно могут быть классифицированы на следующие группы:
Шлакообразующие — минеральные вещества, содержащие окислы металлов (руды): титановую руду (иль
менит), обогащенную титановую руду (титановый концентрат), природную двуокись титана (рутил), марганцевую
РУДУ (пиролюзит), полевой шпат, плавиковый шпат, мел, фарфоровую глину (каолин), кварц, гранит, мрамор[5].
Титановая и марганцевая руды увеличивают скорость затвердевания шлака, что особенно важно при сварке вертикальных и потолочных швов. Титановая руда также увеличивает скорость плавления электрода, что повышает производительность сварки. Полевой шпат увеличивает устойчивость горения дуги, но при этом повышает жидкотекучесть шлаков. Полевой шпат иногда заменяют гранитом. Плавиковый шпат и двуокись титана понижают вязкость и температуру плавления шлака, придают ему нужную скорость затвердевания, однако плавиковый шпат в то же время снижает устойчивость горения дуги, так как входящий в его состав фтор способен образовывать отрицательные ионы, наличие которых снижает величину заряда околокатодного пятна, вследствие чего для повторного зажигания дуги переменного тока требуется более высокое напряжение.
Г азообразующие — крахмал, древесная мука, хлопчатобумажная пряжа, целлюлоза, древесный уголь, пищевая мука.
Раскислители — ферромарганец, ферросилиций, ферротитан, ферромолибден, алюминий.
Легирующие — ферромарганец, ферросилиций, феррохром, ферротитан и реже окислы металлов (окись меди, окись хрома, углекислый никель и др.). Основным легирующим веществом в большинстве покрытий является ферромарганец, который служит одновременно раскислителем. Марганцевая руда также используется как легирующее вещество в покрытии, увеличивая содержание марганца в металле шва. Для легирования углеродом в покрытие вводят графит.
Связующие — придают покрытию вид пасты и после затвердевания прочно удерживают его на стержне. Для этой цели применяют жидкое стекло, реже — декстрин.
С т а б и л и з и р у ю щ и е — поташ (К2С03), калиевое жидкое стекло. т *
Ввиду большого разнообразия применяемых составов покрытий качественные электроды делятся на типы не по составу покрытий, а по назначению электродов и механическим свойствам (прочности и пластичности) металла шва и сварного соединения, получаемых при сварке электродами данного типа[6]. В зависимости от назначения действующими ГОСТ предусматриваются, например электроды для сварки конструкционных сталей; электроды для сварки легированных теплоустойчивых сталей;
электроды для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами и др.
В обозначение типа электрода, например по ГОСТ 9467—60, входит буква Э (означает электрод) и цифры, указывающие предел прочности металла шва в кгс/ммг (в электродах для сварки конструкционных сталей). Например, марка Э42 показывает, что электрод предназначен для сварки конструкционных сталей и обеспечивает временное сопротивление разрыву металла'шва 42 кгс/мм2. Буква А, стоящая в обозначении электрода после цифр, указывает на использование в них проволоки (ГОСТ 2246—60) с наименьшим содержанием серы и фосфора, что позволяет получать наплавленный металл повышенной пластичности и вязкости; такие электроды применяются для сварки наиболее ответственных конструкций.
Электроды, используемые при сварке теплоустойчивых молибденовых сталей, обозначаются Э-М, хромомолибденовых — Э-ХМ, хромомолибденованадиевых—Э-ХМФ, хромомолибденованадиево-
| Таблица 4 Электроды для дуговой сварки конструкционных сталей по ГОСТ 9467—60
|
ниобиевых теплоустойчивых сталейЭ-ХМФБ. ОбозначениеЭ-Х2МФБ показывает, что электрод предназначен для сварки теплоустойчивой хромомолибденованадиевониобиевой стали и металл шва содержит не менее 2% хрома; обозначение Э-Х5МФ — то же, но содержание хрома в шве должно быть не менее 5%. Для электродов, применяемых при сварке теплоустойчивых легированных сталей, нормы механических свойств соответствуют свойствам металла шва, прошедшего термическую обработку, указанную в паспорте электрода. ГОСТ 9467—60 на электроды для сварки конструкционных сталей регламентирует также максимально допустимое содержание серы и фосфора в металле шва или наплавки, а на электродыдля сварки теплоустойчивых сталей—также и химический состав металла шва или наплавленного металла. Размеры и общие технические требования к электродам для дуговой сварки Сталей и наплавки регламентируется ГОСТ 9466—60.
В табл. 4 и 5 приведены типы электродов по ГОСТ 9467—60 для дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей.
К типу Э34 относятся электроды с меловым покрытием и покрытием А-1. К типу Э42 — с покрытиями МЭЗ-04, ОММ-5, ЦМ-7, ЦМ-7С и др.; к типу Э42А — с покрытием УОНИ-13/45; к типу Э50А — с покрытием УОНИ-13/55 и др.
Для сварки малоуглеродистых сталей наиболее широко применяются электроды с толстыми покрытиями ОММ-5, ЦМ-7, ЦМ-7С и МЭЗ-04, относящимися к группе кислых покрытий. Составы шихты для этих покрытий (в% по весу) следующие:
| ОММ-5 | ЦМ-7 | МЭЗ-04 | |
| Марганцевая руда (пиролюзит) | 21 | —, | 24,5 |
| Ферромарганец .......................... | 20 | 30 | 21,5 |
| Титановый концентрат.... | 37 | — | — |
| Крахмал....................................... | 9 | 5 | 4 |
| Полевой шпат............................. | 13 | — | — |
| Железная руда. гематит (крас | |||
| ный железняк).......................... | 33 | — | |
| Г ранит......................................... | — | 32 | — |
| Титаномагнетитовая руда, со - - держащая более 13% окнсн титана н 64—70% окисн | |||
| железа...................................... | — | — | 30 |
| Каолин ....':........................ | — | — | 5 |
| Маршаллнт (пылевидный кварц, содержащий 90— 98% окиси | |||
| кремния).................................. | — | — | 15 |
| Жидкое стекло, к весу сухой | |||
| части покрытия........................ | 30—35 | 30 | 30 |
| Коэффициент наплавки, г/а-час | 6,5—7,2 | 11 / | 8,4—9 |
| Электроды для дуговой сварки теплоустойчивых сталей по ГОСТ 9467—60
|
Покрытие ОММ-5 разработано бывш. Оргаметаллом, покрытие ЦМ-7—отделом сварки ЦНИИТМАШ, покрытие МЭЗ-04 — МоСков - ским электродным заводом.
, Перечисленные покрытия могут применяться для электродов при сварке швов на переменном и постоянном токе, в любом пространственном положении. При сварке электродами с проволокой Св-08 с покрытием ОММ-5 наплавленный металл имеет следующий состав: около 0,1% углерода, 0,8—0,9% марганца, около 0,1% кремния, 0,04—0,05% кислорода. Средние механические свойства сварного соединения из малоуглеродистой стали при этом получаются следующие: предел прочности 46—50 кгс/ммг, относительное удлинение 25%, ударная вязкость 10—12 кгс-м/см2, угол загиба 180°. Недостатком покрытия ОММ-5 является склонность к поглощению влаги и в связи с этим необходимость хранения в сухом помещении, что обусловлено присутствием в его составе крахмала. Отсыревшее покрытие перед сваркой необходимо просушивать в течение нескольких часов при 180—200° во избежание получения пористого металла шва.
К группе электродных покрытий основного типа относятся широко распространенные покрытия УОНИ-13, состоящие из соединений кальция, плавикового шпата и ферросплавов.
Покрытия УОНИ-13 применяются нескольких марок: УОНИ - 13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65, УОНИ-13/85, УОНИ-13/нж. Цифра в знаменателе указывает предел прочности наплавленного металла в кгс/мм?, обеспечиваемый электродом с данной маркой покрытия. Составы покрытий УОНИ-13 следующие (в % по весу):
УОНИ - УОНИ - УОНИ - УОНИ - УОНИ 13,45 13/55 13 65 13/85 13 нж
TOC o "1-5" h z Мрамор (СаСОз) ... 53 54 51 54 57,5
Плавиковый шпат
(CaF2)................................. 18 15 15,5 15 33,5
Кварц...................................... 9 9 8 — —
Ф
msd.com.ua
Презентация На тему Назначение компонентов электродных покрытий для
Презентация На тему: «Назначение компонентов электродных покрытий для РДС» .
Общее назначение электродных покрытий - обеспечивание стабильности горения сварочной дуги и получение металла шва с заранее заданными свойствами (прочность, пластичность, ударная вязскость, стойкость против коррозии, и др. ). Стабильность горения сварочной дуги достигается снижением потенциала ионизации воздушного промежутка между электродом и свариваемой деталью. Покрытия выполняют защитную функцию, шлаковая защита служит для защиты расплевленного металла шва от воздействия кислорода и азота воздуха путем образования шлаковых оболочек на поверхности капель электродного металла, переходящих через дуговой промежуток, и для образования шлакового покрова на поверхности расплавленного металла. Шлаковое покрытие уменьшает скорость охлаждения и затвердевания металла шва, способствуя выходу из него газовых и неметаллических включений. Шлакообразующими компонентами являются; титановый концентрат, марганцевая руда, каолин, мрамор, мел, кварцевый песок, доломит, полевой шпат и др.
Легирование металла шва производится для придания специальных свойств наплавленному металлу. Наиболее часто применяются такие легирующие компоненты как хром, никель, млибден, вольфрам, марганец, титан и др. Легирование металла иногда производится специальной проволокой, содержащей нужные элементы. Чаще металл шва легируют введением легирующих компонентов в состав покрытия электрода. Легирующие компоненты - ферросплавы, иногда чистые металлы. Для повышения проиводительности, т. е. для увеличения количества наплавляемого металла в единицу времени, в электродные покрытия иногда вводят железный порошок. Введеный в покрытие железный порошок улучшает технологические свойства электродов (облегчает повторное зажигание дуги, уменьшает скорость охлаждения наплавленного металла, что благоприятно сказывается при сварке в условиях низких температур) Для закрепления покрытия на стержне используют связывающие компоненты, жидкое стекло имеет также стабилизирующие свойства.
По видам покрытия электродов подразделяются: Кислое - А Характеристики. Такие электроды малочувствительны к образованию пор в швах при наличии окалины и ржавчины на кромках свариваемого металла. Обладают малой склонностью к порообразованию при сварке длинной дугой и на форсированных режимах. Высокопроизводительны. Обеспечивают стабильность процесса сварки на переменном токе и легкое зажигание дуги при невысоком напряжении холостого хода источника питания. Металл шва соответствует кипящей стали. Наводороживание металла шва ограничивает использование таких электродов для сварки закаливающихся углеродистых и легированных сталей. Для электродов с кислым покрытием недопустима высокотемпературная прокалка. Недостаточная отделяемость шлака способствует «зашлаковке» шва при многослойной сварке. К недостаткам этих электродов следует отнести повышенное разбрызгивание и высокую токсичность. Применение. Для сварки неответственных конструкций из низколегированных сталей в строительстве и машиностроении. Эффективны при сварке в нижнем положении, но могут быть использованы для вертикальных и горизонтальных швов. Основное - Б (фтористо-кальциевое) Характеристики. Малая окислительная способность покрытия обеспечивает хорошее раскисление и легирование наплавленного металла. В металле шва понижено содержание водорода, кислорода, примесей серы и фосфора. Шов стоек к образованию горячих трещин и сероводородному растрескиванию. Электроды требуют прокаливания непосредственно перед сваркой, чтобы не возникало пор. Нестабильность горения дуги позволяет вести сварку только постоянным током обратной полярности. Удлинение дуги и большие зазоры приводят к старению и охрупчиванию металла шва из-за насыщения его азотом. Применение. Для сварки закаливающихся сталей, склонных к образованию холодных трещин; сталей с повышенным содержанием серы и фосфора; хорошо раскисленных спокойных сталей с высоким содержанием углерода и серы; низко- и высоколегированных сталей, работающих при больших динамических и знакопеременных нагрузках в коррозионноактивных средах при высоких температурах. Эффективны при многослойной сварке во всех пространственных положениях конструкций с высокой жесткостью, трубопроводов с сероводородной средой.
Целлюлозное – Ц Характеристики. Из-за небольшой толщины покрытия количество легкоудаляемого шлака невелико. Благодаря глубокому проплав-лению обеспечивается качественная сварка корневого шва без пор и зашлаковок при значительных зазорах стыкуемых кромок. Дуга горит стабильно на переменном и постоянном токах. При сварке возможно наводороживание металла шва. Он становится склонным к образованию горячих трещин при увеличенном содержании в стали углерода и серы. Недостатки: разбрызгивание металла и чувствительность электродов к перегреву при прокаливании. Применение. Эффективны при сварке корневого шва магистральных трубопроводов из низкоуглеродистых сталей. Целесообразны в строительно-монтажном производстве при односторонней сварке с гарантированным проплавлением корневого шва. Не следует использовать для сварки закаливающихся сталей с повышенным содержанием углерода и легирующих элементов. Рутиловое – P Характеристики. Электроды не склонны к образованию пор в швах при сварке по окалине и ржавчине, не чувствительны к изменениям длины дуги. Позволяют выполнять сварку по загрунтованным покрытиям без снижения механических свойств металла шва. Обеспечивают легкое зажигание дуги, стабильность ее горения как на переменном, так и на постоянном токе. Легко отделяется шлак, разбрызгивание минимально, качественно формируется шов в вертикальном и потолочном положениях. При этом обеспечивается плавный переход шва к основному металлу , что исключает образование усталостных трещин при знакопеременных нагрузках. Малая склонность к образованию пор при зажигании дуги исключает появление пор в кратерах ( «стартовой пористости» ). Применение. Для сварки конструкций из низколегированных и низкоуглеродистых сталей. При средней и большой толщине покрытия сварка во всех положениях. При особо толстом покрытии - в нижнем положении. Электроды с большим количеством железного порошка используют для сварки среднеуглеродистых сталей. Не следует применять для конструкций, работающих при высоких температурах.
В состав электродных покрытий входят: 1. Стабилизирующие элементы процесса зажигания и горения дуги в виде щелочных и щелочно-земельных металлов: калия, натрия, цезия, кальция. 2. Газообразующие компоненты, создающие газовую защиту дуги и сварочной ванны в виде органических веществ: крахмала, древесной муки, декстрина и др. 3. Шлакообразующие составляющие: полевой шпат, кремнезем, каолин, тальк, рутиловый концентрат, плавиковый шпат и др. 4. Раскислители - вещества, способствующие восстановлению окиси железа, имеющие большее сродство с кислородом, чем железо. В качестве раскислителей используют ферромарганец, ферросилиций, ферротитан и др. 5. Легирующие элементы (марганец, хром, никель, молибден, ванадий и др. ) для придания шву специальных свойств. 6. Пластификаторы - составляющие в виде слюды, целлюлозы, бентонита, каолина и др. для повышения пластичности обмазки. 7. Рафинирующие компоненты (соединения марганца и окись кальция), выводящие из сварочной ванны серу и фосфор в шлак. 8. Связующие вещества - натриевое, калиевое и натриево-калиевое жидкое стекло. Большая часть составляющих покрытия выполняет одновременно несколько функций. Например, мрамор, магнезит и доломит являются как газообразующими, так и шлакообразующими; полевой шпат, слюда, жидкое стекло - шлакообразующими и связующими; ферросплавы раскислителями и легирующими.
Спасибо за внимание
present5.com
Свойства электродов
Покрытия электродов
Электродные покрытия состоят из шлакообразующих, газообразующих, раскисляющих, легирующих, стабилизирующих и связующих (клеящих) компонентов.
Шлакообразующие составляющие защищают расплавленный металл от воздействия кислорода и азота воздуха и частично рафинируют (очищают) его. Они образуют шлаковые оболочки вокруг капель электродного металла, проходящих через дуговой промежуток, и шлаковый покров на поверхности металла шва. Шлакообразующие составляющие уменьшают скорость охлаждения металла и способствуют выделению из него неметаллических включений. Шлакообразующие составляющие могут включать в себя титановый концентрат, марганцевую руду, полевой шпат, каолин, мел, мрамор, кварцевый песок, доломит, а также вещества, повышающие стабильность горения дуги.
Газообразующие составляющие при сгоранни создают газовую защиту, которая предохраняет расплавленный металл от кислорода и азота воздуха. Газообразующие составляющие состоят из древесной муки, хлопчатобумажной пряжи, крахмала, пищевой муки, декстрина и целлюлозы.
Раскисляющие составляющие необходимы для раскисления расплавленного металла сварочной ванны. К ним относятся элементы, которые обладают большим сродством к кислороду, чем железо, например марганец, кремний, титан, алюминий и др. Большинство раскислителей вводится в электродное покрытие в виде ферросплавов.
Легирующие составляющие необходимы в составе покрытия для придания металлу шва специальных свойств: жаростойкости, износостойкости, сопротивляемости коррозии и повышения механических свойств. Легирующими элементами служат марганец, хром, титан, ванадий, молибден, никель, вольфрам и некоторые другие элементы.
Стабилизирующими составляющими являются те элементы, которые имеют небольшой потенциал ионизации, например калий, натрий и кальций.
Связующие (клеящие) составляющие применяют для связывания составляющих покрытия между собой и со стержнем электрода. В качестве них применяют калиевое или натриевое жидкое стекло, декстрин, желатин и другие. Основным связующим веществом служит жидкое стекло.
Все покрытия должны удовлетворять следующим требованиям:
- обеспечивать стабильное горение дуги;
- физические свойства шлаков, образующихся при плавлении электрода, должны обеспечивать нормальное формирование шва и удобное манипулирование электродом;
- не должны происходить реакции между шлаками, газами и металлом, способные вызвать образование пор в сварных швах;
- материалы покрытия должны хорошо измельчаться и не вступать в реакцию с жидким стеклом или между собой в замесе;
- состав покрытий должен обеспечивать приемлемые санитарно-гигиенические условия труда при изготовлении электродов и в процессе их сгорания.
Электрод, состоящий из электродного стержня и покрытия, при плавлении образует расплавленный металл и шлак. Шлак должен обладать определенными физическими и химическими свойствами.
К физическим свойствам шлака относят температуру плавления, температурный интервал затвердевания, теплоемкость, теплосодержание, вязкость, способность растворять окислы, сульфиды и т. д., плотность, газопроницаемость и коэффициенты линейного и объемного расширения.
К химическим свойствам относят способность шлака раскислять расплавленный металл сварочной ванны, связывать окислы в легкоплавкие соединения, а также легировать расплавленный металл сварочной ванны.
Физические свойства образующихся шлаков оказывают значительное влияние на процесс сварки и формирование сварного шва. Во всех электродных покрытиях при их плавлении плотность шлака должна быть ниже плотности металла сварочной ванны, что обеспечит его всплывание из сварочной ванны. Температурный интервал затвердевания шлака должен быть ниже температуры кристаллизации металла сварочной ванны, иначе слой шлака не будет пропускать выделяющиеся из сварочной ванны газы. Шлак должен покрывать сварной шов по всей поверхности ровным слоем.
Шлаки, образующиеся при плавлении электродных покрытий, бывают «длинные» и «короткие». «Длинными» называют такие шлаки, в составе которых содержится значительное количество кремнезема. Возрастание их вязкости при понижении температуры происходит медленно. Электроды, имеющие покрытия, образующие при плавлении «длинные» шлаки, не пригодны для сварки в вертикальной и потолочной плоскостях, так как сварочная ванна длительное время находится в жидком состоянии. Для сварки во всех пространственных положениях применяют электроды, покрытия которых при плавлении дают «короткие» шлаки; возрастание вязкости расплавленного шлака с понижением температуры происходит быстро, поэтому закристаллизовавшийся шлак препятствует стеканию металла шва, находящегося еще в жидком виде. «Короткие» шлаки дают электроды с рутиловым и основным покрытием.
Достаточно хорошую отделимость шлаковой корки от поверхности металла получают при применении шлаков, имеющих коэффициент линейного расширения, отличающийся от коэффициента линейного расширения металла.
Свойства металла шва и технологические характеристики электродов
Электроды характеризуют по свойствам наплавленного ими металла, к которым относятся: прочность, пластичность, удлинение, ударная вязкость, твердость, коррозионная стойкость, стойкость против старения, а при наплавочных работах и износостойкость.
Наряду с качеством металла шва, полученного при сварке данным электродом, важное значение имеют и его технологические свойства. К основным технологическим свойствам электрода относят его производительность, пригодность для сварки в различных пространственных положениях, стабильность горения дуги при постоянном и переменном токе, допустимую максимальную и минимальную длину дуги, форму шва, коэффициенты наплавки, расплавления и потерь.
build.novosibdom.ru
