Электроды для ручной дуговой сварки
При ручной дуговой сварке плавлением применяют неплавящиеся и плавящиеся электроды, а также другие вспомогательные материалы.
Плавящиеся электроды изготовляют из сварочной проволоки, согласно ГОСТ2246-70 разделяются на углеродистую, легированною и высоколегированною. Всего в ГОСТ включено 77 марок проволоки. Первые две цифры указывают на содержание в проволоки углерода в сотых долях процента. Затем буквой и цифрой поочередно указываются наименование и содержание в процентах легирующих элементов. При содержании легирующих элементов в проволоке менее 1% ставится только буква этого элемента.
Обозначение легирующих элементов:
1,2св08Г2С-О по ГОСТ2246-81 – Ø1,2мм; 0,08% – С, Mn – 2%, Si – 1% и «О» – омедненная (т.е. поверхность проволоки покрыта тонким слоем меди, которая используется для п/а и автоматической сварки).
Классификация электродов
Электроды, применяемые, для сварки и наплавки классифицируются по значению (для сварки стали, чугуна, цветных металлов и для наплавочных работ). Технологическим особенностям (для сварки в различных пространственных положениях, сварки с глубоким проплавлением) виду и толщине покрытия химическому составу стержня и покрытия, характеру шлака, механическим свойствам металла шва и способу нанесения покрытия (опресовка, окунание ).
Основными требованиями для всех видов электродов являются: обеспечения стабильного горения дуги и хорошего формирования шва; получения металла шва заданного химического состава, спокойное и равномерное расплавления электродного металла и высокая производительность сварки, легкая отделимость шлака и достаточная прочность покрытий, сохранение физико-химических и технологических свойств электродов.
Электроды изготавливаются по ГОСТ 9966-75 и подразделяются:
– для сварки углеродистых и низколегированных сталей – У
– для сварки легированных сталей – Л
– для сварки легированных теплоустойчивых сталей – Т
– для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами – В
– для наплавки поверхностных слоев – Н
По толщине покрытия электроды подразделяются на электроды с тонким, средним, толстым и особо толстым покрытием предусматривает также три группы электродов – 1, 2, 3, 4.
По виду покрытия электроды подразделяются:
– с кислым покрытием – А
– с целлюлозным – Ц
– с прочими покрытиями – П.
В зависимости от пространственного положения сварки электроды подразделяются:
1 – для сварки во всех пространственных положениях;
2 – для сварки во всех положениях кроме вертикального сверху в низ;
3 – для нижнего положения, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх;
4 – для нижнего и в лодочку.
Электроды подразделяются по роду и полярности тока, а также по напряжению холостого хода.
М – тонкое покрытие; С – среднее; Д – толстое; Г – особо толстое.
Э – электрод для дуговой сварки.
46 – [σВ] временное сопротивление разрыву (минимальное значение), кг/мм2.
А – улучшенный тип электродов.
У – для сварки углеродистых сталей.
Д – толщина покрытия.
2 – вторая группа по содержанию S и P.
В знаменателе: цифры 43 2 (5) указывают характеристики наплавленного металла.
Б – основной тип покрытия.
1 – пространственное положение (для всех).
О – постоянный ток обратной полярности.
Е – для сварки углеродистых и низколегирующих сталей.
432 – σВ=43 кг/мм2, δ% — относительное удлинение δ=22%, ударная вязкость при 50°С не менее 3,5.
Свойства 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 очищают его, образуя шлаковые оболочки вокруг капель электродного металла. Эти составляющие включают в себя титановый концентрат, марганцовую руду, полевой шпат, каолин, мел, мрамор, кварцевый песок, доломит.
Газообразующие составляющие при сгорании создают газовую защиту, которая предохраняет расплавленный металл от кислорода и азота воздуха. Газообразующие составляющие состоят из древесной муки хлопчатобумажной ткани, крахмала, пищевой муки, декстрина, 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.
Легирующие элементы необходимы в составе покрытия для придания металлу шва специальных свойств: жаростойкости, износостойкости, сопротивлености коррозии и повышения механических свойств. Легирующими элементами служат марганец, хром, титан, ванадий, молибден, никель, вольфрам и другие элементы.
Стабилизирующими составляющими являются те элементами, которые имеют небольшой потенциал ионизации, например калий, натрий и кальций.
Связующие (клеящие) составляющие применяют для связывания составляющих покрытий между собой и со стержнем электрода. В качестве них применяют калиевые или натриевое жидкое стекло, декстрин, желатин и др.
Все покрытия должны удовлетворять следующим требованиям:
— обеспечивать стабильное горение дуги;
— физические свойства шлаков, должны обеспечивать нормальное формирования шва;
— не должны происходить реакции между шлаками, газами и металлом, способные образовывать пары в швах;
— материалы покрытия должны, хорошо измельчатся и не вступать в реакцию с жидким стеклом или между собой;
— состав покрытий должен обеспечивать применимые санитарно-гигиенические условия труда при изготовлении электродов и в процессе их сгорания.
К физическим свойствам шлака относят температуру плавления, температурный интервал затвердевания, теплоемкость, вязкость, способность растворять окислы, сульфиды и т.д.
К химическим свойствам – относят способность шлака раскислять расплавленный металл сварочной ванны, связывать окислы в легкоплавкие соединения, а также легировать расплавленный металл шва.
Электроды для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей:
УОНИИ13/45, УОНИИ13/55, АНО-3, АНО-4, МР-3, ДСК-50, и т.д.
Электроды для сварки низко- и среднелегированных, закаливающихся сталей:
Э50А, УОНИИ13/55, ЦЛ-17,(10Х5м), 03Л-9 (св13Х25Н18).
Для стали 12Х13 и 20Х13 (электроды УОНИИ-13/1Х13 )со стержнем св10Х13.
Для сварки коррозионностойких, жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов:
03Л-14 стали 0Х18, Н10Т, 0Х18Н10 и Х18Н10Т, а также Л40М типа ЭА1Б.
Техника и технология ручной дуговой сварки металлическими электродами
Ручная дуговая сварка металлическими электродами выполняется в следующем порядке:
Металлический электрод вставляют в электрододержатель, к которому подключен кабель, включают источники питания сварочной дуги. Зажигают сварочную дугу касанием электрода об изделие.
Теплотой сварочной дуги расплавляются покрытие и металлический стержень электрода и основной металл – образуется сварочная ванна. Расплавляющийся стержень электрода в виде отдельных капель, покрытых шлаком, переходит в сварочную ванну, в сварочной ванне расплавленный электродный металл соединяется с расплавленным металлом свариваемого изделия, а расплавленный шлак всплывает на поверхность сварочной ванны, защищая ее от внешней среды.
5 типов электродов, которые должен знать каждый сварщик
Понятие флюс во многих видах сварочного производства – ключевое, потому как при сгорании он продуцирует появление газовой атмосферы, которая обеспечивает требуемую защиту сварочной ванны. В ЭШС флюс по спец.каналу подается в зону сварки и имеет вид сыпучего порошкообразного вещества, в РДС на электрод наносится обмазка в качестве наружного покрытия, а в приобретающей в последние годы все большую популярность полуавтоматической сварке он помещен внутрь проволоки (FCAW), которая выглядит, как трубка с сердечником из порошка.
Какие главные задачи положены на флюсовую защиту во время сварки?
• Удаление вредоносных элементов из металла сварочной ванны
• С ее помощью образуется шлак, который всплывает наверх и впоследствии легко удаляется шлакоотбойным молотком
• Она препятствует негативному влиянию кислорода и защищает как деталь, так и присадку
• С помощью флюса можно производить улучшение при помощи дополнительного легирования.
Сварочные электроды нужно оберегать от любого мех.воздействия, так как даже слабый удар или неаккуратное обращение может привести к повреждению покрытия, что в свою очередь провоцирует появление дефектов в сварном шве: поры или пористость, подрезы, непровар и т.д. Далее приведены типы обмазок, которые обычно применяют в бытовых/коммерческих/промышленных сварочных операциях.
Целлюлозные электроды
Целлюлозная обмазка, которую получают из различной органики (в 90% случаев древесная мука), позволяет получать тонкий электрод, с помощью которого довольно легко выгоняется шлак. При сгорании целлюлоза выделяет водород и углекислоту (СО2), которая и выступает в роли защитной атмосферы. Сварочный ток – DC, однако, при добавлении некоторых стабилизирующих добавок в покрытие электроды можно жечь и при AC токе.
Применяются для позиционной сварки, особенно хороши при прохождении вертикальных швов.
Рутиловые электроды
Как известно, рутил – это минерал, представляющий собой диоксид титана ТiO2 и содержащий примеси Fe и другие: олово, ниобий, танатал. ТiO2 дает кислый шлак и защищает от наводораживания, образования оксидов азота и графитизации углерода. Все это дает возможность кристаллизовать прочные швы с высокими мех.свойствами. Добавление в незначительном количестве целлюлозы в покрытие позволяет увеличить количество газа, что также может положительно сказываться на КПД труда.
«Кислый» электрод
Такой тип обмазки содержит оксиды железа и марганца, силикаты, которые образуют кислый шлак. Такими электродами работают как на токе АС/DC. Однако, сварочная ванна все еще недостаточно защищена от влияния кислорода, что может привести к формированию швов с низкими мех. показателями. Добавление раскислителей позволяет улучшить жидкотекучесть и способствует выводу шлака.
Также применяются для позиционной сварки.
Базовые электроды
Обмазка содержит СаСО3 и MgCO3, фториды кальция и др. минералы. Эти электроды необходимо хранить только в сухих проветриваемых помещениях или в плотно запечатанной полиэтиленовой упаковке. Перед применением рекомендуется сушка в электропечи или прокалка. Образуют основной шлак и прочные швы. Применяются для особоответственных конструкций, испытывающих большие нагрузки или температурное воздействие ( резкий нагрев, охлаждение). Газовый щит состоит в основном из углекислоты с малым содержанием Н и О2. Получают швы не склонные к водородному разрушению, что делает эти электроды пригодными для сварки высокопрочных, слаболегированных и углеродистых сталей с содержанием С до 0,3%.
Электрод из порошкового железа
Содержит в своем покрытии до 50% Fe, что позволяет улучшить эффективность сварки и лучше управляться с шлаком
Сварка плавящимся электродом: технология процесса, необходимое оборудование, типы переноса электродного метала
Дуговая сварка плавящимся электродом — это метод, при котором между свариваемым изделием и концом электрода возникает электрическая дуга, под действием которой основной металл и электрод начинают плавиться, образуя сварочную ванну, а обмазочный материал электрода при этом создает газовую защитную среду, необходимую для качественного шва.
Плюсы и минусы метода
Плюсами этого способа сваривания всегда считались:
- простота эксплуатации и низкая цена оборудования для сварного процесса;
- возможность сваривания большого количества разновидностей металлов при широком спектре выбора электродного материала;
- возможность выполнять сварные работы в труднодоступных местах;
- уместно сваривание в любых пространственных положениях.
Из недостатков стоит выделить:
- в процессе выделяется большое количество веществ, вредных как для самого сварщика, так и для окружающих;
- качество сварного шва во многом зависит от опыта и квалификации сварщика;
- скорость выполнения работ зачастую ниже, чем при иных методах;
- при выполнении сварки на постоянном токе магнитные поля сильно влияют на отклонение дуги, что затрудняет процесс.
Оборудование для ручной дуговой сварки
Оборудование, необходимое для ручного дугового сваривания, состоит:
- из источника питания, который может быть как переносным, так и стационарным в зависимости от вида выполняемых сварщиком работ;
- из кабеля с электродержателем, в котором фиксируется покрытый специальной обмазкой электрод;
- из кабеля обратного заземления для соединения свариваемого изделия с источником питания.
Также не стоит забывать о дополнительных средствах, таких, как: защитная маска, перчатки сварщика, разнообразные приспособления для удаления шлака и другие вещи, необходимые для удобства специалиста.
Перенос электродного металла: виды и характеристики
Перенос электродного металла делится на три типа:
- крупнокапельный перенос. Случается, если процесс происходит с высоким напряжением на электрической дуге и невысокими параметрами тока при сваривании. Размер капель плавящегося электрода при этом имеет диаметр больше сечения самого электрода. Процесс сварки в таком случае возможен только в вертикальном пространственном положении, так как сварочная ванна при таком переносе имеет большие размеры и её становится сложно контролировать.
- мелкокапельный перенос. При данном виде переноса металла капли расплавленного электродного материала равны или меньше по диаметру, чем сам электрод. Процесс сварки проходит с высоким напряжением на дуге и высокими параметрами тока. При мелкокапельном переносе увеличивается скорость выполнения работ, шов имеет более аккуратный вид. Такой тип переноса наиболее подходит для сваривания толстостенных металлов.
- струйный перенос. Струйный перенос металла обычно происходит при высокой силе тока и использовании электрода с прямой полярностью. При данном переносе очень мелкие капли металла идут одна за другой непрерывной цепочкой, обеспечивая ровную и гладкую на ощупь поверхность шва. Этот же тип переноса характерен для полуавтоматической сварки в среде защитного газа.
Сварочный процесс
От источника сварочного тока к электроду поступает электроэнергия. Во время контакта электрода со свариваемым металлом образуется электрическая дуга, которая расплавляет изделие и электрод, вследствие чего возникает сварочная ванна. Электродный материал, поступая в эту ванну, сплавляет кромки металла, который нужно сварить, а обмазка обеспечивает защиту в области формирования шва и образует защитный слой по окончании процесса сваривания.
Схема сварки плавящимся электродом
Сварка плавящимся электродом в защитных газах
Этот тип сварки подразумевает собой сварку с помощью автоматических или полуавтоматических сварочных аппаратов, в процессе сварочная проволока подается в зону формирования шва. В роли защитного газа чаще всего выступают аргон либо углекислый газ, которые подаются в зону действия электрической дуги для обеспечения хорошего соединения металлов и отсутствия дефектов сварочного шва. Высокие сварочные токи и малый диаметр сварочной проволоки делают необходимой большую скорость подачи проволоки в сварочную ванну, скорость сваривания при этом составляет 15-80 м/ч.
Этот способ отличается высокой производительностью и большой скоростью процесса, что способствует его распространению в сфере промышленного производства металлоконструкций, машиностроении.
Из-за отсутствия шлаковых включений и возможности аккуратного выполнения сварки при очень малых толщинах материала данный метод получил широкое распространение на разнообразных СТО и других предприятиях по обслуживанию и ремонту автомобилей.
Сварочные материалы и оборудование
При электрошлаковой сварке и наплавке в качестве электродного металла применяют проволоку, пластины, плавящиеся мундштуки, трубы и ленты. Как правило, используют проволоку сплошного сечения диаметром 3 мм, но можно применять проволоку и других диаметров (1-2 мм или 5-6 мм).
Химический состав электродного металла выбирают в соответствии с основным металлом и требованиями к служебным характеристикам металла шва. Для сварки углеродистых конструкционных сталей применяют электродные проволоки Св-08ГА, Св-10Г2, Св-08ГС по ГОСТ 2246-70. Перечисленные и большинство других электродных проволок содержат углерода значительно меньше, чем основной металл. Поэтому требуемые прочностные свойства металла шва достигаются легированием его марганцем, кремнием, хромом или другими элементами, имеющимися в проволоке. Такое легирование легко осуществимо и широко применяется при электрошлаковой сварке конструкционных сталей с содержанием до 0,30-0,35% С. В качестве примера в табл. 6.4 приведены рекомендуемые марки сварочных проволок для электрошлаковой сварки некоторых углеродистых и низколегированных конструкционных сталей.
При сварке сталей с более высоким содержанием углерода, а также сталей, подвергаемых специальной термообработке для повышения их прочностных характеристик, такое разнородное по химическому составу соединение представляет определенные трудности при выборе режимов термообработки и других технологических операций. Поэтому лучшим вариантом электрошлаковой сварки считается такой, когда металл шва и основной металл близки по химическому составу и механическим свойствам. Такая однородность сварного соединения обеспечивает наилучшие условия как для изготовления сварного изделия, так и его эксплуатации.
Наиболее просто это достигается применением в качестве электродного металла пластин или стержней, по химическому составу аналогичных основному металлу.
При сварке плавящимся мундштуком материал для его изготовления тоже должен приближаться по своему химическому составу к составу основного металла. Иногда плавящиеся мундштуки изготовляют набором трубок из низкоуглеродистой стали. В таком случае металл шва легируют, применяя проволоку соответствующих марок.
Особо следует отметить дополнительные возможности легирования металла шва, которые открывает способ электрошлаковой сварки. Благодаря большой хорошо перемешивающейся ванне расплавленного металла, которая сравнительно медленно кристаллизуется, появляется возможность в ряде случаев вести сварку несколькими электродами, значительно отличающимися друг от друга по химическому составу, и получать наплавленный металл усредненного состава. При этом, пользуясь сравнительно небольшим набором электродных и присадочных материалов, можно получать много различных вариантов химического состава металла шва.
Наплавочные работы, где требуется значительное легирование наплавленного металла, можно выполнять с применением порошковой проволоки, ленты из высоколегированных сплавов или спеченные электроды другой формы, прессованные и спеченные из порошков различных металлов.
При электрошлаковой сварке и наплавке иногда применяют дополнительно присадочные металлические материалы, подаваемые в шлаковую ванну без тока. Это могут быть проволоки (порошковая или сплошного сечения), пластины, стержни, крупка, дробь из сварочной проволоки, чугунная дробь, лигатура и др. Они расплавляются за счет теплоты в шлаке и затем попадают в металлическую ванну, участвуя в образовании шва или наплавленного слоя. Такой метод электрошлаковой сварки или наплавки применяют с целью повышения ее производительности и качества наплавленного металла или придания ему особых свойств.
При электрошлаковой сварке возможно дополнительное легирование металла шва через покрытие плавящегося мундштука.
Автор: Администрация
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
