Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 28. Электроды для сварки и наплавки

При электродуговой сварке плавлением применяют неплавящиеся и плавящиеся электродные стержни; покрытые электроды и некоторые другие вспомогательные материалы (флюсы, защитные газы и т. д.).

Неплавящиеся электродные стержни изготовляют из электротехнического угля, синтетического графита или из вольфрама.

Плавящиеся электродные стержни для сварки применяют в виде холоднотянутой калиброванной проволоки диаметром 0,3—12 мм, а также горячекатаной или порошковой проволоки, электродной ленты и электродных пластин.

Стальную сварочную проволоку изготовляют по ГОСТ 2246—70 и специальным техническим условиям. По ГОСТ 2246—70 сварочная проволока разделяется на низкоуглеродистую, легированную и высоколегированную. Условное обозначение легирующих элементов в проволоке приведено в табл. 29.

Условное обозначение легирующих элементов
При содержании в проволоке менее 1% легирующего элемента ставят только букву этого элемента; если содержание легирующего элемента превышает 1%, то после буквы в целых единицах указывают содержание этого элемента.

Буква А в конце марки свидетельствует о том, что сталь высококачественная и содержит минимальное количество серы и фосфора.

Условное обозначение сварочной проволоки состоит: из цифры, которая соответствует диаметру проволоки в мм; букв Св — сварочная; из цифр, показывающих содержание углерода и буквенных обозначений элементов, входящих в состав проволоки.

Например, проволоку диаметром 2 мм из низкоуглеродистой кремне- марганцевой стали, содержащую 1,4—1,7 Мп и 0,60—0,85 Si, обозначают: проволока 2 Св-08ГС.

Сварочная проволока для сварки алюминия и его сплавов, согласно ГОСТ 7871—63, маркируется: АД1, АД, СвАМц, СвАМчЗ, СвАМб, АЛ4, АЛ5, АЛ9, АК-

Для сварки меди и ее сплавов применяют медные проволоки марок Mlи М2, бронзовые — марок БрКМцЗ-1 и БрОЦ4-3 и латунные марок Л63, Л68, Л60-1 и др.

Для сварки титана применяют сварочную проволоку из сплава ВТ-1 и др.

При сварке чугуна применяют стержни, отлитые из серого чугуна марок А и Б.

Иизкоуглеродистая и легированная проволока по особому требованию заказчика может быть изготовлена с омеднейной поверхностью. Кроме того, по особому требованию изготовляют проволоку из стали, выплавленной электрошлаковым вакуум-дуговым или вакуум-индукционным методом.

Различные виды проволоки имеют условное обозначение для изготовления электродов — Э, омедненная — О, электрошлаковая — Ш, вакуум-дуговая— ВД, вакуум-индукционная — ВН.

Проволоку поставляют потребителю в мотках (табл. 30),а поСогласованию с поставщиком — в мотках прямоугольного сечения (табл. 31) или намотанной на катушки и в кассеты.

Поверхность ее должна быть чистой, без окалины, ржавчины грязи и масла. Химический состав различных марок сварочной проволоки приведен в табл. 32. Характеристика электродных стержней, применяемых для сварки чугуна, цветных металлов и сплавов, приведены в соответствующих главах.

30. Размеры и масса мотков проволоки (ГОСТ 2246-70). 31. Размеры мотков (мм) прямоугольного сечения

Химический состав стальной сварочной проволоки (ГОСТ 2246-70)

Химический состав стальной сварочной проволоки (ГОСТ 2246-70) (продолжение)

Классификация и основные ГОСТы на электроды. Электроды классифицируют: по материалу, из которого они изготовлены; по металлу, для сварки которого они предназначены; по количеству покрытия,нанесенного на стержень; химическому составу стержняи покрытия; характеру шлака, образующегосяпри расплавлении покрытия; механическим свойствам металла шва.

Покрытия электродов подразделяют на тонкие (стабилизирующие) и качественные. Тонкие покрытия наносят слоем 0,1—0,3 мм на сторону, они не обеспечивают высоких механических свойств наплавленному металлу. Качественные (толстые) покрытия наносят слоем 0,5—2,5 мм на сторону, что составляет 20—40% от массы металла электродного стержня.

В состав качественных покрытий электродов входят следующие группы компонентов: стабилизирующие, шлакообразующие, газообразующие, раскисляющие, легирующие и клеящие или связующие. Обычно раскисляющие, шлакообразующие и клеящие вещества вводят почти во все качественные покрытия.

Стабилизирующие вещества вводят в покрытие для снижения потенциала ионизации паров металла и повышения устойчивости горения сварочной дуги.

Шлакообразующие составляющие служат для защиты расплавленного металла 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 шва. Шлакообразующие компоненты представляют собой окислы металлов и металлоидов, которые вводят в покрытие в виде титанового концентрата (ильменита), марганцевой руды (пиролюзита), полевого шпата, мрамора, мела, каолина, кварцевого песка, доломита и других веществ. Газообразующие вещества при сгорании создают газовую защитную атмосферу, предохраняющую расплавленный металл от воздействия кислорода и азота воздуха. Их вводят в покрытие в виде органических соединений: древесной муки, хлопчатобумажной пряжи, крахмала, пищевой муки, декстрина, оксицеллюлозы и т. д. Раскисляющие элементы обладают большим сродством к кислороду, чем железо. К ним относятся: марганец, кремний, титан, алюминий, графит и др.

Эти элементы, находясь в расплавленном металле сварного шва, легче вступают в химические соединения с кислородом и, будучи сами нерастворимыми в стали или обладая ограниченной растворимостью, в виде окислов всплывают на поверхность сварочной ванны. Большинство раскислителей вводят в покрытие не в чистом виде, а в виде ферросплавов.

Легирующие вещества вводят в покрытие для придания специальных свойств наплавленному металлу, в основном для повышения механических свойств, износостойкости, жаростойкости, сопротивления коррозии. Наиболее часто применяемыми легирующими элементами являются: хром, никель, молибден, вольфрам, марганец, титан и др. Связующие вещества (клеящие) служат для скрепления составляющих покрытия между собой и со стержнем электрода. В качестве связующих веществ применяют жидкое стекло (содовое или калиевое), декстрин, желатин, пластмассы и др.

Стальные электроды изготовляют в соответствии с ГОСТ 9466—60, 9467—60, 10051—62, 10052—62. ГОСТ 9466—60 подразделяет электроды на группы в зависимости от свариваемых сталей: а) углеродистых и легированных конструкционных; б) легированных теплоустойчивых; в) высоколегированных с особыми свойствами. Отдельную группу составляют электроды для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами. Размеры электродов приведены в табл. 33.

Размеры (мм) тальных электродов (ГОСТ 9486-60)
Электроды для сварки углеродистых, легированных конструкционных и легированных жаропрочных сталей ГОСТ 9467—60 классифицирует в зависимости от механических характеристик металла шва и сварного соединения, выполненного этими электродами, на несколько типов,. Каждому типу может соответствовать одна или несколько марок электродов. Марка электродов характеризуется определенным составом покрытия, маркой электродного стержня, технологическими свойствами, свойствами металла шва.

Общие требования к электродам, правила приемки, методы испытаний швов и сварных соединений, условия маркировки и упаковки, документация на электроды регламентированы ГОСТ 9466—60.

Условное обозначение электродов для сварки конструкционных сталей состоит из обозначения марки электрода, типа электрода, диаметра стержня, типа покрытия и номера ГОСТа. Например, условное обозначение электрода УОНИ-13/45-Э42А-4,0-Ф ГОСТ 9467—60 расшифровывается: УОНИ-13/45 — марка электрода; Э42А — тип электрода (Э — электрод для дуговой сварки; 42 — минимальный гарантируемый предел прочности металла шва в кгс/мм2; А — гарантируется получение повышенных пластических свойств металла шва); 4,0 — диаметр электродного стержня в мм; Ф —фтористокальциевый тип покрытия, и, наконец, номер ГОСТа, по которому стандартизован электрод.

Типы покрытий обозначают следующими буквами:

Р — руднокислое покрытие содержит в своем составе окислы железа и марганца, способные активно окислять металл. Металл шва отличается повышенной окисленностью. Электроды дают плотный металл швов и позволяют выполнять сварку на постоянном (прямой и обратной полярности) и переменном токе.

Т — рутиловое покрытие содержит в своем составе значительное количество двуокиси титана в виде рутила. Электроды дают плотный металл швов при увеличении массы покрытия- и при наличии ржавчины на кромках изделия. При сварке на постоянном и переменном токе разбрызгивание незначительно. Устойчивость горения дуги высокая, формирование швов во всех пространственных положениях хорошее.

Ф — фтористо-кальциевое покрытие, имеющеев качестве основы фтористый кальций (плавиковый шпат) и карбонаты кальция (мрамор, мел). Сварку электродами с фтор исто кальциевым покрытием осуществляют на постоянном токе при обратной полярности. Вследствие малой склонности металла шва к образованию кристаллизационных и холодных трещин электроды с этим покрытием используют для сварки больших сечений.

О — органическое покрытие.

По международной классификации электроды подразделяют по следующим признакам: механическим свойствам металла шва, типу покрытия, положению шва в пространстве, роду тока и полярности. Тип .покрытия по международной классификации условно обозначают следующими буквами: А — руднокислое (кислое), В — основное (фтористо-кальциевое), С — органическое (целлюлозное), О — окислительное, Р — рутиловое, V-специальное.

Состав главнейших компонентов электродных покрытий приведен в табл. 34 и 35.

Электроды для сварки конструкционных и низколегированных сталей. Для сталей обычной прочности предназначены электроды Э34, Э42, Э46, Э46А, Э50, Э50А, Э55, Э60, для конструкционных сталей повышенной прочности — электроды Э70, Э85, Э100, Э125, Э145. Механические свойства швов и сварных соединений при применении электродов для сварки конструкционных сталей должны соответствовать нормам, приведенным в табл. 36. Характеристика электродов дана в табл. 37.

Электроды для сварки теплоустойчивых сталей. Эти стали сваривают электродами восьми типов по ГОСТ 9467—60, которые классифицируют по механическим свойствам и химическому составу наплавленного металла. Буквы, стоящие после буквы Э, показывают гарантийное содержание легирующих элементов в наплавленном металле. Содержание легирующих элементов, если оно превышает 1%, ставят после соответствующей буквы в целых единицах (процентах); если содержание легирующего элемента менее 1%, то ставится только соответствующая буква. Например, электроды типа Э-Х2МФБ гарантируют в наплавленном металле шва более2% хрома, до 1% молибдена, ванадия и ниобия. Характеристика электродовдля сварки теплоустойчивых сталей приведена в табл. 38 и 39.

Химический состав (%) компонентов электродных покрытий

Химический состав ферросплавов (%)

Химический состав (%) компонентов электродных покрытий (продолжение)

Характеристика электродов для сварки конструкционных сталей

Электроды металлические для дуговой сварки конструкционных сталей

Электроды металлические для дуговой сварки теплоустойчивых сталей

Электроды металлические для дуговой сварки теплоустойчивых сталей (продолжение)

Характеристика электродов для сварки теплоустойчивых сталей

Характеристика электродов для сварки теплоустойчивых сталей (продолжение)

Электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами.Для сварки этих сталей применяют 27 типов электродов по ГОСТ 10052—62.

Электроды этой группы классифицируют по химическому составу наплавленного металла, содержанию ферритной фазы, по стойкости против межкристаллитной коррозии и по механическим свойствам наплавленного металла, испытанного при температуре +20° С.

Состав и свойства наплавленного металла приведены в табл. 40, а характеристика электродов — в табл. 41. В обозначении типа электрода буква А, стоящая после буквы Э относится к аустенитному, а буква Ф к ферритному металлу. Буквы, стоящие после дефиса, обозначают названия элементов, содержание которых гарантировано в наплавленном металле.

Электроды для наплавки поверхностных слоев. В ГОСТ 10051—62

приведено 25 типов электродов для этих целей.

Свойства электродов определяют: химический состав и диаметр электродного стержня; химический состав и массу покрытия. Химический состав электродного стержня оказывает значительное влияние на химический состав наплавленного металла и его механические свойства. Диаметр электродного стержня оказывает влияние на технологическую применимость электрода и определяет диапазон допустимых значений силы сварочного тока, а следовательно, и нагрев свариваемого изделия, размеры и жидкотекучесть сварочной ванны. Состав и свойства наплавленного металла электродами этой группы приведены в табл. 42, а характеристика электродов — в табл. 43.

Расчет расхода электродов. Основными величинами, характеризующими процесс сварки и наплавки, являются коэффициенты расплавления ар, наплавки ан и потерь ср. От их величины в значительной степени зависит производительность сварки.

Коэффициент расплавления [г/(А- ч) ]

где Gp— масса расплавленного электродного металла, г; / — сила сварочного тока, А; t— время, ч.

Коэффициент наплавки [г/(А • ч) ]

Электроды металлические для дуговой сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами

Электроды металлические для дуговой сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами (продолжение)

Электроды металлические для дуговой сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами (продолжение)

Электроды металлические для дуговой сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами (продолжение)

химический состав наплавленного металла для отдельных марок электродов должны выходить за пределы величин, указанных в таблице.

вверх страницы