3.2.3. Электроды для ручной электродуговой сварки

Плавящийся электрод представляет собой металлический стержень с нанесенным на его поверхность слоем специального покрытия (обмазки).

Длина металлического стального стержня в зависимости от его диаметра может составлять 250–450 мм. Свойства электрода определяются химическим составом электродного стержня и покрытия. Химический состав электродной стальной проволоки, из которой изготовляют электродные стержни, выбирают в соответствии с химическим составом и свойствами металла свариваемого изделия по ГОСТ 2246–70.

В зависимости от химического состава проволоку разделяют на низкоуглеродистую, легированную и высоколегированную. Всего в ГОСТ включено 77 марок проволоки диаметром 0,3–12 мм. Обозначение марок электродной проволоки состоит из букв и цифр, например Св-08 или Св-30ХГСА.

Первые две буквы «Св» указывают на назначение проволоки – сварочная, а следующие за буквами две цифры и буквы с цифрами аналогичны обозначениям, принятым для машиностроительных сталей.

По толщине покрытия электроды бывают с тонкими и толстыми покрытиями. Тонкие покрытия для ручной электродуговой сварки (РЭДС) являются стабилизирующими, они состоят из мела и жидкого стекла.

Находящийся в составе мела кальций выделяется в плазме дуги и ионизирует ее, тем самым способствует устойчивости горения дуги.

Средние и толстые покрытия обеспечивают устойчивость горения дуги, а также защиту и легирование металла. В их состав входят следующие компоненты:

стабилизирующие ионизируют газовый промежуток между электродами и повышают устойчивость горения дуги;

шлакообразующие образуют шлак, который защищает металл от доступа воздуха и удаляют примеси из жидкого металла;

газообразующие при горении образуют газ, который защищает дугу и расплавленный металл от доступа воздуха;

раскисляющие связывают кислород и удаляют его из сварного шва;

легирующие переходят в металл шва и обеспечивают требуемый его состав;

связующие скрепляют все компоненты покрытия на поверхности электрода.

Состав электродного покрытия устанавливают в соответствии с химическим составом металлов электродного стержня и изделия. Электроды для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей классифицируют по механическим характеристикам. Эта группа содержит 15 типов электродов – с Э38 по Э150. Здесь буква «Э» – электрод для дуговой сварки, а следующая за буквой цифра показывает минимально гарантируемый предел прочности металла шва (10−1 МПа). К одному типу электрода могут быть отнесены одна или несколько марок электродов.

Электроды для сварки легированных теплоустойчивых сталей классифицируют по механическим характеристикам металла шва и сварного соединения, а также по химическому составу металла шва.

Требования, предъявляемые к электродам для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами, учитывают: свойства наплавленного металла, химический состав, механические свойства, структуру и стойкость против межкристаллитной коррозии.

3.2.4. Автоматическая дуговая сварка

Сварка под флюсом. Схема автоматической дуговой сварки под флюсом представлена на рис. 3.11.

Для сварки под слоем флюса используют непокрытую электродную проволоку и флюс для защиты дуги и сварочной ванны от воздуха.

Рис. 3.11. Схема автоматической дуговой сварки под флюсом

Подача и перемещение электродной проволоки механизированы. Автоматизированы процессы зажигания дуги и заварки кратера в конце шва. Дуга 10 горит между проволокой 3 и основным металлом 8. Столб дуги и металлическая ванна жидкого металла 9 со всех сторон плотно закрыты слоем флюса 5 толщиной 30–50 мм. Часть флюса плавится, и образуется жидкий шлак 4, защищающий жидкий металл от воздуха. Качество защиты лучше, чем при ручной дуговой сварке. По мере поступательного движения электрода металлическая и шлаковая ванны затвердевают с образованием сварного шва 7, покрытого твердой шлаковой коркой 6. Проволоку подают в дугу с помощью механизма подачи 2. Ток к электроду подводят через токопровод 1.

Для сварки под флюсом характерно глубокое проплавление основного металла. Преимущества автоматической сварки под флюсом по сравнению с ручной: повышение производительности процесса сварки в 5–20 раз, повышение качества сварных соединений и уменьшение себестоимости 1 м сварного шва.

Флюсы. Применяемые флюсы различают по назначению.

Флюсы для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей предназначены для раскисления шва и легирования его марганцем и кремнием. Для этого применяют высококремнистые марганцевые флюсы, которые получают путем сплавления марганцевой руды, кремнезема и плавикового шпата в электропечах.

Флюсы для сварки легированных и высоколегированных сталей должны обеспечивать минимальное окисление легирующих элементов в шве. Для этого применяют керамические низкокремнистые, бескремнистые и фторидные флюсы, которые изготавливают из порошкообразных компонентов путем их замеса на жидком стекле, гранулирования и последующего прокаливания. Основу керамических флюсов составляют мрамор, плавиковый шпат и хлориды щелочно-земельных металлов.