Тема уроку: Зварювальні матеріали. Види зварювальних матеріалів.

Сварочные материалы - используют при сварке для обеспечения заданного процесса и получения сварного соединения. К сварочным материалам относятся электроды, сварочная проволока, защитные газы, сварочные флюсы.

Электроды, используемые при сварке могут быть как плавкие так и не плавкие (вольфрамовые, графитовые, угольные). Электроды служат для подвода электрического тока и возбуждения дуги. Во время плавления жидкий металл электрода заполняет зазор между сварочными каймой.

Сварка угольным электродом успешно можно применять и для сварки цветных металлов, и для наплавки твердых сплавов, предназначенные для воздушно-дуговой резки металлов.

Применяются графитовые электроды для дуговой резки металлов, в тех случаях, когда необходимо разрезать толстый слой металла, например, при разрезании бронетехники, обрубке прибылей, удалении поверхностных дефектов на отливках (Пригары, заливы, вздутие, и т)

Сварочная проволока, или присадочных проволока - это основной материал, используемый в автоматизированном процессе сварки, и во время газовой сварки. Он играет главную роль в формировании сварного шва и используется для заполнения зазора между каймой.

Сварочная проволока классифицируется по группам и маркам стали:

• - Низкоуглеродистая,

• - Легированный,

• - Высоколегированный.

По сечению: сплошной и порошковый (для сварки в среде защитных газов)

Сварочные флюсы - используют при сварке для химической очистки соединяемых поверхностей, защиты расплавленного металла от окружающей среды и улучшения качества шва.

Флюсы используют при автоматическом и полуавтоматическом сварке, при резке высоколегированной стали.

Газы, которые используются при сварке подразделяют на защитные и горючие.

Защитные газы предназначены для защиты сварной ванны от окисления. Они в свою очередь делятся на:

• - Активные (углекислый газ);

• - Инертные (аргон, гелий, азот - для меди).

К горючим газам следует отнести ацетилен, пропан, городской газ, МАФ

Применение сварочных материалов обеспечивает:

• Необходимые геометрические размеры шва;

• Защита расплавленного металла (газовое, шлаковую или газошлаковую) в процессе расплавления, перенос электродного металла в дуге, пребывание в сварочной ванне, кристаллизации и нагретого твердого металла от вредного влияния атмосферного воздуха (насыщения его газами атмосферы) в течение всего процесса сварки;

• • Получение металла шва нужного химического состава и свойств путем его легирования и раскисления;

• Очистка (рафинирования) металла шва от вредных примесей и га зов (серы, фосфора, водорода, азота и др.);

• Удаление включений окислов и шлаков;

• Модифицирование, измельчения первичной структуры металла шва.

Тема уроку: Марки зварювального дроту і класифікація відповідно до Державного стандарту.

Класифікація зварювального дроту

1. Зварювальний дріт за хімічним складом поділяється на три групи:

• Зварювальний дріт низьковуглецевий - 6 марок.

• Зварювальний легований дріт  - 30 марок.

• Зварювальний високолегований дріт - 39 марок

2. За призначенням розрізняють наступні види зварювального дроту:

• наплавлювальний (випускають діаметром 0.3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 5,0; 6,5; 8,0 мм)

• порошковий,

• сталевий зварювальний дріт для виготовлення електродів (діаметром 1,6….6 мм)

• сталевий зварювальний дріт для зварювання за допомогою зварювальних автоматів і напівавтоматів ( діаметром 2,5 ….5 мм)

• зварювальний дріт з обмідненою поверхнею.

• дріт для зварювання чавуну;

• дріт для зварювання алюмінію та його сплавів, а також промисловістю виробляется дріт для зварювання латуні, міді, титана

Позначення зварювального дроту:

П означення марок зварювального дроту складається з поєднання букв і цифр. Перші дві букви "Cв" означають, що це зварювальний дріт. Потім дві цифри указують вміст вуглецю в сотих долях відсотка. Потім слідують буквені позначення елементів, що входять до складу дроту. При вмісті легуючих елементів у дроті до 1-го відсотка ставиться тільки буква цього елементу, а якщо зміст легуючих елементів більш 1-го відсотка, то після букви указується процентний вміст цього елементу в цілих одиницях.

1. марка дроту:

   • призначення (Св – зварювальна, Нп – наплавочна).

   • вміст вуглецю в сотих долях відсотка. наприклад, Св08 – дріт вміскість вуглецю 0,08%

   • може вказувати вміст легуючих елементів, які позначаються слідуючими літерами: X – хром; Н – нікель, С – кремній; М – молібден; Г – марганець; Т – титан: Ф – ванадій; Д – мідь; Ц – цирконій; Ю – алюміній. Наприклад, Св08Х21Н5Т розшифровується слідуючим чином: дріт зварювальний, містить вуглецю 0,08%, хрому 21%; нікелю 5%; титана 1%;

   • може вказувати збільшенні вимоги до чистоти дроту до шкідливих домішок – сірки та фосфору. Вони позначаються літерами А і АА. Наприклад, в дроті Св08 допускається до 0,04% сірки і фосфору, для Св08А – до 0,03% цих домішок, в Св08АА – до 0,02%.

2. Спосіб виплавки: ВД – вакуумно-дугові печі, ВИ – вакуумно-индукційні печі; Ш – електрошлаковий переплав.

Приклад позначення: 3 Св08ХСМФА-ВИ-Э ДСТ 2246-70.

Зварювальний дріт виготовлений по ДСТ 2246-70 і ТУ У 322-4-392-96; 322-4-392-96. Є марки з поверхнею не обмідненою, для сталі з низьким змістом вуглецю, і дріт з обмідненою поверхнею  для конструкцій з низьколегованої і вуглецевої сталі. Обміднена поверхня зварювального дроту призначена для досягнення максимальної якості зварювального шва і з'єднань, які витримують досить високі температурні та ударні навантаження, чинять опір розриву. Застосовується такий зварювальний дріт для конструкційної і суднобудівельної сталі,  труб великого діаметру, а так само для судин і ємкостей, що знаходяться під високим питомим тиском. Діаметр зварювального не обмідненого дроту  від 0,8-6 мм, а обмідненого 0,8-1,6 мм.

П ереваги зварювального дроту обмідненого перед іншими видами дротів.

• Відмінна якість і герметичність зварювального шва.

• Стійке горіння дуги у широкому діапазоні режиму зварки (від краплинного до струменевого перенесення електродного металу в зварювальну ванну) при використанні зварювального устаткування будь-якого класу складності.

• Зменшується рівень втрати металу на розбризкування на 40% при зварці в захисних газах.

• Зниження пористості, покращений зовнішній вигляд.

• Низька витрата мідних накінцівників (покриття дроту не надає абразивної дії на канал накінцівника).

• Підвищення рівня механізації зварювальних робіт.

• Добре повторне запалення дуги (спеціально для роботизованого зварювання).

Застосування зварювального обмідненого дроту свідчить про його безперечні переваги перед дротом з іншими видами покриттів.

Наплавлювальний зварювальний порошковий дріт

Діаметр зварювального дроту від 3 до 6 мм. Виготовлений відповідно до ДСТ 26101-84 .

Є дуже тонкою трубкою або смугою з м'якої мало вуглецевої сталі, усередині якої містить порошок із різних розкислювачів і шлакоутворюючи речовини, а також стабілізатори горіння зварювальної дуги. Це - самозахисні види порошкового зварювального дроту, які можуть використовуватися без додаткової подачі газу в звичайних умовах, і навіть на вітрі.

Порошковий зварювальний дріт забезпечує навіть більшу продуктивність, ніж при зварці в процесі струменевого перенесення, з використанням суцільного обмідненого дроту. Але при цьому, перед зварюванням порошковим електродом, необхідно ретельно зачищати робочі поверхні зв'язаних деталей, що не завжди можливо в "польових" умовах. Порошковий зварювальний дріт також вельми вимогливий до механізмів автоматичної подачі зварювального апарату. При деформації порошковий зварювальний дріт стає практично непридатним до використання. Раз у раз, його доводиться витягувати із зварювального устаткування і замінювати на новий.

Застосування порошкового зварювального дроту - наплавлення деталей різного устаткування, штампового інструменту, будівельних машин і литих сталей. Після використання зварювального порошкового дроту виходить наплавлений шар металу, який захищає сталь від постійних механічних і температурних дій.

Існує декілька марок зварювального порошкового дроту: ПП-НП-18Х1ПМ, ПП-НП-25Х5ФМС, ПП-НП-35В9ХЗСФ, ПП-НП-ЗОХ4В2М2ФС, ПП-НП-100Х4Г2АР і ін.

Зварювальний дріт ділиться на два, найпоширеніших, типу - суцільний і порошковий. Застосовується і той, і інший тип дроту для зварки незвичайно широко. Його використовують для чавуну, стали, алюмінію, силуміну, вольфраму, бронзи, міді, для наплавлення захисного шару на поверхні деталей.

Суцільний зварювальний дріт зазвичай має мідне покриття і може використовуватися за умови застосування інертного  газу.

Порошковий зварювальний дріт - виготовляється шляхом завальцовки металевої смуги, а потім розкочування її в стрічку і додаванням флюсу.

В порівнянні з суцільнометалевим зварювальним дротом, порошковий володіє незаперечною перевагою. Завдяки тому, що усередині нього знаходиться флюс, при проведенні зварювальних робіт утворюються захисні гази, що дозволяють використовувати порошковий зварювальний дріт без застосування додаткового устаткування. Це істотно позначається на швидкості зварювальних робіт. Він вигідніший в порівнянні з суцільнометалевим навіть у тому випадку, коли все-таки доводиться використовувати захисний газ, у зв'язку з тим, що на відмінність від суцільного зварювального дроту, що вимагає для свого застосування дорогий аргон. Для забезпечення якісної зварки порошковим дротом, достатньо використовувати несумірне дешевший вуглекислий газ.

Але разом з безперечними перевагами порошковий зварювальний дріт має і ряд досить істотних недоліків тих, що обмежують його застосування.

По-перше: для його застосування необхідно використовувати на порядок якісніші (отже, дорожчі) механізми подачі в зварювальних автоматах і напівавтоматах.

по-друге: при щонайменших деформаціях порошкового зварювального дроту стає неможливим подальше його використання. І щоб продовжити роботу, його необхідно витягувати з автомата і замінити.

У третіх: Щоб отримати якісне з'єднання, заздалегідь необхідно дуже ретельно зачистити місце майбутньої зварки.

Тому не такий вимогливий до дотримання технологій суцільнометалевий дріт обміднений зберігає популярність і в наші дні

Види постачання зварювального дроту

Св08, Св08а діаметрів 2-6 мм у великовантажних бухтах 1-1,4 тн. Зовнішній діаметр бухти 830-850 мм, висота бухти 700-1000 мм

Решта дроту поставляється в мотках:

До 1 мм вага мотка до 15 мм, зовнішнього діаметру 220-260мм, товщини мотка 60-80мм

Понад 1 мм дріт поставляється в мотках по 80-120 кг, зовнішній діаметр мотка 630-730 мм, товщина мотка 160-180 мм

Дріт обміднений поставляється в мотках і на касетах по 5-15-18 кг Зовнішній діаметр касети для 5кг – 200 мм, для останніх-300 мм, внутрішній діаметр 5 і 15 кг касети 51 мм, для 18 кг - 180 мм

Ширина касети для 5кг – 53 мм, для решти касет 89мм.

Тема уроку: Загальні відомості про електроди. Держстандарти на електроди.

Покрытый электрод представляет собой металлический стержень как правило, от 250 до 450 мм, с нанесенной на его поверхность обмазкой. Для покрытия электрода используют смесь веществ, которые усиливают ионизацию атмосферы сварочной дуги, защищают от вредного воздействия среды и служат для металлургической обработки сварочной ванны. Защита металла от воздействия атмосферных газов осуществляется за счет шлака и газов, образующихся при плавлении покрытия (обмазки).

При расплавлении электрода в сварочной дуге происходят сложные металлургические процессы. В результате окислительно-восстановительных реакций в газовой среде дуги и на границе ее раздела с металлом, а также между металлом и шлаком происходит легирование, окисление и раскисление металла, образующего сварной шов.

Свойства электродов в значительной степени определяются свойствами шлака, получаемого из шлакообразующей основы покрытия электродов.

Электрод должен обеспечивать:

• легкое зажигание и устойчивое горение сварочной дуги;

• равномерное расплавление покрытия электрода;

• равномерное покрытие шва шлаком и легкое его удаление после сварки;

• отсутствие в металле шва трещин, пор, непроваров.

Признаки классификации электродов:

• материал стержня электрода;

• назначение для сварки определенных сталей;

• толщина покрытия стержня;

• виды покрытия;

• характер шлака, образующегося при расплавлении покрытия;

• свойства металла шва;

• допустимые пространственные положения сварки или наплавки;

• род и полярность применяемого при сварке тока.

Сварочный электрод - изделие из электропроводного материала, служащее для подведения электрического тока к месту сварки. Различают плавящиеся и неплавящиеся электроды.

К плавящимся электродам относятся сварочные проволоки, прутки, пластины и ленты сплошного сечения, порошковые проволоки и ленты, а также, покрытые и комбинированные электроды (плавящиеся мундштуки).

В зависимости от назначения плавящиеся электроды могут быть изготовлены из стали, алюминия, титана, меди или других металлов и сплавов.

Плавящиеся электроды одновременно служат для введения присадочного металла при сварке плавлением. Применяя плавящиеся электроды соответствующего химического состава, можно изменять в желаемом направлении состав металла шва, легировать его нужными элементами, снижать содержание вредных примесей.

При сварке плавящимся электродом образуется сварной шов, который получается за счет основного металла и металла электрода.

Материал для стержней электродов

На производство электродов идет сварочная проволока, которая изготовляется по ГОСТ 2246-70, в котором предусмотрены марки и химический состав металла, размеры, технические требования, маркировка, упаковка, хранение и транспортирование.

К неплавящимся электродам относятся электродные стержни и электроды для контактной электросварки - угольные, графитовые и вольфрамовые. При сварке неплавящимся электродом сварной шов получается только за счет расплавления основного металла и металла присадочного прутка.

Все сварочные электроды можно разделить на две группы, которые в свою очередь подразделяются на подгруппы:

Неметаллические сварочные электроды	Металлические сварочные электроды
Неплавящиеся	Неплавящиеся	Плавящиеся
· Графитовые  · Угольные	Вольфрамовые: Торированные Лантанированные Итрированные	Покрытые	Непокрытые
		Стальные, Чугунные Медные, Бронзовые Алюминиевые  и другие	Использовались на ранних стадиях развития сварочных технологий. Сейчас применяются в виде непрерывной проволоки для сварки в среде защитных газов.

Условные обозначения положений сварки

Каждый вид электродов предназначен для определенных положений сварки в пространстве. На рис. 1 приведены условные обозначения положений cварки в пространстве.

Рисунок 1. Условные обозначения положений сварки в пространстве:1 — потолочное; 2 — угловое и тавровое; 3 — вертикальное вверх; 4 — нижнее; 5 — горизонтальное на вертикальной плоскости; 6 — вертикальное вниз; 7 — угловое и мировое в потолочном положении

Условные обозначения электродов

Электроды, наряду с обозначениями по типу (Э42, Э46, Э50 и др.) и марке (ОЗС-4, АНО-4, ТМЛ-1У и др.) имеют универсальное условное обозначение в виде дроби, которое дает полные сведения о характеристиках электрода.

Схема структуры условного обозначения электродов

Соответственно каждой цифре даются следующие параметры электрода:

• 1 - тип;

• 2 - марка;

• 3 – диаметр в мм;

• 4 - обозначение назначения электродов;

• 5 - обозначение толщины покрытия;

• 6 - группа индексов, указывающих характеристики наплавленного металла и металла шва по ГОСТ 9467-75, ГОСТ 10051-75 или ГОСТ 10052-75;

• 7 - обозначение вида покрытия;

• 8 - обозначение допустимых пространственных положений сварки или наплавки

По допустимым пространственным положениям сварки или наплавки электроды подразделяются:

для всех положений - 1;

для всех положений, кроме вертикального сверху вниз - 2;

для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх - 3;

для нижнего и нижнего в лодочку - 4.

9 - обозначение рода тока, полярности, номинального напряжения холостого хода источника переменного тока.

Примечание. Цифрой 0 обозначают электроды, предназначенные для сварки или наплавки только на постоянном токе обратной полярности.

Рекомендуемая полярность постоянного тока	Обозначение	Примеры условных обозначений:
Обратная	0	Электроды типа Э42А по ГОСТ 9467, марки УОНИИ-13/45, диаметром 3,0 мм, для сварки углеродистых и низколегированных сталей У, с толстым покрытием Д, с установленной по ГОСТ 9467 группой индексов, указывающих характеристики наплавленного металла и металла шва, 43 2(5), с основным покрытием Б, для сварки во всех пространственных положениях 1 на постоянном токе обратной полярности 0: Э46-УОНИИ-13/45-3,0-УД- ГОСТ 9466-75, ГОСТ 9467-75 Е 43 2 (5)- Б10 Электроды типа Э-09Х1МФ по ГОСТ 9467, марки ЦЛ-20, диаметром 4,0 мм, для сварки легированных теплоустойчивых сталей Т, с толстым покрытием Д, с установленной по ГОСТ 9467 группой индексов, указывающих характеристики наплавленного металла и металла шва, 27, с основным покрытием Б, для сварки во всех пространственных положениях 1 на постоянном токе обратной полярности 0: Э-09Х1МФ-ЦЛ-20-4,0-ТД------ГОСТ 9466-75, ГОСТ 9467-75 Е-27-Б10 Электроды типа Э-10Х25Н13Г2Б по ГОСТ 10052, марки ЦЛ-9, диаметром 5,0 мм, для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами В, с толстым покрытием Д, с установленной по ГОСТ 10052 группой индексов, указывающих характеристики наплавленного металла и металла шва, 2075, с основным покрытием Б, для сварки в нижнем, горизонтальном на вертикальной плоскости и вертикальном снизу вверх положениях 3 на постоянном токе обратной полярности 0; Э-10Х25Н13Г2Б-ЦЛ-9-5,0-ВД ГОСТ 9466-75, ГОСТ 10052-75 Е-2075-Б30
Любая	1
Прямая	2
Обратная	3
Любая	4
Прямая	5
Обратная	6
Любая	7
Прямая	8
Обратная	9

Тема уроку: Електродне покриття. Класифікація електродних покриттів.

Классификация покрытых металлических сварочных электродов по ГОСТ 9466-75

В соответствии с ГОСТ 9466-75 электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки классифицируются:

Виды электродов по назначению:

• для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 60 кгс/мм² (600 МПа). Обозначаются буквой У (ГОСТ 9467-75);

• для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 60 кгс/мм² (600 МПа). Обозначаются буквой Л (ГОСТ 9467-75);

• для сварки легированных теплоустойчивых сталей. Обозначаются буквой T (ГОСТ 9467-75);

• для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами. Обозначаются буквой В (ГОСТ 10052-75);

• для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами. Обозначаются буквой H (ГОСТ 10051-62).

Виды электродов по толщине покрытия По толщине покрытия электроды разделяются в зависимости от отношения D/d (D — диаметр покрытого электрода; d — диаметр стержня):

• с тонким покрытием (D/d < 1,2). Обозначаются буквой М;

• со средним покрытием (D/d < 1,45). Обозначаются буквой С;

• с толстым покрытием (D/d < 1,8). Обозначаются буквой Д;

• с особо толстым покрытием (D/d > 1,8). Обозначаются буквой Г.

ГОСТ 9466 — 75 предусматривает также три группы электродов — 1, 2, 3, характеризующиеся требованиями к качеству (точности) изготовления электродов, состоянием поверхности покрытия, а также содержанием серы и фосфора в наплавленном металле.

Виды электродов по типу покрытия:

• с кислым покрытием (А);

• с основным покрытием (Б);

• с целлюлозным покрытием (Ц);

• с рутиловым покрытием (Р);

• с покрытием смешанного вида (с двойным буквенным обозначением);

• с прочими видами покрытий (П).

Таблица соответствия маркировок электродов по типу покрытия:

Тип покрытия	Обозначение по ГОСТ 9466-75	Международное обозначение ISO
Кислое	А	A
Основное	Б	B
Рутиловое	Р	R
Целлюлозное	Ц	C
Смешанные покрытия
Кисло-рутиловое	АР	AR
Рутилово-основное	РБ	RB
Рутилово-целлюлозное	РЦ	RC
Прочие (смешанные)	П	S
Рутиловые с железным порошком	РЖ	RR

Виды электродов по допустимым пространственным положениям сварки или наплавки:

• для сварки во всех положениях с условным обозначением 1;

• для сварки во всех положениях, кроме вертикального сверху вниз, — 2;

• для положений нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх — 3;

Основная классификация электродных покрытий:

• Стабилизирующие покрытия представляют собой материалы, содержащие элементы, легко ионизирующие сварочную дугу. Наносятся тонким слоем на стержни электродов (тонкопокрытые электроды), предназначенных для ручной дуговой сварки.

• Защитные покрытия представляют собой механическую смесь различных материалов, предназначенных ограждать расплавленный металл от воздействия воздуха, стабилизировать горение дуги, легировать и рафинировать металл шва.

• Применяются также магнитные покрытия, которые наносятся на проволоку в процессе сварки за счёт электромагнитных сил, возникающих между находящейся под током электродной проволокой и ферромагнитным порошком, находящемся в бункере, через который проходит электродная проволока при полуавтоматической или автоматической сварке.

Основные характеристики электродов — механические свойства шва и сварного соединения:

• временное сопротивление разрыву;

• относительное удлинение, ударная вязкость;

• угол изгиба.

Согласно ГОСТ 9467—75 электроды классифицируются по минимальному временному сопротивлению разрыву металла шва или сварного соединения на типы:

• Э38, Э42, Э46, Э50 — для сварки сталей с временным сопротивлением разрыву до 490 МПа;

• Э42А, 346А, Э50А — для сварки тех же сталей, когда к металлу шва предъявляются повышенные требования по относительному удлинению и ударной вязкости;

• Э55 и Э60 — для сварки сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 490 МПа до 590 МПа.

• Данным стандартом также регламентируются величины содержания серы и фосфора в наплавленном металле. Цифры, обозначающие каждый тип электрода — Э42, Э42А, Э50 и т. д., характеризуют гарантированное минимальное временное сопротивление разрыву в кгс/мм², а буква А — повышенные пластические свойства, вязкость и ограничения по химическому составу.

Назначение электродных покрытий — обеспечение стабильности горения сварочной дуги и получение металла шва с заданными свойствами.

Стабильность горения сварочной дуги достигается снижением потенциала ионизации воздушного промежутка между концом электрода и металлом изделия, которое сваривается.

Шлак, образующийся при расплавлении покрытия электрода, служит для защиты расплавленного металла шва от воздействия кислорода и азота воздуха путем образования шлаковых оболочек на поверхности капель металла электрода, переходящих через дуговой промежуток на место сварки, и для образования шлака на поверхности расплавленного металла.

Шлак замедляет охлаждение и затвердевание металла шва, что дает возможность выхода из него газовых и неметаллических включений.

Легирование сварного соединения производится для придания ему специальных свойств обычно введением легирующих компонентов в состав покрытия электрода.

В покрытия электродов иногда вводят железный порошок для повышения производительности сварки.

Для связи компонентов покрытия между собой и с поверхностью стержня электрода применяются связывающие компоненты, наиболее распространенным из которых является жидкое стекло.

Основные виды электродных покрытий:

Руднокислые электродные покрытия содержат окислы железа и марганца, кремнезём, большое количество ферромарганца; для создания газовой защиты зоны сварки в покрытие вводят органические вещества (целлюлозу, древесную муку, крахмал и пр.). Металл шва, выполненный электродами с этим покрытием, имеет склонность к образованию горячих трещин. Электроды относятся к типам Э38 и Э42 по механическим свойствам металла шва.

Сварка может выполняться постоянным и переменным током.

Фтористо-кальциевые электродные покрытия состоят из карбонатов кальция и магния, плавикового шпата и ферросплавов.

• Органические электродные покрытия состоят из органических материалов, обычно из оксицеллюлозы, к которой добавлены шлакообразующие материалы, двуокись титана, силикаты и пр. и ферромарганец в качестве раскислителя и легирующей присадки Металл, наплавленный электродами с покрытием этого типа, содержит повышенное количество водорода. По механическим свойствам металла шва электроды соответствуют типам Э42, Э46 и Э50. Электроды с целлюлозным покрытием дают возможность сварки сверху вниз.

• Электроды с основным покрытием

Основой покрытия этого вида электродов являются минералы — карбонаты кальция и магния (мрамор, магнезит, доломит) и плавиковый шпат CaF₂, поэтому они также называются фтористо-кальциевыми.

При высокой температуре дуги карбонаты распадаются с образованием окислов кальция и магния CaO, MgO, а также окиси углерода и углекислого газа. При этом происходит образование газозащитной среды минерального происхождения, которое не сопровождается выделением водорода, поэтому наплавленный металл мало насыщается водородом из материалов покрытия. Фтористый кальций также связывает водород в термически стойкие соединения.

По указанным признакам электроды с основным покрытием называются также низководородными.

Преимущества основных покрытий делают электроды с этими покрытиями незаменимыми при сварке закаливающихся сталей, склонных к образованию холодных трещин вследствие влияния водорода, переходящего из металла в околошовную зону.

Покрытия основного вида с малой окислительной способностью способствуют переходу легирующих элементов из электрода в шов, благодаря чему происходит раскисление и легирование металла шва.

Эти свойства электродов с основным покрытием используются также при сварке высоколегированных сталей.

Наплавленный металл с использованием этих электродов обладает стойкостью против образования горячих трещин, электроды пригодны для сварки жестких конструкций, для швов большой толщины при многослойной наплавке.

Сварка электродами с основными покрытиями может производиться во всех пространственных положениях.

Недостатком электродов с основным покрытием является более низкая стабильность горения дуги по сравнению с электродами с другими покрытиями. Это объясняется наличием в дуге ионов фтора, являющихся деионизаторами дуги. Поэтому электроды с основным покрытием применяются преимущественно для сварки постоянным током обратной полярности («+» на электроде).

Недостатком основных покрытий является также склонность к образованию пор в швах при удлинении дуги в процессе сварки, при наличии окалины и ржавчины на поверхности свариваемого металла, так как шлаки этих покрытий не связывают окислы железа, которые попадают в сварочную ванну.

Образование пор в швах при сварке электродами данного вида происходит также при увлажнении покрытий, в результате чего происходит повышение содержания водорода в наплавленном металле.

На увлажнение электродных покрытий влияют качество упаковки электродов после их изготовления, условия транспортировки и хранения на складах.

Хранение электродов для сварки особо ответственных конструкций рекомендуется при температуре воздуха не ниже 15 °С и относительной влажности не более 50%. Срок годности после прокалки — не более 5 суток (для сталей перлитного класса).

По истечении допустимого срока годности электродов после прокалки они должны быть снова прокалены, но не более трех раз.

Частые прокалки и увлажнения электродов отрицательно влияют на качество покрытий электродов.

Если электроды хранятся в закрытых мешках из водонепроницаемой полиэтиленовой пленки или в емкостях с крышками с резиновым уплотнением, или в сушильных шкафах при температуре 80±20 °С, то сроки их хранения после прокалки не ограничиваются.

Уровень влаги основных покрытий перед сваркой составляет 0,3%. Для достижения этого уровня влажности покрытия необходима прокалка электродов непосредственно перед сваркой. Оптимальной температурой прокалки для обеспечения этого уровня влажности является температура 350 °С и выдержка при этой температуре в течение двух часов.

Электроды с основным покрытием, нанесенным на стержни из малоуглеродистой проволоки (Св-08, Св-08А) соответствуют типам Э42А, Э50А.

Электроды с основным покрытием применяются для сварки хорошо раскисленных спокойных сталей с повышенным содержанием серы, низколегированных и высоколегированных сталей, для сварки деталей большой толщины, конструкций, работающих при больших динамических и знакопеременных нагрузках, при пониженных температурах.

Электроды с рутиловым покрытием

• Рутиловые электродные покрытия получают значительное применение в связи с развитием добычи минерала рутила, состоящего в основном из двуокиси титана TiO₂. В покрытия, помимо рутила, введены кремнезём, ферромарганец, карбонаты кальция или магния.

С увеличением содержания в покрытии карбонатов возрастает основность (щелочность) шлака, что снижает содержание кислорода и кремния в наплавленном металле. Это повышает ударную вязкость металла и стойкость против образования горячих трещин.

При гарантированной влажности покрытий достигается значительное снижение водорода в металле шва и уменьшение образования пор. Электроды сушатся при температуре 200 °С в течение 1 ч.

Сварку необходимо выполнять не ранее чем через сутки после сушки электродов.

При повышенной температуре прокалки электродов могут появиться поры в шве. Поры могут появиться при превышении тока при сварке тавровых швов с зазорами и при сварке тонкого металла электродами большого диаметра.

При сварке рутиловыми электродами поры не появляются при сварке сталей, имеющих окалину и ржавчину, при изменении длины дуги, при сварке по грунтовочным покрытиям толщиной 20...25 мкм.

Стойкость против образования горячих трещин больше, чем при сварке электродами с кислым покрытием.

Рутиловые электроды по технологическим свойствам превосходят электроды с покрытием основного вида, обеспечивая хорошую стабильность горения дуги при сварке переменным и постоянным током, имеют низкий коэффициент разбрызгивания металла, легкую отделимость шлаковой корки, являются лучшими для сварки в вертикальном и потолочном положениях швов. Это происходит потому, что образующиеся при плавлении рутиловых покрытий соединения титана быстро всплывают из жидкой ванны на поверхность металла. Также вязкость шлака титановых покрытий резко возрастает при снижении температуры, и такие шлаки называются короткими.

Преимуществом рутиловых электродов является легкость зажигания дуги, малая склонность к образованию пор при зажигании и кратковременном удлинении дуги, высокое сопротивление усталости сварных соединений.

Введение в рутиловые покрытия большого количества железного порошка снижает содержание углерода в шве, уменьшает неоднородность распределения серы, повышает стойкость металла шва против образования горячих трещин.

Область применения электродов с рутиловым покрытием — сварка малоуглеродистых и низколегированных сталей. Их не рекомендуется применять для сварки конструкций, работающих при высоких температурах.

Тема уроку: Порядок перевірки електродів. Правила зберігання електродів на складах монтажної організації, ділянці, на робочому місці зварника.

Входной контроль сварочных материалов

Сварочные материалы перед использованием должны быть проконтролированы:

• на наличие сертификата (на электроды, проволоку и флюс) с проверкой полноты приведенных в нем данных и их соответствия требованиям стандарта, технических условий или паспорта на конкретные сварочные материалы;

• на наличие на каждом упаковочном месте (пачке, коробке, ящике, мотке, бухте и пр.) соответствующих этикеток (ярлыков) или бирок с проверкой указанных в них данных;

• на отсутствие повреждений упаковок и самих материалов;

• на наличие для баллонов с газом соответствующего документа, регламентированного стандартом.

При отсутствии сертификатов на электроды необходимо определять механические свойства стыковых сварных соединений, выполненных с применением этих материалов.

Сварные стыковые образцы следует испытывать на статическое растяжение, статический и ударный изгиб при температуре 20 -С по ГОСТ 6996.

Сварочные материалы должны храниться отдельно по маркам, партиям и диаметрам в условиях, предохраняющих их от увлажнения и механических повреждений. Сварочный флюс должен храниться в герметичной таре.

В складе должны быть установлены печи для прокалки электродов, порошковой проволоки и флюса, сушильные шкафы с температурой до 15⁰ -С, обеспечивающие суточную потребность участка в электродах и проволоке.

Прокаленные электроды и порошковую проволоку следует выдавать на рабочее место в количестве, необходимом для работы сварщика в течение одной смены.

Электроды перед сваркой производственных сварных соединений должны быть прокалены по режиму, приведенному в сертификате или паспорте завода-изготовителя на данную марку электродов.

При сварке конструкций из сталей с пределом текучести более 390 МПа (40 кгс/кв. мм) электроды, взятые непосредственно из прокалочной или сушильной печи, необходимо использовать в течение двух часов.

Хранение и транспортировку прокаленных сварочных материалов необходимо производить в закрытой таре: электроды - в специальных металлических пеналах, в упаковке из водонепроницаемой бумаги или в герметизированной оболочке из полиэтиленовой пленки, порошковую проволоку - в закрытых жестяных банках или в упаковке из водонепроницаемой бумаги. Электроды должны храниться в условиях, исключающих возможность увлажнения или повреждения покрытия (на складе.

Электроды с основным (фтористо-кальциевым) покрытием следует использовать в течение 5 суток после прокалки, остальные электроды - в течение 15 суток, если их хранить на складе

По истечении указанного срока электроды должны быть перед применением повторно прокалены. Прокалка электродов может проводиться не более трех раз, не считая прокалки при их изготовлении. В случае хранения электродов в сушильном шкафу при температуре 60 - 100 -С срок использования их не ограничивается.

Перед применением электродов независимо от наличия сертификата должны быть проверены сварочно-технологические свойства каждой партии. Проверка сварочно-технологических свойств электродов должна поручаться опытному дипломированному сварщику и выполняться в соответствии с п. п. 5.7 - 5.10 ГОСТ 9466. Результаты проверки оформляются актом.

Перед выдачей электродов сварщику необходимо убедиться в том, что электроды были прокалены и срок действия прокалки не истек.

Примечание. При наличии на этикетках пачек номера замесов обмазки электродов (в пределах одной партии) рекомендуется проводить контроль сварочно-технологических свойств электродов каждого замеса.

Сварочно-технологические свойства электродов необходимо определять при сварке в потолочном положении одностороннего таврового образца из двух пластин размером 180 x 140 мм.

Сварку выполняют в один слой. После сварки таврового образца сварной шов и излом по шву осматривают. Для облегчения разрушения образца следует сделать надрез по середине шва со стороны усиления глубиной 1,5 - 2 мм.

Толщину пластин и катет шва при сварке тавровых образцов выбирают в зависимости от диаметра электрода:

Пластины для проверки сварочно-технологических свойств электродов должны быть изготовлены из стали той марки, для сварки которой могут быть использованы проверяемые электроды

Сплошность металла шва, определяемая в изломе образца, должна отвечать требованиям, предъявляемым к сварным соединениям по результатам радиографического контроля

Сварочно-технологические свойства электродов должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9466. Основные из этих требований следующие:

дуга должна легко зажигаться и стабильно гореть;

покрытие должно плавиться равномерно, без чрезмерного разбрызгивания, отваливания кусков и образования "козырька", препятствующих нормальному плавлению электрода во всех пространственных положениях;

образование "козырька" из покрытия размером более 4 мм и отваливание кусочков нерасплавившегося покрытия от стержня является признаком брака;

образующийся при сварке шлак должен обеспечивать правильное формирование шва и легко удаляться после охлаждения;

в металле шва и наплавленном металле не должно быть трещин.

Для определения размера "козырька" и прочности покрытия отбирается 10 - 12 электродов из 5 - 6 пачек и производится их расплавление в вертикальном положении при угле наклона электрода к шву 50 - 60-. Измерение "козырька" производится от торца стержня электрода до наиболее удаленной части оплавившегося покрытия.

При неудовлетворительных сварочно-технологических свойствах электроды следует повторно прокалить в печи. Если после повторной прокалки технологические свойства электродов не удовлетворяют приведенным выше требованиям, то данную партию электродов использовать для сварки ответственных металлоконструкций нельзя.

Тема уроку: Вугільні та графітові електроди. Їх характеристика. Використання.

Неплавящиеся электроды применяют для возбуждения и поддержания сварочной дуги, но сами они сварочную ванну не наполняют. Для этого применяют электроды, изготовленные в виде стержней цилиндрической формы, выполненные из тугоплавкого материала (в основном вольфрам, реже уголь или графит).

Неплавящиеся электродные стержни изготавливают из электротехнического угля или синтетического графита, а также из вольфрама. Угольные и графитовые электроды имеют форму цилиндрических стержней диаметром 5—25 мм и длиной 200—300 мм. Конец электродов затачивается на конус.

Графитовые электроды более электропроводны и обладают большей стойкостью против окисления на воздухе при высоких температурах. Это позволяет применять повышенную плотность тока и сократить расход электродов.

ГОСТ 10720—75 регламентирует изготовление омедненных и неомедненных угольных электродов, применяемых для воздушно-дуговой резки металлов, удаления прибылей и дефектов отливок, удаления прихваток и сварных швов при силе тока до 580 А, для сварки металлов и других работ. В зависимости от назначения и сечения угольных электродов ГОСТ 10720—75 предусматривает изготовление электродов трех марок: ВДК — воздушно-дуговые круглые; ВДП — воздушно-дуговые плоские; СК — сварочные круглые.

Электроды марки ВДК выпускаются с номинальными диаметрами 6, 8, 10 и 12 мм при длине 300 ± 10 мм. Электроды марки ВДП выпускаются номинальным сечением 12 X 5 мм и 18 X 5 мм при длине 350 ± 10 мм. Электроды марки СК выпускаются с номинальными диаметрами 4, 6, 8, 10, 15 и 18 мм при длине 250 ± 10 мм. Длина неомедненной части омедненных угольных электродов всех марок не должна превышать 30 мм. По требованию потребителя допускается изготовление электродов марки СК длиной до 700 ± 35 мм.

Пример условного обозначения воздушно-дугового круглого электрода диаметром 6 мм: Электрод ВДК 6 ГОСТ 10720—75 воздушно-дугового плоского электрода шириной 12 мм и высотой 5 мм: Электрод ВДП 12 X 5 ГОСТ 10720—75

Неплавящиеся графитовые электроды, специально предназначенные для дуговой резки и сварки, по государственным стандартам не изготовляются, поэтому в ряде случаев их делают путем разрезки и обтачивания графитизированных электродов по ГОСТ 4426—71.

В качестве неплавящегося электрода наиболее широко применяют вольфрамовые стержни. Вольфрам — самый тугоплавкий из известных материалов (по температуре плавления уступает лишь углероду). Температура плавления его равна 3645 К, а плотность — 19,3 г/см³. Вольфрам имеет низкий коэффициент теплопроводности [λ 177,8÷200,7 Вт/(м*К)], самую низкую скорость испарения. Поскольку вольфрамовые электроды при рабочей температуре характеризуются весьма высокой химической активностью к кислороду, то в качестве защитных газов применяют аргон, гелий и азот, являющиеся по отношению к вольфрамовым сплавам инертными.

Применяемые вольфрамовые электроды должны отвечать требованиям ГОСТ 23949—80.

Для сварки в среде инертных газов применяются электроды Ø 0,5—10 мм из чистого вольфрама (ЭВЧ), вольфрама с присадками: диоксида тория (ЭВТ), оксидов лантана (ЭВЛ) и иттрия (ЭВИ).

Пример условного обозначения электрода марки ЭВЛ Ø 2,0 мм, длиной 150 мм: «Электрод вольфрамовый ЭВЛ-2-150 — ГОСТ 23949—80».

Широкое распространение получили электроды марок ЭВЛ и ЭВИ. Они выдерживают большую токовую нагрузку и имеют повышенную эрозионную стойкость при сварке по сравнению с электродами марки ЭВЧ. Диаметр вольфрамового электрода выбирается в зависимости от величины сварочного тока. Вольфрамовые электроды используются с заточкой под углом 20—90°.

Тема уроку: Пропан-бутанові суміші. Види і склад скраплених газів. Їх властивості і використання для газового зварювання

Основная роль защитных газов – обеспечение газовой защиты расплавленного металла от воздуха. К защитным газам относятся инертные (аргон, гелий и их смеси) и активные газы (углекислый газ и его смеси). Инертные газы не вступают в химические реакции с металлом и в нем практически не растворяются. Активные газы вступают в химические реакции с металлом или растворяются в нем.

Горючие газы и газы, поддерживающие горение применяются при газовой сварке и резке. К ним относятся ацетилен, пропан-бутановые смеси, метилацетилен-алленовая фракция (МАФ), водород, а также поддерживающий горение кислород.

Пропан-бутан – смесь двух нефтяных углеводородных газов, пропана C₃H₈ и бутана C₄H₁₀. Пропан-бутановая смесь в газообразном состоянии является бесцветной, не ядовитой, тяжелее воздуха, обладает резким запахом от одорантов – сильнопахнущих веществ, добавляемых в газ для обнаружения возможной утечки. При понижении температуры и повышении давления смесь переходит в жидкое состояние.

Пропан технический состоит из пропана C₃H₈ с примесью пропилена C₃H₆ и представляет собой бесцветный газ с резким запахом от одорантов.

Бутан C₄H₁₀ обладает большей теплотворной способностью, чем пропан, однако имеет более высокую температуру начала газообразования (-0,5 °С у бутана и -42°С у пропана). В связи с этим при температуре ниже -0,5°С отбор газообразного бутана не представляется возможным. Смесь с содержанием бутана от 5 до 30% (с преобладанием пропана) имеет повышенную теплотворную способность и может использоваться в условиях холодного климата с температурой окружающей среды примерно до -25°С.

Пропан-бутановые смеси получают в качестве попутных при добыче природного газа, переработке нефти и нефтепродуктов.

Баллоны стальные сварные с пропаном согласно ГОСТ 15860-84 окрашивают в красный цвет, с надписью «Пропан» белого цвета. Давление газа в баллоне до 1,6 МПа. При испарении 1кг жидкого пропана образуется около 530 л газа, при испарении 1 кг жидкого бутана – около 460 л газа.

Опасные факторы и меры безопасности при работе с пропан-бутаном (согласно ГОСТ 20448-90):

• сжиженные углеводородные газы взрыво- и пожароопасны; они образуют с воздухом взрывоопасные смеси при содержании паров пропана в диапазоне 2,1–9,5%, нормального бутана 1,5–8,5% (по объему) при давлении 1 атм и температуре от 15 до 20°С;

• температура самовоспламенения газов в воздухе при давлении 760 мм рт. ст.

  • пропана – 466°С;

  • нормального бутана – 405°С;

  • изобутана – 462°С;

• при попадании на тело человека сжиженные газы вызывают обморожение;

• сжиженные углеводородные газы оказывают на организм наркотическое воздействие;

• при небольших концентрациях газов в воздухе для защиты от кислородного голодания применяют фильтрующие противогазы, при высоких концентрациях – изолирующие шланговые противогазы с принудительной подачей чистого воздуха;

• производственные помещения должны оборудоваться приточно-вытяжной вентиляцией;

• при загорании используют такие средства пожаротушения как пенные и углекислотные огнетушители, сухой песок, тонкораспыленные струи воды, водяной пар и др.

Применение пропан-бутана при сварке и резке

Пропан-бутановые смеси широко используются в качестве горючего газа при кислородной резке. Они также распространены в качестве заменителей ацетилена при газовой сварке.

Эффективная тепловая мощность пламени при сгорании пропан-бутана в кислороде даже выше, чем для ацетилена. Однако из-за значительно меньшей скорости распространения пламени для этих смесей длина конуса пламени резко увеличена и концентрация пламени ниже. Меньше и температура пламени при сгорании пропан-бутановых смесей по сравнению с ацетиленом.

Метилацетилен-алленовая фракция (МАФ) в сжиженном состоянии представляет собой смесь метилацетилена C₃H₄ (CH₃C≡CH) и аллена C₃H₄ (CH₂=C=CH₂), стабилизированную с целью безопасности пропиленом, пропаном, изобутиленом, изобутаном или другими углеводородами в различных сочетаниях.

Смесь тяжелее воздуха, малотоксична (по токсичности относится к четвертой группе), обладает резко выраженным запахом при концентрации от 1:100 мг/м³.

МАФ поставляется в пропановых баллонах (красного цвета) для сжиженных газов (ГОСТ 15860-84), оснащенных прокаловым редуктором.

Опасные факторы и меры безопасности при работе со смесью МАФ:

• в общем случае меры безопасности при работе с МАФ должны соответствовать мерам безопасности, используемым при работе с пропаном;

• сжиженные углеводородные газы взрыво- и пожароопасны; предел взрываемости МАФ в воздухе составляет 3,4–10,8%, в кислороде – 2,5–60%;

• следует избегать контакта МАФ со сплавами, содержащими свыше 65–67% меди, поскольку это может привести к образованию взрывоопасных ацетиленидов меди;

• при попадании на тело человека сжиженные газы могут вызвать обморожение кожи;

• при концентрациях в воздухе более 300 мг/м³ смесь МАФ может оказать анестезирующее действие;

• при невысоких концентрациях паров МАФ в воздухе используют фильтрующие противогазы, а при больших концентрациях – изолирующие шланговые противогазы с принудительной подачей чистого воздуха;

• производственные помещения необходимо оборудовать приточно-вытяжной вентиляцией.

Применение смеси маф при сварке и резке

В качестве заменителя ацетилена МАФ может использоваться при газовой сварке, разделительной и поверхностной резке, пайке, металлизации и других процессах газопламенной обработки металлов. При этом применяются немного модернизированные ацетиленовые горелки и резаки. Выходное отверстие мундштука рассверливается сверлом диаметром 3 мм на глубину 3,5 мм. За счет этого увеличивается тепловая мощность пламени и обеспечивается более устойчивый режим работы горелки без отрыва пламени.

Температура эффективной зоны пламени при сгорании МАФ (2927°С) близка к температуре пламени ацетилена (3087°С).

Тема уроку: Інші горючі гази і рідини, застосовувані при газовому зварюванні і різанні металів.

Ацетилен – бесцветный горючий газ C₂H₂ с атомной массой 26,04, немного легче воздуха. Обладает резким запахом.

В промышленности ацетилен обычно получают из карбида кальция (CaC₂) при разложении последнего водой.

Ацетилен самовоспламеняется при температуре 335°С, смесь ацетилена с кислородом воспламеняется при температуре 297–306°С, смесь ацетилена с воздухом – при температуре 305–470°С.

Ацетилен взрывоопасен при следующих условиях:

• при увеличении температуры более 450–500°С и давления более 1,5–2 ат (около 150–200 кПа);

• при атмосферном давлении ацетилено-кислородная смесь с содержанием ацетилена от 2,3 до 93% взрывается от искры, пламени, сильного местного нагрева и др.;

• при аналогичных условиях смесь ацетилена с воздухом взрывается при содержании в ней ацетилена от 2,3 до 80,7%;

• в результате длительного соприкосновении ацетилена с серебром или медью образуется взрывчатое ацетиленистое серебро или медь, взрывающиеся при повышении температуры или ударе.

Взрыв ацетилена способен вызвать значительные разрушения и тяжелые несчастные случаи: при взрыве 1 кг ацетилена выделяется примерно в два раза больше тепла, чем при взрыве 1 кг тротила и примерно в 1,5 раза больше, чем при взрыве 1 кг нитроглицерина.