Вопрос 21

Классифф. По гост 9466-75

примечания:

1. Каждому типу электродов может соответствовать одна или несколько марок.

2. До 01.01.91 допускается подразделение электродов на марки по действующим паспортам.

1.5. По толщине покрытия в зависимости от отношения

(D- диаметр покрытия, d- диаметр электрода, определяемый диаметром стержня) электроды подразделяются:

с тонким покрытием -М;

со средним покрытием -С;

с толстым покрытием -Д;

с особо толстым покрытием -Г.

1.4, 1.5. (Измененная редакция, Изм. № 1).

1.6 (Исключен, Изм. № 1).

1.7. По видам покрытия электроды подразделяются:

с кислым покрытием-А;

с основным покрытием-Б;

с целлюлозным покрытием-Ц;

с рутиловым покрытием-Р;

с покрытием смешанного вида-соответствующее двойное условное обозначение;

с прочими видами покрытий-П.

Примечание. При наличии в составе покрытия железного порошка в количестве более 20% к обозначению вида покрытия электродов следует добавлять букву Ж.

1.8. 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.

1.9. По роду и полярности применяемого при сварке или наплавке тока, а также по номинальному напряжению холостого хода используемого источника питания сварочной дуги переменного тока частотой 50 Гц электроды подразделяются в соответствии с табл. 1.

Вопрос 24

Составы электродных покрытий.

Виды электродных покрытий

Раскисление наплавленного металла раскислителями снижает содержание кислорода в жидком металле перед его кристаллизацией. Для обеспечения высоких пластических свойств металла шва необходимо снизить концентрацию остаточного кислорода и полнее уменьшить количество продуктов раскисления, остающихся в сварочных швах. Это осуществляется подбором состава покрытия, обеспечивающего физико-химические свойства шлака. Чтобы шлак при температуре жидкого металла обладал низкой вязкостью, хорошо смачивал жидкий металл, не препятствовал правильному формированию шва. Омывая капли жидкого металла и сварочную ванну, шлак должен растворять и связывать продукты раскисления металла.

Сварочные электроды с кислым покрытием. Покрытие состоит из большого количества оксидов железа, марганца и различных силикатов с высоким содержанием SiO2, обладает высоким окислительным потенциалом. В покрытии может присутствовать также ильменит или титановый концентрат. Раскислителем обычно является ферромарганец. Для газовой защиты вводят электродную целлюлозу.

Шлак при плавлении электрода содержит большое количество оксидов железа. Окисление металла при высокой температуре осуществляется за счет атмосферы дуги и кислорода, переходящего из шлака.

Применяемый марганец начинает окисляться в плавящемся покрытии при взаимодействии с оксидами железа и кислорода атмосферы дуги. В жидкий металл марганец переходит в весьма умеренном количестве.

Крупные включения могут иметь экзогенное происхождение и заносятся в жидкий металл из шлака. Наличие включений, особенно мелкодисперсных, существенно снижает характеристики швов, в первую очередь, значения ударной вязкости при низких температурах. Кроме того, металл шва склонен к образованию кристаллизационных трещин.

Технологически электроды при сварке характеризуются мелкокапельным переносом и формированием плоских и гладких сварных швов.

Помимо окисления жидкого металла кислородом окисление происходит в результате кремневосстановительного процесса. Восстановление кремния протекает при высоких температурах за счет марганца, находящегося в покрытии, а также за счет восстановления его железом. Оксиды железа частично переходят в шлак, частично растворяются в жидком металле.

При высоких температурах перешедший из покрытия марганец и восстановленный кремний не вступают в реакцию с кислородом, растворенным в жидком металле; возможна лишь реакция окисления углерода. По мере понижения температуры такие реакции начинаются. При высокой концентрации восстановленного кремния и пониженном содержании марганца в швах будут находиться, главным образом, мелкодисперсные включения оксидов кремния.

Особенности рутиловых электродов сделали их незаменимыми для сварки ответственных конструкций из углеродистых и низколегированных конструкционных сталей прочностью до 490 МПа. Рутиловые покрытия используют и в высоколегированных электродах.

На базе электродов с рутиловым покрытием разработаны высокопроизводительные электроды. Для этой цели в покрытие вводят железный порошок, который, являясь присадочным материалом, повышает коэффициент наплавки электродов.

Сварочные электроды с целлюлозным покрытием. Покрытие электродов содержит значительное количество электродной целлюлозы, доходящее до 40-45%. В качестве шлакообразующих используют рутил, тальк, марганцевую руду, гематит. Для раскисления металла применяют ферромарганец, связующим служит натриевое или натриево-калиевое жидкое стекло. Высокое содержание целлюлозы в покрытии электродов обеспечивает газовую защиту наплавляемого металла даже при малом значении коэффициента массы покрытия, не превышающего 20-25%.

При высоких температурах кремний, титан и марганец сосуществуют с кислородом, растворенным в металле. По мере снижения температуры в зависимости от концентрации и вида раскислителей кислород вступает с ними в реакцию, образуя оксиды соответствующих элементов. Обычно это бывает наиболее активные элементы: титан и кремний.

Электроды с основным покрытием дают возможность выполнять сварку практически во всех пространственных положениях с использованием постоянного тока, главным образом, при обратной полярности.

Сварочные электроды с основным покрытием не лишены недостатков, к которым относят невысокую технологичность, особенно в условиях поточного производства; чувствительность к порообразованию при сварке, требующую особой тщательности при их хранении, транспортировке, подготовке к использованию, выполнения предписаний по чистоте и влажности свариваемых кромок; сложность при сварке на переменном токе.

Вместе с ростом температуры жидкого металла количество растворенного газа возрастает. В области высоких температур количество растворенного газа может превысить его растворимость. В результате сварочная ванна в ее хвостовой, менее нагретой части окажется пересыщенной газом, особенно на границе с кристаллизующимся металлом.

Для предупреждения возможности образования пор при сварке электродами необходимо:

• при изготовлении – строго соблюдать рецептуру покрытия и требования технической документации к компонентам и технологии изготовления, обращая внимание на соблюдение режимов прокалки;

• при применении – выдерживать предписанные режимы силы сварочного тока. В случае увлажнения производить дополнительную прокалку в соответствии с документацией.

При сварке длинной дугой в атмосферу зоны сварки проникает воздух и азот, который может раствориться в жидком металле при высокой температуре.

При охлаждении жидкого металла до температуры кристаллизации растворимость азота резко снижается, и металл на фронте кристаллизации может оказаться пересыщенным этим газом.

При сварке электродами с увлажненным покрытием в атмосфере дуги появятся пары воды, которые сопровождаются появлением атмосферного водорода. В этом случае жидкий металл на фронте кристаллизации может быть пересыщен водородом. В связи с медленным ростом пузырьков кристаллизующийся металл их зафиксирует, и в сварных швах появится пористость.

При сварке по окисленным, ржавым поверхностям возможно местное пересыщение металла как кислородом, так и водородом. Пористость возникает на фронте кристаллизации в результате образования пузырьков газа как за счет водорода, за счет оксида углерода.

С целью снижения чувствительности электродов к пористости при их изготовлении следует жестко ограничить введение в покрытие минеральных и органических пластификаторов, содержащих соединения водорода, трудноудаляемые в процессе прокалки. Режимы прокалки должны соответствовать требованиям технической документации.

Сварку необходимо выполнять только по зачищенным поверхностям, на токовых режимах, соответствующих указаниям документации. Перед употреблением электроды – прокалить.

Легированием называется введение в расплавленный металл элементов, придающих металлу заданные свойства.

Рафинирование металла – это процесс металлургической очистки жидкого металла от вредных примесей, главным образом, от серы и фосфора, поступающих в расплав как из основного металла, так и из металла электродных стержней, и компонентов электродных покрытий.

Составы электродных покрытий

Приведем несколько составов электродных покрытий.

Электроды ОММ-5 - руднокислого типа, предназначены для сварки низкоуглеродистых сталей. Электроды типа Э42 допускаются для изготовления всевозможных ответственных конструкций из низкоуглеродистых сталей, работающих с приложением статических, динамических и переменных нагрузок при нормальных, повышенных и пониженных температурах. Стержень электрода из проволоки Св-08 или Св-08А. Состав обмазки ОММ-5 приведен ниже (в процентном соотношении по весу).

Титановый (ильменитовый) концентрат - 37 %

Марганцевая руда (пиролюзит) - 21 %

Полевой шпат - 13 %

Ферромарганец - 20 %

Крахмал - 9 %

Кислород в закиси железа титановой руды и марганцевой руде окисляет ферромарганец с выделением значительного количества тепла, разогревает и разжижает шлак, заставляет кипеть ванну.

Щелочи полевого шпата и жидкого стекла повышают устойчивость дуги. Окислы марганца в шлаке уменьшают потерю марганца ванной. Ферромарганец раскисляет и легирует наплавленный металл, восполняя потери марганца и несколько повышая его содержание. Крахмал, разлагаясь, образует защитную газовую оболочку вокруг дуги. Приведем состав покрытия электрода ЦМ-9 рутилового типа (по весу):

Рутил - 48

Магнезит - 5

Полевой шпат - 30

Ферромарганец - 15

Декстрин - 2

Электроды рекомендуются для сварки в нижнем положении, но возможна также сварка в вертикальном и потолочном положениях. Ток постоянный, полярность обратная, т. е. плюс на электроде. При работе на переменном токе необходимо применение осциллятора. Существуют разновидности электродов УОНИ-13, в обмазку которых добавляют сильные ионизаторы, что дает возможность работать на переменном токе без осциллятора. Качество сварки электродами УОНИ-13 следует признать выдающимся, показатели механических свойств сварного шва и наплавленного металла получаются часто выше показателей основного металла.

Технология изготовления электродов.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОДОВ.

1.Промывка кусковых материалов.

Одной из первоначальных операций является промывка кусковых материалов и силикат глыбы для очистки их от загрязнений и пустой породы. Эта операция осуществляется в моечной машине. Материал загружают в машину контейнером, далее поступает в бункер откуда питателем непрерывно направляется во вращающийся моечный барабан, куда подается вода. Промытый материал выгружается в контейнер.

2.Крупное и среднее дробление кусковых материалов.

Крупное дробление материалов (гранита, мрамора, силикат глыбы, ферросилиция, ферротитана, ферромарганца) производится в дробилках до фракции не более 70 мм. Материал подаваемый на дробление должен иметь фракцию куска не более 350 мм.

3.Сушка электродных материалов.

Дробленые и порошковые материалы подвергают сушке и прокалке, чтобы удалить влагу, которая отрицательно влияет на сварочно-технологические свойства электродов. Сушка производится во вращающихся наклонных барабанах непрерывного действия с обогревом природным газом.

Из контейнеров дробленые и зернистые материалы ссыпаются в приемный бункер сушильных барабанов, откуда питателями подаются во вращающийся барабан. Дальше через приемные устройства материалы поступают в контейнеры, подаваемые затем на мельницы.

Сушку материалов осуществляют при разных температурах , например мрамор, плавиковый шпат - при температуре 500°С , сушка кусковых ферросплавов 150-170°С. Продолжительность сушки зависит от исходной влажности. После сушки материалы идут на размол.

4.Размол электродных материалов.

Размол рудоминеральных материалов производится на шаровых мельницах непрерывного действия типа СМ-6008 и СМ-6004. Измельчение материалов шаровой мельнице производится металлическими шарами.

Степень размола материала определяют по остатку Шейте <величене зерна)

При размоле Ферросплавов в мельницу подают инертный газ с целью избежания взрыва.

5.Пассивирование активных ферросплавов.

Пассивирование активных ферросплавов необходимо для придания порошкам (ферросилиция, ферромарганца) пассивности против протекания реакций с жидким стеклом, которая приводит к нарушению состава обмазки и вспучиванию покрытия электродов вследствие выделения газов.

Пассивирование производят путем добавки в автоклав при варке жидкого стекла хромпика до 0,5% от массы глыбы и воды или марганцевокислого ка­лия - 3-4 %.

6.Приготовление жидкого стекла.

Жидкое стекло применяется в качестве связующего при приготовлении обмазочной массы.

-Жидкое стекло подготовленное к замесу должно иметь параметры (вязкость, плотность, модуль) которые должны отвечать требованиям на конкретную марку электродов.

-Из приемных емкостей жидкое стекло подается в дозаторы смесителей при этом оно должно перекачиваться непрерывно насосами в закольцованный трубопровод.