Электродные покрытия

Категория:
Сварка металлов


Электродные покрытия

Сварочно-технологические свойства электродов в значительной степени определяются электродным покрытием.

Электродные покрытия в процессе сварки выполняют следующие важные функции:
— повышают стабильность горения дуги, увеличивая степень ионизации дугового промежутка;
— обеспечивают газошлаковую защиту зоны сварки (дуговой промежуток и сварочная ванна) от окружающей атмосферы;
— раскисляют сварочную ванну, восстанавливая часть металла, превратившегося в окислы;
— легируют сварочную ванну, придавая металлу шва необходимые свойства (прочность, износостойкость, стойкость против коррозии и др.);
— электродные шлаки на поверхности сварочной ванны способствуют нормальному формированию шва.

Состав электродных покрытий. Покрытия изготовляют из большого числа тонкоразмолотых и тщательно перемешанных материалов, связанных клеящим составом. Применяемые для приготовления электродных покрытий материалы классифицируют по назначению на следующие группы: стабилизирующие, шлакообразующие, газообразующие, раскисляющие, легирующие, связующие.

Стабилизирующие (ионизирующие) компоненты покрытий повышают стабильность горения дуги. При расплавлении покрытия они легко разлагаются (диссоциируют) с образованием свободных электрически заряженных частиц (электронов, ионов), повышая степень ионизации дугового промежутка. С этой целью используют химические элементы щелочной и щелочно-земельной группы, имеющие низкий потенциал ионизации: калий, натрий, кальций, барий. Эти элементы содержатся в таких компонентах электродных покрытий, как мел, мрамор, известняк, слюда, полевой шпат, гранит, натриевое и калиевое жидкое стекло, поташ, хромпик, углекислый барий, марганцево-кислый калий, кальцинированная сода.

При расплавлении электродного покрытия образуется шлак, защищающий капли электродного металла и сварочную ванну от вредного воздействия окружающей атмосферы. Слой шлака на поверхности сварочной ванны уменьшает скорость кристаллизации расплавленного металла и способствует выделению из него неметаллических включений, а также обеспечивает нормальное формирование шва. Шлакообразующие компоненты являются, как правило основной массовой частью большинства электродных покрытий. В качестве шлакообразующих компонентов используются рутил, плавиковый шпат, известняк, мрамор, магнезит, пиролюзит, кремнезем, кварцевый песок, магнетит, слюда, полевой шпат, титановый концентрат, доломит, каолин.

Газообразующие компоненты при сгорании электродного покрытия разлагаются с образованием большого количества газов, которые оттесняют окружающую атмосферу от зоны сварки и тем самым обеспечивают защиту расплавленного металла. Газообразующие компоненты входят в состав покрытий в виде органических ir неорганических материалов. Органические газообразующие компоненты: крахмал, декстрин, целлюлоза, торф, древесная и пищевая мука, лигнин, хлопчатобумажная пряжа, древесный уголь. Неорганические газообразующие компоненты: мел, мрамор, известняк, доломит, магнезит, сидерит.

Раскисляющие компоненты восстанавливают часть металла (железа), превратившегося в окислы в результате реакций с кислородом и кислородосодержащими веществами окружающей атмосферы, дугового промежутка и шлака. Эти компоненты содержат в своем составе элементы-раскислители, имеющие большее, чем железо, сродство с кислородом. Восстанавливая железо, эти элементы окисляются сами и в виде окислов удаляются в шлак. В качестве раскисляющих компонентов в электродные покрытия вводят порошки алюминия, марганца и органические материалы (графит, древесный уголь), а также ферросплавы марганца, титана, хрома. Раскисление сварочной ванны может происходить за счет легирующих компонентов, в этом случае они должны содержаться в электродном покрытии в избытке.

Легирующие компоненты придают металлу шва нужный химический состав, чтобы обеспечить требуемые механические и специальные свойства (жаропрочность, стойкость против коррозии и т. д.). С этой целью в электродные покрытия вводят ферросплавы или чистые металлические порошки марганца, хрома, никеля, титана, молибдена, кремния, ванадия и др.

Связующие (клеящие) компоненты связывают многочисленные порошкообразные компоненты электродных покрытий в однородную массу и цементируют ее на электродном стержне. Основным связующим компонентом служит жидкое стекло (натриевое или калиевое). В этом качестве могут использоваться декстрин, бакелитовый клей.

Приведенная классификация компонентов электродных покрытий является несколько условной, т. к. некоторые компоненты могут одновременно выполнять несколько функций, а одни и те же компоненты в различных видах покрытий могут выполнять различные функции.

Классификация электродных покрытий. Электродные покрытия по химическому составу и металлургическому воздействию на металл сварочной ванны в соответствии с ГОСТ 9466—75 делятся на следующие виды: рутиловые покрытия (Р), основные (Б), целлюлозные (Ц), кислые (А).

Электродные покрытия смешанного вида имеют двойное соответствующее условное обозначение (например, РА). Все другие виды покрытий, не предусмотренные ГОСТ 9466—75, имеют условное обозначение — П (прочие). При наличии в составе покрытия железного порошка в количестве более 20% от веса покрытия к обозначению вида покрытия добавляется буква Ж (например, РЖ)

Рутиловые покрытия (Р). Содержат следующие компоненты: рутил, титановый концентрат, магнезит, мел, мрамор, полевой шпат, гранит, целлюлоза, декстрнн. В качестве раскисляющих и легирующих компонентов содержат ферросплавы марганца и кремния.

Рутиловые покрытия обеспечивают устойчивое горение сварочной дуги на постоянном и переменном токе, допускают сварку во всех пространственных положениях, выделяют незначительное количество вредных соединений, обеспечивают хорошее формирование шва, малое разбрызгивание металла, легкую отделимость шлака, высокие механические свойства металла шва. Рутиловые покрытия малочувствительны к изменению длины дуги и загрязнению свариваемых кромок. Перед сваркой электроды с рутиловым покрытием рекомендуется просушивать при температуре 150—180 °С в течение 1—1,5 ч.

Электроды с рутиловым покрытием широко применяются для сварки конструкций из малоуглеродистых сталей. Примеры некоторых марок электродов с рутиловым покрытием: MP-3, АНО-4, ОЗС-4. Электроды с рутиловым покрытием выпускаются в большом объеме, это самые распространенные электроды.

Основные покрытия (Б). Покрытия основного вида содержат следующие компоненты: плавиковый шпат, мел, мрамор, доломит, магнезит. Раскисляющими и легирующими компонентами являются ферросплавы марганца, кремния, хрома, титана, молибдена.

Основные покрытия обеспечивают устойчивое горение сварочной дуги на постоянном токе обратной полярности, допускают сварку во всех’ положениях, обеспечивают хорошее формирование шва, в процессе сварки требуют предельно короткой дуги и тщательной зачистки свариваемых кромок. Обеспечивают наплавленный металл (металл шва) высшего качества в сравнении с другими видами покрытий: он содержит минимальное количество газов (хорошо раскислен), серы и фосфора, обладает повышенной стойкостью к образованию горячих и холодных трещин, имеет высокую пластичность и ударную вязкость при низких и высоких температурах.

Некоторые марки электродов с основным покрытием допускают сварку и на переменном токе. В состав покрытий таких электродов вводят поташ и жидкое калиевое стекло.

Электроды с основным покрытием применяются для сварки конструкций из углеродистых и легированных сталей, при сварке металла большой толщины и ответственных конструкций, работающих в тяжелых условиях эксплуатации (низкие и высокие температуры, динамические нагрузки). Перед сваркой электроды с основным покрытием требуют просушки при температуре 300— 400° в течение 2 часов.

Недостатком электродов с основным покрытием является склонность к образованию пор в наплавленном металле в следующих случаях:
— при повышенной влажности покрытия (плохая просушка);
— при увеличенной длине дуги в процессе сварки;
— при загрязнении свариваемых кромок (сварка по незачи-щенным кромкам).

Основные покрытия при сгорании выделяют вредные фтористые соединения, поэтому при сварке в закрытых помещениях необходима хорошая вентиляция.

При всех перечисленных недостатках применение электродов с основным покрытием возрастает по следующим причинам:
— повышаются требования к качеству и надежности сварных конструкций;
— при изготовлении сварных конструкции растет использование низколегированных и легированных сталей.

Поимеры некоторых марок электродов с основным покрытием: УОНИ-13/55, ТМУ-21, СМ-11

Целлюлозные покрытия (Ц). В основном состоят из компонен-юв органического происхождения: целлюлоза, крахмал, декстрин, древесная мука, торф. В качестве шлакообразующих компонентов добавляются неорганические материалы: рутил, титановый концентрат, магнезит, пиролюзит. Раскисляющим компонентом служит ферросплав марганца. При плавлении таких покрытий в процессе сварки выделяется большое количество газов, которые создают интенсивную газовую защиту зоны сварки; на шве образуется тонкий слой легко отделимого хрупкого шлака.

Электроды с целлюлозным покрытием применяются для сварки конструкций из углеродистых и низколегированных сталей на по-постоянном и переменном токе. Такие электроды применяются для сварки стали небольшой толщины, т. к. обладают малой проплавляющей способностью. Электроды с целлюлозным покрытием хорошо обеспечивают провар корня шва и формирование обратной стороны шва. Такие электроды удобны при выполнении вертикальных, потолочных и труднодоступных швов; хорошо зарекомендовали себя при монтажной сварке трубопроводов.

Целлюлозные покрытия имеют повышенную гигроскопичность и чувствительны к перегреву при сушке. Перед сваркой электроды с таким покрытием требуют просушки при температуре 100° в течение часа. Некоторые марки электродов с целлюлозным покрытием: ОМА-2, ВСП-1, ВСЦ-2, ВСМ-1.

Кислые покрытия (А). Такие покрытия состоят в основном из окислов железа, марганца, кремния, титана в виде руды. Газовую защиту зоны сварки обеспечивают органические компоненты: целлюлоза, декстрин, древесная мука. Раскислителем служит ферросплав марганца.

Кислые покрытия обеспечивают устойчивое горение дуги на постоянном и переменном токе, допускают сварку во всех пространственных положениях, малочувствительны к загрязнению свариваемых кромок. Электроды с кислым покрытием применяются для сварки неответственных конструкций из малоуглеродистых сталей.

Электроды с кислым покрытием имеют существенные недостатки.
— малая пластичность и ударная вязкость наплавленного металла (металла шва) по причине недостаточной раскисленности металла (повышенное содержание кислорода и водорода);
— склонность наплавленного металла к образованию горячих трещин, особенно при сварке сталей с повышенным содержанием углерода;
— повышенное разбрызгивание металла в процессе сварки;
— значительное выделение в процессе сварки вредных токсичных веществ (соединения марганца).

Из-за перечисленных недостатков в настоящее время производство электродов с кислым покрытием прекращено. Взамен таких электродов разработаны и широко внедрены в производство электроды с рутиловым покрытием. Кислые покрытия находят применение в комбинации с другими видами покрытий (покрытия смешанного вида).

Примеры некоторых марок электродов с кислым покрытием, применявшихся ранее довольно широко: ОММ-5, СМ-5.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум