ЭЛЕКТРОГАЗАСВАРЩИК

Металлические электроды

Металлические электроды для дуговой сварки изготов­ляют следующих размеров:

По качеству электроды подразделяются на три группы.

Покрытие электрода должно быть однородным, плот­ным, прочным, без трещин, наплывов, вздутий и эксцент­ричности относительно оси стержня. Допускаются шеро­ховатость и отдельные риски глубиной менее четверти тол­щины покрытия, вмятины глубиной до половины толщи­ны покрытия на длине не более 12,0 мм, оголенность толь­ко с конца электрода на длине не более половины диаметра и другие мелкие дефекты. Прочность покрытия испытыва­ют следующим образом: при падении плашмя на стальную плиту с высоты 1 м электродов диаметром менее 4 мм и с высоты 0,5 м электродов диаметром 4 мм и более покры­тие не должно разрушаться. Влагостойкость покрытия про­веряют погружением электрода в воду и выдержкой в тече­ние 24 часов при температуре 15—25°С.

Электроды упаковывают в водонепроницаемую бумагу или полиэтиленовую пленку и пачками массой 3—8 кг укла­дывают в деревянные ящики. Масса ящика — от 30 до 50 кг.

На каждой пачке имеется этикетка, содержащая наиме­нование завода-изготовителя, условное обозначение элект­

рода, область применения, режимы сварки, обработки и механические показатели сварного шва, свойства наплав­ленного металла и коэффициент наплавки.

Электроды, изготовленные по ГОСТ, обеспечивают устойчивое горение дуги и спокойное равномерное плавле­ние покрытия. Шлак ровным слоем покрывает наплавляе­мый металл и легко удаляется после остывания. Трещи­ны, газовые поры и шлаковые включения в сварном шве не образуются. Химический состав металла шва и допусти­мое содержание серы и фосфора указываются в паспорте электрода. Содержание серы и фосфора в металле сварно­го шва при сварке низкоуглеродистых и низколегирован­ных сталей должно быть не более 0,05%, при сварке леги­рованных сталей повышенной прочности — не более 0,04%.

* Сварные швы высоколегированных сталей должны содер­жать не более 0,025% серы и 0,03% фосфора.

Для сварки углеродистых и низколегированных конст­рукционных сталей предусмотрены девять типов электро­дов: Э38, Э42, Э42А, Э46, Э46А, Э50, Э50А, Э55, Э60; для сварки легированных конструкционных сталей повы­шенной и высокой прочности пять типов: Э70, Э85, Э100, Э125, Э150. Кроме того, предусмотрены девять типов элек­тродов для сварки теплоустойчивых сталей.

Тип электрода обозначается буквой Э и цифрой, указы­вающей гарантируемый предел прочности металла шва в кгс/мм2. Буква А в обозначении указывает, что металл шва, наплавленный этим электродом, имеет повышенные плас­тические свойства. Такие электроды применяют при свар­ке наиболее ответственных швов. Для изготовления стер­жней большинства электродов, предназначенных для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей, применяют проволоку марок Св-08 и Св-08А.

Выбор типа электрода производится исходя из уело - вия обеспечения равнопрочности сварного шва и основно­го металла. Характеристика металла сварного шва, вы­полненного электродами различных типов, приводится в табл. 13, 14.

Каждому типу электрода соответствует несколько ма­рок электродов. Например, типу Э42 соответствуют элект­роды ОМА-2, АНО-6, МЭЗ-04 и др. Марка электрода — это его промышленное обозначение, как правило, характери­зующее стержень и покрытие.

Электродные покрытия делят на две группы: тонкие (стабилизирующие и ионизирующие) и толстые (качествен­ные). Назначение тонкого покрытия — облегчить возбуж­дение дуги и стабилизировать ее горение. Для этого по­крытие составляют из вещества, атомы и молекулы кото­рого обладают низким потенциалом ионизации, т. е. лег­ко ионизируются в воздушном промежутке дуги. Такими веществами являются калий, натрий, кальций, барий, ли­тий, стронций и др. Они применяются, как правило, в виде углекислых солей: мел (СаС03), поташ (КС03), углекис­лый барий (ВаС03) и др. В качестве связующего вещества применяют жидкое стекло, представляющее собой СИЛИп кат натрия. Покрытие наносят на стержень электрода сло­ем 0,1—0,25 мм, что составляет 1,5—2% от массы электро­да. Тонкое покрытие не создает защиты для расплавленного металла шва, и поэтому при сварке происходит окисление и азотирование наплавленного металла. Шов получается хруп­кий, пористый, с различными неметаллическими включе­ниями. Поэтому электроды с тонким покрытием использу­ют при выполнении неответственных сварных швов.

Наиболее простым тонким покрытием является мело­вое. Оно состоит из мелкопросеянного чистого мела, раз­веденного на жидком стекле. На 100 массовых частей мела берется 25—30 массовых частей жидкого стекла и получен­ная смесь размешивается в воде до сметанообразного со­стояния. Электродные стержни окунают в этот раствор и сушат при комнатной температуре или в сушильных шка­фах при температуре 30—40°С. Такие электроды дают при сварке швы очень низкого качества и поэтому применяют­ся очень редко. Более качественные сварные швы дают элек­троды с тонким покрытием марок К-3 и А-1. Основной со­ставляющей этих покрытий является титановый концент­рат. Покрытие К-3 содержит 57,8% титанового концентра­та и 42,2% марганцевой руды, а жидкое стекло составляет 25—35% к массе концентрата и руды. Покрытие А-1 содер­жит 86,6% титанового концентрата, 10,2% марганцевой руды и 3,2% калиевой селитры. Жидкое стекло берется в количестве 30—35% к массе остальных компонентов. При сварке тонкостенных изделий хорошие результаты дает покрытие МТ, состоящее из 62% титанового концентрата, 31% нолевого шпата и 7% хромовокислого калия. Жидкое

стекло составляет 30% к массе остальных компонентов. Кроме этих покрытий применяют и ряд других, имеющих различные назначения.

Электроды с толстым покрытием применяют для по­лучения сварных соединений высокого качества, поэтому эти покрытия называют качественными. Качественное по­крытие выполняет следующие функции: обеспечивает ус­тойчивое горение дуги, защищает расплавленный металл шва от воздействия кислорода и азота воздуха, раскисляет в металле шва оксиды и удаляет невосстанавливаемые ок­сиды в шлак, изменяет состав наплавляемого металла вво­дом в него легирующих примесей, удаляет серу и фосфор из расплавленного металла шва, образует шлаковую корку над металлом шва, замедляет его охлаждение и тем са­мым способствует выходу газов и неметаллических вклю­чений на поверхность металла шва.

Теория сварочных процессов дает возможность точно рассчитать состав электродных покрытий в зависимости от состава свариваемого металла и требований, предъявляе­мых к сварочному шву. Для выполнения перечисленных выше функций электродное качественное покрытие долж­но содержать следующие компоненты:

• ионизирующие вещества для снижения эффективно­го потенциала ионизации, что обеспечивает стабиль­ное горение дуги. В качестве ионизирующих компо­нентов в покрытия вводят такие вещества, как мел, мрамор, поташ, полевой шпат и др.;

• газообразующие вещества, которые при сварке раз­лагаются или сгорают, выделяя большое количество

. газов, создающих в зоне дуги газовую оболочку. Бла­годаря этой оболочке металл шва предохраняется от воздействия атмосферного кислорода и азота. Таки­ми газообразующими веществами являются крахмал, древесная мука, целлюлоза и др.;

• раскисляющие вещества, которые обладают большим сродством с кислородом и поэтому восстанавливают металл шва. Раскислителями служат ферросплавы, алюминий, графит и др.;

• шлакообразующие вещества, создающие шлаковую защиту расплавленного металла шва, а также капель электродного металла, проходящих через дуговой промежуток. Кроме того, шлаки активно участвуют в металлургических процессах при сварке и способ­ствуют получению качественного шва. В качестве шлакообразующих веществ применяют полевой шпат, кварц, мрамор, рутил, марганцевую руду и др.;

• легирующие вещества, которые в процессе сварки пе­реходят из покрытия в металл шва и легируют его для придания тех или иных физико-механических качеств. Хорошими легирующими веществами явля­ются ферромарганец, "ферросилиций, феррохром, ферротитан. Реже применяют различные оксиды ме­таллов (меди, хрома и др.);

• связующие вещества, предназначенные для замеса всех компонентов покрытия в виде пасты, а также для связывания пасты на сердечнике электрода и при­дания определенной прочности после высыхания покрытия. Таким веществом является жидкое стек­ло. Реже применяется декстрин.

По видам покрытия электроды подразделяют: с кис­лым покрытием — условное обозначение А; с рутило - вым — Р; с целлюлозным — Ц; с основным — Б; с по­крытием смешанного типа — двойное обозначение (напри­мер, АЦ); с прочими видами покрытий — П.

Кислые покрытия (АНО-1, СМ-5) содержат руды в виде окислов железа и марганца. При плавлении они выделяют кислород, способный окислить металл ванны и легирую -

гцие примеси. Для ослабления действия кислорода в по­крытие вводят раскислители в виде ферросплавов. Однако наплавленный металл имеет относительно малую вязкость и пластичность и пониженное содержание легирующих примесей.

Рутиловые покрытия (АНО-3, АНО-4, МР-3, ОЗС-4) имеют основным компонентом рутил (TiOz — диоксид ти­тана). Шлакообразующими служат рутил, а также полевой шпат, магнезит и др. В качестве раскислителя и легирую­щего компонента применяют ферромарганец.

Целлюлозные покрытия (ВСЦ-1, ВСЦ-2, ОМА-2) содер­жат главным образом органические компоненты в качестве газообразующих и связующих веществ. В качестве раскис - лителей введены ферромарганец, ферросилиций.

Основные покрытия (УОНИИ-13, ДСК-50) составлены на основе плавикового шпата (CaF) и мрамора (карбонат кальция СаСОЗ). Отсутствие в составе этого покрытия ок­сидов железа и марганца позволяет широко легировать на­плавляемый металл. При сварке можно получить металл шва заранее заданного химического состава с хорошими механическими свойствами. В качестве раскислителей по­крытие содержит ферротитан, ферромарганец и ферроси­лиций.

Условное обозначение электродов включает марку электрода, диаметр стержня, группу по качеству и номер ГОСТ (рис. 30).

Электроды покрытые металлические для сварки и на­плавки сталей систематизируют следующим образом.

По назначению:

• для сварки углеродистых и низколегированных конст­рукционных сталей с временным сопротивлением раз­рыву до 600 МПа—У (условное обозначение);

• для сварки легированных конструкционных сталей с вре­менным сопротивлением разрыву более 600 МПа—JI;

Рис. 30. Условное изображение электродов:

1 — тип; 2 — марка; 3 — диаметр» мм; 4 — обозначение назначе­ния электродов; 5 — обозначение толщины покрытия; 6 — группа электродов; 7 — группа индексов, указывающих характеристики наплавленного металла и металла шва по действующим стандар­там, 8 — обозначение вида покрытия; 9 — обозначение допустимых пространственных положений сварки и наплавки; 10 — обозначение рода тока, полярности постоянного тока и номинального напряже­ния холостого хода источника питания переменного тока частотой 50 Гц; 11 — ГОСТ...; 12 — обозначение стандарта на типы электро­дов.

• для сварки легированных теплоустойчивых сталей — Т;

• для сварки высоколегированных сталей с особыми свой­ствами — В;

• для наплавки поверхностных слоев с особыми свойства­ми — Н.

По толщине покрытия в зависимости от отношения диаметра электрода к диаметру стержня D/d электроды делят:

с тонким покрытием — М, D/d < 1,2; со средним покрытием — С, D/d = 1,2 ... 1,45; с толстым покрытием — Д, D/d 1,45 ... 1680; с особо толстым — Г, D/d > 1,8.

По допустимым пространственным положениям свар­ки или наплавки:

• 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.

* По роду тока, полярности постоянного тока и номи­нального напряжения холостого хода источника пита­ния сварочной дуги переменного тока частотой 50 Гц — в соответствии с табл. 15.

Условное обозначение должно быть указано на этикет­ках или в маркировке коробок, пачек и ящиков с электро­дами.

Например:

Э46А - УОНИ 13/45 4- 3,0 - УД2 rQCT 9466.?5 Е 432(5)-Б 10

Э46А — тип электрода, 46 — минимальный гарантиру­емый предел прочности металла, шва, кгс/мм2 (460 МПа); А — наплавленный металл имеет повышенные пластичес­кие свойства;

УОНИ 13/45 — марка электрода; 3,0 — диаметр элект­рода, мм; У — электроды для сварки углеродистых и низ­колегированных сталей;

Д2 — с толстым покрытием второй группы;

Е 432(5) — группа индексов, указывающих характери - стики наплавленного металла и металла шва; 43 — вре­менное сопротивление разрыву не менее 460 МПа; 2 — относительное удлинение не менее 22 %; 5 — ударная вяз­кость не менее 34,3.Дм/см2 при температуре минус 40°С;

Б — основное покрытие; 1 — для сварки во всех про­странственных положениях; О — на постоянном токе об­ратной полярности.

Широкое распространение получили следующие элект­роды, назначение которых приводится в табл. 16.

Электроды УОНИИ-13 дают высокое качество металла шва и применяются для сварки ответственных швов из кон­струкционных сталей. Такие электроды выпускаются не­скольких марок: УОНИИ-13/45, УОНИИ-13/55, УОНИИ - 13/65 и УОНИИ-13/85. Цифры после черты означают по­лучаемый предел прочности металла шва (кгс/мм2). Свар­ку можно производить при любом положении шва, но толь­ко на постоянном токе обратной полярности. Эти электро­ды применяют в заводских и монтажных увловиях. Коэф­фициент наплавки электродов типа УОНИИ-13 достигает 9,5 г/(А ч).

Электрод СМ-И (тип Э42А) получил широкое распро­странение в строительстве. Применяется при сварке ответ­ственных конструкций во всех пространственных положе­ниях. Наплавленный металл имеет высокие механические свойства. Коэффициент наплавки электрода СМ-11 дости­гает 10 г/(А-ч). Важным положительным качеством элект­рода СМ-11 является устойчивость сварки в условиях монта­жа, когда необходимо поддерживать постоянство длины сва­рочной дуги. Таким же качеством обладают электроды мар­ки МР-3, имеющие коэффициент наплавки 9 г/(А*ч). Они предназначены для сварки постоянным и переменным током.

Широкое применение получили электрод марки ОЗС-4 (тип Э46) (коэффициент наплавки 8,5 г/(А*ч)) для сварки ответственных металлоконструкций из низкоуглеродистой стали и электрод ОЗС-5 (коэффициент наплавки 11 г/(А-ч)), содержащий в покрытии железный порошок. Сварка вы­полняется переменным и постоянным токами любой по­лярности во всех пространственных положениях.

Для сварки ответственных конструкций из низкоугле­родистых сталей переменным или постоянным током во всех пространственных положениях хорошие результаты дают электроды марки АНО-5 (тип Э42), имеющие коэф­фициент наплавки 11 г/(А-ч), и марки АНО-6 (с коэффици­ентом наплавки 8,5 г/(А-ч)). Для сварки деталей из низко­углеродистой стали, работающих при динамических нагруз­ках, применяют электроды марок АНО-3 и АН0-4 (тип Э46) (с коэффициентом наплавки 8 г/(А-ч). Электроды типа АНО характеризуются устойчивым горением дуги, незначитель­ным разбрызгиванием металла, стойкостью против обра­зования кристаллизационных трещин и легкостью отделе­ния шлаковой корки.

Для сварки конструкций из низкоуглеродистых и низ­колегированных сталей с учетом их химического состава рекомендуются марки электродов, приведенные в табл. 16.

В табл. 17 даются марки некоторых зарубежных элект­родов и их соответствие ГОСТ 9467-75.

Хранение электродов на предприятиях осуществляется в специально оборудованных помещениях при температу­ре не ниже 15°С и относительной влажности не более 50%. Электроды следует хранить на стеллажах раздельно по маркам и партиям. Помещения должны иметь печь для прокалки электродов при температуре до 450°С и сушиль­ный шкаф с температурой до 150°С и обеспечивать потреб­ность в электродах.

Для каждой марки электродов устанавливается своя тем­пература прокалки, значения которой приводятся в табл. 18.

Прокалка электродов может производиться не более трех раз. Если электроды после трех прокалок показали неудов­летворительные сварочно-технологические свойства, то применение их для сварочных работ не допускается.

Импортные электроды прокаливают по тому же режи­му, что и отечественные с аналогичным типом покрытия.

Электроды с основным покрытием, предназначенные для сварки перлитных сталей, следует использовать в те­чение 5 суток после прокалки, остальные электроды — в течение 15 суток, если их хранят на складе с соблюдением требований. По истечении указанного срока электроды пе­ред применением необходимо вновь прокалить. В случае хранения электродов в сушильном шкафу при температуре 60—100°С срок их годности не ограничивается.