ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

СВАРОЧНЫЕ ПОКРЫТЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ И ІІАПЛАВКИ

Электроды для ручной дуговой сварки представляют собой стержни длиной до 450 мм, изх’отовлснные из сварочной проволоки (ГОСТ 2246—70), на поверхность которых нанесен слой покрытия раз­личной толщины. Один из концов электрода на длине 20—30 мм освобожден от покрытия для зажатия его в электрододержателе с целью обеспечения электрического контакта. Торец другого конца очищают от покрытия для возможности возбуждения дуги посредством касания изделия в начале процесса сварки.

Покрытие предназначено для повышения устойчивости горе­ния дуги, образования комбинированной газошлаковой защиты, легирования и рафинирования металла. Для изготовления покры­тий применяют различные материалы (компоненты).

1. Газообразующие компоненты — органические вещества: крахмал, пищевая мука, декстрин либо неорганические вещества, обычно карбонаты (мрамор СаС03, магнезит MgC03 и др.).

2. Легирующие элементы и элементы-раскислители: кремний, марганец, титап и др., используемые в виде сплавов этих эле­ментов с железом, так называемых ферросплавов. Алюминий в покрытие вводят в виде порошка-пудры.

3. Ионизирующие или стабилизирующие компоненты, содер­жащие элементы с низким потенциалом ионизации, а также раз­личные соединения, в состав которых входят калий, натрий, кальций, мел, полевой шпат, гранит и др.

4. Шлакообразующие компоненты, составляющие основу по­крытия, — обычно это руды (марганцовая, титановая), минералы (ильмепитовый и рутиловый концентраты, полевой шпат, кремне­зем, гранит, мрамор, плавиковый шпат и др.).

5. Связующие — водные растворы силикатов натрия и калия, называемые натриевым или калиевым жидким стеклом, а также натриево-калиевым жидким стеклом.

6. Формовочные добавки — вещества, придающие обмазоч­ной массе лучшие пластические свойства, — бентонит, каолин, декстрин, слюда и др.

Для повышения производительности сварки, увеличения коли­чества дополнительного металла, вводимого в шов, в покрытии электродов может содержаться железный порошок до 60% массы покрытия. Многие материалы, входящие в состав покрытия, одновременно выполняют несколько функций, обеспечивая и газовую защиту в виде газа С02, и шлаковую защиту в виде СаО и т. д.

Газовая защита образуется в результате диссоциации органи­ческих веществ при температурах выше 200 °С:

Сп №€>)„_, ->■ (п - 1) СО + (п -1) Н2 + С,

диссоциации карбонатов при температуре ~ 900 °С (при парци­альном давлении в газовой фазе рсо3 1кгс/см2)

СаС03 -у СаО + С02;

MgC03->Mg0 + C02,

а также последующей диссоциации С02

co2-^-co+v2o2-

Процесс диссоциации происходит недалеко от торца электрода. Расчеты показывают, что при температуре 0 °С и давлении 1 кгс/см2 диссоциация 1 г органических соединений приводит к выделению примерно 1450 cms GO + Н3, air карбоната CaCOs — к выделению 340 см3 газов. В столбе дуги газы нагреваются до средней температуры 550—800 °С; объем выделившихся при этих температурах газов составляет соответственно 1000—1400 см3 (при нагреве газа на 1 °С его объем увеличивается на І/273). При обычном составе электродных покрытий на каждый грамм металла электродного стержня выделяется 90— 120 см3 защитного газа (С02, Н2), что обеспечивает достаточно надежное оттеснение воздуха от зоны сварки и попадание очень небольшого количества азота в металл шва (не свыше 0,02—0,03%).

Состав шлакообразующих может быть различным; это окислы СаО, MgO, MnO, FeO, А1203, Si02, ТЮ2, Na20, галогены CaF2 и др.

При изготовлении электродов для сварки алюминия и его сплавов ввиду его большого сродства к кислороду применять покрытия из окислов нельзя, так как металл будет разрушать эти окислы и интенсивно окисляться. В этих случаях покрытия практически полностью состоят из бескислородных соединений, хлоридов и фторидов (КС1, NaCl, KF и т. п.), которые наносятся на стержни многократным окунанием стержней в водные раст­воры указанных компонентов.

Покрытие толстых электродов оказывает существенное влия­ние на весь процесс сварки. Поэтому общие требования к ним при сварке различных металлов: обеспечение стабильпого горе­нии дуги; получение металла шва с необходимым химическим составом и свойствами; спокойное, равномерное плавление элек­тродного стержня и покрытия; хорошее формирование шва и отсутствие в нем нор, шлаковых включений и др.; легкая отде­лимость шлака после остывания с поверхности шва; хорошие технологические свойства обмазочной массы, не затрудняющие процесса изготовления электродов; удовлетворительные санитар­но-гигиенические условия труда при изготовлении электродов и сварке. Состав покрытия определяет и такие важные техноло­гические характеристики электродов, как: род и полярность сварочного тока, возможность сварки в различных простран­ственных положениях или определенным способом (сварка опира - нием, наклонным электродом и т. д.).

Технологические характеристики плавления электродов опре­деляются экспериментально и позволяют судить о производитель­ности и экономичности процесса сварки электродами той или иной марки.

Коэффициент расплавления (г/А-ч)

сер = Gp/It,

где Gp — масса расплавленного металла электрода (г) за время t горения дуги (ч); / — сила сварочного тока, А.

Для электродов, содержащих в покрытии дополнительный металл (например, железный порошок), масса расплавленного металла

Gр = Gct. ЭЛ б-доп. М»

где GCT эл — масса расплавленной части металлического стержня электрода; Сдоп м — масса расплавленного дополнительного ме­талла, содержащегося в покрытии электрода.

Коэффициент наплавки (г/А-ч)

а„ = Gp/It,

где Gp — масса наплавленного металла (г) при силе сварочного тока I (А) за время t (ч), полученного за счет металлического стержня электрода и дополнительного металла, если он содер­жался в покрытии электрода. Коэффициент потерь (%)

Gr) Сн

Ф= - V - loo

Ьр

характеризует потери металла электрода на испарение, разбрыз­гивание и окисление.

Для электродов, содержащих в покрытии дополнительный металл,

(Gct. ал тСдоп. к) — Gp 1 (Gct. эл + Сдоп. м)

Коэффициент массы покрытия

h - Gn/Gjj[,

где G„ — масса покрытия на электроде; GM — масса металла стержня на длине обмазанной части электрода.

Если известна масса 1 см электродной проволоки т (г/см;, ю

/і (GqJJ fill о) / till Q,

где Gsn и km — масса всего электрода (г) и его длина (см); 10 — длина обмазанной части электрода, см.

Иногда массу покрытия на электроде относят к массе всего электрода:

Ay = (G3JI ■ ml3)/ml9.

Значения рассмотренных коэффициентов зависят от марок электродов (состава металлического стержня и покрытия), рода и полярности тока и др. Для наиболее распространенных элек­тродов, предназначенных для сварки пизкоуглеродистых сталей, не содержащих в покрытии дополнительный металл, ар = 7 - г - 13 г/А-ч; сс„ = 6 -4- 12,5 г/А - ч; ф = 5 - f - 25%.

Рассмотренные характеристики электродов используют для нормирования сварочных работ и расхода электродов. Напри­мер, если известны Fa (см. рис. 66) и длина шва /ш, то

G, i = 7'н/шу,

где у — плотность металла (для большинства сталей у = 7,8 г/см3).

По паспорту выбранной марки электродов для соответствую­щего диаметра электрода и пространственного положения сварки определяют 7СВ и коэффициенты ар, а„, ф и к. Основное время свар­ки определяют по формуле

T0 — t = GjaHI

и массу электродов, необходимых для сварки данного шва, — по формуле

Сэл = C„/l', (1 + ф).

Формирование состава шлаков при плавлении электрода. Состав покры­тия электродов задается их рецептурой. Химический состав компонентов регламентирован стандартами п техническими условиями па их поставку. Поэтому при определении состава образующихся шлаков необходимо опре­делить количества тех или иных компонентов покрытия при заданном коли­честве сухой смеси.

Приведем расчет состава защитного шлака, образующегося в резуль­тате плавления электрода, и определим коэффициент его кислотности, харак­теризующий многие особенности шлака, на примере электродов типа Э46Аа (ГОСТ 9467-75), марки УОНИ-13/45, с покрытием основного типа.

Состав электродов этого типа, %:

Мрамор 54 (ГОСТ 4416-73)

1. Плавиковый шпат 15 (ГОСТ 4421—73)

2. Кварцевый песок 6 (ГОСТ 4417-75)

3. Фс(іросилнций 5 (ГОСТ 1415—70)

4. Ферромарганец 5 (ГОСТ 4755—70)

С. Ферротитан.............................................................................................. 12.... (ГОСТ 4761—67)

100%

7. Жидкое стекло в пересчете на сухой остаток 12 (ГОСТ 13078—67)

Н2%

П связи с тем, что жидкое стекло вводят дополнительно к основным Компонентам, необходимо рассчитать действительное содержание компонен­тов в составе покрытия с учетом жидкого стекла (т. е. принимая сумму 112% за 100%). ГІолучіш следующий состав покрытия, %:

TOC o "1-5" h z і Мрамор......................................................................................................................................... 48,3

2. Плавиковый шпат 13,2

3. Кварцевый песок 8

4. Ферросилиций 4,Г>

5. Ферромарганец 4.3

6. Ферротитан 10.7

7. Жидкое стекло 10,7

100%

Для расчета химического состава шлака необходимо знать химический состав компонентов и количество легирующих элементов, переходящих в металл шва.

В мраморе содержится 93% СаС03 и не более 3% MgO. С учетом этого содержания в покрытии будет 48,3-0,93 = 44,5% СаС03 и 48,3-0,03 = 1,45% MgO.

При сварке происходит диссоциация СаС03:

СаС03 -*- СаО + С02 100% ->56% +44%,

п результате чего выделяется в газовую фазу (С02)г = 44,5-44/100 = 19,5% п в шлаковую фазу (СаО)ш = 44,5-56/100 = 24,9%.

MgO в количестве 1,45% переходит полностью в шлак. Плавиковый шпат содержит 92% CaF2 и не более 5% Si02. Si02 переходит в шлак полностью, т. е. (Si02),n = 13,2-5/100 = 0,66%. Количество CaF2 в покрытии 13,2-0,95 = = 12,6% C, aF2 реагирует с Si02 по формуле

nCaF2+TOSi02 (п — 2т) CaF2 + 2mCaO+roSiF4.

При малом количестве CaF2 и большом количестве Si02 (re — 2т) = = 0,55ге, т. е. т = 0,225ге. При т = 1

12,6 (СаГ2) +0,225 ■ 12,6 (Si02) 0,55 • 12,6 (CaF2) +

+0,45 • 12,6 (СаО) +0,225 • 12,6 (SiF4);

следовательно, 6,9% CaF2 остается в шлаке, а на образование СаО и SiF4 уходит 12,6 — 6,9 = 5,7% CaF2. Долю кальция и фтора находят из соотно­шения их молекулярных масс: молекулярные массы фтористого кальция 78, кальция 40 и фтора 19; следовательно, доля кальция 5,7 -40/78 = 2,9 и доля фтора 5,7-38/78 = 2,8. С учетом всех элементов получим

Са +0,5О2 = СаО; (СаО)ш==2,9 - 56/40 = 4,1%;

40 + 0,5 x 32 = 56

Si+4F — SiF4, (SiF4)r = 2,8-104/76 = 3,9% 28+4x19=104

и (Si)m = 2,8 - 28/76 = 1,0%,

т. с. 1% Si бил извлечен из шлака для реакции образования SiF4. Расход Si02 из шлака составит

Si + 02=Si02;

28 + 32 = 60

следовательно, 1-60/28 = 2%SiOz необходимо вычесть из суммарного коли­чества (Si02)nl.

Кварцевый песок содержит 9,7% Si02, что дает в шлак (Si02)m = 8-0,97 = = 7,75%. Ферросилиций содержит 75% Si, что дает количество Si=4,5x Х0,7 > = 3,5%, используемого для раскисления и легирования. Па легирование металла шва кремнием до 0,3% необходимо израсходовать из покрытия (с учетом относительной массы покрытия 0,33):

Остальное количество кремния из ферросилиция (3,5 — 0,9) = 2,6% пойдет на раскисление металла шва с образованием (Si02)m = 2,6-00/28 = = 5,55%.

Ферромарганец содержит 80% Мп; 1% С и 2% Si, или с учетом долевого участия в покрытии Мп = 4,5-0,8 = 3,6%; С = 2,5-0,01 = 0,045% и Si = = 4,5-0,02 = 0,09%. Углеродом и кремнием из ферромарганца можно пре­небречь (угар).

Из ферромарганца часть марганца пойдет па легироваиие шва и при коэффициенте перехода /?Мп = 0,55 это составит [Мп]ш = 3,6-0,55 =1,9%. Остальная часть марганца 3,6 — 1,9 = 1,7% пойдет на образование МпО в шлаке:

Мп+0,5Оа =МпО; (МпО),и = 1,7 х 71/55=2,2%.

55+0,5x16 = 71

Ферротитан содержит 23% Ті; 4,6% Si; 6% Л1; все эти элементы пойдут на соединение с кислородом. При этом тнтаи в количестве 10,7 -0,23 = 2,46% дает (ТЮ2),ц = 2,46-80/48 = 4,1%, так как

Ті + 02 = Ті02.

48 + 32 =80

Кремиий в количестве 10,7 ■ 0,46 = 0,5% образует 1,1 °/o(Si02)m. Алюминии в количестве 10,7-0,06 = 0,64% образует (А1203)ш = 0,64-102/54 ==* 1,2%, гак как

2А1 +1,502 = Л1203.

2x27 + 3x16 = 102

Жидкое стекло — натриевое с модулем т= %Si02-o/%ll20, где а — отношение молекулярных масс И20 (т. е. NaaO или К20) к Si02, содержит на молекулу Na20 2,7 молекулы Si02. При молекулярных массах SiOz — 60 и Г'а20 — 62 это даст

(ЬЮ2)ш = Ю,7% 2 7 + 1 0 62 ~ ^1 ^1/,()’

(Na20)m = 10,7^ro | =3,00/о-

Результаты расчета приведены в табл. 13.

Шлаки принято характеризовать коэффициентом кислотности, понимая иод этим величину коэффициента Ак, определяемого отношением

*к = Е IWERO,

где XГЮ2 — сумма процентов по массе кислых окислов в шлаке; 2RO — то же, основных окислов.

Если kn > 1,0, шлак называют кислым; если kK < 1,0,—основным. Исходя из этого шлак электродов УОНИ-13/45 имеет kK ^ 0,55, т. е. шиш относится к группе основных. К кислым окислам относят Si02, Ті02; к основным — FeO, МпО, СаО, MgO, Na20, K20; амфотериые окислы А1203, l'V2(l.„ Сг203. Образующиеся шлаки должны обладать определенными физико - х нмпческнми свойствами.

4 А. И. Акулов и др. 97

К физическим свойствам шлака относятся: теплофизические характеристики — температура плавления, температурный ин­тервал затвердевания, теплоемкость, теплосодержание и т. п.; вязкость; способность растворять окислы, сульфиды и т. п.; определенная плотность; определенная газопроницаемость; доста­точное различие в коэффициентах линейного и объемного расши­рения по сравнению с металлом, что необходимо для легкой очистки металла шва.

К химическим свойствам относится способность шлака рас­кислять металл шва; связывать окислы в легкоплавкие соедине­ния; легировать металл шва.

ІІаилучшие качества при сварке имеют шлаки, если темпе­ратура их плавления составляет 1100—1200 °С. Температурный интервал затвердевания должен быть небольшим или, как гово­рят, шлак должен быть «коротким». Шлаки, у которых переход от жидкого к твердому состоянию растянут на значительный тем­пературный интервал (так называемые длинные шлаки), при про­чих равных условиях хуже обеспечивают формирование шва.

Вязкость шлака имеет важное значение. Чем менее вязок шлак, тем больше его подвижность, а следовательно, физическая

и химическая активность, тем быстрее в нем протекают химиче­ские реакции и физические процессы растворения окислов, суль­фидов и т. п. Одлако для надежного закрытия металла шва шлак не должен быть чрезмерно жидким, это особенно важно при - с варке на вертикальной плоскости и в потолочном положении. Для таких шлаков важно, чтобы переход из жидкого в твердое состояние совершался как можно быстрее.

Кислые шлаки обычно бывают очень вязкими и длинными, при этом чем выше кислотность шлаков, тем больше их вязкость. ()сновные шлаки — короткие. Шлаки должны обладать небольшим удельным весом, чтобы легко всплывать на поверхность свароч­ной ванны. Слой шлака, покрывающий шов, в жидком виде и в процессе затвердевания должен легко пропускать газы, выделя­ющиеся из металла шва.

Затвердевшие шлаки должны иметь небольшое сцепление с ме­таллом, коэффициенты линейного расширения шлака и металла должны быть различными для более легкого удаления шлака со шва.

Изготовление покрытых электродов. Электрод, состоящий из металлического стержня и толстого покрытия, расплавляясь, должен обеспечивать постоянство вводимых в реакционную зону компонентов по объему, их химическому составу и реакционной способности.

Это достигается применением проволоки, имеющей стабиль­ный химический состав и диаметр с отклонениями, регламенти­рованными стандартом. Покрытие, состоящее из смеси различ­ных порошкообразных компонентов, скрепленных между собой и со стержнем жидким стеклом, также должно быть однородным в массе, что достигается при достаточно мелком размоле состав­ляющих компонентов и хорошем перемешивании обмазочной массы,

Поэтому процесс изготовления электродов предусматривает ряд строго последовательных операций по подготовке проволоки, компонентов покрытия, сухой смеси компонентов (шихты) и обмазочной массы, нанесению ее на стержень с последующей сушкой и прокалкой электродов с целью придания необходимой прочности покрытию (табл. 14).

Рассмотрим основные операции изготовления электродов.

Сварочную проволоку в бухтах на специальных станках подвергают правке и рубке па стержни определенной длины.

При изготовлении стержней из проволоки отбирают пробы для проверки соответствия ее техническим условиям, а также проверяют длину стержней, стрелу прогиба, волнистость и т д. После правки и рубки стержни очищают, а затем закладывают в контейнеры для подачи их к электродообмазочпым прессам. Компоненты покрытия после сушки при определенных для каждого компонента температурах (например, СаСОа при 650 °С начинает диссоциировать) проходят контроль влажности и поступают на грубое и среднее дробление, а затем тонко измельчаются в шаро­вых и других конструкций мельницах.

Конечный размер частиц разных компонентов различен, так как он влияет на характер участия компонента в металлургиче­ских взаимодействиях при сварке и на технологический процесс производства электродов. Частицы рудоминеральных компонен­тов должны иметь меньший размер, проходить через сито с раз­мером ячейки 0,07 мм (6240 ячеек на 1 см2), а ферросплавы — несколько больший, проходить через сито с размером ячейки 0,15—0,2 мм (400—1600 ячеек на 1 см3).

Измельченные ферросплавы подвергают пассивированию, ко­го рое заключается в том, что при выдержке их во влажной атмос­фере или замачивании водой (подкисленной марганцевокислым калием КМн04 или хромпиком К8Сг207) на поверхности ферро­сплавов создается окисная пленка, предотвращающая возможное

преждевременное реагирование ферросплавов с жидким стеклом при изготовлении обмазочной массы.

На электродных заводах предпочитают наиболее простой способ пассивирования, при котором заранее (в жидкое стекло при его приготовлении) добавляют в сухом виде хромпик (0,5% массы силикатной глыбы).

Из подготовленных материалов приготовляют сухую шихту путем взвешивания компонентов согласно рецептуре покрытия и тщательно перемешивают ее в цилиндрических барабанах, экс­центрично насаженных на вал, контролируя равномерность пере­мешивания и влажность.

Жидкое стекло, используемое как связующее в электродном производстве, получают из так называемой силикатной глыбы, т. е. силиката натрия (Na20 - п - Si02) или калия, не содержащего воды. Для приготовления жидкого стекла силикатную глыбу разваривают в автоклаве с подачей воды или пара. Общая фор­мула наиболее широко применяемого натриевого стекла Na2Ox X п ■ Si02 • т • Н.20.

Жидкое стекло, используемое в качестве связующего, имеет различную плотность (т. е. степень разведения водой), модуль, характеризуемый молекулярным соотношением Si02 и Na20 или К20. вязкость и клеющую способность. Важную характеристику жидкого стекла — сухой остаток — учитывают при расчете со­става сухой смеси и состава шлаков, образующихся при плавле­нии покрытия.

Из подготовленных материалов приготовляют обмазочную массу путем смешения сухой смеси с жидким стеклом до опреде­ленной консистенции. Обмазочная масса должна иметь густоту и вязкость оконной замазки.

Покрытие на электроды наносят опрессовкой на специаль­ных прессах. Электродные стержни специальным механизмом проталкиваются через фильер обмазочной головки, в которую при давлении 700—900 кгс/см2 выжимается обмазочная масса (заложенная предварительно в цилиндре в виде брикета). Элек­трод выталкивается из обмазочной головки полностью покрытый обмазочной массой и попадает на транспортер зачистной машины, на которой есть устройство для зачистки торца электрода и сня­тия с другого его конца покрытия на длине 20—30 мм. С конвей­ера электроды укладывают на специальные рамки и подвергают сушке на воздухе в течение 18—24 ч или в сушилке при темпера­туре до 100 °С в течение 3 ч, после чего подают па прокалку, режим которой зависит от состава покрытия (наличия органиче­ских соединений, ферросплавов и т. д.).

В результате сушки и прокалки содержание влаги в покры­тии снижается с 3—3,5% до 0,1—0,3% и покрытие приобретает довольно высокую прочность. На современных заводах обычно электроды после зачистной машины поступают для сушки и про­калки в конвейерные печи непрерывного действия.

После прокалки электроды подвергают контролю, упаковке по влагостойкую парафинированную битумную бумагу или пласт - миосовую пленку в пачки но 3—8 кг, либо в герметически закры­вающуюся металлическую тару.

Па пачку наклеивают паспорт электрода, на котором указано наименование или товарный знак предприятия-изготовителя, условное обозначение электродов, номер партии и дата изготов­лении, область применения электродов, особые условия выполне­ния сварки или наплавки, допустимое содержание влаги, режим нов горного прокаливания, рекомендуемый режим сварки, масса аиектродов в коробке или пачке.

Классификация и характеристика электродов. Электроды, пред­назначенные для ручной дуговой сварки, в стандартах классифи­цируются по следующим признакам: металлу, для сварки кото­рого они предназначены; толщине и типу покрытия; механиче­ским свойствам металла шва; способу нанесения покрытия (опрес­совкой или окунанием) и др.

Согласно ГОСТ 9466—75 электроды для сварки и наплавки сталей в зависимости от назначения разделены па классы: для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных стилей с а„ <С 60 кге/мм2 — У (условное обозначение); для сварки легированных конструкционных сталей с ов > 60 кге/мм4 — JI; для сварки теплоустойчивых сталей — Т; для сварки высоколе­гированных сталей с особыми свойствами — В; для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами — Н. Этот ГОСТ регламентирует размеры электродов, толщину и тииы покрытий, условные обозначения, общие технические требования, правила приемки и методы испытания.

В этом стандарте в зависимости от отношения полного диа­метра электрода D к диаметру стержня d покрытые электроды разделяются на следующие виды: с тонким покрытием (D/d ^

1,2) присвоен индекс М; со средним покрытием (1,2 <^D/d ^ «£1,45)— С; с толстым покрытием (1,45 < D/d < 1,8) — Д;

с особо толстым покрытием (Did >1,8) — Г.

В зависимости от требований к качеству электродов — ючпости изготовления, состоянию поверхности покрытия, сплошности полученного данными электродами металла шна и содержанию серы и фосфора в наплавленном

металле — электроды подразделяют на группы 1, 2 и 3 (табл. 15).

Но видам нокрытий электроды подразделяются па следующие виды: с кислым покрытием — индекс А; с основным покрытием — индекс В; с целлюлозным покрытием — индекс Ц; с рутиловым покрытием — индекс Р; с покрытием смешанного вида — соот­ветствующее двойное условное обозначение; с прочими видами покрытий — индекс П. Если покрытие содержит железный поро­шок в количестве более 20%, к обозначению вида покрытия до - Iчиїляют букву Ж.

По допустимым пространственным положениим сварки или наплавки электроды подразделяют на четыре вида: для всех по­ложений — индекс 1; для всех положений, кроме вертикального сверху вниз, — индекс 2; для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх — индекс 3; для нижнего и нижпего в лодочку — индекс 4.

11о роду и полярности применяемого при сварке или наплавке тока, а также номинальному напряжению холостого хода, исполь­зуемого источника питания сварочной дуги переменного тока ча­стотой 50 Гц электроды подразделяются па виды, указанные в табл. 10.

С учетом приведенных данных условное обозначение электро­дов должно содержать следующие данные, расположение которых указано па рис. 00: 1 — тип; 2 — марка; 3 — диаметр, мм; 4 —

ішзначение электродов; 5 — обозначение толщины покрытия; Г» - группа электродов; 7 — группа индексов, указывающих ха­рактеристики наплавленного металла и металла шва по ГОСТ •Н(»7—75, ГОСТ 10051—75 или ГОСТ 10052—75; 8 — обозначе­ние вида покрытия; 9 — обозначение допустимых пространствен­ных положений сварки или наплавки; 10 — обозначение рода применяемого при сварке или наплавке тока, полярности постоян­ного тока и номинального напряжения холостого хода источ­ника питання сварочной дуги переменного тока частотой 50 Гц; II — обозначение стандарта ГОСТ 9467—75; 12— обозначение стандарта на типы электродов.

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

Но всех видах документации условное обозначение электродов должно состоять из марки, диаметра, группы электродов и обозна­чении стандарта ГОСТ 9466—75.

'Гак, например, для электродов типа Э46А (по ГОСТ 9467—75), марки УОНИ-13/45, диаметром 3 мм, для сварки углеродистых п низколегированных сталей У, с толстым покрытием Д, 2-й группы с установленной по ГОСТ 9467—75 группой индексов, указывающих характеристики наплавленного металла и металла шва, с основным покрытием Б, для сварки во всех пространствен

Рис (111 Структура ус­ловного обозначения илгитродон согласно

I I «.ГГ iwr. il—75
ішх положениях 1, па постоянном токе обратной полярности О полное обозначение будет иметь следующий вид:

946А-уОШ:13/45-3,°-уд2 _ гост 9466_?5) гост 9467_75)

а обозначение в технических документах:

электроды УОНИ-13/45-3,0-2 —ГОСТ 9466-75.

Сущность букв и цифр в знаменателе полного обозначения, характеризующих свойства наплавленного металла, указана в ГОСТ 9467—75. В ГОСТ 9467—75 «Электроды покрытые метал­лические для ручной дуговой сварки конструкционных и тепло­устойчивых сталей» регламентировано 14 типов электродов для сварки конструкционных сталей и 9 типов электродов для сварки теплоустойчивых сталей.

Для сварки конструкционных сталей тип электрода содер­жит букву Э, вслед за которой цифрами указана величина вре­менного сопротивления при разрыве; например: Э38, Э42, Э50 ... Э150. У некоторых типов электродов после цифр поставлена буква А, что характеризует более высокие характеристики пла­стичности наплавленного металла (см. табл. 15). Электроды этого типа регламентированы только по характеристикам механических свойств (ов; 65; аа, угол загиба) и содержанию серы и фосфора в на­плавленном металле.

Типы электродов для сварки теплоустойчивых сталей в своем обозначении содержат характеристики химического состава на­плавленного металла; например: Э-09М; Э-09МХ; Э-09Х1М; Э-05Х2М; Э-09Х2М1; Э-09Х1МФ; Э-10Х1М1НФБ и т. д. Стан­дарт регламентирует эти электроды как по химическому составу наплавленного металла, так и по его механическим свойствам (°в! 65Ї «н).

Согласно требованиям ГОСТ 9467—75 в условном обозначе­нии электродов для сварки углеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением разрыву менее 60 кгс/мм2 в знаменателе (во второй строке — см. рис. 69) группа индек­сов, указывающих характеристики наплавленного металла, долж­на быть записана следующим образом: первые два индекса указы­вают минимальное значение величины сп (кгс/мм2), а третий ин­декс одновременно условно характеризует минимальные значе­ния показателей 66 и температуры Тх, при которой определяется ударная вязкость.

Таким образом, третья цифра будет означать: 0 — 65 < 20 и 7 не регламентированы; 1 — 65 = 20 и 7'х = +20 °С; 2 — 66 = = 22 и 7’* = 0°; 3 - 65 = 24 и Тх = -20 СС; 4 - 66 = 24 и Тх = -30 °С; 5 - б5 = 24 и Тх = -40 СС; 6 - 65 = 24 и Тх = _ = —50 “С; 7 — 6Б = 24 и 7'х = —60 °С. Если показатели 6Б и 7’х различны, то третий индекс соответствует минимальному зна­чению показателя 66, а для Тх вводится дополнительно, в скоб­ках, четвертый индекс, характеризующий показатель Тк. Так, например, для электродов УОНИ-13/45 этот показатель был 432 (5), что соответствует сть = 43 кгс/мм2; 6в = 22 кгсм/см - и Ч = -40 сС.

В условном обозначении электродов для сварки сталей с а„ > > СО кгс/мм2 группа индексов, обозначающих характеристики наплавленного металла и металла шва, указывает среднее содер­жание основных химических элементов в наплавленном металле н минимальную температуру, нри которой ударная вязкость ме­талла составляет не менее 3,5 кіс • м/см2. Эта запись включает: а) первый индекс из двузначного числа, соответствующего сред­нему содержанию углерода в сотых долях процента; б) последую­щие индексы, каждый из которых состоит из буквенного обозна­чения соответствующего химического элемента и стоящего за ним числа, показывающего среднее содержание элемента в наплав­ленном металле (с погрешностью до 1%); в) последний индекс, характеризующий минимальную температуру, при которой я„ : -

3,5 кгс-м/см2.

У электродов для сварки теплоустойчивых сталей вслед за индек­сом, характеризующим ан, вводится дополнительный индекс, который указывает максимальную рабочую температуру, при которой регламентированы показатели длительной прочности наплавленного металла и металла шва (0 — ниже 450°; 1 — 450 — 465°; 2 - 470 - 485°; 3 - 490 - 505°; 4 - 510 - 525°; 5 - 530 - 545°; 6 - 550 - 565°; 7 - 570 - 585°; 8 - 590 - 600°; 9 — свыше 600 °С).

Так, например, электроды для сварки теплоустойчивых ста­лей типа Э-09Х1МФ но ГОСТ 9467—75 имеют маркировку

Э-09X1МФ-1ДЛ-20-4,0-ТД3 _ г()ст g^gg^ шст Ш7^г^

т. е. марка покрытия ЦЛ-20, диаметр 4 мм, сварка теплоустойчи­вых сталей Т, толстое покрытие Д, 3-я группа, 1 — 0 °С (ин­декс 2) и температура эксплуатации 570—585 °С (индекс 7), основное покрытие Б, сварка во всех пространственных положе­ниях (индекс 1) на постоянном токе обратной полярности (ин­декс 0).

Органические соединения, используемые в покрытиях, — мука, крахмал, декстрин, целлюлоза, дают в основном только іазовую защиту. В качестве шлакообразующих добавок исполь­зуют рутил, титановый концентрат, марганцовую руду, окислы марганца и железа чаще в виде руд (гематита, марганцовой руды), алюмосиликаты (гранит), полевой шпат, карбонаты (мрамор) и т. д.

Газовая защита обеспечивается за счет разложения оргапи - песких составляющих и в результате образования углекислого газа при диссоциации мрамора (СаС03) в процессе нагрева. Име­ющиеся в покрытии ферросплавы связывают кислород, который отдают при нагревании шлакообразующие окислы, входящие в покрытие.

При плавлении кислых покрытий (А) большая часть введен­ных в них ферросплавов окисляется рудами; легирование металла кремнием и марганцем идет по схеме кремнемарганцевосстапови - телыюго процесса; оно не позволяет легировать металл элемен­тами с большим сродством к кислороду. Образующиеся шлаки, обычно кислые, не содержат СаО и не очищают металл от фосфора. В наплавленном металле много растворенного кислорода и неме­таллических включений.

В результате швы обладают пониженной стойкостью против горячих трещин, ударная вязкость металла шва обычно не пре­вышает 12 кгс-м/см2. В связи с высоким содержанием в покры­тии ферромарганца и окислов железа они более токсичны, так как аэрозоли в зоне сварки и зоне дыхания сварщика содержат большое количество вредных соединений марганца.

Основу рутиловых покрытий (Р) составляют шлакообразую­щий компонент — рутиловый концентрат ТЮ.2 (до 45%), а также алюмосиликаты (слюда, полевой шпат и др.) и карбонаты (мра­мор, магнезит); ферромарганца в покрытии обычно меньше 10— 15%. Газовая защита обеспечивается введением органических соединений (до 5%), а также разложением карбонатов. Покры­тия этого вида обеспечивают высокое качество металла шва, малотоксичны и обладают хорошими сварочпо-техпологическими свойствами.

Покрытия основного типа (Б) в качестве основы содержат кар­бонаты (мрамор, мел, магнезит) и плавиковый шпат; газовая защита обеспечивается разложением карбонатов. Металл раскис­ляется марганцем, кремнием, титаном, вводимыми в покрытие в виде ферросплавов, или алюминием, вводимым в виде по­рошка.

Эти покрытия слабо окислительные, поэтому позволяют леги­ровать металл шва элементами с большим сродством к кисло­роду. Наличие большого количества соединений кальция, хорошо связывающих серу и фосфор и выводящих их в шлак, обеспечи­вает высокую чистоту наплавленного металла, его повышенные пластические свойства, а легирование марганцем и кремнием обеспечивает высокую прочность. Швы, выполненные такими электродами, обладают высокой стойкостью против образования горячих трещин и наиболее высокой (по сравнению с любыми другими покрытиями) ударной вязкостью. Величина я„ составляет не менее 13 кгс-м/см2 и может достигать 25 кгс-м/см2.

При использовании этих электродов металл шва склонен к образованию пор при загрязнении кромок маслом и ржавчиной, а также при увеличении толщины покрытия и длины дуги.

На базе покрытий основного типа (Б) обычно составляют композиции покрытий электродов для сварки ответственных кон­струкций из низколегированных и углеродистых сталей, сред-
мол тированных сталей и всех электро - дон для сварки высоколегированных с галей.

Покрытия, наносимые на стержни слоем 0,8—1,5 мм иа сторону, отно­сятся к виду С или Д. Коэффициент массы покрытия электродов этого вида к 0,34-0,45, а для покрытия типа тонкого (М) только 0,1. Покрытия кислого типа обеспечивают наплавлен­ному металлу прочность и пластич­ность, соответствующую электродам шип 042 и выше. Электроды, дающие наплавленный металл по нышенной пластичности, могут быть получены только при основном покрытии.

Типу 038 соответствуют электроды с тонким стабилизирую­щим, чаще всего меловым покрытием. Коэффициент массы такого покрытия 0,03—0,05. Оно практически не защищает металл от воздействия воздуха и предназначено только для стабилизации дуги (прежде всего при переменном токе). Вследствие низких механических свойств металла шва, недостаточно стабильного горения дуги (по сравнению с толстопокрытыми электродами) и невысокой производительности электроды с меловым покрытием применяют очень редко.

На основе электродов с особо толстым покрытием (Г) раз­работаны электроды для специальных целей.

В покрытие электродов для сварки глубоким проплавле­нном вводят повышенное количество органического вещества — целлюлозы (до 30%), рутила, карбонатов и железа. Покрытие наносят слоем повышенной толщины (коэффициент массы покры­тия 0,8—1). В результате этого при сварке на торце электрода образуется глубокая втулка (рис. 70) из нерасплавившегося покрытия, что способствует направленному мощному потоку газов, выделяющихся в большом количестве при разложении органических веществ, а это обеспечивает оттеснение жидкого металла из-под дуги и более глубокое проплавление основного металла.

Введение в покрытие железного порошка до 20% (покрытие с индексом Ж) улучшает технологические свойства электродов (стабильность дуги, равномерность расплавления покрытия и др.). Мри содержании порошка до 60% повышается производитель­ность сварки, так как в шов вводится дополнительный металл. Коэффициент массы покрытий таких электродов составляет к = 1,24-1,8.

Для сварки лежачим и наклонным электродом применяют удлиненные электроды (до 2 м) диаметром до 8 мм. Покры­тие этих электродов обычно также имеет повышенную тол­щину.

Одному и тому же типу электрода могут соответствовать электроды с покрытиями различного вида и различным составом стержня. Покрытия одного вида могут иметь различный состав.

Конкретный состав покрытия и стержня в данном электроде определяет так называемая марка электрода. Обозначения марок часто содержат начальные буквы названия организации, в кото­рой были разработаны электроды, и порядковый помер.

Электроды для сварки высоколегированных сталей с осо­быми свойствами должны удовлетворять требованиям ГОСТ 10052—75. Большое разнообразие служебного назначения этих сталей определяет и большой типаж электродов для их сварки. Стандартом предусмотрено 49 типов электродов для сварки хро­мистых и хромоникелевых сталей, коррозионно-стойких, жаро­прочных и жаростойких высоколегированных сталей мартенситно - ферритного, ферритного, аустенитно-ферритного и аустенитиого классов.

В основу классификации электродов по типу положены хими­ческий состав наплавленного металла и механические свойства. Для некоторых типов электродов нормируется также содержание в структуре металла шва ферритной фазы, его стойкость против межкристаллитной коррозии и максимальная температура, при которой регламентированы показатели длительной прочности металла шва.

Обозначения типов электродов состоят из индекса Э (элек­троды для дуговой сварки) и следующих за ним цифр и букв. Две цифры, следующие за индексом, указывают среднее содер­жание углерода в наплавленном металле в сотых долях про­цента. Цифры, следующие за буквенными обозначениями хими­ческих элементов, показывают среднее значение элемента в про­центах (табл. 17).

Если содержание элемента в наплавленном металле менее 1,5%, цифры не проставляют. При среднем содержании в наплав­ленном металле кремния до 0,8% и марганца до 1,0% буквы С и Г не ставят (см., например, тип Э-12Х1ШВМФ в табл. 17).

Показатели механических свойств приведены в состоянии после сварки либо после термообработки.

С учетом требований ГОСТ 9466—75 полное обозначение электродов этого типа, например Э-10Х25Н13Г2Б с покрытием марки ЦЛ-9, имеет следующий вид:

±10х^5и^Б-ЦЛ-9-5,0-ВД1 _ гост g466_75j гост Ю052-75,

а в технической документации:

электроды ЦЛ-9-5,0-1 — ГОСТ 9466-75.

Это обозначение имеет следующие данные: электроды типа Э ЮХ25П13Г2Б по ГОСТ 10052—75, марки ЦЛ-9, диаметром 5 мм для сварки высоколегированных сталей с особыми свой-

ffl ffi Q СО й

ствами В, с толстым покрытием Д, 1-й группы, с установленной по ГОСТ 10052—75 группой индексов, характеризующих наплав­ленный металл 2075 (2 — стойкость металла против межкристал - литной коррозии при испытании по методу AM; 0 — требований по максимальной рабочей температуре наплавленного металла и металла шва нет; 7 — максимальная рабочая температура сварных соединений 910—1000° С, до которой допускается при­менение электродов при сварке жаростойких сталей, 5 — содер­жание ферритной фазы в наплавленном металле 2—10%).

Если структура наплавленного металла не двухфазная (A - f Ф). числовой индекс, характеризующий наплавленный металл, будет содержать только три цифры. Далее Б означает основное покры­тие, цифра 3 — пригодность для сварки в нижнем горизонталь­ном на вертикальной плоскости и в вертикальном снизу вверх положении, О — для сварки на постоянном токе обратной поляр­ности.

Существует также стандарт па электроды для наплавки ГОСТ 10051—75 «Электроды металлические для дуговой наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами», который регламен­тирует 43 типа электродов для наплавочных работ. В этом стан­дарте регламентирован химический состав наплавленного металла и его твердость. Особенности обозначения этих электродов видны

им примера, приведенного в табл. 18. Так, например, электрод!) (і-ТХ 111ТЗ означает электрод наплавочный, со средним содер­жанием 0,65% С, 11% Сг, 3% Ni, дающий наплавленный металл с твердостью не ниже 25—33 единиц по шкале С Роквелла (HRC).

Принцип обозначения химического состава наплавленного металла прежний — углерод дан в сотых долях процента, сред­нее содержание основпых химических элементов указано с точ­ностью до 1 % после следующих буквенных символов: А — азот, |; — ниобий, В — вольфрам, Г — марганец, К — кобальт, М —

молибден, II — никель, Р — бор, С — кремний, Т — титан, Ф —

ванадий, X — хром. Показатели твердости наплавленного металла а зависимости от типа электрода даны либо в исходном после наплавки состоянии, либо после термообработки.

Для характеристики твердости наплавленного металла пред­усмотрено два цифровых индекса: первая цифра характеризует інердость (0 — не менее ІІЯС 19; 1 — НЕС 19—27; 2 — НЕС

28 33; 3 — ПЕС 34-38; 4— ПЕС 39—44; 5 — НЕС 45—50;

Г, - - ПЕС 51-56; 7 - ІІЕС 57-60; 8 - ПЕС 61-63; 9 - свыше IIПС 63); вторая цифра показывает условия получения регламен тируемой твердости (І — в состоянии после наплавки, 2 — после гермообработки). С учетом сказанного и согласно ГОСТ 9466—75. например, электрод типа Э-10ГЗ будет иметь полное обозначение н следующем виде:

Э-ЮГЗ-ОЗН-ЗООУ-4,0-НД1 і'/ )ґ 'г о лис пг та іґ'T іласі nv.

Е-300/2 I 640 І0С1 9466-75, ГОСТ 10051-75

и в технических документах электроды:

ОЗН - ЗООУ - 4,0 - 1 - ГОСТ 9466-75.

Здесь указано: тип электрода Э-10ГЗ по ГОСТ 10051—75, марки ОЗН — ЗООУ, диаметром 4 мм, для наплавки поверхно­стных слоев с особыми свойствами (IT), с толстым покрытием Д, 1 ii группы с установленной по ГОСТ 10051—75 группой индек­сов, указывающих характеристики наплавленного металла 300/2—1, что означает среднюю твердость НЕ 300 (индекс 2) н исходном состоянии после наплавки (индекс 1), с основным покрытием (Б), для наплавки в нижнем положении (4) на постоян­ном токе обратной полярности (О).

Ввиду малого объема применения электродов для ручной сварки меди и ее сплавов, алюминия и алюминиевых сплавов ГОСТов на них нет.

Металлические стержни электродов для сварки меди и ее сплавов изготовляют из сварочной проволоки и прутков согласно ГОСТ 16130—72 или литых стержней другого состава. В состав покрытия могут входить такие же компоненты, как и в покры­тия электродов для сварки сталей (шлакообразующие, раскис. ли голи и т. д.). Сухую шихту также замешивают на жидком стекле.

Металлические стержни электродов для сварки алюминия и его сплавов изготовляют из сварочной проволоки (ГОСТ 7871—75). Основу покрытия составляют галлоидные соли щелоч­ных и щелочноземельных металлов и криолит. Сухую шихту замешивают на воде или водяном растворе поваренной соли, так как при использовании жидкого стекла ввиду его химического взаимодействия с компонентами шихты замес быстро твердеет. Кроме того, кремний, восстанавливаясь из жидкого стекла в ме­талл шва, ухудшает его свойства.

Металлические стержни электродов для сварки чугуна могут быть стальными, из медно-никелевых сплавов, комбинированными (медно-стальными, железоникелевыми). В этих случаях для покрытия электродов используют те же компоненты, что и для стальных электродов. В покрытие электродов со стальным стерж нем вводят углерод, кремний и другие графитизаторы, титан, ванадий и т. п. как карбидообразующие. Применяют и элек­троды, металлические стержни которых изготовляют из чугуна, отлитого в кокиль или песчапую форму. Сухие компоненты покры­тия замешивают на жидком стекле. При изготовлении электри - дов для сварки меди, алюминия и чугуна покрытие на мсталло - ческий стержень наносят методом окунания.