Электроды

Электроды, применяемые при сварке сталей, должны обеспечивать высокие механические свойства сварного соединения и высокую производительность процесса сварки.

Электродная проволока. Электродную проволоку изготовляют диаметром 1—12 мм. Длина электродов, нарезаемых из проволоки диаметром до 3 мм, обычно составляет 350 мм, а диаметром свыше 3 мм — 450 мм. На практике преимущественно применяют электроды диаметром 2—7 мм. Электродами диаметром 2 мм сваривают металл толщиной до 2 мм, диаметром 3 мм — металл толщиной 2 мм и выше. Для сварки металла толщиной 5—10 мм применяют электроды диаметром 4—5 мм, а для толщин свыше 10 мм — электроды диаметром 5—7 мм. Химический состав металла стальной электродной проволоки установлен ГОСТом и имеет 19 марок. Для сварки малоуглеродистой стали и многих сортов конструкционных сталей самое широкое применение в производстве имеют три марки проволоки: Св-I, Св-IA и Св-II.

Указанные марки проволок отличаются по содержанию углерода, кремния и фосфора. Лучшая проволока Св-IA содержит до 0,10% С; 0,35— 0,6% Mn; 0,15—0,25% Si; 0,03—0,04% S; до 0,03% Р. Марка Св-II содержит углерода до 0,18%.

Для ручной дуговой сварки проволоку-электрод покрывают специальными обмазками с целью защиты ванны расплавленного металла от поглощения кислорода и азота из воздуха. Содержание кислорода в металле шва свыше 0,2% и азота свыше 0,15% резко снижает пластические свойства металла шва: относительное удлинение, угол загиба, ударную вязкость. Поглощение азота и кислорода расплавленным металлом в процессе сварки происходит как при переходе капель металла с электрода в ванну, так и в самой ванне и продолжается до затвердевания металла. Кислород, обладающий большой химической активностью, вступает с железом в соединения: FeO, Fe3О4 и Fe2O3.

Низший окисел — закись FeO — образуется ранее других на поверхности капли расплавленного металла и сразу же растворяется в нем. Высшие окислы железа в момент переноса капли металла в ванну раскисляются углеродом, марганцем, кремнием, содержащимися в электродной проволоке. Выгорание этих примесей уменьшает их содержание в металле шва. На поверхности сварочной ванны реакции окисления продолжаются и, несмотря на происходящие внутри ванны раскислительные процессы, металл насыщается кислородом в виде твердого раствора FeO в железе или включений окислов.

Насыщение расплавленного металла азотом воздуха может происходить либо путем образования при высоких температурах нитридов марганца MnN и кремния SiN, либо окисла NO. При температуре металла около 1000°С этот окисел выпадает из твердого раствора и диссоциирует на атомарный азот и кислород. Атомарный азот образует с железом нитриды Fe4N и Fe2N в интервале температур 500—800°С. Для уменьшения содержания азота и кислорода в металле шва применяют ряд мер: в металле электродов увеличивают содержание раскислителей (Mn, Si), наносят специальное электродное покрытие, содержащее раскислители. Хорошей защитой расплавленного металла от кислорода и азота воздуха при ручной дуговой сварке является применение покрытых электродов, которые при плавлении дают шлаки, защищающие металл как при переходе его с электрода в ванну, так и в самой ванне. В зависимости от толщины покрытия электроды разделяются на тонкопокрытые, с толщиной слоя обмазки 0,1—0,3 мм и толстопокрытые, с толщиной слоя обмазки до 2 мм. Вес тонкого покрытия составляет около 1%, а толстого около 20—35% от веса электрода. Тонкие покрытия предназначаются для увеличения устойчивости горения дуги и поэтому часто называются ионизирующими покрытиями. Наиболее распространенным ионизирующим покрытием является меловое, состоящее по весу из 80—85% мелко просеянного мела СаСО3 и 15—20% жидкого растворимого стекла NaOSiО2.

Сварные швы, выполненные этими электродами, из-за отсутствия защиты расплавленного металла обладают низким пределом прочности и низкой пластичностью. Для получения сварных швов с высокими показателями прочности и пластичности пользуются электродами с толстым покрытием. В состав толстого покрытия входят газообразующие, шлакообразующие и легирующие вещества и раскислители.

Газообразующие вещества в покрытиях, вроде древесной муки, крахмала, пищевой муки, целлюлозы и т. п., предназначаются для создания в процессе плавления электрода газовой защитной среды (вокруг дуги и ванночки жидкого металла), состоящей в основном из водорода и окиси углерода. В результате этой защиты удается устранить вредное влияние воздуха на жидкий металл. Шлакообразующие вещества, входящие в состав толстых покрытий, вроде полевого шпата, марганцевой руды, титановой руды, мела, каолина и т. п. образуют при плавлении электрода шлаки, защищающие расплавленный металл от воздействия воздуха и улучшающие условия формирования металла шва.

Ферросплавы в виде ферромарганца, ферротитана, ферросилиция и др. вводят в покрытия для раскисления металла шва и шлаков, перевода закиси железа в металле в другие соединения, а также для легирования металла шва путем повышения содержания в нем некоторых элементов, вроде Mn, Si, Ti и др.

Для сварки сталей с незначительным содержанием легирующих примесей применяют электроды со стержнями из малоуглеродистой стали, но с введением в покрытие легирующих элементов в виде ферросплавов (ферромарганца, ферросилиция, феррованадия, ферротитана и др.) вместе с соответствующими газо- и шлакообразующими компонентами.

Легирующие элементы из покрытия, частично выгорая, переходят в наплавленный металл шва и позволяют получить механические свойства шва, близкие к свойствам свариваемого металла. При сварке высоколегированных сталей (нержавеющих и жаропрочных) применяют электроды, стержни которых по своему химическому составу одинаковы со свариваемым металлом. Для компенсации выгорания при сварке легирующих элементов, содержащихся в проволоке, в состав покрытия для этих электродов, кроме газо- и шлакозащитных веществ вводят соответствующие компоненты в виде ферросплавов.

Во всех покрытиях в качестве связующего вещества применяют жидкое стекло. В некоторых случаях применяют декстрин и органический клей. Марки электродов и их назначения приведены в таблицах 41—47.

К ОГЛАВЛЕНИЮ

---

Ссылки на другие страницы сайта по теме «строительство, обустройство дома»:

• Стены домов каркасной конструкции
• Совет 390. Схема канализации.
• Пруды