СВАРОЧНЫЕ ПОКРЫТЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ ДЛЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ И НАПЛАВКИ

Электроды для ручной дуговой сварки представляют собой стержни длиной до 450 мм, изготовленные 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).

Шлакообразующие составляющие защищают расплавленный металл от воздействия кислорода и азота воздуха и частично рафинируют (очищают) его. Они образуют шлаковые оболочки вокруг капель электродного металла, проходящих через дуговой промежуток, и шлаковый покров на поверхности металла шва. Шлакообразующие составляющие уменьшают скорость охлаждения металла и способствуют выделению из него неметаллических включений. Шлакообра­зующие составляющие могут включать в себя титановый концентрат, марганцевую руду, полевой шпат, каолин, мел, мрамор, кварцевый песок, доломит, а также вещества, повы­шающие стабильность горения дуги.

Газообразующие составляющие при сгорании создают газовую защиту, которая предохраняет расплавленный металл от кислорода и азота воздуха. Газообразующие состав­ляющие состоят из карбонатов, древесной муки, крахмала, пищевой муки, декстрина и целлюлозы.

Раскисляющие составляющие необходимы для раскисления расплавленного металла сварочной ванны. К ним относятся элементы, которые обладают большим сродством к кислороду, чем железо, например, марганец, кремний, титан, алюминий и др. Большинство раскислителей вводится в элект­родное покрытие в виде ферросплавов.

Легирующие составляющие необходимы в составе покрытия для придания металлу шва специальных свойств: жаростойкости, износостойкости, сопротивляемости коррозии и повышения механических свойств. Легирующими элементами служат марганец, хром, титан, ванадий, молибден, никель, вольфрам и некоторые другие элементы.

Стабилизирующими составляющими являются те элементы, которые имеют небольшой потенциал ионизации, например калий, натрий и кальций.

Связующие составляющие применяют для связывания составляющих покрытия между собой и со стержнем электрода. В качестве них применяют калиевое или натриевое жидкое стекло, декстрин, желатин и другие. Основным связующим веществом служит жидкое стекло.

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.

Покрытие толстых электродов оказывает существенное влияние на весь процесс сварки. Поэтому общие требования к ним при сварке различных металлов: обеспечение стабильного горения дуги; получение металла шва с необходимым химическим составом и свойствами; спокойное, равномерное плавление элек­тродного стержня и покрытия; хорошее формирование шва и отсутствие в нем пор, 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 опиранием, 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/Ач)

_р = G_р/It,

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

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

G_р = G_{ст. Эл.} +G_{доп. м} ,

где G_ст. _эл — масса расплавленной части металлического стержня электрода; G_{доп. м} — масса расплавленного дополнительного ме­талла, содержащегося в покрытии электрода.

Коэффициент наплавки (г/А ч)

_н = G_н /It,

где G_н— 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 (%)

характеризует потери металла электрода на испарение, разбрыз­гивание и окисление.

Для электродов, содержащих в покрытии дополнительный металл,

.

Коэффициент массы покрытия

k=G_п /G_м

где G_п– масса покрытия на электроде, G_м – масса металла стержня на длине обмазочной части электрода.

Если известна масса 1 см электродной проволоки m(г/см), то

k= (Gэл — ml_э)/ml₀ ,

где G_эп и l_эл – масса всего электрода (г) и его длина (см), l ₀ – длина обмазанной части электрода, см.

Иногда массу покрытия на электроде относят к массе всего электрода

k ₁ = (G_эл – ml _э ) / ml _э

Значения рассмотренных коэффициентов зависят от марок электродов, рода и полярности тока и др. Для наиболее распространенных электродов, предназначенных для сварки низкоуглеродистых сталей, не содержащих в покрытии дополнительный металл,

_р = 7-13 г/Ач , _н =6-12,5 г/Ач, = 5-25%.