Требования к электродам и характеристики электродов. Электроды должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1) обеспечивать определенные механические свойства наплавленного металла и соединения и химсостава шва;

2) обладать хорошими технологическими и сварочными свойствами, обеспечивая:

а) легкое зажигание и устойчивое горение дуги;

б) равномерное плавление покрытия без откалывания и образования больших козырьков;

в) равномерное покрытие металла шва шлаком и легкое удаление шлака;

г) получение металла шва без пор и трещин;

3) обеспечивать высокую производительность и допускать сварку на повышенном токе;

4) невысокая себестоимость электродов.

Выполнение требований обеспечивают подбором электродной проволоки определенного химсостава и покрытия. Важными характеристиками электродов являются коэффициенты расплавления αр, наплавки αн и потерь ψ, определяемые по формулам:

,

где qp и qн - соответственно вес расплавленного и наплавленного электродного металла в г;

I - сварочный ток, А;

t – время, в час.

Обычно αр < αн, т.к. часть расплавленного электродного металла теряется на окисление, испарение, разбрызгивание. Коэффициент αн характеризует удельную производительность наплавки или сварки. Чем больше αн, тем больше производительность сварки. Величина αн колеблется для электродов разных марок от 7 до 15 , при автоматической сварке αн =12-22 .

При наличии в электродном покрытии железного порошка или окислов железа qH и αн - могут оказаться больше qp , αр за счет перехода железа в шов из покрытия.

Коэффициент потерь φ характеризует потери электродного металла на окисление, испарение, разбрызгивание

Величина φ колеблется: при ручной сварке от 3 до 40%; при автоматической – от 1,5 до 2%.

5.3. Электродные покрытия

Назначение покрытий. Электродные покрытия выполняют стабилизирующие и защитные функции. Различают тонкие или стабилизирующие покрытия и толстые или качественные.

Тонкие покрытия, толщиной 0,1-0,3мм, состоящие из стабилизирующего материала (минералы, содержащие К и Nа), применяют для повышения устойчивости горения дуги. Сейчас такие покрытия для электродов не применяют. Толстые покрытия, образованные из тонкоразмолотых и тщательно перемешанных на жидком стекле материалов наносят на стержни под давлением слоем 0,5-3мм.

Вещества, входящие в состав защитных покрытий, выполняют следующие функции:

а) обеспечивают устойчивое стабильное горение дуги, усиливая ионизацию дугового пространства (стабилизаторы - поташ, калиевая селитра, мел и силикат калия);

б) предохраняют расплавленный металл от вредного воздействия воздуха;

в) раскисляют и легируют металл шва, обеспечивая получение качественного наплавленного металла с заданными механическими свойствами и химсоставом;

г) улучшают металлургический процесс: это фториды (плавиковый шпат CaF2) и двуокись кремния (речной песок).

Для обеспечения достаточной прочности и влагоустойчивости, длительного сохранения свойств и прочности при перевозках электродных покрытий в их состав вводят связующие добавки - жидкое натриевое стекло Na2O·SiО2 или калиевое стекло K2OSiО2 (водные р-ры силиката K или Na) и подвергают прокалке при высокой температуре.

Для некоторых электродов в качестве связующей добавки применяют бакелитовый лак.

Свойства и классификация покрытий шлаков.

При сварке покрытие плавится несколько позже, образуя чехольчик или козырек. Равномерное расплавление покрытия обеспечивается при температуре плавления сварочного шлака - 1100° - 1200°.

Расплавившийся сварочный шлак должен быть маловязким, легкоподвижным, иметь малый удельный вес и небольшое поверхностное натяжение. При этих условиях он будет легко взаимодействовать с расплавленным металлом, раскисляя и дегазируя его, легко всплывать на поверхность металла, равномерно покрывать шов и способствовать его лучшему формированию. Температурный интервал перехода шлака из жидкого в твердое состояние (рис.5.2) должен быть коротким, особенно при сварке в вертикальном и потолочном положениях, т.к. быстро твердеющий шлак удерживает жидкий металл от стекания. ГОСТом защитные покрытия электродов по своему металлургическому действию разделяются на такие основные виды: кислое - А, в состав которого входят руды (гематит, марганцевая руда, кремнезем), раскислители (ферромарганец) и органические составляющие для газовой защиты.

При сварке электродами с кислым покрытием происходит бурное кипение ванны и хорошая дегазация шва; однако увеличено разбрызгивание, выделяется много вредных марганцевых соединений, и в шве могут образовываться горячие трещины; типичные представители электродов с таким покрытием - ЦМ-7, ОММ-5, АНО-1 и др.; они токсичны.

Основное - Б, содержащее карбонаты кальция, магния, плавиковый шпат и ферросплавы. Шлаковая и газовая защита осуществляется указанными компонентами. При сварке электродами с основным покрытием обеспечиваются высокие механические свойства шва, особенно ударная вязкость при низкой температуре, низкое содержание водорода, а также стойкость против образования трещин; выделяется значительно меньшее количество вредных газов и паров, однако требуются хорошая очистка свариваемого металла от ржавчины и окалины и поддержание короткой дуги против образования пористости. Типичными представителями электродов с основным покрытием являются УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, СМ-11 и др.

Рутиловые - Р, содержащие рутиловый концентрат (рутил – ископаемыйTiO2), ильменит, ферромарганец, карбонаты кальция, магния и др. компоненты. Электроды с рутиловым покрытием марок МР-3, АНО-4, ОЗС-3, ОЗС-4 и др. отличаются высокими технологическими качествами и широко распространены в строительных организациях. Для возможности сварки на постоянном и переменном токах компоненты основных и рутиловых покрытий замешивают на калиево-натриевом жидком стекле или добавляют в сухую шихту размолотую глыбу калиевого стекла, что значительно увеличивают стабильность горения дуги;

Целлюлозное - Ц, содержащее в основном органические материалы (целлюлозу, древесную муку, крахмал и др.) и ферросплавы. При сварке это покрытие создает главным образом газовою защиту; толщина целлюлозного покрытия невелика, оно относится к тонкому или среднему покрытию. Электроды с целлюлозным покрытием пригодны для сварки во всех пространственных положениях. Представители электродов с целлюлозным покрытием - марок ВСЦ-2, ВСЦ-3, ОМА-2, ВСП-1б и др.