Материал: Методические указания к практическим занятиям по дисциплине Технология металлов и трубопроводостроительных материалов. Ткаченко Ю.С., Корнеев В.И

Для изготовления электродов должны быть правильно подобраны электродная проволока и состав покрытия электродов. Марки проволоки имеют условное обозначение, например Св-08ГА: первые две буквы означают, что эта проволока сварочная, следующие за ними цифры и буквы характеризуют содержание различных элементов в металле проволоки – первые две цифры – выраженная в сотых долях процента массовая доля углерода, в данной марке она равна 0,08%. Буква Г указывает на содержание в проволоке марганца, в данном случае 0,8…1,1%, а буква А – на изготовление ее высококачественной стали с уменьшенным содержанием вредных примесей (серы и фосфора). В других марках после первых двух цифр, указывающих на содержание углерода, ставятся буквы и цифры: обозначают содержание отдельных элементов, цифры – их массовую долю в процентах.

В проволоке Св-10Х11ВМФН содержится в процентах: углерода 0,1; хрома 10…12; вольфрама 1…1,4; молибдена 1…1,3; ванадия 0,25…0,5; никеля 0,9…1,1.

Предусмотрено 14 типов электродов для конструкционных сталей и 9 типов для теплоустойчивых сталей. Типы электродов для сварки конструкционных сталей обозначают буквой Э, после которой следуют цифры минимального временного сопротивления наплавленного этим электродом металла в кгс/мм², например электроды Э42 должны гарантировать минимальное временное сопротивление 420 МПа. Буква А, стоящая после цифр (например, Э46А) означает, что электроды этого типа обеспечивают более высокие пластические свойства наплавленного металла, чем без буквы А. Типы электродов для сварки теплоустойчивых сталей также обозначают буквой Э, после которой следуют буквы и цифры, характеризующие химический состав наплавленного металла.

Каждому типу электродов может соответствовать несколько марок электродов. Марка электродов характеризуется определенным составом покрытия, маркой электродного стержня, технологическими свойствами, свойствами металла шва.

Условное обозначение электродов для сварки конструкционных сталей состоит из обозначения марки электрода, типа электрода, диаметра стержня, типа покрытия и номера ГОСТа. Например, УОНИ-13/45-Э42А-4,0-Ф ГОСТ 9467—75 расшифровывается: УОНИ-13/45 – марка электрода; Э42А – тип электрода; 4,0 – диаметр электродного стержня в мм; Ф – фтористо-кальциевый тип покрытия.

3.7. Классификация качественных

электродных покрытий

1. Руднокислые покрытия содержат окислы железа и марганца (обычно в виде РУД), кремнезем, большое количество ферромарганца. Для создания газовой защиты зоны сварки в покрытие вводят органические вещества (целлюлозу, древесную муку, крахмал и пр.), которые при нагревании разлагаются и сгорают с образованием смеси защитных газов. Электроды имеют высокую скорость расплавления, коэффициент наплавки 8…11 г/А·ч, пригодны для сварки во всех пространственных положениях на постоянном и переменном токе; наплавленный металл соответствует типу электродов Э42 и содержит <0,12% С; <0,10% Si; 0,6…0,9% Мn; <0,05% P и <0,05% S.

При плавлении электрода идет интенсивная экзотермическая реакция марганца и углерода кислородом окислов, разогревающая сварочную ванну и обеспечивающая гладкую поверхность наплавленного металла с небольшой чешуйчатостью. При большом содержании марганцевой руды образующийся дым вреден для сварщика и при недостаточной вентиляции может постепенно отравлять его соединениями марганца. Электроды широко применяются в производстве всевозможных изделий из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, но на ряде предприятий России применение этих электродов ограничено или запрещено из-за их токсичности.

2. Рутиловые покрытия получают значительное применение в связи с развитием добычи минерала рутила, состоящего в основном из двуокиси титана TiO₂. В покрытия, помимо рутила, введены кремнезем, ферромарганец, карбонаты кальция или магния. Покрытия по технологическим качествам близки к руднокислым, дают лучшее формирование, меньшее разбрызгивание, выделяющиеся газы, считаются менее вредными для сварщика. Наплавленный металл соответствует электродам типа Э42 и Э46. Электроды могут применяться для сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей.

3. Фтористо-кальциевые покрытия состоят из карбонатов кальция и магния, плавикового шпата и ферросплавов. Покрытия называются также основными, так как дают короткие шлаки основного характера, а электроды с таким покрытием называются также низководородистыми, так как наплавленный металл содержит водорода меньше, чем при других покрытиях.

Газовая защита ванны обеспечивается двуокисью и окисью углерода, образующимися при разложении карбонатов под действием высокой температуры. Электроды чаще используются на постоянном токе обратной полярности (плюс на электроде).

Наплавленный металл по составу и степени раскисления соответствует спокойной стали, отличается чистотой, малым содержанием кислорода, азота и водорода, понижено содержание серы и фосфора, повышено — марганца (0,5…1,5%) и кремния (0,3…0,6%). Металл устойчив против старения, имеет высокие показатели механических свойств, в том числе ударной вязкости, и нередко по механическим свойствам превосходит основной металл. Электроды с этим покрытием рекомендуются для наиболее ответственных конструкций из углеродистых и легированных сталей. Электроды с фтористо-кальциевым покрытием на протяжении многих лет являются наилучшими по качеству наплавленного металла. Чувствительны к наличию окалины, ржавчины, масла на кромках основного металла и в этих случаях дают поры, как и при отсыревании электродов. Свойства наплавленного металла можно менять в широких пределах, меняя количество ферросплавов в покрытии. Широко известны электроды этого типа, маркируемые как УОНИ-13; они имеют несколько разновидностей - УОНИ-13/45, УОНИ-13/55 и т. д.; второе число указывает предел прочности наплавленного металла.

4. Органические покрытия состоят из органических материалов, обычно из оксицеллюлозы, к которой добавлены шлакообразующие материалы, двуокись титана, силикаты и пр. и ферромарганец в качестве раскислителя и легирующей присадки. Электроды пригодны для сварки во всех пространственных положениях на постоянном и переменном токе; малочувствительны к качеству сборки и состоянию поверхности металла, особенно пригодны для работы в монтажных и полевых условиях. Дают наплавленный металл удовлетворительного качества, соответствующий электродам типов Э42—Э50. Широко применяются при монтажных работах.

Вес качественных электродных покрытий составляет 30…40% веса электродного стержня. Для составления обмазочной пасты к сухой смеси добавляют водного раствора жидкого стекла плотностью 1,40 или 12…13% в пересчете на сухой остаток.

Существуют специальные электроды, дающие повышенную производительность по наплавленному металлу. Для этой цели в покрытие электродов добавляется железный порошок, изготовляемый на специальных заводах. Количество вводимого порошка железа меняется в разных электродах от 5 до 50% веса электродного стержня. Коэффициент наплавки повышается до 12…20 г/А·ч против обычных значений 8…10 г/А·ч. Производительность наплавки может быть увеличена в 1,5…2 раза при том же токе.

3.8. Режим ручной дуговой сварки

Основным параметром режима ручной дуговой сварки является сварочный ток, который вы­бирают в зависимости от диаметра и типа металла электрода:

I_св = kd_э ,

где k — опытный коэффициент, равный 40…60 для электродов со стержнем из низкоуглеродистой стали и 35…40 для электродов со стержнем из высоколегированной стали, А/мм; d_э — диаметр стержня электрода, мм.

Диаметр электродов выбирают, исходя из толщины стали (табл. 2).

При толщине стали до 6 мм сваривают по зазору без разделки кромок заготовки. При больших толщинах металла выполняют одностороннюю или двустороннюю разделку кромок под углом 60°. Разделка необходима для обеспечения полного провара по толщине. Металл толщиной свыше 10 мм сваривают многослойным швом.

Силу сварочного тока выбирают в зависимости от марки и диаметра электрода, при этом учитывают положение шва в пространстве, вид соединения, толщину и химический состав свариваемого металла, а также температуру окружающей среды. При учете всех указанных факторов необходимо стремиться работать на максимально возможной силе тока.

Таблица 2

Выбор диаметра электрода при сварке стыковых соединений

Силу сварочного тока с учетом допускаемой плотности тока в электроде определяют по формуле

I_св = πd_э² ·j/4,

где d_э - диаметр электрода (электродного стержня), мм; j - допускаемая плотность тока, А/мм² (табл ).

Таблица 3

Значения допускаемой плотности тока в электроде

В таблице 4 приведены марки электродов для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей.

Таблица 4

Марки электродов, применяемых при сварке

низкоуглеродистых и низколегированных сталей

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Квитко И.С. Термин в научном документе. Львов: Вища школа, 1976. 127 с.

2. Технология конструкционных материалов: учебник для машиностроительных специальностей вузов / А.М. Дальский и др.; под общ. ред. А.М. Дальского. М.: Машиностроение, 1985. 448 с.

3. Литейное производство / A.M. Михайлов и др.; под общ. ред. А.М. Михайлова. М.: Машиностроение, 1987. 256 с.

4. Степанов Ю.А. Технология литейного производства / Степанов Ю.А., Баландин Г.Ф., Рыбин В.А. М.: Машиностроение, 1983. 308 с.

5. Справочник технолога-машиностроителя / Под ред. А.Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. В 2-х т. Т.1. 656 с.

6. Вознесенский В.М. Литейные сплавы и технология их выплавки в машиностроении / В.М. Вознесенский, В.А. Грачев, В.В. Спасский. М.: Машиностроение, 1984. 286 с.

7. Афонькин М.Г. Производство заготовок в машино­строении / М.Г. Афонькин, М.В. Магницкая. Л.: Машиностроение, 1987. 256 с.

8. Могилев В.К. Справочник литейщика: Справочник для профессионального обучения рабочих на производстве / В.К. Могилев, О.И. Лев. М.: Машиностроение, 1988. 272 с.

9. гост 26645-85. Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку.

10. Балабанов А.Н. Технологичность конструкций машин. М.: Машиностроение, 1987. 336 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Варианты заданий