Файл: Евгений Максимович Костенко Сварочные работы Практическое пособие для.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 06.11.2023

Просмотров: 491

Скачиваний: 8

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Глава 4
СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
1. Электродные материалы
При электрической сварке плавлением применяются следующие сварочные материалы: сварочная проволока, неплавящиеся и плавящиеся электродные стержни, покрытые электроды. Стальная сварочная проволока, предназначенная для сварки и наплавки, регламентируется стандартами. Она классифицируется по группам и маркам стали: низкоуглеродистая – 6 марок, легированная – 30, высоколегированная – 39 марок. Обозначение марок проволоки составляется из сочетания букв и цифр. Первые две буквы «Св» означают – сварочная проволока. Следующие за ними первые две цифры указывают содержание углерода в сотых долях процента. Далее следуют буквенные обозначения элементов, входящих в состав проволоки. При содержании легирующих элементов в проволоке до 1 % ставится только буква этого элемента, если содержание легирующих элементов превышает 1 %, то после буквы указывается процентное содержание этого элемента в целых единицах. Условные обозначения легирующих элементов в проволоке приведены в табл. 1. Например, Св-
08ГС расшифровывается следующим образом: Св – сварочная; 0,8 % углерода; до 1 % марганца; до 1 % кремния. Более точные составы сварочных проволок указаны в табл. 18.

Таблица 18
Некоторые марки сварочной проволоки
Для плавящихся электродов наиболее распространенным материалом является холоднотянутая калиброванная проволока диаметром 0,3—12,0 мм, а также горячекатаная или порошковая проволока, электродные ленты и электродные пластины. Если в конце марки проволоки стоит буква А, то эта проволока изготовлена из более высококачественной стали (с меньшим содержанием вредных примесей – серы и фосфора). Проволоку поставляют в мотках, намотанную на катушки, или в кассетах. Поверхность проволоки должна быть чистой, без окалины, ржавчины, грязи и масла. Низкоуглеродистая и легированная проволоки подразделяются на неомедненную и омедненную. Омедненная проволока находит все большее применение.
По особым требованиям проволоку изготавливают из стали, выплавленной электрошлаковым, вакуум-дуговым или вакуум- индукционным методом.
Различные виды проволоки имели свое условное обозначение: Э – для изготовления электродов; О – омедненная; Ш – полученная из стали, выплавленной электрошлаковым переплавом; ВД – полученная из
стали, выплавленной вакуум-дуговым переплавом; ВИ – полученная из стали, выплавленной в вакуум-индукционной печи. К каждому мотку проволоки должна быть прикреплена бирка, в которой указывается завод-изготовитель, марка стали, диаметр проволоки, стандарт. К каждой партии проволоки прилагается документ (сертификат), удостоверяющий соответствие проволоки требованиям стандартов.
Стальная сварочная проволока применяется для изготовления покрытых штучных электродов, для сварки под флюсом и в среде защитных газов.
Если сварочная проволока не обеспечивает требуемого химического состава наплавленного металла, то применяют порошковую проволоку. Эта проволока представляет собой низкоуглеродистую стальную оболочку, внутри которой запрессован порошок. Этот порошок состоит из ферросплавов, за счет которых осуществляется легирование металла шва или железный порошок для увеличения наполнения шва.
Порошковую проволоку изготавливают сворачиванием ленты в трубку при протяжке ее через калиброванное отверстие (фильеру). В практике находят применение трубчатые и другие конструкции порошковой проволоки, некоторые из них приведены на рис. 34.
Более сложные конструкции порошковой проволоки приводят к увеличению глубины противления, уменьшению выгорания полезных примесей (марганца и кремния), снижению содержания кислорода и азота в наплавленном металле, более равномерному плавлению сердечника. По составу сердечника порошковая проволока делится на пять типов: ПП-АН1; ПП-АН7; ПП-2ДСК; ПП-АН10 и ПП-АН9. Из них первые три типа используют для сварки без дополнительной защиты, а два последних – для сварки в углекислом газе. В табл. 19 приведены характеристики некоторых типов самозащитных порошковых проволок.
Рис. 34. Некоторые виды конструкций порошковой проволоки: 1 – трубчатая; 2 – с нахлестом; 3, 4 – с загибом в оболочке; 5 – двухслойная


Таблица 19
Характеристика
некоторых
типов
самозащитных
порошковых проволок
В качестве плавящихся электродов для автоматической наплавки под слоем флюса поверхностей больших размеров и для получения небольшого провара основного металла применяют электродную ленту.
Электродная лента изготавливается различного химического состава в зависимости от назначения. Толщина готовой ленты 0,2—1,0 мм и ширина 15—100 мм. Для легирования наплавляемого металла изготовляют порошковую ленту (рис. 35).
Рис. 35. Порошковая лента: 1 – нижняя лента; 2 – верхняя лента; 3 – шихта
Неплавящиеся электродные стержни изготавливают из электротехнического угля или синтетического графита, а также из вольфрама. Угольные и графитовые электроды имеют форму цилиндрических стержней диаметром 5—25 мм и длиной 200—300 мм.
Конец электродов затачивается на конус.
Графитовые электроды более электропроводны и обладают большей стойкостью против окисления на воздухе при высоких температурах. Это позволяет применять повышенную плотность тока и сократить расход электродов.
Наиболее широкое применение имеют вольфрамовые электроды.
Они изготавливаются из чистого вольфрама или с различными присадками следующих марок: ЭВЧ, ЭВЛ, ЭВИ-1, ЭВИ-2. Наличие
присадок (1—3 %) обеспечивает улучшенное зажигани дуги, повышает стойкость электрода при повышенной плотности тока. Электроды из вольфрама с активизирующими присадками применяют для сварки переменным и остоянным током прямой и обратной полярности.
Электроды для ручной дуговой сварки представляют е
п собой метал ь
г т
устойчивое горение дуги, получение метал ую е, яющ ения устой н
образуют шлак, котор ла, наход ов, имеющих больш м
ентами, котор лический стержень, на поверхност которо о методом окунания или опрессовкой под давлением наносится покрытие (обмазка) определенного состава и олщины.
Покрытие должно обеспечить ла шва требуемого химического состава и свойств и др. Эти требования обеспечиваются материалами электродного стержня и покрытия, в состав которых входят стабилизирующие, шлакообраз щи раскисл ие, легирующие и другие вещества.
Стабилизирующие вещества предназначены для обеспеч чивого горения дуги. Этого достигают введением в покрытие материалов, содержащих соединения щелочных и щелоч оземельных металлов: калия (К), натрия (Na), кальция (Са), которые обладают низким потенциалом ионизации, что обеспечивает устойчивое зажигание и горение дуги. Такими материалами являются поташ, кальцинированная сода, полевой шпат, мел, мрамор и другие известняки.
Шлакообразующие вещества при расплавлении ый защищает капли электродного металла и сварочную ванну от атмосферных газов. К ним относятся: марганцевая руда, гематит, гранит, мрамор, магнезит, кремнезем, полевой шпат, плавиковый шпат и др.
Раскисляющие
вещества
восстанавливают часть метал ящегося в расплавленном состоянии в виде окислов.
Достигается это за счет элементов и компонент ее, чем железо, сродство к кислороду и другим элемента , окислы которых необходимо удалить (вывести) из металла шва. С этой целью в покрытие вводятся ферромарганец, ферросилиций, ферротитан.
Легирующие вещества дополняют металл шва такими элем ые придают ему повышенную прочность, износоустойчивость, коррозионную стойкость и т. д. В основном в качестве легирующих

элементов используют ферросплавы и значительно реже – чистые металлы.
Газообразующие вещества при нагревании разлагаются и образуют газы,
д ь
л орошковые матер ц
,
и т овления электродных покры ы
т
Таблица 20
Требования
стандартов
к
некоторым
м
элект
которые оттесняют атмосферные газы от плавильной зоны и обеспечивают ополнител ную защиту расплавленного металла. В качестве газообразующих веществ используются: крахма , декстрин, оксицеллюлоза, древесная мука, мрамор, магнезит, доломит.
Связующие и цементирующие добавки связывают п иалы покрытия в однородную, вязкую массу и ементируют покрытие на электродном стержне, чтобы после сушки покрытие не осыпалось. Хорошими связующими материалами являются натриевое жидкое стекло (Na20-Si02) и калиевое жидкое стекло (K20-Si02). В качестве добавок применяют и другие элементы-пластификаторы, например: бентонит каолин, сил ка ную глыбу.
Материалы, используемые для изгот тий, должн удовлетворять требованиям соответствующих стандартов ( абл. 20).
атериалам
родных покрытий

Типы электродов для ручной дуговой сварки углеродистых, низколегированных, конструкционных и других сталей обозначаются буквой Э, затем следуют цифры, указывающие прочностную характеристику наплавленного металла.
Например, обозначение Э-42 означает, что электроды этого типа обеспечивают минимальное временное сопротивление 420 МПа.
Если в обозначении после цифр стоит буква А, это означает, что этот тип электрода обеспечивает более высокие пластические свойства наплавленного металла.
Для сварки вышеуказанных сталей предусмотрены 14 типов электродов (табл. 21), в которых определены основные механические свойства и содержание вредных примесей (серы и фосфора).
Таблица 21
Типы
электродов
для
сварки
углеродистых
и
низколегированных конструкционных сталей, химический состав
наплавленного металла и механические свойства выполненного
ими металла шва, наплавленного металла и сварного соединения
Примечания:
1. Для электродов типов Э38, Э42, Э46, Э50, Э42А, Э46А, Э50А,
Э55 и Э60 приведенные значения механических свойств установлены в

состоянии после сварки, без ТО (термической обработки). После ТО механические свойства для электродов перечисленных типов должны соответствовать требованиям стандартов.
2. Для электродов типов Э70, Э85, Э100, Э125 и Э150 приведенные значения механических свойств установлены для металла шва и наплавленного металла после ТО по режимам, регламентированным стандартами или ТУ на электроды конкретных марок. Механические свойства металла шва и наплавленного металла в состоянии после сварки для электродов перечисленных типов должны соответствовать требованиям стандартов или ТУ на электроды конкретных марок.
Показатели механических свойств сварных соединений, выполненных электродами типов Э70, Э85, Э100, Э125 и Э150 с d3 = 3 мм, должны соответствовать требованиям стандартов или ТУ на электроды конкретных марок.
Наряду с типами электроды различают по маркам, которые указаны в паспорте. Одному типу электродов могут соответствовать несколько марок, например: электродам типа Э-46 соответствуют марки АНО-4, МР-
3 и др.; для электродов типа Э-42А соответствуют марки УОНИ-13/45 и
СМ-11 (табл. 22).
Таблица 22
Характеристики наиболее распространенных электродов для
сварки углеродистых и низколегированных сталей



* ОП – обратная полярность, ток постоянный (=) или переменный
(—).
Покрытые электроды для ручной дуговой сварки и наплавки подразделяются по назначению на группы: 1) для сварки углеродистых и низкоуглеродистых конструкционных сталей обозначаются буквой У;
2) для сварки легированных сталей – Л; 3) для сварки теплоустойчивых
сталей – Т; 4) для сварки высоколегированных сталей – В; 5) для наплавки поверхностных слоев – Н.
Электроды подразделяются по толщине покрытия с обозначением соответствующими буквами: М – с тонким покрытием, С – со средним покрытием, Д – с толстым покрытием, Г – с особо толстым покрытием.
В зависимости от состава покрытия электроды подразделяют по его виду: А (кислое покрытие), Б (основное покрытие), Ц (целлюлозное покрытие), Р (рутиловое) и П (покрытие прочих видов).
Составы покрытий приведены в табл. 23.
Таблица 23
Составы наиболее распространенных видов электродных
покрытий
По допустимым пространственным положениям сварочные электроды подразделяют на группы: 1) для всех положений; 2) для всех положений, кроме сварки вертикальной «сверху вниз»; 3) для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального «снизу вверх»; 4) для нижнего и нижнего «в лодочку».
На чертежах и в технологических картах (производственных документах) по соответствующим нормативным документам устанавливаются специальные обозначения, которые сварщик должен уметь читать, понимать и правильно реализовывать в процессе сварки.


Перед сваркой необходимо ознакомиться с надписью на этикетке пачки.
На этикетке упаковочной пачки для электродов должна быть аналогичная надпись, но с более подробными сведениями. Например:
Эта запись условного обозначения электродов означает следующее: тип электрода Э42А – прочностная характеристика ?в = 420
МПа; марка электрода УОНИ-13/45; диаметр электрода 3 мм; назначение электрода У – для сварки углеродистых и низколегированных сталей; толщина покрытия Д – с толстым покрытием; Е432(5) – группа индексов, показывающих характеристики наплавленного металла и металла шва; вид покрытия Б – основное; допустимые пространственные положения при сварке 1 – для всех положений;род тока при сварке = – постоянный,
ОП – обратная полярность.
Некоторые ориентировочные данные, характеризующие зависимость обозначения электродов от тока, полярности и номинального напряжения холостого хода источника питания, приведены в табл. 24.
Таблица 24
Обозначение электродов в зависимости от тока, полярности
и номинального напряжения холостого хода источника питания
* Цифрой 0 обозначают электроды для сварки или наплавки только на постоянном токе обратной полярности.

В настоящее время в практике работы сварщиков появляются импортные электроды для ручной дуговой сварки конструкционных сталей. Информация по некоторым маркам электродов приведена в табл.
25, 26, 27, 28, 29.
Таблица 25
Электроды с покрытием основного вида, выпускаемые в
Европе, США, Японии
Таблица 26
Высокопроизводительные
электроды
с
покрытием
основного вида, выпускаемые в Европе и Японии

Таблица 27
Электроды с рутиловым видом покрытия, выпускаемые в
Европе, США и Японии

Таблица 28
Высокопроизводительные электроды с рутиловым видом
покрытия, выпускаемые в Европе, США и Японии

Таблица 29
Типичные марки электродов с целлюлозным покрытием и
свойства металла шва, которые они обеспечивают
Контрольные вопросы:
1. Перечислите сварочные материалы, применяемые при сварке.
2. Как маркируется стальная сварочная проволока?
3. Какие существуют виды сварочной проволоки?
4. Охарактеризуйте неплавящиеся электродные стержни.
5. Зачем нужны покрытия для ручных электродов?
6. Что такое тип электрода и марка электрода?