Классификация и характеристика электродов

Электрода, предназначенные для ручной дуговой сварки, в стандартах классифицируются по следующим признакам: металлу, для сварки которого они предназначены и механическим свойствам металла шва; толщине и типу покрытия; качеству; допустимым положениям сварки в пространстве; роду и полярности тока и др. Все данные указываются в условном обозначении. Условное обозначение содержит следующие данные (рис.2)

рис?

1 – тип электрода. Электроды для сварки конструкционных сталей, согласно ГОСТ 9467-75, подразделяются на типы по механическим свойствам шва при нормальной температуре (табл. 4).

Таблица №4 Электроды металлические для дуговой сварки конструкционных сталей (ГОСТ 9467-75).

Тип электрода	Механические свойства при нормальной температуре	Предельное содержание в наплавленном металле, %	Основное назначение
металла шва или наплавленного металла	сварного соединения, выполненного электродами диаметра менее 3 мм	серы	фосфора
Группа электродов по ГОСТ 9465-75
временное со противление, МПа	относительное удлинение, %	ударная вяз кость, Дж/см²	временное сопротивле ние, МПа	угол загиба, град

Э38 Э42 Э46 Э50						0,045	0,040	0,035	0,050	0,045	0,040	Сварка углеродистых и низколегирован ных конструк ционных сталей с временным сопротивлением до 500 МПа
Э42А Э46А Э50А						0,030	0,030	0,030	0,030	0,030	0,030	Сварка углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с повышенными требованиями к пластичности и ударной вязкости
Э55 Э60						0,035	0,030	0,025	0,035			Сварка углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву 500-600 МПа
Э70 Э85 Э100 Э125 Э150				- - - - -	- - - - -	0,035	0,030	0,025	0,035			Сварка легированных конструкционных сталей повышенной и высокой прочности с временным сопротивлением разрыву свыше 600 МПа

Электроды для сварки легированных и высоколегированных сталей подразделяют на типы по химическому составу наплавленного металла. Для каждого типа электродов регламентированы механические свойства металла шва при нормальной температуре.

2 - марка электрода. Каждому типу электрода могут соответствовать одна или несколько марок электродов. Подразделение электродов на марки производится по техническим условиям и паспортам. Для электродов марок, не относящихся к типам по ГОСТ 9467-75, ГОСТ 10051-75 или ГОСТ 10052-75, в условном обозначении тип электродов не приводится, а вместо обозначения стандарта на типы указывают обозначения технических условий на электроды конкретной марки.

3 - диаметр электрода, мм. Согласно требованиям ГОСТ 9466-75, электроды изготавливают диаметром от 1.6 до 12мм. и длиной от 150 до 450 мм (табл. №5).

Таблица №5 Размеры электродов (ГОСТ 9466-75)

Диаметр электрода, мм	Длина электрода, мм	Диаметр электрода, мм	Длина электрода, мм
из низко углеродистой или легированной стали	из высоколеги рованной стали	из низко углеродистой или легированной стали	из высоколегированной стали
1,6 2,0 2,5	(300) (350)	(250) (300)	3,0 4,0 5,0 6,0 8,0 10,0 12,0	(450) ¾ ¾ ¾ ¾	(450) ¾ ¾ ¾

4- назначение электродов. По назначению электроды подразделяются на следующие группы:

У- для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 600 МПа;

Л- для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 600 МПа;

Т- для сварки легированных теплоустойчивых сталей – девять типов;

В- для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами – 49 типов(ГОСТ 10052-75);

Н- для наплавки поверхностных слоёв с особыми свойствами- 44 типа (ГОСТ 10051-75).

Цифры в обозначениях типов электродов для сварных конструкционных сталей означает гарантируемый предел прочности металла шва.

5 - обозначение толщины покрытия. По толщине покрытия в зависимости от отношения диаметра электрода D к диаметру стального стержня d различают электроды:

М- с тонким покрытием (D/d≤1.20);

С- со средним покрытием (1.20<D/d£1.45);

Д- с толстым покрытием (1.45<D/d£1.80);

Г- с особо толстым покрытием (D/d>1.80).

6 - группа качества электродов. По качеству, т.е. точности изготовления, состоянию поверхности покрытия, сплошности выполненного данными электродами металла шва, содержанию серы и фосфора в наплавленном металле, электроды делят на группы 1,2 и 3. Чем выше номер, тем выше качество.

7 - группа индексов, указывающих характеристики наплавленного металла и металла шва. Данные индексы для различных по назначению электродов указывают механические свойства (У); ударную вязкость и максимальную рабочую температуру, при которой регламентированы показатели длительной прочности наплавленного металла и металла шва (Т) и т. д.

8 - обозначение вида покрытия. По видам покрытия электроды, согласно ГОСТ 9466-75, обозначаются следующими индексами:

А - с кислым покрытием (АНО-2,СМ-5 и др.) состоят в основном из оксидов железа и марганца (обычно в виде руды), кремнезёма, ферромарганца. Электроды с кислым покрытием технологичны, шов получается гладким и плотным с небольшой чешуйчатостью, однако при сгорании марганцевой руды образуется большое количество ядовитого дыма, вредного для здоровья сварщика. В настоящее время электроды скислым покрытием сняты с производства и применяются иногда только для электродуговой резки.

Р- с рутиловым покрытием (АНО-3; АНО-4; ОЗС-3; ОЗС-4; ОЗС-6; МР-3; МР-4 и др.) содержат в своём составе преобладающее количество рутила (ТiO2). Электроды с рутиловыми покрытиями технологичны. Они менее вредны для дыхательных органов сварщика, чем другие. При сварке рутиловыми электродами шлак на шве образуется тонкий, быстро твердеющий, поэтому рутиловыми электродами можно выполнять швы в любом положении. При сварке такими электродами обеспечивается высокая устойчивость горения дуги, хорошее формирование и плотность швов при незначительном разбрызгивании. Электроды мало чувствительны к ржавчине на кромках. Наплавленный металл соответствует электродам только двух типов (Э42 и Э46). Применяют для сварки на переменном и постоянном токе металлоконструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей.

Б - с основным покрытием (УОННИ-13; СМ-11; ОЗС-2; ВСН-3; ДСК-50; УП-1; ЛКЗ-70 и др.) в качестве основы имеют фтористый кальций (плавиковый шпат) и карбонаты кальция (мрамор, известняк, мел). Покрытие даёт короткие шлаки основного характера. Электроды с основным покрытием используются наиболее часто для сварки на постоянном токе обратной полярности (плавиковый шпат имеет высокую температуру плавления) ответственных металлоконструкций из углеродистых и легированных сталей. Наплавленный металл отличается малым содержанием кислорода, азота, водорода, серы и фосфора, высокими показателями механических свойств, часто превышающими показатели основного металла. Электроды с основным покрытием чувствительны к наличию окалины, ржавчины, масла на кромках свариваемого металла, а также к влаге в покрытии: они дают поры в швах. В аэрозолях, образующихся при сгорании покрытий, имеются различные фтористые соединения, поэтому при сварочных работах в закрытых помещениях необходима хорошая вентиляция, а сварщики должны иметь средства индивидуальной защиты дыхательных органов или работать с подачей чистого воздуха в зону дыхания.

Ц- с целлюлозным покрытием (ОМА-2; ОЗЦ-1; ВСП-1; ВСЦ-1; ВСЦ-2; ВСЦ-3 и др.) состоят из целлюлозы, оксицелюлозы, органической смолы, ферросплавов, талька с добавлением шлакообразующих и раскислителей. Электроды с этими покрытиями удобны для сварки в любом пространственном положении, малочувствительны к качеству сборки и состоянию кромок свариваемого металла, но дают наплавленный металл пониженной прочности. Хорошо обеспечивают провар корня и формирование обратной стороны шва. Применяются для сварки на переменном и постоянном токе во всех положениях шва в пространстве, наиболее часто при работе в монтажных условиях.

АЦ; БР; РЦ- с покрытием смешанного вида.

П- с прочими видами покрытий.

Если покрытие содержит железный порошок в количестве более 20%, к обозначению вида покрытия добавляют букву – Ж.

9- обозначения допустимых положений шва в пространстве при сварке или наплавке. По допустимым положениям электроды делят на группы:

1- включает все положения;

2- все положения кроме вертикального сверху вниз;

3- нижнее, горизонтальное на вертикальной плоскости и вертикальное снизу

вверх;

4- нижнее положение и нижнее «в лодочку»:

10 - обозначение рода тока, применяемого при сварке или наплавке, полярности постоянного тока и номинального напряжения холостого хода источника питания сварочной дуги переменного тока частотой 50Гц (табл. №6).

Таблица № 6 Обозначения электродов в зависимости от рода тока и напряжения холостого тока

Рекомендуемая полярность постоянного тока	Напряжение холостого хода источника переменного тока, В	Обозначение
номинальное	предельное отклонение
Обратная Любая Прямая Обратная Любая Прямая Обратная Любая Прямая Обратная	-	- ±5 ±10 ±5

11 и 12 –обозначение ГОСТов на данные электроды и тип электродов соответственно.

Металлические стержни электродов для сварки меди и её сплавов изготовляют из сварочной проволоки и прутков (согласно ГОСТ 16130-72) или литых стержней другого состава. В состав покрытия могут входить такие же компоненты, как и в покрытия электродов для сварки сталей (шлакообразующие, раскислители и т.д.). Сухую шихту также замешивают на жидком стекле. Для сварки меди применяют электроды марок «Комсомолец-100», АНЦ-1, АНЦ-2.

Металлические стержни электродов для сварки алюминия и его сплавов изготавливают из сварочной проволоки (ГОСТ 7871-75). Основу покрытия составляют галоидные соли щелочных и щелочноземельных металлов и криолит. Сухую шихту замешивают на воде или водном растворе поваренной соли, так как при использовании жидкого стекла из-за его химического взаимодействия с компонентами шихты замес быстро твердеет. Кроме того, кремний, восстанавливаясь из жидкого стекла в металл шва, ухудшает его свойства. Ручная дуговая сварка изделий из технически чистого алюминия производится электродами ОЗА-1, ОЗАНА, а сварка изделий из силуминов – электродами ОЗА – 2.

Металлические стержни электродов для сварки чугуна могут быть стальными, из медно-никелевых сплавов, комбинированными (медно-стальных сплавов, железоникелевыми). В этих случаях для покрытия электродов со стальным стержнем вводят углерод, кремний и т.п., как карбидообразующие. Применяют и электроды, металлические стержни которых изготовляют из чугуна, отлитого в кокиль или песчаную форму. (ЭЧ-1, ЭЧ-2, ПЧ-5 и др.) Сухие компоненты покрытия замешивают на жидком стекле. При изготовлении электродов для сварки меди, алюминия и чугуна, покрытие на металлический стержень наносят методом окунания.

Электроды изготовляют двумя способами: окунанием и опрессовкой. Окунание – это ручной способ изготовления электродов, когда в жидкую обмазочную массу окунают кассету со вставленными стержнями электродной проволоки. После окунания кассету медленно вынимают, сушат сначала на воздухе, а затем прокаливают в печи. Так в мелких электродных мастерских получают электроды с толстым покрытием. Качественные электроды с толстым покрытием изготавливают на электродных заводах или в специальных электродных цехах методом опрессовки. Вначале электродную проволоку очищают тот ржавчины, масла и других загрязнений, правят и рубят на стержни определенной длины. Компоненты дробят, мелют и просеивают на ситах. Затем производят развешивание компонентов в соответствии с рецептом.

Нанесение покрытия на электрод производится на обмазочных электродных прессах под давлением 80-90 МПа в специальном мундштуке, диаметр которого равен диаметру электрода с покрытием.

Сушка с прокаливанием производится при температуре 300-400º С для электродов, не содержащих органических веществ; не выше 150-180º С – для обмазок с органическими веществами во избежание разложения органических веществ; при температуре не более 100-110ºС для электродов ВСЦ-2, ВСЦ-3, ОМА-2 и др. с чисто целлюлозным покрытием.

При испытании на прочность покрытия электродное покрытие не должно разрушаться при свободном падении электродов плашмя на гладкую стальную либо бетонную плиту с высоты.

1 м – для электродов диаметром 3 мм и менее; 0,5 м – для электродов диаметром более 3мм.

Задание

1. По условному обозначению марки стальной проволоки дать ей полную характеристику;

2. Изучить назначение и состав электродных покрытий. Имея процентное содержание элементов в составе покрытия, составить рецепт покрытия электрода;

3. Получив компоненты для составления покрытия, изготовить электрод. Зная его состав, указать ожидаемые недостатки при осуществлении сварки данным электродом;

4. По условному обозначению электродов дать им полную характеристику;

5. Изготовленным электродом произвести сварку практическим способом. Сравнить недостатки с ожидаемыми, данные занести в таблицу №7;

Таблица №7 Сравнение истинных и ожидаемых недостатков

Ожидаемые недостатки	Истинные недостатки
связанные с составом покрытия	связанные с квалификацией сварщика