Общие сведения о неплавящихся электродах

ВВЕДЕНИЕ

 

Сварка является одним из ведущих технологических процессов изготовления металлических конструкций.

Требуемые свойства и эксплутационная надежность сварных конструкций определяется в первую очередь, качеством применяемых сварочных материалов, правильностью их выбора и строгим соблюдением технологии применения.

Общий объем применяемых в сварочном производстве материалов очень велик. Так, например, только различных электродных присадочных проволок для сварки плавлением за последний год выпущено около 700 тыс. тонн пошло на изготовление электродов для ручной дуговой сварки.

Расход защитных газов для дуговой сварки (в основном Аr, CO₂) в настоящее время составляет около 100. тыс. тонн в год.

В большом количестве в сварочном производстве для газопламенной обработки металлов (кислородная резка и другие) используются кислород и др. газы сотни тысяч тонн в год.

В меньшем объеме, но весьма разнообразной номенклатуры, изготовляются и применяются различные другие сварочные материалы: неплавящиеся электроды для дуговой сварки, материалы электродов и губок контактных машин, а также разнообразные специальные присадочные и электродные материалы, припои для пайки и др.

Назначение сварочных материалов:

1. Участвовать в осуществлении термического воздействия на свариваемые кромки /неплавящиеся и плавящиеся электроды, кислород, и горючие газы для газопламенной обработки, плазмообразующие газы при плазменной сварке и резке/.

2. Участвовать в формировании металла шва в качестве присадочного материала /сварочная проволока, плавящиеся металлические электроды/.

3. Осуществлять защиту зоны сварки от контакта с атмосферой воздуха /газы, флюсы/.

4. Осуществлять металлургическую обработку сварочной ванны /активные газы и флюсы/.

Классификация сварочных материалов

Сварочные материалы можно условно делить на 2 группы:

1. Материалы, непосредственно участвующие в образовании сварочного соединения, в частности, металла шва / электродные проволоки, присадочные материалы, флюсы в несколько меньшей степени участвуют в формировании состава швов/.

2. Материалы, непосредственно не участвующие в образовании металла шва /Неплавящиеся электроды - угольные, графитовые, вольфрамовые; инертные защитные газы - аргон, гелий; активные защитные газы - углекислый газ, азот и др./.

Классификация сварочных материалов, применяемых при сварке плавлением приведена на рис.1.

 

Рис. 1. Классификация материалов, применяемых при сварке плавлением

 

 

Лекция №1

Неплавящиеся электроды для дуговой сварки

 

План:

1.1. Общие сведения о неплавящихся электродах

1.2. Угольные электроды

1.3. Графитовые электроды

1.4. Вольфрамовые электроды

 

Общие сведения о неплавящихся электродах

Материал неплавящегося электрода не должен участвовать в формировании состава наплавленного металла или металла шва.

Основной задачей неплавящихся электродов является обеспечение устойчивого горения дуги при минимальном их расходовании.

Требованию малого расходования электрода будут отвечать материалы:

а) с высокой температурой кипения;

б) с большим теплосодержанием при температуре кипения;

в) значительной скрытой теплотой испарения;

г) с относительно малыми потерями в результате химических реакций с окружающей средой.

Распространение в качестве неплавящихся электродов в сварочной технике имеют электроды из:

1. Углеродистых веществ.

2. Вольфрамовые.

Электроды из углеродистых веществ разделяются на:

а) Угольные

б) Графитовые

Угольные электроды

В качестве неплавящихся электродов для дуговой резки и сварки используются угольные электроды по ГОСТ 10720-75. ГОСТ регламентирует изготовление омеденных и неомеденных угольных электродов, применяемых для воздушно-дуговой резки металлов, удаления прибылей и дефектов отливок, удаления прихваток и сварных швов по силе тока до 580 А, для сварки металлов и других работ. В зависимости от назначения и сечения угольных электродов ГОСТ 10720-75 предусматривает изготовление электродов трех марок:

ВДК - воздушно-дуговые круглые;

ВДП - воздушно-дуговые плоские;

СК - сварочные круглые.

Электроды марки ВДК выпускаются с номинальными диаметрами 6, 8, 10 и 12 мм. при длине 300+10 мм. Электроды марки СК выпускаются номинальным сечением 12х5 мм и 18х5 мм при длине 350+10 мм.                                                                                                                     Электроды марки СК выпускаются с номинальными диаметрами 4, 6, 8, 10, 15 и 18 мм при длине 250+10 мм.

Длина неомедненной части омедненных угольных электродов всех марок не должна превышать 30 мм. По требованию потребителя       допускаются изготовление электродов длиной 700+35 мм.

Пример:

1) Электрод ВДК 6 ГОСТ 10720-75 - электрод воздушно-дуговой диаметром 6 мм.

2) Электрод ВДП 12х5 ГОСТ 10720-75 - электрод воздушно-дуговой плоский шириной 12 мм и высотой 5 мм.

В нашей стране угольные электроды изготавливаются по следующему рецепту (в %):

Кокс из грозненской нефти..........................38,8

Сажа № 3.........................................................15,4

Смола каменноугольная...............................23,0

Электродный бой...........................................22,8

Технологический процесс изготовления угольных электродов состоит из следующих операций:

1. Дробление кусковых (- на дробилках и в шаровых мельницах) материалов

2. Кальцинирование (- прокалка при 700...950⁰ С)

3. Просев для получения (- на механических виброситах) необходимого гранулометрического состава сыпучих материалов

4. Дозировка по весу (- на весах)

5. Смешивание завеса (- в механических мешалках при температуре 80...110 ⁰ С)

6. Прессовка (- формовка или прошивка)

7. Обжиг (- температура нагрева до 1400 ⁰С)

8. Механическая обработка

9. Приемка по контролю качества

Полезным является поверхностное омеднение электродов, улучшающее их стойкость при повышенных плотностях тока.

 

Графитовые электроды

Графитовые электродыизготавливаются из угольных посредством дополнительной высокотемпературной обработки - графитизации.

Графитизация осуществляется длительной выдержкой угольных стержней при 2500⁰ - 2600⁰С. Нагрев обеспечивается пропусканием по стержням тока достаточно большой силы.

Эта операция является весьма энергоемкой и стоимость графитовых электродов в связи с этим значительно выше угольных.

Задача такой обработки сводится к перестройке относительно хаотичного расположения атомов в атмосферном углероде в строгую кристаллическую решетку графита строение в виде правильных шестиугольников, с постоянными параметрами решетки - расстоянием между атомами в каждом слое и между слоями.

Неплавящиеся графитовые электроды, специально предназначенные для дуговой резки и сварки, по гос. стандартам не изготавливаются, поэтому в ряде случаев их делают путем разрезки и обтачивания графитизированных электродов по ГОСТ 4426 - 71.