ЛЕКЦІЯ №7

Список рекомендованої літератури

Питання для перевірки знань

1. Які гази використовують для газового зварювання і як їх одержують?

2. Назвати властивості ацетилену і як його видобувають.

3.Навести типи зварювальних пальників, які використовуються у зварювальній техніці.

4. Навести типи редукторів, які використовуються у зварювальній техніці.

5. Навести види присадного дроту, який використовується при газовому зварюванні сталей, кольорових металів, чавуну

6. Які існують способи газового зварювання і для яких товщин металів застосовується кожен з них?

7. Які існують типи зварних з′єднань у залежності від товщини зварюваного металу?

8. Області використання газового зварювання.

1. Дальский А.А. и др.. Технология конструкционных материалов.- М.:Машиностроение, 1985,-448с.

2. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение,-3-е изд.- М.: МАшиностроение,1990,-528с.

3. Технологія конструкційних матеріалів: Підручник / М.А.Сологуб, І.О. Рожнецький, О.І. Некоз та ін..: За ред. М.А. Сологуба.-2-е вид. перероб. і допов.- К.: Вища школа, 2002,374с.

4. Андреев В.В. Судостроительные материалы. – Л., Судостроение, 1985.-120с.

5. Гуляев А.П. Металловедение.- М., Металлургия, 1977.- 647с.

6. Стальниченко О. И. Материаловедение и технология материалов.-Киев, -Высшая школа, 1986.-285с.

Тема:Електродугове зварювання суднових конструкцій. Класифікація видів електрозварювання.

Більшість зварних конструкцій виготовляють із низьковуглецевих сталей, які містять до 0,25% вуглецю. Вони відносяться до добре зварюваних сталей практично всіма видами зварювання плавленням. Низьковуглецеві сталі зварюються без обмежень при використанні типових зварювальних матеріалів.

Для забезпечення стійкості швів проти утворення тріщин і збереження високої пластичності металу шва, зварювальні матеріали повинні містити менше вуглецю, ніж основний метал, що компенсується додатковим легуванням шва кремнієм і марганцем. Механічні властивості металу біляшовної зони порівняно з основним металом можуть відрізнятися через незначне зміцнення металу в зоні перегріву. При зварюванні киплячих і напівспокійних (старіючих) сталей на ділянці рекристалізації біляшовної зони можливе зниження ударної в'язкості. Метал біляшовної зони багатошарових швів крихкіший від металу одношарових.

Зварювання низьковуглецевих сталей виконується без попереднього підігріву і наступної термообробки. При зварюванні низьковуглецевих сталей з верхньою межею вмісту вуглецю (0,27%) можуть виникати кристалізаційні тріщини в кутових швах, однобічних швах з повним проваром кромок, першому шарі багатошарових стикових швів. У таких випадках використовують попередній підігрів до 100-150°С, особливо при виконанні перших шарів на товстому металі (більше 15 мм) і температурі повітря нижче мінус 5°С. Необхідність попереднього підігріву і можливої термообробки має визначатися у кожному конкретному випадку. У конструкцій з кутовими перервними швами всі види термообробки, крім гартування, призводять до зниження міцності й підвищення пластичності металу шва. Відпуск або відпал добре зварюваних сталей використовують як виключення для зняття внутрішніх напруг, уникнення жолоблення конструкції після зварювання та механічної обробки.

При товщині сталі понад 25 мм попередній підігрів обов'язковий у всіх випадках, незалежно від температури навколишнього середовища.

Зварювання сталі товщиною понад 20 мм виконують способами, що забезпечують зменшення швидкості охолодження: секціями, каскадом, гіркою.

Низьковуглецеві сталі зварюють на максимально можливих режимах, які забезпечують високу продуктивність й високу якість зварного шва та з'єднання. Під якістю розуміють відсутність дефектів (газових пор, підрізів, відшарування металу шва, непровару, шлакових уключень), а також одержання механічних властивостей, які відповідають технічним вимогам. Техніка й режими ручного дугового зварювання покритими електродами низьковуглецевих сталей.

Середньовуглецеві сталі містять від 0,25 до 0,55% вуглецю. При такому вмісті вуглецю в процесі швидкого охолодження металу шва і біляшовної зони виникають крихкі загартовані ділянки металу, великі внутрішні напруги, які спричинюють виникнення тріщин. Чим більший вміст вуглецю у сталі, тим сильніше вона загартовується при швидкому охолодженні, вища її крихкість і схильність до утворення тріщин.

Стійкість металу шва проти утворення кристалізаційних тріщин досягається зниженням кількості вуглецю в металі шва шляхом застосування електродних стрижнів і присаджувального дроту з пониженим вмістом вуглецю, а також зменшенням частки основного металу в металі шва. Останнє досягається розчищанням кромок і зварюванням на режимах, які забезпечують мінімальне проплавлення основного металу. Цьому сприяють електроди з великим коефіцієнтом наплавлення.

Для одержання пластичного металу шва і бляшовної зони виконують попередній та супровідний підігрів, а також повільне охолодження зварного шва. Температура підігріву має бути тим вищою, чим більший вміст вуглецю в сталях і знаходитись в інтервалі 100-450°С. Попередній підігрів невеликих конструкцій проводять у печах (електричних, газових). Якщо конструкція масивна, то температуру підігріву підвищують із урахуванням деякого її охолодження в процесі транспортування і встановлення. У таких випадках використовують підігрів газовим пальником і паяльною лампою. Температуру підігріву визначають за допомогою термоолівців і термофарб.

Для забезпечення надійної роботи зварної конструкції після зварювання рекомендується виконувати відпал і високий відпуск. Для цього необхідно відразу ж після зварювання помістити конструкцію у відпалювальну піч, нагріту до температури 675-700°С і після витримування повільно охолодити разом з піччю до 150-100°С з подальшим охолодженням на повітрі.

Зварювання середньовуглецевих сталей при температурі навколишнього середовища нижче 5°С не рекомендується, особливо при вмісті вуглецю більше 0,4% через можливість виникнення крихкості й тріщин.

Для уникнення труднощів, які виникають при зварюванні середньовуглецевих сталей, крім підігріву, використовують модифікування металу шва і дводугове зварювання в окремі ванни. При зварюванні необхідно уникати накладання широких валиків, зварювати короткою дугою, поперечні рухи змінити поздовжніми, кратери обов'язково заварювати або виводити на технологічні пластини (в кратерах можливе утворення тріщин).

Високовуглецеві сталі містять 0,6-2,14% вуглецю, а за зварюваністю до них відносяться й сталі з вмістом вуглецю понад 0,46%. Із таких сталей зварні конструкції, як правило, не виготовляють. Через високий вміст вуглецю вони відносяться до групи погано зварюваних сталей. Необхідність зварювання виникає при ремонтних роботах і наплавлюванні. У таких випадках виконують попередній, а інколи й супровідний підігрів з наступною термообробкою (відпал, відпуск). Режими нагрівання та охолодження визначаються вмістом у сталі вуглецю. Технологічні прийоми зварювання високовуглецевих сталей такі ж, як і для зварювання середньовуглецевих.

Зварювання високовуглецевих сталей при температурі навколишнього середовища нижче 5°С і на протягах категорично забороняється. Зварювання легованих сталей, режими зварювання

Легованими називають сталі, до складу яких спеціально вводять задану кількість легуючих елементів для набуття необхідних властивостей. Леговані сталі залежно від вмісту в них легуючих компонентів підрозділяють на: низьколеговані (із змістом легуючих компонентів, окрім вуглецю, не більше 2,5%); середньолеговані (із змістом легуючих компонентів, окрім вуглецю, 2,5-10%); високолеговані (із змістом легуючих компонентів, окрім вуглецю, понад 10%). Низьколеговані сталі призначені для зварних конструкцій, що працюють при нормальній температурі. Як легуючі елементи вони містять метали, наприклад марганець, кремній, хром.

Дугове зварювання.

При дуговому зварюванні легованих сталей застосовуються наступні режими:

Вказані значення струму відповідають зварюванню в нижньому положенні. При виконанні вертикальних і стельових швів струм зменшують на 10-20% і застосовують електроди діаметром не більше 4 мм. Для зменшення швидкості охолодження металу шва слід застосовувати стикові і кутові з'єднання, оскільки при таврових і напусткових з'єднаннях швидкість охолоджування вища. Рекомендується уникати з'єднань, що мають шви замкнутого контуру; якщо ж необхідні такі з'єднання, то їх зварюють короткими ділянками, забезпечуючи підігрів і повільне охолоджування. Зварювання стикових з'єднань металу завтовшки до 6 мм і швів з катетом до 7 мм виконують в один шар (однопрохідне), що зменшує швидкість охолоджування. Товщий метал зварюють в декілька шарів довгими ділянками. Кожен шар повинен мати товщину 0,8-1,2 діаметру електроду. Зверху шва наложують відпалюючий валик, краї якого повинні розташовуватися на відстані 2-3 мм від межі проплавлення основного металу. Відпалюючий валик накладають при температурі попереднього шару близько 200 °С. Для металу завтовшки до 40-45 мм застосовують багатошарове зварювання гіркою або каскадом. Довжину ділянок (300-350 мм) вибирають з таким розрахунком, щоб попередній шар не встигав охолонути нижче 200 °С при накладенні наступного шару. Якщо сталь схильна до гарту або при зварці на морозі, перед виконанням першого шва застосовують місцевий підігрів пальником або індуктором до 200-250 °С.

Високолеговними називають сталі, які містять один або декілька легуючих елементів у кількості 10-50%. Якщо вміст легуючих елементів перевищує 50%, то замість слова сталь вживають слово сплав.

Високолеговані сталі та сплави класифікуються за системою легування, структурою й властивостями. За системою легування сталі поділяють на хромисті, хромонікелеві, хромомарганцеві, хро-монікелемарганцеві та ін. Найпоширеніші високолеговані сплави: нікелеві, нікелехромисті, нікелехромовольфрамові й нікелехромо-кобальтові.

За структурою високолеговані сталі поділяються на мартенситні (09Х16Н4Б, 11Х11Н2В2МФ та ін.), мартенситно-феритні (15Х12ВНМФ, 12X13 та ін.), феритні (08X13, 15Х25Т та ін.), аустенітно-мартенситні (07Х16Н6, 08Х17Н5МЗ), аустенітно-феритні (08Х20Н14С2, 08Х18Г8Н2Т) й аустенітні (03Х17Н14М2, 03Х16Н15МЗБ, 12Х18Н9, 45Х14Н14В2М та ін). У деяких аустенітних сталях нікель, як дефіцитний метал, частково або повністю замінюють марганцем та азотом (10Х14Г14НЗ, 12Х17Г9Н4А.).

За системою зміцнення високолеговані сталі та сплави поділяють на карбідні, які містять 0,2-1,0% вуглецю, боридні (утворюються бориди заліза, хрому, ніобію, молібдену, вуглецю й вольфраму), з інтерметалідним зміцненням (зміцнення дрібнодисперсними частинками).

За властивостями високолеговані сталі й сплави поділяють на корозієстійкі (нержавіючі), жаростійкі (не окиснюються при температурах до 1300°С), жароміцні (здатні працювати при температурах вище 1000°С без зниження міцності), стійкі проти спрацювання та ін.

Технологічні особливості зварювання високолегованих сталей пов'язані з їх фізичними властивостями і системою легування. Знижена теплопровідність (до 2 разів при підвищених температурах), збільшений коефіцієнт лінійного розширення (до 1,5 разів) і великий електричний опір (у 5 разів більший ніж у вуглецевих сталях) сприяють великій швидкості плавлення металу, великій глибині проплавлення та коефіцієнту наплавлення. Тому для зварювання високолегованих сталей зменшують величину зварювального струму на 10-20% порівняно з вуглецевими, використовують укорочені електроди з покриттям основного й змішаного типу (фтористо-кальцієві), зменшують виліт електрода та збільшують швидкість подачі дроту при механізованому зварюванні.

Зварювання середньолегованих і високолегованих сталей. Зварювання таких видів сталей утруднена з ряду причин:

· в процесі зварювання відбувається часткове вигоряння легуючих домішок і вуглецю;

· внаслідок малої теплопровідності можливий перегрів зварюваного металу.

Ці сталі відрізняє підвищена схильність до утворення гартівних структур, а більший, ніж у низьковуглецевих сталей, коефіцієнт лінійного розширення може викликати значні деформації і напругу, пов'язані з тепловим впливом дуги. Причому, чим більше в сталі вуглецю і легуючих домішок, тим сильніше виявляються ці властивості. Для усунення впливу перерахованих причин на якість зварного з'єднання рекомендується: ретельно готувати виріб під зварювання; зварювання вести при великих швидкостях з малою погонною енергією, щоб не допускати перегріву металу; застосовувати термічну обробку для запобігання утворення гартівних структур і зниження внутрішньої напруги; застосовувати легування металу шва через електродний дріт і покриття з метою відновлення домішок, що вигоряють в процесі зварювання.

Електроди для зварювання високолегованих сталей виготовляють з високолегованого зварювального дроту. Застосовують покриття типу Б. Позначення типів електродів складаються з індексу Э і наступних за ним цифр і букв. Дві або три цифри, наступні за індексом, указують на кількість вуглецю в металі шва в сотих долях відсотка. Наступні потім букви і цифри указують приблизний хімічний склад металу. Зварювання проводять постійним струмом зворотної полярності. При цьому зварювальний струм вибирають з розрахунку 25-40 А на 1 мм діаметру електроду. Довжина дуги повинна бути як можна коротшою. Рекомендується багатошарове зварювання малого перетину при малій погонній енергії. Середньолеговані хромовані сталі, такі, що містять до 2% вуглецю, відносяться до мартенситного класу. Вони зварюються задовільно, але вимагають підігріву до 200-300 °С і подальшої термічної обробки. Для зварювання високолегованих сталей і сталей з особливими властивостями застосовують електроди, стрижні яких виконані із спеціального дроту, по хімічному складу близькою до зварюваної сталі.

Для запобігання виникненню міжкристалічної корозії при зварюванні високолегованих сталей в металі шва створюють двофазну структуру (аустеніт і ферит) для зменшення зерен, обмежують вміст шкідливих домішок (сірки, фосфору, свинцю, олова, бісмута), легують титаном, ніобієм, танталом, ванадієм, цирконієм (вони активно взаємодіють із вуглецем і перешкоджають утворенню карбідів хрому). Крім того використовують електродні покриття основного та змішаного типу. Для попередження виникнення тріщин створюють меншу жорсткість виробу, виконують попередній і супровідний підігрів до 250-300°С, обмежують вміст шкідливих домішок, уводять легуючі елементи (молібден, марганець, вольфрам), складають деталі із зазором (1,5-2 мм), зменшують розбризкування металу та об'єм зварної ванни.

Корозієстійкі сталі, які не містять титану, ніобію або леговані ванадієм, при нагріванні вище 500°С втрачають антикорозійні властивості. Одержання антикорозійних властивостей, а також підвищеної пластичності та в'язкості досягають нагріванням металу до 1000-1150°С і швидким охолодженням у воді (гартуванням). Вміст вуглецю в основному металі до 0,02-0,03% повністю виключає міжкристалітну корозію.

Підігрів до 100-300°С обов'язковий для мартенситних сталей, а для аустенітних - використовується рідко. Високолеговані сталі з вмістом вуглецю понад 0,12% зварюються з попереднім підігрівом до 300°С і вище з наступною термічною обробкою. Шви краще виконувати тонкими електродами.діаметром 1,6-2,0 мм або електродним дротом діаметром 1,2-2 мм при мінімально можливому зварювальному струмі.

При зварюванні корозієстійких сталей не допускається збудження дуги на основному металі і попадання бризок на основний метал. Складки, заглиблення, щілини, непровари можуть бути джерелом корозії. Кращу корозієстійкість мають гладкі шви з плавним переходом до основного металу. Не рекомендується зачищати шов пневматичним зубилом або іншим способом, при яких утворюються вм'ятини, задирки тощо. Для зменшення вигоряння легуючих елементів зварювання необхідно виконувати короткою дугою без коливальних рухів кінцем електрода.

Для зварювання високолегованих сталей і сплавів використовують зварювання плавленням усіх видів.

Ручне дугове зварювання покритими електродами виконують при знижених струмах [І_зв = (15+35)<4], на постійному струмі зворотної полярності, нитковими валиками без коливальних рухів, короткою дугою. Використовують електроди із стрижнем такого ж хімічного складу, як і основний метал, з урахуванням показників зварюваності та експлуатаційних вимог. Наприклад, при зварюванні кислотостійкої хромонікелевої сталі 12Х18Н10Т для запобігання утворенню гарячих тріщин і міжкристалічної корозії використовують електроди типу Э-04Х20Н9 (марка ЦЛ-11) та Э-02Х19Н9Б (марка ОЗЛ-7).

Більшість високолегованих сталей добре зварюються контактним зварюванням.

Якість наплавлення багато в чому визначається матеріалом електрода і покриття. Електроди розділяються на групи в залежності від призначення і механічних властивостей наплавленого металу:

Електроди для зварювання конструкційних сталей (УОНІ 13/55, ОМА-2, ОК-46.00, Вн-01-00,...). Електроди для зварювання високолегованих сталей (ОЗН-350, ОЗН-300,.). Електроди для наплавлення зносостійких покриттів (Т - 590, ЦН-5,...) Електроди для зварювання чавуну (МНЦ - 1, ОМІ - 1, ЦЧ - 4, ПАНЧ-11). Електроди для зварювання алюмінієвих сплавів (Оза - 1, А - 2, Ал - 2,...).

Електроди перших трьох груп найчастіше виготовляються з маловуглецевої зварювального дроту Св - 08, Св - 10 (цифра показує вміст вуглецю в сотих частках%.).

Покриття електродів можуть бути двох видів:

1 - стабілізуючий, що сприяє стійкому горінню дуги;
2 - захисне, що охороняє розплавлений шар від кисню та азоту повітря і має розкислюючих, легуючі і інші елементи.

Стабілізуючий покриття складається з речовин (калій, кальцій і ін), атоми яких легко іонізуються і тим самим полегшується збудження і горіння дуги. Сухе повітря не є провідником електричного струму, але якщо в ньому є іонізовані атоми, то електричний струм проходить. Найпростішу стабілізуючу тинк електродів виготовляли з 80.. 85 частин крейди і 15... 20 частин рідкого скла. Однак це покриття не захищає метал від впливу повітря; зварювання виконується, але шов виходить крихким.

Основним джерелом пор у металі шва є водень, який надходить з су­хого залишку рідкого скла, а також вологи, що міститься у покритті. У зв'язку з цим необхідно використовувати негігроскопічні види сировини, високомодульне низьков'язке рідке скло, оптимізувати температуру та час прожарювання електродів. Доцільно збільшувати окисний потенціал металу, вводити в зону дуги 8іБ4 за рахунок взаємодії СаБг з БіОг, що до­зволяє знизити ймовірність утворення пор [16].
...
У цілому насичення металу шва газами лімітується процесами дисо­ціації молекул газів біля поверхні металу. Ступінь дисоціації залежить від температури плазми дугового розряду, а процеси абсорбції газів з плазми залежать в першу чергу від температури крапель електродного металу, зварювальної ванни, довжини дуги, ступеня газошлакового захисту, стабіль­ності дугового процесу. Природно, що при цьому неможливо досягти пози­тивного результату, якщо основний метал, зварювальний дріт та компонен­ти покриття мають високу початкову концентрацію шкідливих газів.
...
Вкрай шкідливими домішками в металі шва є сірка та фосфор. Фос­фор збільшує схильність зварних з'єднань до крихкого руйнування за ра­хунок утворення з залізом крихких фосфідів (БезР, РегР, РеР, РеРг), кри­стали яких можуть стати зародками холодних тріщин. Сірка утворює від­носно легкоплавкі евтектики Ме-МеБ, що різко збільшує ймовірність ви­никнення гарячих (кристалізаційних) тріщин. При зварюванні низьковуг­лецевих та низьколегованих сталей утворенню гарячих тріщин також сприяє збільшення вмісту вуглецю в зварювальній ванні.
...
Основним джерелом вуглецю, фосфору та сірки в зварювальній ванні є основний метал, електродний дріт та компоненти покриття. Вітчизняні сталі та дроти в цілому містять більш високу концентрацію цих елемен­тів, ніж закордонні, що призводить до необхідності використовувати до­даткові технологічні та металургійні засоби [16]. Це легування зварюваль-
...
ної ванни манганом, використання високоосновних та фторидних шлаків, оптимізація систем легування та ін. Однак треба відзначити, що при зва­рюванні дуже важко зменшити концентрацію сірки в наплавленому мета­лі, а фосфору - практично неможливо. У зв'язку з цим найбільш дійсним методом є використання зварювальних матеріалів з мінімальним вмістом цих елементів.
...
Як було відзначено раніш, ГОСТ 9467-75 класифікує електроди за­лежно від вмісту шкідливих домішок на три групи якості. Однак, як пока­зав виробничий досвід, розподілення електродів за вмістом сірки та фос­фору в наплавленому металі у вузьких межах (до 0,005 % між групами якості) складно і технічно не регулюється. Це пов'язано з тим, що компо­ненти шихти (особливо руди та мінерали) постачаються, як правило, зі вмістом у них сірки та фосфору ближче до верхньої межі, регламентова­ної стандартом. Тому розподілення електродів за групами якості залежно від вмісту сірки та фосфору в наплавленому металі згідно з ГОСТ 9467-75 виключено і в останній час не використовується [5].
...
Якість шихтових матеріалів, особливо вимоги до обмеження вмісту сірки та фосфору, повинні відповідати нормативно-технічній документа­ції на сировину та підлягати жорсткому вхідному контролю.
...
На якість наплавленого металу та зварювально-технологічні власти­вості електродів суттєво впливають умови зберігання. У зв'язку з цим пе­ревага надається вакуумному пакуванню. Крім того, для відновлення яко­сті покриття необхідно здійснювати прожарювання електродів безпосеред­ньо перед зварюванням. Повторне прожарювання електродів є обов'язковою технологічною операцією. Режим прожарювання залежить від виду покриття. Останнє взагалі є вирішальним чинником при виборі електродів. У зв'язку з цим необхідно більш детально розглянути харак­теристики основних видів електродних покриттів.
...
Електроди з кислим покриттям (А). Шлакову основу утворюють оксиди заліза та мангану (гематит, манганова руда), а також різноманітні силікати (польовий шпат, граніт та ін.). Газовий захист забезпечують ор-
...
Покриття цього виду мають високу окиснюючу здатність, що призво­дить до великих втрат легуючих елементів у процесі зварювання. Метал шва, виконаний з використанням кислих покриттів, має схильність до утворення гарячих тріщин. У зв'язку з цим їх не використовують для зва­рювання вуглецевих та низьколегованих сталей із вмістом вуглецю біль­ше 0,3 %. Кислі шлаки мають низьку десульфуючу здатність та не придатні для зварювання сталей з підвищеним вмістом сірки.
...
Кислий характер шлаків погіршує відокремлюваність шлакової кірки і сприяє утворенню шлакових включень у металі шва. Компоненти кисло­го покриття при термічному розкладанні виділяють підвищену кількість водню, що переходить у метал шва і підвищує ймовірність утворення пор. Метал шва, наплавлений електродами з кислим покриттям, завжди має збільшену концентрацію водню. У зв'язку з цим електроди з кислим по­криттям практично не використовують для зварювання вуглецевих та ле­гованих сталей, що мають схильність до утворення холодних тріщин. Він також має низький ступінь розкиснення, що обумовлює помірну величи­ну ударної в'язкості та велику схильність до старіння. Наплавлений метал аналогічний за складом киплячій сталі (до 0,1 % Бі).
...
Електроди з кислим покриттям характеризуються значним розбриз­куванням металу та високою токсичністю (оксиди мангану). Поряд з тим, електроди мають ряд суттєвих переваг: мало чутливі до утворення пор при іржі на зварюваному металі; забезпечують стабільний процес на фор­сованих режимах зварювання змінним струмом та високу продуктивність (до 11... 12 г/Атод).
...
Цей тип електродів використовують в основному для зварювання конструкцій з низьковуглецевих сталей у цехових та монтажних умовах. Механічні властивості наплавленого металу, як правило, відповідають типу 342 за ГОСТ 9467-75 (електродний дріт Св-08, Св-08А).
...
Електроди з рутиловим покриттям (Р). Шлакову основу утворює рутил з додатками алюмосилікатів (польовий шпат, каолін та ін.) або кар­бонатів (мармур, магнезит). Газовий захист забезпечують органічні речо­вини (целюлоза, декстрин) або карбонати. Роль розкиснювача виконує фероманган.
...
Окиснююча здатність рутилових покриттів менша, ніж у кислих. Ме­тал шва аналогічний напівспокійній або спокійній сталі (до 0,15...0,30 % Бі).
...
За технологічними властивостями рутилові електроди значно перева­жають електроди з покриттям кислого або основного видів. Вони забез­печують стабільність горіння дуги при зварюванні змінним та постійним струмом, низьке розбризкування металу, добру відокремлюваність шла­кової кірки та формування шва. Крім того, рутилові електроди малоток­сичні й забезпечують високі механічні властивості наплавленого металу при зварюванні в будь-якому просторовому положенні, особливо кутових швів. Електроди малочутливі до утворення пор при зміні довжини дуги, при зварюванні вологого й іржавого металу та по окисненій поверхні. Оп­тимальний режим повторного прожарювання електродів складає 200 °С протягом години.
...
Продуктивність праці при зварюванні рутиловими електродами регу­люють товщиною покриття та вмістом в ньому залізного порошку (від 8 до 18 г/А год). Крім того, додавання залізного порошку значно підвищує стійкість металу шва проти утворення гарячих тріщин.
...
Галузь використання рутилових електродів та ж сама, що і кислих: зварювання конструкцій з маловуглецевих та низьколегованих сталей в будівництві та машинобудуванні. Однак завдяки кращим зварювально-технологічним характеристикам рутилові електроди мають значну пере­вагу над кислими, виробництво яких практично припинено.
...
ложення між електродами з кислим та рутиловим покриттям. Шлакову основу утворює мінерал ільменіт, який містить оксиди заліза (FeO-ТіОг) з додатками манганової руди, каоліну, польового шпату та ін. Газовий за­хист забезпечують органічні матеріали. Роль розкиснювача виконує фе-романган.
...
Окисна здатність ільменітових електродів суттєво залежить від вмісту в концентраті оксидів заліза. Найчастіше використовують ільменітовий концентрат із вмістом оксидів заліза до 35 % (електроди марок АНО-6, АНО-6М, AHO-17). Окисна здатність, зварювально-технологічні та сані­тарно-гігієнічні характеристики таких електродів ближчі до рутилових електродів. Метал шва схожий на киплячу або напівспокійну сталь (до 0,1... 0,2 % Si). Область використання ільменітових електродів та ж сама, що й кислих і рутилових.
...
Електроди з целюлозним покриттям (Ц). Основу целюлозних по­криттів складають органічні речовини (переважно електродна оксицелю-лоза до 40...45 %), які при зварюванні дисоціюють з утворенням великої кількості газів, що забезпечує якісний захист наплавленого металу. Для запобігання водневої крихкості або появи пор додають невелику кількість шлакоутворюючих матеріалів (рутил, алюмосилікати, іноді гематит або манганові руди). Надійний газовий захист дозволяє знижувати відносну масу покриття (Кп ~ 20 %). Розкиснювачі - фероманган та феросиліцій.
При дисоціації органічних матеріалів утворюється велика кількість захисних газів (CO, СОг), а також водень, який активно розчиняється в металі шва. Вміст водню в металі шва найбільший серед усіх видів елек­тродів (табл. 2.8) [5]. У зв'язку з цим целюлозні електроди не використо­вують для зварювання сталей, які містять підвищену кількість вуглецю та легуючих елементів. Недоліки цих електродів - значне розбризкування металу при зварюванні навіть на постійному струмі, а також велика чутливість до перегріву, що призводить до вигорання органічних складових покриття. Тому сушіння електродів здійснюють при температурі 120...130 °С.

Руднокислі електродні покриття містять окисли заліза та марганцю, кремнезем, велика кількість феромарганцю; для створення газового захисту зони зварювання в покриття вводять органічні речовини (целюлозу, деревне борошно, крохмаль й ін.).

Рутилові електродні покриття набувають значного застосування у зв'язку з розвитком видобутку мінералу рутилу, що складає в основному із двоокису титана TiО₂. У покриття, крім рутилу, уведені кремнезем, феромарганець, карбонати кальцію або магнію.

Фтористо-кальцієві електродні покриття складаються з карбонатів кальцію та магнію, плавикового шпату та феросплавів.

Органічні електродні покриття складаються з органічних матеріалів, звичайно з оксицеллюлози, до якої додані шлакоутворюючі матеріали, двоокис титана, силікати та ін. і феромарганець у якості розкислювача та легуючої присадки.

Електроди випускають діаметрами 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 і 12,0 мм (діаметр електрода визначається діаметром металевого стрижня). У залежності від діаметра електрода, а також марки зварювального дроту електроди виготовляють довжиною від 150 до 450 мм. Упаковують їх у коробки-пачки масою не більш 3 кг — для електродів діаметром до 2,5 мм; 5 кг — для електродів діаметром 3,0—4,0 мм; 8 кг — для електродів діаметром понад 4,0 мм.

Електроди підрозділяють на типи відповідно до ГОСТ 9467—75, 10051—75 та 10052—75.

ГОСТ 9467—75 поширюється на металеві покриті етектроди для ручного дугового зварювання вуглецевих, низьколегованих і легованих конструкційних і легованих теплотривких сталей. Для зварювання вуглецевих і легованих конструкційних сталей передбачено 14 типів електродів (наприклад, Е38, Е42А, Е46 і т. д. до Е150), для зварювання легованих теплотривких сталей — 9 типів (наприклад, Е-09М, Е-05Х2М, Е-09Х1МФ і т. д.). Умовне позначення типу електрода розшифровується так: буква Е — електрод; число, що стоїть за літерою — тимчасовий опір розриву металу чи шва наплавленого металу (так, електроди типу Е46 марок ОЗС-4, АНО-3, МР-1 і інших повинні забезпечити тимчасовий опір розриву не менш 46 кгс/мм², чи 451 Мпа); буква А в кінці позначення типу вказує на підвищені пластичні властивості металу зварного шва. Букви і цифри, що входять у позначення типів електродів для зварювання легованих теплотривких сталей, показують зразковий хімічний склад наплавленого металу.

Для кожного типу електродів розроблена одна або декілька марок, які характеризуються маркою зварювального дроту, складом покриття, хімічним складом, властивостями металу шва та ін.

ГОСТ 10052—75 поширюється на електроди для зварювання корозійно-стійких, жароміцних і жаростійких високолегованих сталей і передбачає виготовлення 49 типів електродів (наприклад, Е-12Х13, Е-02Х19Н9Б і т. д.).

ГОСТ 10051—75 поширюється на покриті металеві електроди для ручного дугового наплавлення поверхневих шарів з особливими властивостями і передбачає виготовлення 44 типів наплавочних електродів (наприклад, Е-10М2, Е-90Х4М4ВФ і т. д.).

Крім покритих металевих електродів для ручного дугового зварювання, а також для механізованих видів зварювання в захисних газах застосовують металеві вольфрамові електроди. ГОСТ 23949—80 поширюється на електроди з чистого вольфраму і вольфраму з активуючими присадками, (діоксид торія, оксидів лантану та ітрія), призначені для дугового зварювання неплавким електродом, у середовищі інертних газів (аргону, гелію), а також для плазмових процесів різання, наплавлення і напилювання. Електроди випускають діаметрами 0,5; 1,0; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0;,4,0; 5,0; 6,0; 8,0 і 10,0 мм.

У залежності від хімічного складу електроди виготовляють наступних марок: ЕВЧ — з вольфраму чистого; ЕВЛ — з вольфраму з присадкою оксиду лантану; ЕВИ-1, ЕВИ-2, ЕВИ-3 — з вольфраму із присадкою оксиду іттрию; ЕВТ-15 — із вольфраму з присадкою диоксиду торія. Цифри в марці вольфрамового електрода вказують кількість активуючої присадки, у десятих частках відсотка. Додання до вольфраму оксидів лантану, іттрію чи торію знижує ефективний потенціал іонізації, у результаті чого полегшується запалювання дуги, підвищуються стійкість дугового розряду і стійкість електродів, що дозволяє значно збільшити щільність струму.

При дуговому зварюванні використовують також вугільні електроди, виготовлені з електротехнічного вугілля відповідно до ГОСТ 10720—75.

У ручному зварюванні використовують чавунні електроди з покриттям, яке містить графіт, феросиліцій та інші елементи.

Напівавтоматичне зварювання виконують порошковим дротом із захистом з вуглекислого газу. Для електрошлакового зварювання застосовують пластинчасті електроди з сірого чавуну. Після зварювання деталь повільно охолоджують разом з піччю або засипають сухим піском чи шлаком

Холодне зварювання чавуну здійснюють без попереднього підігріваннявиробу. Для цього найчастіше використовують дугове зварювання стальнимиелектродами, електродами з кольорових металів (мідними, мідно-залізними, родами, електродами з кольорових металів (мідними, мідно-залізними,мідно-нікелевими) і порошковим дротом. Зварювання стальними електродами (УОН1 13/15 тощо) застосовують під часремонту неважливих деталей, які після зварювання не потребують механічної обробки. Більш складні і важливі деталі (станини і рами потужних дизелів, циліндри газоповітродувних машин тощо) ремонтують з установленням на різьбі по кромках деталей стальних шпильок. Спочатку кільцеподібне обварюють шпильки, потім короткими валиками наплавляють усю поверхню кромок і, нарешті, заповнюють увесь об'єм розчищення під шов. Зварюють електродами невеликого діаметра при малій силі струму так, щоб основний метал не встигав розігріватися. Зварювання електродами з монель-металу (70% Мі, 30% Си) застосовуютьтоді, коли потрібний м'який метал шва, який легко піддається механічній обробці. Мідними, міднонікелевими і залізнонікелевими електродами зварюютьскладні виливки з високоміцного чавуну, в основному тоді, коли після зварювання потрібна механічна обробка.

Електроди ОЗА-1М використовуються для зварювання і наплавлення деталей і конструкцій з алюмінію технічної чистоти. Зварювання можливе в нижньому й обмежено вертикальному положеннях шва постійним струмом зворотної полярності.

Електроди ОЗА-2М призначені для заварювання браку в литті і наплавлення деталей з алюмінієво-кременистих сплавів типу АЛ-4, АЛ-9, АЛ-11. Зварювання можливе в нижньому й обмежено вертикальному положеннях шва постійним струмом зворотної полярності.

Електроди ОЗБ-2М призначені для зварювання і наплавлення бронзи (олов’яно-фосфористої, художньої), наплавлення на сталь і бронзу та для заварювання дефектів бронзового і чавунного лиття.

Електроди для ручного дугового зварювання ОЗР-1М використовуються для різання, прошивання отворів, видалення дефектних місць, обробки дефектів лиття і т.ін. виробів із сталей, у т.ч. високолегованих, чавуну, мідних сплавів.

Дата добавления: 2014-01-04