Види покриттів електродів: склад, характеристики

Для того щоб зварювальний шов мав високу міцність і надійність, був пластичним, в ньому має бути мінімальна кількість продуктів розкислення і кисню. Щоб цього досягти, застосовуються раскислители, вони допомагають знизити кількість кисню в розплавленому металі перед тим, як він почне кристалізуватися.

Функції електродного покриття.

Досягти високих показників зварювального шва вдається шляхом підбору покриття електродів. Шлак повинен обмивати краплі розплавленого металу, добре його змочувати. Завдяки тому, що продукти розкислення розчиняються і зв’язуються шлаком, формується правильний, надійний і міцний шов.

Електроди, що мають кисле покриття

Технологічні характеристики електродів з рудно-кислим покриттям.

Даний вид покриттів в своєму складі має оксиди заліза, марганцю і різні силікати, в яких багато діоксиду кремнію, завдяки чому вони мають великий окислювальний потенціал. Крім перерахованих компонентів до складу покриттів таких електродів може входити концентрат титану або ільменіт, як раскислителя найчастіше застосовується феромарганець, а для забезпечення газового захисту додають целюлозу.

Під час плавлення електродів в шлаку міститься багато оксидів Fe, кисень переходить з шлаку і атмосфери зварювальної дуги, починає окислюватися метал. У покритті починає плавитися марганець, але в розплавлений метал його переходить дуже мало.

Кремній і марганець, які були в покритті, перебуваючи в зварювальної ванні, починають реагувати з киснем, внаслідок чого відбувається утворення дрібнодисперсних включень. Ці включення можуть укрупнюватися, в результаті наплавлений метал виходить забрудненим.

Те, що в зварювальному шві присутні дрібні включення, призводить до погіршення його характеристик при низьких температурах, значно зменшується в’язкість шва.

Дані електроди мають високу швидкість плавлення, що дозволяє проводити роботу в форсованому режимі, вони мають високу проплавляющей здатність. Найкраще їх використовувати для роботи в нижньому положенні, але можна застосовувати і при виконанні горизонтальних і вертикальних швів.

Рутилове покриття електродів

Схема зварювання плавкими і не плавкими електродами.

Таке покриття складається з рутилу, в ньому міститься близько 95% TiO2, в нього входять алюмосилікати і карбонати. Для розкислення, як і в попередньому покритті, використовується феромарганець, газовий захист виконується за рахунок того, що в складі є близько 4-5% целюлози. Як сполучний елемент використовують рідке скло. Кисень починає утворюватися, коли розкладається целюлоза і відбувається дисоціація карбонатів, атмосфера дуги виходить слабо окислювальному.

Крім того, що розплавлений метал окислюється киснем, процес окислення йде ще й під час кремниево-відновного процесу. За рахунок того, що температура дуже висока і в покритті електродів є марганець, відбувається відновлення кремнію, відновлюється він і залізом. Утворилися оксиди заліза переміщаються в шлак, після чого вони розчиняються в металі.

Поки температура висока, реакції між киснем, марганцем і кремнієм немає, але як тільки температура зменшується, такі реакції активуються. У зварювальному шві утворюються включення оксидів Si, мають мелкодисперсную структуру.

Перевагою електродів, що мають дану оболонку, є те, що в порівнянні з кислим покриттям виходять кращі характеристики зварювального шва. Це досягається за рахунок меншого кількість в ньому включень і того, що в зварювальному шві мало кисню.

Електроди, які мають рутилове покриття, володіють більш високими характеристиками. Працювати ними можна як на змінному, так і на постійному струмі, в будь-якому положенні, шов формується добре, шлак відділяється легко. Важливим плюсом є і те, що вони мають низьку токсичність під час роботи.

Характеристики рутилу дозволяють їх використовувати при проведенні відповідальних робіт зі зварювання низьколегованих і вуглецевих сталей.

Існують електроди з рутило-карбонатних і карбонатно-рутиловим покриттям. В даному випадку використовуються переваги рутилових і основних електродів. Якщо говорити про в’язкості і пластичності шва, то в порівнянні з рутиловими електродами вони покращуються. Якщо порівнювати їх з основними, то при підвищенні зварювально-технологічних характеристик знижується чутливість до утворення пір в швах.

Електроди з целюлозним покриттям

Схема випробування з’єднувача електрода на довговічність.

Вони характеризуються великою кількістю целюлози, її кількість доходить до 45%. Шлакоутворювальні складовими є тальк, гематит, марганцева руда і рутил. Як сполучний елемент застосовується рідке скло, а в якості раскислителя використовується феромарганець.

Те, що в оболонці багато целюлози, дає можливість забезпечити хорошу газову захист. У газах багато водню і оксиду вуглецю, але мало кисню, що дозволяє створити слабоокіслітельную атмосферу зварювальної дуги.

Гематит і марганцева руда використовуються для того, щоб придушити процес відновлення кремнію. У шві мало кисню, є дрібнодисперсні включення кремнію, що робить його пластичні властивості середніми.

Такими електродами можна варити шов в будь-якому просторовому положенні, метал проваривается добре, зі зворотного боку формується плавний валик, швидкість проведення робіт висока. Часто такі електроди застосовують при з’єднанні магістральних трубопроводів.

Їх недоліком є ​​те, що шов може мати грубочешуйчатую поверхню, по крайках зварювання можуть з’являтися підрізи, в шві багато водню, під час роботи розбризкується багато металу.

Основне електродне покриття

Види покриття електродів.

Основу такої оболонки складають карбонат і фторид кальцію, газовий захист виконується за рахунок струменя вуглекислого газу, що утворюється під час нагрівання і плавлення покриття, коли відбувається дисоціація карбонату кальцію. Для розкислення до складу оболонки можуть додаватися феромарганець, феррокремния, ферротитан або алюміній.

Цими електродами працюють при постійному струмі, при цьому він повинен бути зворотній полярності. Можна варити і змінним струмом, але доведеться застосовувати додаткові заходи, такі як використання електродів з двошаровим покриттям, додавання до складу покриття іонізаторів і ін. Проводити роботу можна в будь-якому положенні, але при роботі зверху шлаку необхідно надавати певні властивості. Кореневої шов, виконаний таким електродом, має гірші характеристики, ніж той, що виконаний інструментом з целюлозним покриттям.

Як недолік такого виду оболонки варто наголосити на тому, що при використанні змінного струму технологічність низька, під час виготовлення покриття виникають складності, так як необхідно додавати пластифікатори, при зволоженні покриття підвищується його чутливість до утворення пір.

Способи обмеження вологи в покритті:

  • ці види покриттів під час виробництва додатково прокаливают, при цьому температура повинна бути дуже високою;
  • безпосередньо перед проведенням робіт їх рекомендується знову прожарити;
  • зберігати такі електроди рекомендується в спеціальних термопенали.

Легування і рафінування

Схема зварювання неплавким електродом з присадкою.

Під час проведення легування в рідкий метал додають різні елементи. При з’єднанні різних сталей і сплавів треба використовувати електроди, які забезпечать відповідний шов.

Легувати шов можна через покриття електрода, через його стрижень або воно може бути комбінованим. В покриття обов’язково вводиться раскислитель. Спосіб легування вибирають виходячи з того, які необхідні характеристики шва. Якщо в зварювальному шві має бути до 3% легуючих елементів, то проводять легування за допомогою оболонки електрода. Якщо в складі стержня є легуючі компоненти, то можна обмежитися проведенням легування через електрод.

Проведення рафінування передбачає очищення розплавленого металу від потрапили в нього домішок сірки, фосфору та ін. В розплав зазначені домішки можуть потрапляти як з металу деталей, що з’єднуються, так і з стрижня електрода і його покриття. Мінімізація кількості сірки в зварювальному шві необхідна для того, щоб зменшити схильність шва до утворення тріщин.

Електроди, що мають спеціальне покриття

Схема зварювання покритим металевим електродом.

Такі інструменти потрібні для проведення робіт в особливо складних умовах, наприклад, при високій вологості або під водою, дане покриття називається гідрофобним.

Для його створення в рідке скло вводять до 10% гідрофобних полімерів, це можуть бути смоли, лаки. Разом з затверджувачем це дозволяє отримати смолу, вона заповнює пори між частинками оболонки, і ззовні в них не проникає волога. Силікатне сполучна може бути замінено на спеціальні склади, які мають необхідні фізико-хімічні характеристики.

Таке рішення дозволить звести до мінімуму вміст вологи в покритті електродів, при цьому зберігається висока міцність шва навіть під час проведення робіт під водою.

Дане покриття застосовується для електродів, що мають спеціальне призначення, вони повинні володіти такими характеристиками, як жароміцність, хладостойкость, висока стійкість проти корозії і ін.

Наведена класифікація існуючих покриттів електродів є умовною, так як існує велика кількість електродів, що мають проміжне покриття.

Ссылка на основную публикацию