В сварных швах, выполненных электродами с кислым покрытием, могут образовываться так называемые газовые поры, если:
✓ в обмазке содержится много марганца;
✓ в применяющемся ферромарганце повышено содержание кремния и углерода;
✓ в свариваемом металле много кремния.
Наплавленный металл имеет временное сопротивление более 420 Н/м2, относительное удлинение – не менее 18 %, ударную вязкость – 8 × 10 Н·м/м2.
Электроды с кислым покрытием по механическим свойствам сварного соединения и металла шва принадлежат к типу Э42 (ГОСТ 9467–75).
Из недостатков электродов данной группы следует назвать следующие факторы:
✓ повышенное разбрызгивание металла;
✓ выделение марганцовистых соединений, вредных для здоровья сварщика;
✓ склонность к частому образованию кристаллизационных трещин;
2) основное (Б), в состав которого входят карбонаты кальция, магния, плавиковый шпат и ферросплавы (ферротитан, ферросилиций и др.). При разложении карбонатов выделяются углекислый газ и окись углерода, которые обеспечивают защитную среду для расплавленного металла.
Наплавленный металл по своему составу соответствует спокойной стали с небольшим содержанием кислорода, азота и водорода. Количество серы и фосфора невелико (по 0,035 %), содержание марганца составляет 0,5–1,5 %, а кремния – 0,3–0,6 %.
Полученный металл сварного шва устойчив к образованию кристаллизационных трещин и обладает высокими показателями ударной вязкости при плюсовых и минусовых температурах.
Электроды такого типа находят применение в следующих случаях:
✓ для сваривания металлов большой толщины;
✓ для изготовления конструкций, предназначенных для эксплуатации в тяжелых условиях или для транспортировки газов;
✓ для сварки таких сталей, как литые углеродистые, низколегированные высокопрочные или с повышенным содержанием серы и углерода.
При использовании электродов с основным покрытием необходимо:
✓ тщательно подготавливать кромки (очищать от окалины, ржавчины, масла и проч.) свариваемых частей, изделий, конструкций;
✓ избегать увлажнения электродной обмазки;
✓ вести работу длинной дугой, в противном случае могут образоваться газовые поры.
Для получения заданных механических свойств сварного шва в покрытие добавляют хром, молибден, ферромарганец и ферросилиций;
3) рутиловое (Р), компонентами которого являются концентрат рутила (природный минерал, состоящий по большей части из двуокиси титана), карбонаты магния и кальция, кремнезем (добавляется в виде полевого шпата, слюды и гранита) и ферромарганец. К плюсам этого покрытия относится следующее:
✓ металл сварного шва, получающийся при сварке, по стойкости не отличается от того, который образуется при работе с электродами с кислой обмазкой;
✓ данные электроды не склонны к образованию газовых пор даже в условиях сварки по окисленным поверхностям или металлу, который был ранее наплавлен электродами со стабилизирующим покрытием, при перемене длины сварочной дуги;
✓ обмазка обеспечивает устойчивое горение сварочной дуги, дает качественный шов и сопровождается минимальным разбрызгиванием металла;
✓ выделение вредных газов при осуществлении сварки довольно небольшое;
✓ при использовании данных электродов сварка может вестись в любом пространственном положении и от любого источника тока (как постоянного, так и переменного).
Металл шва содержит около 0,12 % углерода, 0,4–0,7 % марганца, 0,1–0,3 % кремния, по 0,04 % серы и фосфора, а уровень водорода определяется наличием в обмазке органических компонентов;
4) целлюлозное (Ц), состоящее в основном из горючих органических веществ, например крахмала, оксицеллюлозы, при сгорании которых создается газовая среда, защищающая расплавленный металл. В качестве шлакообразующих материалов выступают марганцевая руда, силикаты, рутил, титановый концентрат, а функцию раскислителя выполняет ферромарганец. При сварке электроды с таким покрытием дают небольшое количество шлака и характеризуются незначительным разбрызгиванием металла.
Как и электроды с рутиловым покрытием, их применяют при сварке в любом пространственном положении и от любого источника тока;
5) смешанного типа (двухбуквенное обозначение), к которому относятся следующие разновидности: а) рутилово-карбонатное (электроды АНО-3, АНО-4, АНО-5). Электроды с таким покрытием выгодно отличаются тем, что:
✓ формируют качественный металл шва независимо от пространственного положения, в котором ведется сварка;
✓ обеспечивают стабильное горение сварочной дуги при работе от источника постоянного и переменного тока любой полярности;
✓ образуют легко удаляющуюся шлаковую корку;
✓ характеризуются незначительной потерей металла от разбрызгивания;
✓ обеспечивают высокую ударную вязкость металла сварного шва при плюсовых и минусовых температурах как непосредственно после сварки, так и после старения;
б) рутилово-карбонатно-фтористое (электроды ОЗЛ-9 А), которое востребовано для сварки жаростойких сталей, эксплуатируемых при температуре до 1050 °C, а также в тех случаях, когда от металла шва требуется повышенная стойкость к охрупчиванию;
в) ильменитовое (электроды АНО-6), для которого характерно легкое возбуждение сварочной дуги. При работе с электродами с таким покрытием отмечено незначительное выделение дыма, газов и проч.;
г) рутиловое с железным порошком (электроды АНО-1). Наличие последнего в обмазке делает электроды с таким покрытием довольно высокопроизводительными. Основное положение, при котором осуществляются сварочные работы, – нижнее. При этом выделение вредных газов небольшое, а металл шва мало склонен к образованию газовых пор;
д) пластмассовое (электроды ВСП-1). В него тоже входит железный порошок. Такие электроды хорошо показали себя при заваривании зазоров, ими можно работать в любом пространственном положении и от источников постоянного и переменного тока. Кроме того, данное покрытие не впитывает влагу.
Необходимо также иметь в виду, что отечественной маркировке электродов по типу покрытия соответствуют международные обозначения (ISO) (табл. 13).
6. По виду пространственного положения, в котором могут быть использованы электроды, они предназначаются для сварки (каждому соответствует цифровое обозначение, представленное в скобках):
Таблица 13
Соответствие маркировок электродов в зависимости от типа покрытия
✓ могут использоваться во всех пространственных положениях (1);
✓ во всех пространственных положениях, за исключением вертикального в направлении сверху вниз (2);
✓ можно применять в нижнем, горизонтальном положении на вертикальной плоскости и в вертикальном направлении снизу вверх (3);
✓ в нижнем положении и положении «в лодочку».
Приняты международные обозначения пространственных положений швов (рис. 29), в которых могут использоваться те или иные типы электродов.
Рис. 29. Обозначение пространственных положений швов: 1 – потолочное; 2 – горизонтальное; 3 – вертикальное сверху вниз; 4 – нижнее; 5 – наклонное для угловых и тавровых соединений; 6 – вертикальное снизу вверх
7. По роду тока, его полярности и номинальному напряжению холостого хода источника переменного тока, что отображено в табл. 14.
Таблица 14
Классификация сварочных электродов по роду тока и связанным с ним характеристикам
Для работы с разными материалами предназначаются определенные типы электродов (табл. 15).
Таблица 15
Область применения некоторых марок электродов
Электродные покрытия многофункциональны, поскольку:
✓ делают горение сварочной дуги стабильным;
✓ защищают сварочную ванну от кислорода и азота, содержащихся в атмосферном воздухе;
✓ нейтрализуют некоторые примеси;
✓ улучшают свойства металла шва, вводя в него легирующие вещества;
✓ дают такие виды шлаков, физические свойства которых должны способствовать нормальному образованию сварного шва и обеспечивать комфортное манипулирование электродом.
К покрытию предъявляются определенные требования, в частности:
✓ металл, газы и шлаки не должны вступать в реакции, которые могут привести к появлению в сварном шве пор;
✓ материалы, из которого как правило состоят покрытия, должны поддаваться измельчению и не должны взаимодействовать с жидким стеклом или друг с другом в замесе;
✓ состав покрытий должен быть таким, чтобы не нарушать санитарно-гигиенические условия труда при изготовлении электродов и в процессе сварки.
Нанесение покрытия на электрод возможно двумя способами – опрессовкой и окунанием (в последние годы чаще всего применяется первый вариант).
