✓ 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).
Обмазка, которая наносится на электроды, содержит целый ряд компонентов, а именно:
1) шлакообразующие, к которым относятся марганцевая руда, каолин, мел, титановый концентрат, полевой шпат, рутил, кварцевый песок, доломит, мрамор.
Их функции:
✓ защита металла сварочной ванны и капель электродного металла от воздействия содержащихся в атмосферном воздухе кислорода и азота;
✓ снижение скорости охлаждения металла шва;
✓ рафинирование и удаление неметаллических примесей и включений;
2) раскисляющие, среди которых представлены марганец, алюминий, титан, кремний, графит и другие элементы, отличающиеся большим сродством к кислороду, чем железо. Их функция – раскисление (восстановление) металла сварного шва. Данные вещества включаются в электродное покрытие в составе ферросплавов;
3) газообразующие, в задачу которых входит создание защитной газовой оболочки вокруг дуги. В процессе сгорания они выделяют большое количество газов, которые и создают необходимую среду. Это органические вещества – древесная мука, целлюлоза, декстрин, крахмал;
4) легирующие, которые должны придать металлу шва заданные физико-механические свойства (повышенную сопротивляемость коррозии, износо– и жаростойкость, особую механическую прочность). Легирующими элементами являются хром, молибден, марганец, никель, титан и др.;
5) стабилизирующие (или ионизирующие), т. е. элементы с невысоким потенциалом ионизации, благодаря которому поддерживается устойчивое горение сварочной дуги и облегчается ее возбуждение. Данную группу элементов составляют калий, натрий и кальций;
6) связующие (клеящие), которые в соответствии с собственным названием связывают компоненты покрытия как друг с другом, так и со стержнем электрода. Чаще всего используется жидкое стекло (калиевое или натриевое), хотя с этой целью также применяются декстрин, желатин и др.
Электрод при сварке расплавляется с образованием металла и шлака. Последний должен обладать определенными свойствами:
1) физическими, к которым относятся:
✓ температура плавления;
✓ температурный интервал затвердевания;
✓ теплоемкость;
✓ теплосодержание;
✓ способность растворять окислы, сульфиды и др.;
✓ вязкость;
✓ плотность;
✓ газопроницаемость;
✓ коэффициенты линейного и объемного расширения;
2) химическими, а именно способностью:
✓ раскислять и легировать металл сварочной ванны;
✓ связывать окислы в легкоплавкие соединения.
От физических свойств шлаков во многом зависят сам процесс сварки и образование сварного шва.
Электродные покрытия дают шлаки такой плотности, которая ниже плотности металла сварочной ванны. Благодаря этому шлаки всплывают и ровным слоем покрывают поверхность шва.
Кроме того, поскольку температурный интервал их затвердевания ниже температуры кристаллизации расплавленного металла сварочной ванны, это позволяет газам свободно выделяться из нее.
Электродные покрытия, расплавляясь, дают шлаки двух видов:
✓ «длинные», в состав которых входит большое количество кремнезема. Поскольку при охлаждении их вязкость возрастает медленно, электроды с таким покрытием не применяются для выполнения вертикальных и потолочных швов, так как на этих плоскостях сварочная ванна долго сохраняет жидкое состояние;
✓ «короткие», вязкость которых при охлаждении нарастает быстро, что не позволяет жидкому металлу шва стекать. Они, в отличие от предыдущих, пригодны для сварки в любых пространственных положениях. Электроды с рутиловым и основным покрытием образуют шлаки именно такого типа.
Шлаковая корка, которая появляется на поверхности сварного шва, будет хорошо отделяться от металла, если коэффициенты линейного расширения шлака и металла будут различны.
В технической документации согласно ГОСТу 9466–75 указаны марка, диаметр и группа электрода (например, УОНИ-13/45–3,0–2 ГОСТ 9466–75), на упаковочной таре сведения о материале представлены более подробно.
Структура условного обозначения электродов имеет вид дроби (в числителе – паспортные данные, в знаменателе – код) и включает одиннадцать обозначений (рис. 30).
Рис. 30. Схема условного обозначения электродов: 1 – тип электрода; 2 – марка электрода; 3 – диаметр электрода; 4 – назначение электрода; 5 – коэффициент толщины покрытия; 6 – группа индексов, характеризующих металл; 7 – вид покрытия; 8 – допустимые пространственные положения; 9 – род тока; 10 – стандарт на структуру условного обозначения (ГОСТ 9466–75); 11 – стандарт на тип электрода (ГОСТ 9476–75, ГОСТ 10051–75, ГОСТ 10052–75)
Например,
Данная надпись расшифровывается так:
✓ Э46 А – тип электрода (отличительные особенности: улучшенная пластичность, повышенная вязкость металла шва, прочностная характеристика – 460 МПа);
✓ УОНИ-13/45 – марка электрода;
✓ 3,0 мм – диаметр электрода;
✓ У – назначение электрода (для сварки углеродистых и низколегированных сталей);
✓ Д – толщина покрытия (толстое);
✓ 2 – номер группы;
✓ Е43 2 (5) – группа индексов (характеристика металла шва по ГОСТу 9467–75);
✓ Б – вид покрытия (основное);
✓ 1 – допустимые пространственные положения (в любых положениях);
✓ 0 – род тока (постоянный обратной полярности).
Флюсы
Сварочный флюс представляет собой сложное по химическому составу вещество, которое может иметь форму порошка, гранул или жидкой пасты. Необходимость его применения продиктована тем, что при расплавлении он начинает выделять газы, которые, как в оболочку, заключают фронт работ (зону действия электрода, сварочной дуги и свариваемого металла), защищая его от атмосферного воздуха.
Подобная изоляция дает возможность получить наилучший по своим характеристикам сварной шов и делает его более эргономичным (гладким, с правильными ровными краями), не требующим дополнительной обработки. Кроме того, флюс, предупреждая разбрызгивание металла, защищает сварщика, что важно с точки зрения соблюдения требований техники безопасности.
Наименование марки флюса обязательно включает в себя буквенное обозначение, указывающее создателя данного материала, и цифровое – порядковый номер. Например, флюсы, в названии которых имеется аббревиатура «АН» – «Академия наук» (АН-348 А, АН-20 и др.), указывают на то, что они разработаны в Институте электросварки им. Е. О. Патона; аббревиатура «ФЦ» принадлежит НПО ЦНИИТМАШ.
Буквы «А» и «Ш» на конце указывают на крупную или мелкую грануляцию флюса соответственно. Предпринимались также попытки представить в названии флюса с помощью соответствующего индекса его состав (например, для основных флюсов – ОФб, ОФ10, для кислого – КФ16, для нейтрального – НФ17 и др.), но они не были поддержаны разработчиками флюсов.
Применение флюсов представлено в табл. 16.
Таблица 16
Сфера применения некоторых сварочных флюсов
Как и другие сварочные материалы, флюсы можно классифицировать по различным признакам.
1. По функциям. Флюсы должны:
✓ способствовать устойчивому горению сварочной дуги;
✓ предохранять металл сварочной ванны от воздействия атмосферного воздуха;
✓ снижать скорость охлаждения металла сварного шва, участвовать в его формировании, обеспечивать необходимое его качество за счет легирующих веществ, выполнять металлургические функции, т. е. давать шов соответствующего химического состава;
✓ восстанавливать окислы;
✓ разжижать и уменьшать температуру шлаков;
✓ снижать потери электродного металла.
2. По назначению. Флюсы используются для сварки:
✓ углеродистых и низколегированных сталей;
✓ высоколегированных сталей;
✓ цветных металлов и их сплавов.
3. По способу изготовления. Флюсы делятся на:
✓ плавленые (табл. 17). Для производства флюсов данной группы составляющие его компоненты (марганцевую руду, доломит, мел и др.) измельчают, смешивают в определенной пропорции и помещают в печь. Как только они расплавятся, массу выпускают в проточную воду, где та охлаждается и распадается на мелкие частицы. В заключение флюс сушат при температуре 300–350 °C и просеивают;
Таблица 17
Химический состав некоторых плавленых флюсов
