где qp и qн - соответственно вес расплавленного и наплавленного электродного металла в г; I - сварочный ток, А;

t – время, в час.

Обычно αр < αн, т.к. часть расплавленного электродного металла теряется на окисле-

ние, испарение, разбрызгивание. Коэффициент αн характеризует удельную производи-

тельность наплавки или сварки. Чем больше αн, тем больше производительность сварки.

Величина αн колеблется для электродов разных марок от7 до 15			г	, при автоматиче-
			А ×ч
ской сварке αн =12-22	г	.
	А ×ч

При наличии в электродном покрытии железного порошка или окислов железаqH и

αн - могут оказаться больше qp , αр за счет перехода железа в шов из покрытия.

Коэффициент потерь φ характеризует потери электродного металла на окисление, испарение, разбрызгивание

j = (q p	- qн ) ×	1	×100%
		q p

Величина φ колеблется: при ручной сварке от 3 до 40%; при автоматической – от 1,5

до 2%.

5.3. Электродные покрытия

Назначение покрытий. Электродные покрытия выполняют стабилизирующие и защитные функции. Различают тонкие или стабилизирующие покрытия и толстые или качественные.

Тонкие покрытия, толщиной 0,1-0,3мм, состоящие из стабилизирующего материала (минералы, содержащие К и Nа), применяют для повышения устойчивости горения дуги. Сейчас такие покрытия для электродов не применяют. Толстые покрытия, образованные из тонкоразмолотых и тщательно перемешанных на жидком стекле материалов наносят на стержни под давлением слоем 0,5-3мм.

Вещества, входящие в состав защитных покрытий, выполняют следующие функции: а) обеспечивают устойчивое стабильное горение дуги, усиливая ионизацию дугового

пространства (стабилизаторы - поташ, калиевая селитра, мел и силикат калия); б) предохраняют расплавленный металл от вредного воздействия воздуха;

в) раскисляют и легируют металл шва, обеспечивая получение качественного наплавленного металла с заданными механическими свойствами и химсоставом;

г) улучшают металлургический процесс: это фториды (плавиковый шпат CaF2) и

54

двуокись кремния (речной песок).

Для обеспечения достаточной прочности и влагоустойчивости, длительного сохранения свойств и прочности при перевозках электродных покрытий в их состав вводят связующие добавки - жидкое натриевое стекло Na2O·SiО2 или калиевое стекло K2OSiО2 (водные р-ры силиката K или Na) и подвергают прокалке при высокой температуре.

Для некоторых электродов в качестве связующей добавки применяют бакелитовый лак.

Свойства и классификация покрытий шлаков.

При сварке покрытие плавится несколько позже, образуя чехольчик или козырек. Равномерное расплавление покрытия обеспечивается при температуре плавления -сва рочного шлака - 1100° - 1200°.

Расплавившийся сварочный шлак должен быть маловязким, легкоподвижным, иметь малый удельный вес и небольшое поверхностное натяжение. При этих условиях он будет легко взаимодействовать с расплавленным металлом, раскисляя и дегазируя его, легко всплывать на поверхность металла, равномерно покрывать шов и способствовать его лучшему формированию. Температурный интервал перехода шлака из жидкого в твердое состояние (рис.5.2) должен быть коротким, особенно при сварке в вертикальном и потолочном положениях, т.к. быстро твердеющий шлак удерживает жидкий металл от стекания. ГОСТом защитные покрытия электродов по своему металлургическому действию разделяются на такие основные виды: кислое - А, в состав которого входят руды (гематит, марганцевая руда, кремнезем), раскислители (ферромарганец) и органические составляющие для газовой защиты.

Рис. 5.2. Кривые перехода шлака в твердое состояние из жидкого

1–шлак с нормальным температурным интервалом; 2–шлак с коротким температурным интервалом.

55

При сварке электродами с кислым покрытием происходит бурное кипение ванны и хорошая дегазация шва; однако увеличено разбрызгивание, выделяется много вредных марганцевых соединений, и в шве могут образовываться горячие трещины; типичные представители электродов с таким покрытием- ЦМ-7, ОММ-5, АНО-1 и др.; они токсичны.

Основное - Б, содержащее карбонаты кальция, магния, плавиковый шпат и ферросплавы. Шлаковая и газовая защита осуществляется указанными компонентами. При сварке электродами с основным покрытием обеспечиваются высокие механические свойства шва, особенно ударная вязкость при низкой температуре, низкое содержание водорода, а также стойкость против образования трещин; выделяется значительно меньшее количество вредных газов и паров, однако требуются хорошая очистка свариваемого металла от ржавчины и окалины и поддержание короткой дуги против образования пористости. Типичными представителями электродов с основным покрытием являются УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, СМ-11 и др.

Рутиловые - Р, содержащие рутиловый концентрат (рутил – ископаемыйTiO2), ильменит, ферромарганец, карбонаты кальция, магния и др. компоненты. Электроды с рутиловым покрытием марок МР-3, АНО-4, ОЗС-3, ОЗС-4 и др. отличаются высокими технологическими качествами и широко распространены в строительных организациях.

Для возможности сварки на постоянном и переменном токах компоненты основных и рутиловых покрытий замешивают на калиево-натриевом жидком стекле или добавляют в сухую шихту размолотую глыбу калиевого стекла, что значительно увеличивают стабильность горения дуги;

Целлюлозное - Ц, содержащее в основном органические материалы (целлюлозу, древесную муку, крахмал и др.) и ферросплавы. При сварке это покрытие создает главным образом газовою защиту; толщина целлюлозного покрытия невелика, оно относится к тонкому или среднему покрытию. Электроды с целлюлозным покрытием пригодны для сварки во всех пространственных положениях. Представители электродов с целлюлозным покрытием - марок ВСЦ-2, ВСЦ-3, ОМА-2, ВСП-1б и др.

Могут быть покрытия смешанного типа, имеющие соответствующее двойное обозначение, или прочие - П.

При наличии в покрытии железного порошка(более 20%) к обозначению добавляют букву Ж.

Пример обозначения электродов в документации– электроды УОНИ-13/45 - 40 - ГОСТ 9466-75, а на этикетке или в маркировке коробок, пачек, ящиков:

Э42 А -УОНИ13 / 45 - 4.0 -УД

,

Е432(Б) - Б10ГОСТ 9466 - 75, ГОСТ 9467 - 75

что обозначает: электроды типа Э42А, марка УОНИ-13/45, диаметр 4мм, для сварки

56

углеродистых и низколегированных сталей - У, с толстым покрытием - Д, с индексами 432 (5) по ГОСТ 9467-75, основное покрытие - Б, для сварки в любом положении - I, обратной полярности - О.

По толщине покрытия в зависимости от отношения Д/d (Д- диаметр покрытой части, d - диаметр стержня) электроды подразделяются:

-с тонким покрытием (Д/d≤ 1,20) - М;

-со средним покрытием (1,20< Д/d≤ 1,45) - С;

-с толстым покрытием (1,45 < Д/d≤ 1,80) - Д;

-с особо толстым покрытием (Д/d>1,80) - Г.

Примеры применения электродов. Для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей применяют электроды типов Э42, Э46, Э42А, Э50А, Э55.

При изготовлении стальных конструкций широко применяют низкотоксичные рутиловые электроды с железным порошком в покрытии марок ЗРС-1, АНО-4, ОЗС-3, обеспечивающие высокое качество и производительность. Эти электроды вытеснили электроды марки ЦМ-7. На монтаже широко применяют рутиловые электроды марок МР-3, АНО-3, АНО-4, ОЗС-4 и др., пригодные для сварки в любом пространственном положении. Они почти вытеснили электроды марок ОММ-5 и СМ-5. Для сварки трубопроводов в полевых условиях широко применяют электроды марок ВСП-1б, ВСЦ-2, ВСЦ-3. Покрытия первых в качестве связующего имеют бакелитовый лак и называют целлюлозными. Вторые в покрытии содержат оксицеллюлозу, создающую газовую защиту и дающую мало шлака, также называются целлюлозными. Для заводских и монтажных ответственных сварочных работ применяют электроды марки УОНИ-13/45, обеспечивающие высокое качество металла шва. Для таких же работ применяют сходные электроды СМ-11.

Электроды УОНИ-13/55 и ДСК-50 используют для сварки низколегированных сталей; УОНИ-13/55У - для сварки стержневой арматуры ванным способом. Сталь малой толщины (0,8-3мм) сваривают электродами ОМА-2.

Для сварки алюминиевых сплавов применяют покрытия, замешанные на воде с раствором хлористых солей (поваренной) или декстрина в качестве связующего вещества. Для сварки сплавов типа АМц применяют покрытия марок 1Аи А1Ф; стержни из основного металла; сварку силумина выполняют силуминовым стержнем с покрытием МАТИ-1.

Сварку алюминиевых сплавов электродами всех марок производят на постоянном токе при обратной полярности.

57