Классификация покрытых сварочных электродов

В настоящее время в нашей стране для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей применяют сварочные электроды по ГОСТу 9467-60, в основу которого положены механические свойства наплавленного металла или сварного соединения, выполняемых электродом. Кроме того, ограничивается содержание серы и фосфора в наплавленном металле.
Тип сварочного электрода обозначается буквой Э; следующее за буквой число обозначает нижнее значение предела прочности. ГОСТ предусматривает типы сварочных электродов от Э34 до Э145; если после числа следует буква А, то это означает, что сварочный электрод обеспечивает повышенные значения пластических свойств наплавленного металла или сварного соединения.
Электроды сварочные типа Э34 дают наименьшую прочность и малую пластичность металла и относятся к электродам с тонким стабилизирующим покрытием, допускаются только в производстве менее ответственных сварных конструкций; электроды сварочные типа Э42 и Э46 пригодны для ответственных конструкций из углеродистых сталей, а электроды сварочные типа Э50 и Э55 – для среднеуглеродистых и низколегированных сталей; Э60, Э70, Э85, Э100, Э125 и Э145 – для легированных сталей повышенной прочности, причем для сварочных электродов типов Э85-Э145 сварное соединение после сварки проходит термическую обработку. Типы Э34-Э70 имеют стержень из проволоки Св-08; Э85-Э145 – из легированной проволоки.

Но сварочный электрод одного и того же типа, например Э42, можно получить с различными покрытиями, придающими электроду существенные технологические особенности, не отмеченные в ГОСТе. Поэтому важную роль играет марка сварочных электродов, устанавливаемая изготовителем и вносимая в паспорт сварочного электрода. Обозначения марок совершенно произвольны, и марка может отличаться, например, лишь количеством наносимого покрытия при том же составе.

На основе химического состава покрытия проведена классификация покрытий для сварочных электродов:

1.Руднокислые покрытия содержат окислы железа и марганца (обычно в виде руд), кремнезем, большое количество ферромарганца; для создания газовой защиты зоны сварки в покрытие вводят органические вещества (целлюлозу, древесную муку, крахмал и пр.), которые при нагревании разлагаются и сгорают с образованием смеси защитных газов. Электроды имеют довольно большую скорость расплавления, коэффициент наплавки 8- 11 г/а-ч, пригодны для сварки во всех пространственных положениях на постоянном и переменном токе; наплавленный металл соответствует типу электродов Э42 и содержит менее 0.12С; менее 0,10 Si; 0,6-0,9 Мn;менее 0,05 Р и менее 0,05 S.

При плавлении электрода идет интенсивная экзотермическая реакция марганца и углерода кислородом окислов, разогревающая сварочную ванну и обеспечивающая гладкую поверхность наплавленного металла с небольшой чешуйчатостью. При большом содержании марганцевой руды образующийся дым вреден для сварщика и при недостаточной вентиляции может постепенно отравлять его соединениями марганца.

Электроды широко применяются в производстве всевозможных изделий из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, но на ряде предприятий России применение этих электродов ограничено или запрещено из-за их токсичности.

2. Рутиловые покрытия получают значительное применение в связи с развитием добычи минерала рутила, состоящего в основном из двуокиси титана TiO2. В покрытия, помимо рутила, введены кремнезем, ферромарганец, карбонаты кальция или магния. Покрытия по технологическим качествам близки к руднокислым, дают лучшее формирование, меньшее разбрызгивание, выделяющиеся газы, считаются менее вредными для сварщика. Наплавленный металл соответствует электродам типа Э42 и Э46. Электроды могут применяться для сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей.

3. Фтористо-кальциевые покрытия состоят из карбонатов кальция и магния, плавикового шпата и ферросплавов. Покрытия называются также основными, так как дают короткие шлаки основного характера, а электроды с таким покрытием называются также низководородистыми, так как наплавленный металл содержит водорода меньше, чем при других покрытиях.

Газовая защита ванны обеспечивается двуокисью и окисью углерода, образующимися при разложении карбонатов под действием высокой температуры. Электроды чаще используются на постоянном токе обратной полярности (плюс на электроде).

Наплавленный металл по составу и степени раскисления соответствует спокойной стали, отличается чистотой, малым содержанием кислорода, азота и водорода, понижено содержание серы и фосфора, повышено — марганца (0,5—1,5%) и кремния (0,3—0,6%). Металл устойчив против старения, имеет высокие показатели механических свойств, в том числе ударной вязкости, и нередко по механическим свойствам превосходит основной металл. Электроды с этим покрытием рекомендуются для наиболее ответственных конструкций из углеродистых и легированных сталей.

Электроды с фтористо-кальциевым покрытием на протяжении многих лет являются наилучшими по качеству наплавленного металла. Чувствительны к наличию окалины, ржавчины, масла на кромках основного металла и в этих случаях дают поры, как и при отсыревании электродов. Свойства наплавленного металла можно менять в широких пределах, меняя количество ферросплавов в покрытии. Широко известны электроды этого типа, маркируемые как УОНИ-13; они имеют несколько разновидностей; УОНИ-13/45, УОНИ-13/55 и т. д.; второе число указывает предел прочности наплавленного металла.

4. Органические покрытия состоят из органических материалов, обычно из оксицеллюлозы, к которой добавлены шлакообразующие материалы, двуокись титана, силикаты и пр. и ферромарганец в качестве раскислителя и легирующей присадки. Электроды пригодны для сварки во всех пространственных положениях на постоянном и переменном токе; малочувствительны к качеству сборки и состоянию поверхности металла, особенно пригодны для работы в монтажных и полевых условиях. Дают наплавленный металл удовлетворительного качества, соответствующий электродам типов Э42—Э50. Широко применяются при монтажных работах.

Вес качественных электродных покрытий составляет 30—40% веса электродного стержня. Для составления обмазочной пасты к сухой смеси добавляют 30% водного раствора жидкого стекла плотностью 1,40 или 12—13% в пересчете на сухой остаток.

Существуют специальные электроды, дающие повышенную производительность по наплавленному металлу. Для этой цели в покрытие электродов добавляется железный порошок, изготовляемый на специальных заводах. Количество вводимого порошка железа меняется в разных электродах от 5 до 50% веса электродного стержня и более; вес покрытия может достигать 100—180% веса стержня. Коэффициент наплавки повышается до 12—20 г/Aч против обычных значений 8—10 г/A·ч; производительность наплавки может быть увеличена в 1,5—2 раза при том же токе.