Procesul de sudare este însoțit de un efect termic puternic asupra piesei de prelucrat (temperatura în zona de sudare este foarte mare). Aceasta implică consecințe negative, cum ar fi arderea aditivilor speciali (alierea) în materiale, oxidarea acestora și absorbția azotului din mediu. Toate acestea încalcă structura, volumul (uneori provoacă distorsiuni) ale pieselor și, ca rezultat, reduce rezistența îmbinării sudate.

La sudarea cu electrozi înveliţi, rolul de protecţie îl formează învelişurile electrozilor ce conţin substanţe dezoxidante, de aliere, zgurifiante, fondanţi etc., şi care, împreună cu substanţele de ionizare şi cu lianţii, ca şi cu componentele de adaos, formează protecţia şi alierea băii de sudură; zgurile bogate, fluide şi uşoare împiedică pătrunderea oxigenului şi a azotului din aer, precum şi a hidrogenului ce eventual se poate degaja. Dintre componenţii cei mai folosiţi în învelişurile electrozilor pot fi menţionaţi:

• oxizii de titan sub formă de ilmenit sau rutil, care, reacţionînd cu oxizi de fier, formează compusul TiFeOs uşor de eliminat în zgură; oxizii de titan (în special rutilul) se folosesc la producerea electrozilor cu învelişul titanic;

• cuarţul (bioxidul de siliciu), care cu oxidul de fier formează compusul FeSi03, o zgură fluidă şi uşoară; silicea şi silicaţi naturali sub formă de cuarţ, dolomitul, magnezitul etc., sînt componenţii de bază ai electrozilor acizi şi oxidici;

• carbonatul de calciu sub formă de cretă sau marmură formează o protecţie de C02 şi reduce oxidul de fier; este componentul principal al electrozilor cu înveliş bazic; învelişul bazic fiind foarte higroscopic, este necesar ca înainte de sudare electrozii să fie calcinaţi, pentru că in caz contrar hidrogenul degajat impurifică sudura;

• celuloza, care prin ardere degajează gaze protectoare, în special CO şi care împreună cu substanţe minerale formează componentul principal al electrozilor cu înveliş celulozic.

Zgura formată deasupra băii de sudură, în afară de rolul ei de rafinare a băii şi de protecţie contra pătrunderii oxigenului şi azotului, are şi un rol termic, împiedicînd răcirea rapidă a băii de sudură şi de formare a compuşilor de călire duri. Cu componenţii principali enumeraţi, destinaţi protecţiei picăturilor de metal topit din electrod şi a băii lichide de sudură în amestec cu componenţii ionizanţi, zgurifianţi, lianţi, şi plastifianţi, învelişurile îndeplinesc următoarele roluri:

• de ionizare, în vederea uşoarei amorsări şi a menţinerii stabile a arcului, format între electrod şi piesa;

• de protecţie a băii de sudură lichide, faţă de pătrunderea oxigenului şi azotului;

• de rafinare a băii de sudură lichide în cazul cînd în picăturile de metal transferate s-au produs oxidări sau nitrurări;

• de aliere a băii lichide în cazul cînd în înveliş sînt introduse feroaliaje sau oxizi de metale pentru alierea sudurii;

• de topire a compuşilor mai greu fuzibili, formaţi în procesul de sudare; pentru aceasta, se introduc în învelişuri zgurifianţi, fluidifianţi şi fondanţi;

• de protecţie contra răcirii prea intense a băii de sudură, deoarece zgurile sînt rele conducătoare de căldură.

Zgura formată deasupra sudurii trebuie să se îndepărteze cît mai uşor. La electrozii de calitate, dacă rîndul depus a fost executat de un sudor experimentat, zgura se autodetaşează, astfel încît după sudare nu mai este necesară decît o uşoară periere a rîndului depus. Stropii de metal în jurul cusăturii se curăţă cu dalta pneumatică sau manual cu dalta şi ciocanul. Electrozii folosiţi pentru sudarea cu arc electric pot fi neînveliţi sau înveliţi. Electrozii neînveliţi pot fi vergele de sîrmă cu secţiune plină sau vergele cu miez, adică cu inimă. Sudarea cu vergele de sîrmă, cu secţiune plină, este rar folosită; la sudarea fontei sînt folosite vergele turnate din fontă. La sudarea cu vergele de sîrmă, sudurile se execută cu curent continuu, polaritate directă (polul minus la electrod) şi în general cu curenţi reduşi; curgerea metalului se produce în picături mari, şi de aceea uneori se pot produce întreruperi ale arcului. Pot fi executate cusături în orice poziţie, în afară de poziţia verticală coborîtoare. Pătrunderea este slabă, iar trecerile se pot realiza uşor şi la deschideri mărite ale rosturilor. Zgura se formează în cantităţi neglijabile, iar suprafaţa cusăturii este convexă şi cu solzi mari. Sudura obţinută cu sîrmă cu miez are, în general, caracteristici mecanice apropiate de sudurile obţinute cu electrozi înveliţi, însă, ţinînd seamă de protecţia mai redusă pe care o are miezul faţă de învelişul electrodului, sudura este de calitate mai inferioară, în special caracteristicile de tenacitate.

Electrozii înveliţi sînt folosiţi pe scara cea mai largă, deoarece se pot obţine caracteristici superioare ale sudurilor depuse, în funcţie de natura învelişului şi grosimea lui. Electrozii fuzibili înveliți se clasifică după următoarele criterii:

1. Grosimea învelişului.

2. Diametrul vergelei.

3. Lungimea vergelei.

4. Masa electrozilor.

5. Felul învelişului.

6. Destinație.

7. Caracteristici mecanice.

8. Tipul curentului.

9. Caracteristici tehnice.

10. Poziția de sudare.

Grosimea învelişului electrozii pot fi:

• cu înveliş subţire, simbolizaţi cu (s), masa învelişului este de maximum 10% din masa vergelei. Aceşti electrozi se folosesc la execuţia construcţiilor de importanţă redusă sau la reparaţii;

• cu înveliş mediu, simbolizaţi cu (m), masa învelişului este de la 10 .. . 20% din masa sîrmei. Electrozii cu înveliş mediu pot fi folosiţi şi la executarea constructiilor sudate importante. În funcţie de componenţii învelişului, electrozii pot fi folosiţi şi la suduri de poziţii;

• cu înveliş gros, simbolizaţi cu (g), masa învelişului este de peste 20% din masa sîrmei, mergînd pentru inele sorturi pînă la 35%. Electrozii sînt destinaţi construcţiilor sudate importante, precum şi procedeelor productive de sudură cu electrozi inveliţi: cu pătrundere adîncă, cu arc înecat etc.;

• cu înveliş foarte gros, simbolizaţi cu (f.g.) la care învelişurile contin componenţi speciali sau pulberi de fier; sînt destinaţi lucrărilor speciale sau sudării cu coeficient mare de depunere.

Învelişul electrodului trebuie să fie compact, omogen, uniform, aderent pe vergea şi rezistent, spre a asigura menţinerea uniformă şi constantă a arcului electric; el trebuie să fie depus prin imersionare sau presare, coaxial faţă de vergeaua electrodului, în care caz se obţine o topire uniformă, fără desprinderi ale învelişului, fără stropiri excesive şi fără formarea de peniţe, adică de ieşituri ascuţite ale învelişului topit, care împiedică desfăşurarea unui proces stabil şi uniform de sudare.

Diametrul vergelei - Vergele din oțel carbon sau slab aliat cu d=2, 2,5 3,25, 4, 5, 6, 8, 10, 12.

Lungimea vergelei - 250mm, 300mm, 350mm, 450mm, 1000 mm (pentru sudarea mecanizată)

Masa electrozilor (grame) - 8,40— 9,10 12,5 — 13 15 — 16 19 — 21 25 — 27 32 — 35 50 — 55 77 — 88 110 —120 9,10— 10 13 — 15 17 — 18,5 22 — 25 28 — 30 37 — 41 58 — 63 90 —100 125 —140.

În vederea prinderii în cleştele portelectrod, electrozii se livrează dezveliţi la un capăt, iar la capătul opus, în vederea unei amorsări rapide a arcului, electrozii trebuie să fie polizaţi conic. Arcul electric trebuie să se amorseze uşor şi să se menţină stabil pentru curenţii, polaritatea şi intensitatea prevăzute.

Felul învelişului, se deosebesc următoarele tipuri de învelișuri ale electrozilor:

• Acid, simbolizat cu (A), cu grosimea învelişului medie sau groasă, conţinînd din punct de vedere metalurgic componenţi cu caracter acid: oxid de fier, bioxid de siliciu. Zgura fomată este foarte fluidă, iar după răcire se desprinde uşor; se solidifică în formă de fagure. Zgura acidă are un interval mare de solidificare, de circa 90°C, prezentând după solidificare forma caracteristică structurii de fagure. Se sudează cu polaritate directă, adică polul minus la electrod, cu curenţi mari, astfel încît viteza de sudare este şi ea mare. Productivitatea sudării este şi ea bună, obţinîndu-se coeficienţi de depunere de peste 11 g/Ah. Electrozii cu înveliş acid sînt destinaţi în special sudării în poziţie orizontală — cu electrodul înclinat la 50 .. . 80° faţă de orizontală — a oţelurilor carbon cu conţinut pînă la maximum 0,20% C pentru oţeluri calmate şi maximum 0,25% C pentru oţeluri necalmate. Forma exterioară a sudurii depuse la sudarea cu viteze mari este plată sau uşor concavă.

• Bazic, simbolizat cu (B), care are, în general, un înveliş gros şi conţine din punct de vedere metalurgic componenţi cu caracter bazic: carbonaţi de calciu (piatră de var, marmură, cretă, calcit etc.) împreună cu clorură de calciu şi feroaliaje. Zgura este compactă şi şe ridică uşor deasupra metalului topit, iar după solidificare are un aspect lucios. Intervalul de solidificare a zgurilor bazice este redus, de 20 ... 25°C; după solidificare zgura în spărtură nu este poroasă şi se înlătură mai dificil. La sudarea cu electrozi cu înveliş bazic se foloseşte curent continuu, polaritate inversă, menţinîndu-se în tot timpul operaţiei de sudare un arc cât mai scurt şi electrodul înclinat în direcţia de sudare la 75 ... 80°. Se poate suda în toate poziţiile. Unele întreprinderi producătoare fabrică şi electrozi cu înveliş bazic pentru sudarea cu curent alternativ. La sudare, se recomandă ca electrozii folosiţi să fie lipsiţi de orice umiditate; în caz contrar, sudura conţine gaze, în special hidrogen, ceea ce provoacă porozităţi şi crăpături în suduri. De aceea, înainte de folosirea electrozilor bazici, se recomandă calcinarea acestora în cuptoare la temperaturi de 250—300°C, timp de 2 h. Sudura executată cu electrozi cu înveliş bazic este foarte rezistentă la fisurare atît la cald, cît şi la rece şi de aceea aceşti electrozi se recomandă la sudarea oţelurilor carbon, oțelurilor slab aliate de rezistenţă mare şi a oţelurilor cu conţinut mărit de carbon pînă la 0,45%. În general, electrozii cu înveliş bazic sînt recomandaţi la executarea construcţiilor sudate greu solicitate. Prezintă dezavantajul că au coeficient de depunere inferior electrozilor cu înveliş acid, fiind de 9,5 .. . 10,5 g/Ah. Unele sorturi de electrozi folosesc şi învelişuri cu conţinut de pulbere de fier şi în acest caz creşte coeficientul de depunere, obţinindu-se un randament chiar de peste 120%.

• Titanic, (rutilic) simbolizat cu (R) rutilic, sau cu (T) titanic, şi sînt cu înveliş mediu sau gros, ultimul fiind mai corespunzător poziţiilor de sudat verticală şi peste cap. învelişul conţine minerale de titan, cum sînt rutilul (Ti02) sau ilmenitul (FeTiOa). Electrozii simbolizaţi cu R conţin o cantitate mai mare de rutil. Zgura acestor electrozi este densă şi vîscoasă, dacă învelişul este rutilic. Electrozii (T) au o zgură mai fluidă şi mai puţin densă. Intervalul de solidificare a zgurii este destul de mic, de circa 35°C, iar după solidificare zgura se înlătură uşor şi în spărtură ea este poroasă. Arcul electrozilor cu înveliş titanic se menţine foarte uşor, iar stropirile sînt reduse. Sudează favorabil în toate poziţiile, în special în poziţia vertical urcătoare, care pot fi executate cu viteze mărite de lucru. La sudare se foloseşte curent continuu sau alternativ de valoare mijlocie. Pătrunderea este bună. Electrodul se menţine înclinat la 60 ... 75° în sensul de sudare. Sudurile care rezultă sînt plate sau uşor concave, cu solzi fini, avînd suprafeţe lucioase. Electrozii sînt destinaţi sudării oţelurilor cu conţinut redus de carbon pînă la 0,25% C şi oţelurilor slab aliate cu Mn, destinaţi construcţiilor sudate.

• Celulozic, simbolizat cu (C), care conţine în înveliş cantităţi mari de materii organice, combustibile, şi care în timpul procesului de sudare se descompun şi produc cantităţi mari de gaze protectoare, asigurînd în felul acesta protecţia băii de sudură. Zgura se produce în cantităţi reduse şi se îndepărtează uşor. Arcul format se menţine uşor. Pierderile prin stropire sînt mai mari faţă de ceilalţi electrozi, iar suprafaţa sudurii nu are un aspect frumos. Electrodul este corespunzător în special efectuării sudurilor de poziţie, chiar şi a acelor vertical-coborîtoare şi de aceea aceşti electrozi sînt folosiţi la lucrări pe şantiere. La sudare, se recomandă menţinerea electrodului înclinat în sensul de sudare cu 60 . .. 80°. Se foloseşte curent continuu, polaritate inversă, iar pentru limitarea stropirilor, se recomandă curenţi mai reduşi. Stratul de sudura realizat este convex, iar pătrunderea este suficientă de bună.

• Oxidic, simbolizat cu (O), cu învelişul format din oxizi de fier şi oxizi de mangan, astfel încît după sudare stratul depus conţine cantităţi reduse de carbon şi mangan. Se foloseşte numai la sudarea oţelurilor moi, cu rezistenţă redusă şi cu un conţinut de carbon pînă la maximum 0,20%.

După destinaţie, STAS 1125-76 stabileşte următoarele cinci grupe de electrozi:

I — pentru sudarea oţelurilor carbon şi slab aliate;

II — pentru sudarea oţelurilor de înaltă rezistenţă;

III — pentru sudarea oţelurilor slab aliate rezistente la temperaturi pînă la 600°C;

IV — pentru sudarea de încărcare cu metale, avînd proprietăţi speciale;

V — pentru sudarea oţelurilor înalt aliate inoxidabile, anticorosive şi refractare.

Caracteristicile mecanice, compoziţia chimică şi caracteristicile sudurii pentru fiecare marcă de electrozi sînt stabilite de către întreprinderea producătoare şi sînt prescrise în fişa tehnică a electrodului respectiv şi pe eticheta fiecărui pachet de electrozi.

Tipul curentului de sudare:

• curent continuu şi alternativ;

• curent continuu.

Caracteristicile tehnice speciale ale electrozilor pentru sudarea oţelurilor carbon şi slab aliate se simbolizează:

H — electrozi cu conţinut redus de hidrogen;

P — electrozi cu pătrundere adîncă. Electrozi cu înveliş care conţine minimum 15% pulbere de fier.

Poziţiile de sudare ale electrodului:

Electrozii pentru sudare pot avea o utilizare limitată în poziția spațială. Cert este că unele dintre ele se dovedesc a fi prea fluide, prin urmare, atunci când sunt în poziția tavanului, pur și simplu nu vor putea să se ridice la locul potrivit, ci vor curge în jos. Pentru a clarifica ce marcă este destinată pentru ce, desemnarea electrozilor manuale de sudare cu arc conține un alineat pe poziția spațială:

„1” - poate fi utilizat în toate pozițiile posibile;

,,2” - toate pozițiile sunt disponibile, cu excepția celei verticale, conduse de sus în jos;

,,3” - pentru orizontală și verticală, cu excepția poziției plafonului;

„4” - sunt acceptate doar pozițiile orizontale.

Video util (vizionează filmulețul)