Урок 10. Загальні відомості про електроди. Вимоги до електродів.  Їх призначення та вплив на якість зварних з'єднань. Електродне покриття групи електродних компонентів (стабілізаційні, шлакоутворюючі, легуючі, сполучені)

Загальні відомості про електроди. 

Електрод — це металевий або неметалевий стрижень, призначений для підведення струму до зварювальної дуги. При ручному дуговому зварюванні використовують покриті електроди. Це покриті спеціальною обмазкою стрижні круглого перерізу різного діаметра. Для напівавтоматичного та автоматичного зварювання використовують зварювальні порошкові й самозахисні дроти різних марок і діаметра.

Електроди можуть бути плавкі й неплавкі. Плавкі електроди виготовляють із сталі, чавуну, міді, алюмінію, їх сплавів тощо; неплавкі — із вольфраму та його сплавів, вугілля та графіту.

Плавкі електроди одночасно є й присаджувальним матеріалом. Неплавкі електроди тільки підводять зварювальний струм до дуги, а присаджувальний метал при необхідності подають окремо.

Покриті електроди служать для ручного зварювання сталей, кольорових металів і їх сплавів, чавуну.

За обсягом застосування ручне зварювання в зварювальному виробництві стоїть на першому місці.

За обсягом випуску покриті електроди займають в країні провідне місце. 

Покриті електроди являють собою металеві стрижні, на поверхню яких обпресуванням під тиском або просто зануренням в розчин наноситься покриття. В даний час для нанесення покриття в основному використовується перший спосіб. Залежно від матеріалу, з якого виготовлено виріб, що зварюється, його призначення до електродів пред'являються певні вимоги, які можна поділити на загальні і спеціальні.

Види електродів 

Кожен різновид електрода використовується для різних металів і положень. Важливо при роботі використовувати основні засоби захисту – це зпилкові краги та окуляри, чи маска зварювальника. Головна мета – спростити зварювальний процес. Крім цього, електроди зменшують кількість витраченого матеріалу та збільшують якість з'єднання. Розглянемо найпопулярніші матеріали та види відповідних електродів:

• Для зварювання середньовуглецевої сталі використовують такі електроди: УОНИ-13/45, УП-1/45, УП-2/45, ОЗС-2, УОНИ-13/55, К-5А, УОНИ-13/65. Вони знижують шанс появи гартівних структур.

• Кількість марок для зварювання легованої сталі трохи менша: Э70, Э85, Э100, Э125, Э150. Ці електроди використовуються при зварюванні сталі підвищеної та високої міцності. Є спеціальні електроди для легованих теплостійких сталей: Э-09М, Э-09МХ, Э-09Х1М, Э-05Х2М, Э-09Х2М1, Э-09Х1МФ, Э-10Х1М1НФБ, Э-10ХЗМ1БФ, Э-10Х5МФ.

• Для зварювання нержавійки потрібні особливі електроди. У них в два рази нижча електропровідність і сильніший електричний опір. Для зварювання цього металу використовують ОЗЛ-14, ЛЭЗ-8, ЦТ-50, ЭА-400, ОЗЛ-14А, Н-48, АНВ-36.

• При виборі електрода для чавуну потрібно враховувати його вид. Для ковкого підійдуть наступні марки: МНЧ-2, ОЗЧ-6 и 2, ЦЧ-4. Для сірого чугуна використовують ЗЧ-2 и 6, 4, ОЗЖН-1 и ОЗЖН-2, МНЧ-2.

• Вибір електродів для зварювання міді великий. Підійдуть такі типи: Комсомолец-100, ОЗБ-2М, ОЗБ-3, АНЦ/ОЗМ-2, АНЦ/ОЗМ-3, ESAB ОК 94.25, ESAB OK 94.35, ESAB OK 94.55, ESAB OK NiCu-7 (OK 92.86), ESAB OK Ni-1 (OK 92.05), ZELLER 390.

Маркування електродів для зварювання

Щоб не було проблем з вибором потрібного електрода було створене спеціальне маркування. У новачка воно може викликати затруднення, але принцип простий. Використовуються букви та цифри в спеціальній послідовності. Всі назви складаються з декількох блоків:

• тип;

• марка;

• діаметр;

• сфера використання;

• товщина шару для покриття;

• індекс;

• тип покриття;

• можливі положення для робіт;

• тип рекомендованного струму.

Варто окремо згадати про положення електродів. Розрізняють 4 види:

• горизонтальне розташування;

• нижнє розташування;

• стельове розташування;

• вертикальне розташування.

На маркуванні роблять такі позначення:

• 1 – електрод підходить для зварювання у всіх положеннях;

• 2 – зварювання у всіх положеннях, окрім вертикального зверху вниз;

• 3 – у всіх положеннях, окрім вертикального зверху вниз і стельового;

• 4 – для швів нижнього і нижнього в "човник".

Покриття електродів

Покриття у електродів – це суміш порошків, що наносяться на металевий стрижень. Основні функції:

• забезпечення стабільного горіння дуги;

• додавання металевому шву потрібних властивостей.

В залежності від товщини покриття діляться на якісні (товсті) і стабілізуючі (тонкі). 

Якісне покриття має товщину 0,5-2,5 мм і складає 20-40% маси електродного стрижня, а з залізним порошком - відповідно 3,5 мм та 50%. Електроди з якісним покриттям використовують для отримання металу шва високої якості, який не поступається за своїми властивостями основного металу. 

Електроди із стабілізуючим покриттям (товщина покриття 0,1-0,3 мм) підвищують стійкість горіння дуги, не впливаючи майже на якість наплавленого металу. Тому електроди з таким покриттям в даний час майже не застосовуються. Для задоволення вимог, що пред'являються до електродів, використовують електродні стрижні відповідного складу, а в покриття вводять матеріали спеціального призначення. Ці матеріали діляться на кілька груп.

Стабілізуючі речовини (силікати натрію і калію, кальцинована сода, крейда, мармур, вуглекислий барій, поташ, польовий шпат) призначені для забезпечення стійкого горіння дуги.

Шлакоутворюючі речовини (плавиковий і польовий шпат, ільменітовий і рутиловий концентрати, мармур, марганцева руда, магнезит, гематит, каолін, слюда, кремнезем) складають основну частину більшості покриттів. При розплавлюванні вони утворюють шлак, який захищає краплі розплавленого металу і зварювальну ванну від безпосереднього контакту з газами навколишнього середовища.

Легуючі речовини (марганець, хром, молібден, вольфрам, титан, бор, ніобій, нікель, кремній та інші) вводять в електродні покриття для отримання підвищеної міцності, корозійної стійкості, зносостійкості та інших спеціальних властивостей металу шва. Легування здійснюється також і через електродний дріт.

Сполучні речовини (натрієві, калієві, натрієво-калієве рідке скло, лаки, порошкоподібні пластмаси) пов'язують порошкові матеріали покриття в однорідну, досить в'язку масу і цементують покриття на електродному стрижні таким чином, щоб після висихання воно мало потрібну міцність, В покриття вводяться також пластифікатори (каолін, бентоніт, карбоксиметилцелюлоза, слюда, тальк, целюлоза), що поліпшують формування покриття на електродному стрижні.

Вимоги до електродів. Їх призначення та вплив на якість зварних з’єднань.

Загальні вимоги. 

Всі електроди повинні забезпечувати:

•  мінімальну токсичність при зварюванні і виготовленні, 

• стійке горіння дуги, рівномірне розплавлення електродного стрижня і покриття, 

• гарне формування шва, отримання металу шва необхідного хімічного складу і властивостей, 

• високу продуктивність при невеликих втратах електродного металу на угар і розбризкування, 

• збереження технологічних і фізико-хімічних властивостей протягом певного часу, отримання металу шва, вільного від дефектів, 

• достатню міцність покриття, 

• легку віддільність шлакової кірки від поверхні шва.

До спеціальних вимог належить отримання металу шва з певними властивостями:

• окалиностійкість, жароміцність, корозійна стійкість, зносостійкість, підвищена міцність; 

• отримання швів із заданою формою - глибокий провар, увігнута поверхня шва; 

• можливість зварювання певним способом - обпиранням вертикальних швів зверху вниз, у всіх просторових положеннях.