ЭЛЕКТРОДЫ С ОСНОВНЫМ ПОКРЫТИЕМ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 621.791

ЭЛЕКТРОДЫ С ОСНОВНЫМ ПОКРЫТИЕМ

А.С. Кузьмин, М.Ю. Ляпунов

Приведено описание электродов с основным покрытием. Описаны преимущества и недостатки применения электродов с основным покрытием, помимо этого обосновывается их использование в промышленности.

Ключевые слова: сварка, электроды, электроды с основным покрытием, основные электроды, электроды с фтористо-кальциевым покрытием, металлургия.

Сварка является важным и очень популярным технологическим процессом, применяемым повсеместно как в машиностроении, так и в строительстве и других областях. Одним из типов сварки является сваривание с использованием электродов с основным покрытием.

Изготавливаются из стальной проволоки с низким содержанием углерода (марки Св08А/Св08) [1]. По основным механическим характеристикам наплава относятся к типам ММА-электродов Э42А/Э50А. Металл шва со средним процентным содержанием углерода 0,035 соответствует по своим техническим параметрам спокойной стали. Обмазка электродов имеет минеральную основу, состоящую главным образом из магнезита, доломит, карбоната кальция и плавикового шпата. В аббревиатуре принятого условного обозначения они маркируются буквой «Б».

Как и любые другие электроды (рисунок) для РДС, основные имеют свои достоинства и недостатки [2]. К минусам основного покрытия относится высокая степень пористости получаемых сварных соединений при работе с ржавыми и окисленными заготовками. Дело в том, что шлаки данного вида электродов почти не обеспечивают связывания оксидов железа, окисляющих сталь. Поэтому кромки заготовок необходимо зачищать. Степень пористости швов также повышается при концентрации влаги во флюсовом покрытии электродов более 2 % по причине увеличения процента водорода в наплаве.

Повышенный уровень растворимости водорода в металле шва объясняется значительной раскисленностью наплава, хотя в газовой среде электродуги водород содержится в малой концентрации. Кроме этого, кальциево-фтористые электроды склонны к увеличению пористости при использовании удлиненной дуги и сварке по большим зазорам. Это заметно снижает газозащиту и приводит к насыщению наплава азотом. Наполнение азотом обычно происходит на стадии дугового промежутка сварочного процесса. Большой процент азота/водорода снижает устойчивость шовных соединений к временному старению и охрупчиванию.

При плавлении таких электродных стержней не удается добиться высокой стабильности дуги. По данному показателю кальциево-фтористые покрытия уступают всем другим видам обмазки. Причина: дуга насыщена ионами фтора, которые ее деионизируют. Этим объясняется то, что элек-

Известия ТулГУ. Технические науки. 2020. Вып. 4

троды лучше всего подходят для сварки с применением обратнополярного постоянного тока. Возможна и сваривание посредством переменного тока - при условии дополнительного введения в обмазку элементов с минимальной склонностью к ионизации, таких, как натрий и калий. Они добавляются в покрытие двумя способами: в виде смеси жидкого натриево-калиевого стекла или обычного поташа. В последнем случае гигроскопичность флюса повышается, что требует высокотемпературного прокаливания электродов перед работой (375±25°С) [3-5].

ЛО НАЗНАЧЕНИЮ ОБОЗНАЧЕНИЕ

Сварка углеродисты* ииизколегнрованнык сталей конструкционны* с временным сопротивлением разрыву до 600 МПа 9 типов ЭЭв, Ж, Э42А, Э4В, Э46А, Э50, Э50А, 355, 360 У

Сварка легированны* конструкционных сталси с временным сопротивлением разрыву свыше 600 МПа 5 типов 370, ЭЕ5, Э100, Э125. Э150 л

Сварка легированных теплоустойчивых сталей 9 типоя Э09М, ЭЮМХидр. т

Сварка высоколегированных сталей с особыми свойствами 49 типов Э12Х13,Э06Х13М,Э10Х17Тидр. в

Наллавка поверхностных слоев с особыми свойствами 44 типа ЭЮГ2, Э11ГЗ, Э16Г2ХМидр. и

Классификация покрытий электродов

Вышеперечисленные недостатки компенсируются целым рядом преимуществ. При сварке карбонаты активно диссоциируют, образовывая в значительном количестве окислы и другие элементы в области электродуги. В результате удается повысить коэффициент так называемой основности шлаков. Также происходит образование газового защитного облака на основе минеральных соединений. В таком облаке нет водорода, в отличие от газовой среды, которая образуется при сгорании рутиловых, целлюлозных и кислых электродных обмазок. Так что швы, полученные при использовании основных электродов, отличаются низким уровнем наводораживания непосредственно из самих флюсов покрытия.

Снизить общую степень наводораживания металла шва помогает присутствие фтористого кальция, который отвечает за связывание водорода в соединения с повышенной стойкостью к высоким температурам. Свободный водород превращается во фтористый. В результате наплав включает в себя минимальное количество водорода. Отсюда еще одно название основных электродов - «низководородистые». Это ключевое преимущество данной разновидности электродов. Они наилучшим образом подходят для сваривания закаливающихся марок стали, которые обладают склонностью к поражению холодными кристаллизационными трещинами из-за воздействия водорода, повышающего степень хрупкости металла.

Кроме этого, металл шва обладает повышенными показателями ударной вязкости и имеет пониженную склонность к временному старению (если не варить по окисленным кромкам и на длинной дуге). Низкая окислительная способность фтористо-кальциевых флюсов позволяет добиваться хорошего усвоения легирующих компонентов. Поэтому у основных электродов нет конкурентов в области сварки сталей с высоким содержанием легированных элементов.

Наплав также отличается повышенной стойкостью к появлению горячих трещин, что позволяет применять электроды для сваривания высокоответственных жестких конструкций, создания многослойных сварных соединений значительной толщины и сварки стальных заготовок с большой концентрацией серы/углерода. Возможность сварки в любых рабочих позициях тоже относится к достоинствам основных электродов.

Подводя итоги, можно констатировать, что электроды, покрытые кальциево-фтористой обмазкой, широко применяются для работы со спокойными сталями, имеющими высокую степень раскисленности со значительной концентрацией углерода, для работы с легированными марками сталей; для сваривания толстостенных заготовок и конструкций, эксплуатируемых при низких температурах и повышенных знакопеременных и динамических механических нагрузках.

Список литературы

1. Шебеко Л.П., Гитлевич А. Д., Брейтман М.М. Экономика, организация и планирование сварочного производства: учебник, 2014. 272 с.

2. Евстифеев Г.А., Веретенников И.С. Средства механизации сварочного производства. Конструирование и расчет М.: Машиностроение, 2014. 234 с.

3. Орлов Б.Д., Чакалев А.А., Дмитриев Ю.В. [и др.] Технология и оборудование контактной сварки. М.: Машиностроение, 1986. 352 с.

4. Фролов В.А., Пешков В.В., Коломенский А.Б. и др. Специальные методы сварки и пайки: учебник для ср. спец. учеб. зав. М.: «Интермет Ин-жиринг», 2003. 184 с.

5. Акулов А.И., Апехин В. П., Ермаков С.И. [и др.]. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки: учебник для вузов. М.: Машиностроение, 2003. 560 с.

Кузьмин Алексей Сергеевич, магистрант, tsukerberg-m 777@,mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Ляпунов Михаил Юрьевич, магистрант, tsukerberg-m 777@,mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

COATED ELECTRODES A.S. Kuzmin, M.Y. Lyapunov

The description of electrodes with a basic coating is given. The advantages and disadvantages of using electrodes with a basic coating are described; in addition, their use in industry is justified.

Key words: welding, electrodes, electrodes with a basic coating, basic electrodes, electrodes with a calcium fluoride coating, metallurgy.

Kuzmin Alexey Sergeevich, undergraduate, tsukerberg-m 777@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Lyapunov Mikhail Yurievich, undergraduate, tsukerberg-m 777@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University