Разработк практического занятия "Материалы сварочных электродов"

Практическая работа

Сварочные электроды.

Цель работы: ознакомиться с видами электродов, покрытием и его назначением, обозначением электродов.

Содержание отчета

1.      Сварочные материалы.

2.      Типы электродов

3.      Схема плавящегося электрода и его части.

4.      Материалы для стержней электрода

5.      Функции покрытия сварочного электрода

6.      Заполните таблицу

Компоненты покрытия электрода

7.      Изобразите в виде схемы виды электродов

8.      Признаки классификации электродов.

9.      Что входит в обозначение электродов?

10.  Приведите пример обозначения и расшифруйте его.

11.  Почему неплавящиеся электроды называют так?

12.  Сравните угольные и графитовые электроды.

13.  О чем говорят марка и цвет электрода?

14.  Заполните таблицу

15.  Назначение неплавящихся электродов.

16.  От чего зависит выбор электродов?

17.  На какие группы и по какому признаку  делят электроды для сталей

18.  В зависимости от чего выбирают диаметр электрода.

Вывод сформулируйте исходя из цели работы.

Сварочные электроды и прочие сварочные материалы

          В качестве сварочных материалов для электродуговой сварки применяются штучные электроды, сварочная и порошковая проволока.

Штучные электроды

           Электроды для дуговой сварки бывают двух основных типов: плавящиеся и неплавящиеся.

          Плавящиеся электроды. Штучные плавящиеся электроды с покрытием используются очень широко, для сварочных работ в домашних условия - это основной материал.

Плавящийся электрод для сварки: 1 - стержень, 2 - участок перехода, 3 - марка электрода, 4 - покрытие.

          Стержни электродов для сварки стали изготавливаются из низкоуглеродистой, легированной или высоколегированной сварочной проволоки. Стандартом предусматривается 77 марок стальной проволоки, идущей на изготовление штучных электродов диаметром от 1,6 до 6 мм.

          Покрытие сварочных электродов оказывает множественное действие: образует атмосферу защищающую металл от кислорода и азота, находящихся в воздухе, стабилизирует горение дуги, удаляет вредные примеси из расплавленного металла, легирует его с целью улучшения свойств. Для выполнения всех этих функций покрытие включает в себя множество компонентов:

• Шлакообразующие вещества, защищающие металл от азота и кислорода. В их состав входит марганцевая руда, каолин, титановый концентрат, мел, мрамор, полевой шпат, доломит, кварцевый песок.
• Раскисляющие вещества, удаляющие из расплавленного металла кислород. В качестве них используются марганец, кремний, алюминий, титан в виде ферросплавов.
• Газообразующие компоненты, создающие при сгорании покрытия газовую среду, защищающую расплавленный металл от кислорода и азота воздуха. В основном это декстрин и древесная мука.
• Легирующие вещества, придающие металлу шва особые свойства - прочность, жаростойкость, износостойкость, повышение сопротивляемости коррозии. Для этого используются хром, марганец, титан, молибден, никель, ванадий и некоторые другие вещества.
• Стабилизирующие элементы, способствующие ионизации сварочной дуги - натрий, калий, кальций.
• Связующие вещества, служащие для связывания компонентов покрытия друг с другом и всего покрытия со стержнем электрода. Основным связующим веществом является калиевое или натриевое жидкое стекло (силикатный клей).

          Для сварки цветных металлов и их сплавов наряду с неплавящимися применяют плавящиеся электроды из соответствующих металлов и сплавов - алюминия, меди, никеля, бронзы, латуни и т.п.
          Сварочные электроды

          Классификация и обозначение электродов. Электроды, применяемые для сварки и наплавки, классифицируются по широкому ряду признаков:

• по назначению (для сварки стали, чугуна, цветных металлов, для наплавочных работ и пр.);
• по технологическим особенностям (для швов различного пространственного положения, для сварки с глубоким проплавлением и т.п.);
• по виду покрытия (кислое, рутиловое, основное и пр.) и его толщине (толстое, тонкое, среднее, особо толстое);
• по химическому составу покрытия и стержня;
• по механическим свойствам металла шва;
• по роду и полярности тока, величине номинального напряжения холостого хода источника питания.
• по качеству изготовления, состоянию поверхности покрытия, содержанию вредных примесей фосфора и серы.

          Каждый параметр электрода имеет свое буквенное или цифровое обозначение в определенной части маркировки. В частности, электроды для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 60 кгс/мм² обозначаются буквой У. Электроды со средним по толщине рутиловым покрытием имеют в маркировке букву С (среднее) и Р(рутиловое). Стоящая предпоследней цифра 1 сообщает, что электрод может использоваться для выполнения шва любого пространственного положения, а завершающая обозначение цифра 0 информирует о том, что данный электрод используется при работе сварочным аппаратом дающим постоянный ток.

          В соответствии с ГОСТ 9466-75 обозначение электрода содержит информацию о типе, марке, диаметре и прочих его характеристиках. В обозначение типа электродов для сварки конструкционных сталей входит буква Э ("электрод для дуговой сварки") и цифра, сообщающая о минимальном временном сопротивлении разрыву металла шва в кгс/мм².     Если после цифр присутствует буква А (например, Э42А, Э46А), это означает, что данный тип электрода обеспечивает более высокие пластические свойства металла шва.

           Наряду с типом, электроды имеют и марку. Одному типу электродов может соответствовать несколько марок. Например, электродам типа Э42 соответствуют марки ГОСЦ-2, ЦМ-7, АНО-6.

Обозначение электродов по ГОСТ 9466-75

1 - Тип электрода (Э - электрод для дуговой сварки, 46 - прочность 460МПа, А - повышенная пластичность и вязкость металла шва);
2 - Марка электрода;
3 - Диаметр стержня;
4 - Назначение электрода (У - для сварки углеродистых и низколегированных сталей);
5 - Характеристика толщины покрытия (Д - толстое);
6 - Группа индексов, указывающая на характеристики металла шва;
7 - Вид покрытия (Б - основное);
8 - Пространственное положение шва (1 - для всех положений);
9 - Род тока (0 - постоянный, обратной полярности).

Обозначение электродов по международному стандарту EN 499

1 - Электрод для дуговой сварки;
2 - Минимальный предел текучести (500Н/мм²);
3 - Характеризует температуру, при которой обеспечивается минимальное значение ударной вязкости 47Дж (около 60°C);
4 - Характеризует химический состав наплавленного металла (Ni - 2,6-3,8%);
5 - Тип покрытия электрода (основной);
6 - Код производительности и род тока (<=105%, постоянный);
7 - Код положения швов при сварке (все, кроме вертикального сверху вниз);
8 - Характеризует содержание водорода в наплавленном металле (10 мл/100г).

          Неплавящиеся электроды. Неплавящиеся электроды бывают угольными, графитовыми и вольфрамовыми. Температура плавления всех этих материалов превышает ту, до которой они нагреваются при сварке. Эта особенность и обусловила их название.

Графитовые электроды изготавливают из синтетического прессованного графита, угольные - из электротехнического угля. Электроды из графита обладают определенными преимуществами перед угольными. У них выше электропроводимость, позволяющая в 2,5-3 раза повысить плотность тока, и более высокая устойчивость против окисления при высоких температурах. Последнее качество позволяет снизить их расход по сравнению с угольными.

           Вольфрамовые неплавящиеся электроды изготавливаются из чистого или с наличием присадок вольфрама. В качестве присадок используются окислы тория, иттрия, лантана и других веществ. О наличии той или иной присадки говорит марка и цвет электрода. Обозначение ЭВ (WP) означает чистый вольфрам (конец окрашен в зеленый цвет), ЭВТ (WT) - вольфрам с торием (красный), ЭВИ (WY) - с иттрием (темно-синий), (WL) - с лантаном (синий или золотистый, в зависимости от содержания лантана), WC - с церием (серый), WZ - с цирконием (белый).

           С помощью неплавящихся электродов варят сталь, чугун, медь, латунь, бронзу, алюминий и прочие металлы. Сварка проводится чаще всего в среде защитного газа (аргона, гелия, азота и их смеси). Её можно осуществлять как с присадочным материалом, так и без. В качестве последнего используется проволока, металлические прутки или полосы.

Выбор электродов для сварки сталей

           Выбор типа электрода для сварки сталей зависит не только от марки последней, но и от характера соединения, пространственного положения шва, рода сварочного тока (постоянный или переменный), температуры окружающего воздуха во время работ и пр. В настоящее время производится несколько сотен марок электродов для самого различного назначения.

          Электроды для сталей подразделяются на несколько групп - в зависимости от марки материала, для сварки которого они предназначены.

          Первую группу образуют электроды для сваривания углеродистых и низколегированных конструкционных сталей, содержащих до 0,25% углерода и имеющих сопротивление разрыву до 490 МПа. К таким сталям относятся марки Ст5пс, Ст3сп, Ст0 и другие, используемые для производства металлопроката, из которого в быту изготавливается большинство конструкций, к прочности которых не предъявляют особых требований - ворота, ограждения и пр. Для их сваривания применяют такие известные всем сварщикам марки электродов, как АНО-4, АНО-21, МР-3, ОЗС-41. Популярный электрод МР-3 пригоден для сварки как переменным, так и постоянным током во всех пространственных положениях шва кроме вертикального сверху вниз.

Для сварки сталей, имеющих сопротивление разрыву от 490 до 590 МПа, используются электроды типа Э50А, Э60 (марки УОНИ-13/55, ОЗС-28, УОНИ-13/65). Эти электроды дают шов, выдерживающий более значительные нагрузки, чем предыдущая группа электродов.

          Конструкционные легированные стали повышенной и высокой прочности, имеющие сопротивление разрыву свыше 590 МПа, необходимо варить электродами НИАТ-5, ЭА-981/15, ЭА-395/9 (если изделие не подвергается после сварки термообработке) или электродами ОЗШ-1, НИАТ-3М, УОНИ-13/85 - если сваренную конструкцию планируется подвергнуть термообработке с целью обеспечения равнопрочности швов.

          Для сварки низколегированных и легированных теплоустойчивых сталей, работающих при температурах до 550-600 °C, предназначены электроды типа Э-09Х1М, Э-09МХ, Э50А (марки АНЖР-2, ОЗС-11, ЦУ-5).

          Не часто, но приходится в быту сталкиваться и со сваркой жаропрочных и жаростойких сталей, предназначенных для работы при температуре свыше 550-600 °C. Например, при изготовлении несгораемых колосников для печи. Если удастся добыть такую сталь, варить ее нужно электродами КТИ-7А, ОЗЛ-38, ЦТ-15.

          Коррозионностойкие стали, обладающие устойчивостью к коррозии в кислотной, щелочной и прочих агрессивных средах, известные в быту под названием "нержавейки", варятся электродами марок ЦЛ-11, ОЗЛ-7, ОЗЛ-22.

          Выбор диаметра электрода. Диаметр электрода выбирается, прежде всего, с учетом толщины свариваемого металла. Прочие условия работы: марка свариваемого металла, род тока, параметры сетевого напряжения, формы подготовки кромок и т.п. - также могут выдвигать свои требования к диаметру электрода, но в гораздо меньшей степени, чем толщина свариваемого металла.

          Для первоначального выбора электрода можно использовать нижеследующую таблицу, значения в которой соответствуют нижнему шву.

          При выполнении сварных швов в вертикальном и потолочном положениях применяют электроды диаметром не более 4 мм. Если имеется разделка кромок или необходимо заплавить зазор между деталями, то корневой шов может выполняться электродом меньшего диаметра - 2,5-3 мм.