Сварочная проволока и электроды

Присадочный металл для сварки плавлением - это проволока круглого сечения, называемая сварочной проволокой. Наибольшее применение имеет стальная сварочная проволока; в необходимых случаях применяется также проволока алюминиевая, медная, бронзовая и пр.

В соответствии с ГОСТ 2246-70 зависимости от химического состава проволока разделяется на низкоуглеродистую, легированную и высоколегированную. По назначению проволока подразделятся для сварки (наплавки) и для изготовления электродов (условное обозначение – Э). По виду поверхности низкоуглеродистая и легированная проволока подразделяются на неомедненную и омедненную. Проволоку изготовляют диаметром 0,3 - 12 мм. Проволока диаметром до 5 мм включительно, для механизированных способов сварки, поставляется в катушках, для непосредственного использования в сварочных автоматах и полуавтоматах.

Проволока имеет жесткие допуски по диаметру, чистую поверхность, свободную от ржавчины и других загрязнений. Для механизированной сварки весьма желательна проволока с омедненной поверхностью. Омеднение защищает проволоку от ржавления, улучшает электрический контакт проволоки с токоподводами, уменьшает износ подающего механизма.

Маркировка.Сварочную проволоку изготовляют холоднотянутой и маркируют начальными буквами Св (сварочная); первые две цифры обозначают содержание углерода в сотых долях процента: далее следует маркировка состава металла по принципу маркировки сталей, с теми же условными обозначениями: марганец - Г, кремний - С, хром - X, никель - Н, титан - Т, и т.д. Буква А в конце маркировки указывает на повышенное качество металла с пониженным содержанием вредных примесей серы и фосфора. Стандартные марки углеродистой проволоки имеют не более 0,12% С. Содержание других элементов в проволоке, кроме марганца, также нормируется по верхнему пределу «не более»; в сторону уменьшения содержания ограничения нет. Это объясняется следующим образом: углерод снижает пластичность металла и может служить причиной образования трещин наплавленного металла. Проволоку изготовляют из дешевой и хорошо деформируемой стали, характеризующейся малым содержанием кремния. Хром и никель - нежелательные примеси, которые попадают в металл при выплавке лома легированных сталей. Сера и фосфор всегда вредны, и их содержание должно быть минимальным. Влияние марганца на прочность и пластичность металла положительно; его содержание должно быть не ниже определенного минимума, а в марках проволоки с буквой Г. даже повышенное.

Низкоуглеродистая проволока изготавливается следующих марок: Св-08,Св-08А, Св-08АА, Св-08ГА, Св-10Га и Св-10Г2. Самой распространенной маркой углеродистой проволоки является Св-08. Марок легированных проволок очень много; составы их сложны, и здесь они не рассматриваются. Подробно о легированных и высоколегированных сварочных проволоках можно посмотреть ГОСТ 2246-70 «Проволока стальная сварочная».

Для ручной дуговой сварки из сварочной проволоки делают стержневые электроды. Электрод подводит ток к дуге и одновременно, расплавляясь, образует наплавленный металл, придавая необходимые механические свойства сварному соединению.

Наибольшее применение получили стержневые покрытые электроды. Покрытый электрод – плавящийся электрод для дуговой сварки, имеющий на поверхности покрытие, адгезиознно связанное с металлом электрода. Длина стандартного электрода 350 - 450 мм, самый распространенный диаметр металлических стержней 2 - 6 мм. Один конец электрода на длине 20 - 30 мм оставляют свободным от покрытия для закрепления электрода в держателе и подведения сварочного тока. Кроме химического состава проволоки электроды различаются еще и видом покрытия.

Электроды с качественным покрытием. Электроды с таким покрытием защищают сварочную ванну от вредного влияния атмосферного воздуха, улучшают химический состав, структуру и механические свойства наплавленного металла, обеспечивают достаточно устойчивое горение дуги.

Основой металлургического процесса при сварке, как и в сталеплавильных печах, является взаимодействие между шлаком и металлом. Шлак при сварке образуется главным образом из расплавленного покрытия электрода, в которое вводят в тонко размолотом виде различные минеральные вещества, руды, горные породы и т. п. Шлак, образующийся вместе с расплавленным металлом при плавлении электрода, защищает ванну от доступа воздуха, а при затвердевании ванны шлак замедляет охлаждение сварного соединения. При замедленном охлаждении разлагаются нестойкие соединения азота с железом, причем освободившийся азот удаляется из металла, и содержание азота в металле снижается до допустимой нормы 0,01 - 0,03%. Содержание вредных примесей, в особенности серы и фосфора, в материалах для изготовления покрытий доводится до возможного минимума.

Существующие разнообразные качественные электродные покрытия могут быть классифицированы по различным признакам. По химическому составу шлаки, получаемые при расплавлении электродных покрытий, могут быть разделены на кислые и основные.

Кислые шлакиуменьшают содержание кислорода в наплавленном металле, путем перехода закиси железа из металла в шлак. Подобный процесс раскисления металла кислым шлаком называется диффузиционным раскислением. Большое распространение имеют покрытия, дающие шлаки основногохарактера с большим содержанием окиси кальция CaO.Эти шлаки обеспечивают получение наплавленного металла особенно высокого качества.

По характеру металлургических реакций, протекающих в сварочной ванне, качественные электроды можно разделить на две группы.

Электроды первой группы характеризуются реакциями восстановления закиси железа углеродом сопровождаемые образованием газообразной окиси углерода, вызывающие кипение ванны. Основной реакцией в сварочной ванне является: FeO + С = Fe+СО. Для быстрого и энергичного проведения подобной реакции в обмазку вводят в большом количестве окислы железа в форме железных руд либо железной окалины или же другие окислы, легко отдающие кислород и способные интенсивно окислять металл ванны, например двуокись марганца МnО₂ в виде минерала пиролюзита. Дополнительным источником углерода, сверх содержащегося в основном металле, служит обычно ферромарганец, вводимый в значительном количестве в подобные обмазки. Протекающие в ванне экзотермические реакции освобождают значительное количество тепла и дополнительно разогревают ванну.

Электроды второй группы характеризуются реакциями восстановления закиси железа металлом с большой теплотой образования окисла, обычно кремния или титана:2FeO + Si = 2Fe + SiO₂.

Реакция протекает без газообразования и кипения ванны. В обмазку вводят лишь весьма прочные окислы, не отдающие кислорода ванне и не окисляющие металла. Электроды этой группы обеспечивают особенно высокое качество сварного соединения.

Классификация покрытых электродов.В настоящее время в нашей стране для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей применяют электроды по ГОСТ 9467-80, в основу которого положены механические свойства наплавленного металла или сварного соединения, выполняемых электродом. Кроме того, ограничивается содержание серы и фосфора в наплавленном металле.

Тип электрода обозначается буквой Э, следующее за буквой число обозначает нижнее значение предела прочности металла на разрыв в кг/мм². ГОСТ предусматривает типы электродов от Э42 до Э145. Если после числа следует буква А, то это означает, что электрод обеспечивает повышенные значения пластических свойств наплавленного металла или сварного соединения.

Э42 и Э46 пригодны для ответственных конструкций из углеродистых сталей, Э50 и Э55 - для среднеуглеродистых и низколегированных сталей, Э60, Э70, Э85, Э100, Э125 и Э145 - для легированных сталей повышенной прочности. При применении электродов типа Э85 - Э145 сварное соединение после сварки обязательно должно проходить термическую обработку.

Электроды типов Э42 - Э70 имеют стержень из проволоки Св-08, а Э85 - Э145 - из легированной проволоки. Но электрод одного и того же типа, например Э42, может быть с различными покрытиями, придающими электроду существенные технологические особенности, не отмеченные в ГОСТе. Поэтому сохраняется еще марка электродов, устанавливаемая изготовителем электродов и вносимая в паспорт электрода. Обозначения марок совершенно произвольны, и может отличаться, например, лишь количеством наносимого покрытия при том же составе.