Типы покрытий электродов

Удобство и скорость выполнения сварочного процесса, а также качество соединения во многом зависит от электродов, которые вы использовали в ходе выполнения сварочных работ. Невысокое качество электродов, хранение в неподготовленных местах, а также просроченный срок их годности может привести к потере электродами своих эксплуатационных свойств. Свойства электрода зависят от химического состава проволоки. Существует более пятисот марок покрытых и непокрытых электродов, металлических и не плавящихся (графитовых электродов).

Покрытые электроды – на стальной сердечник наносится специальная обмазка из разных порошковых веществ, связанных клейкой массой, часто жидким стеклом.

Кислое покрытие строится на основе материалов рудного происхождения. Шлакообразующие компоненты - оксиды, газообразующие - органические. Основная особенность покрытия - большое количество кислорода в зоне горения дуги и в расплавленном металле. В связи с этим необходимо вводить большое количество «раскислителей» - кремния и марганца. Отсутствие кальция не позволяет хорошо очистить металл от серы и фосфора.

1) высокая производительность сварки (αн = 12 г / А·ч) за счет выделения тепла при окислительных реакциях;

2) низкая чувствительность к порообразованию даже при сварке металла с ржавыми кромками и окалиной. Это связано с интенсивным кипением сварочной ванны, что способствует всплытию пузырьков газа, а также с надежным связыванием водорода кислородом. Дуга горит устойчиво на постоянном и переменном токе.

1) пониженная ударная вязкость металла шва, которая соответствует кипящей стали, из-за повышенного содержания кислорода; 

2) наличие в шве серы и фосфора снижает стойкость против образования кристаллизационных трещин. Для этих покрытий невозможно легирование шва из-за окисления легирующих элементов; 

3) повышенная токсичность вследствие большого содержания в аэрозолях соединений кремния и марганца, что связано с большим количеством «раскислителей» в составе покрытия. По этой причине электроды с кислым покрытием применяются в последнее время редко.

Основное покрытие. Строится на базе фтористо-кальциевых соединений - СаСОз; CaF2. Газовая защита обеспечивается за счет углекислого газа, образующегося при разложении СаСОз:

Образующийся оксид СаО очень стойкий, поэтому в свободном виде кислорода в зоне дуги мало. Кальций хорошо рафинирует металл шва, извлекая из него серу и фосфор. Фтор вводится для связывания водорода. Однако его количество ограничено, поскольку он снижает устойчивость горения дуги.

1) высокая пластичность металла шва и повышенная стойкость против образования кристаллизационных трещин. Это объясняется хорошим рафинированием металла шва и пониженным содержанием в нем кислорода и водорода; 

2) обладают широкими возможностями легирования, так как легирующие элементы не окисляются, что позволяет использовать их для сварки легированных сталей; 

3) меньшее, чем у кислых покрытий, содержание соединений марганца и кремния делает их менее токсичными.

1) повышенная чувствительность к порам при росте длины дуги, увеличении влажности покрытия, наличии ржавчины на свариваемых кромках. В связи с этим квалификация сварщика должна быть более высокая, электроды перед сваркой целесообразно прокаливать, кромки подвергать очистке; 

2) пониженная устойчивость горения дуги, связанная с наличием фтора, имеющего высокий потенциал ионизации. Поэтому электроды с основным покрытием обычно требуют применения источников питания постоянного тока.

Основная область их применения — сварка ответственных конструкций из углеродистых сталей, работающих при отрицательных температурах или переменных нагрузках, а также сварка легированных сталей.

Известными марками сварочных электродов с основным покрытием являются:

Рутиловое покрытие. Его основу составляет рутиловый концентрат ТiO2 (до 45 %), а также алюмосиликаты (слюда, полевой шпат, каолин) и карбонаты (мрамор, магнезит). Рутиловый концентрат обеспечивает шлаковую защиту. Газовая защита обеспечивается введением органических соединений (до 5 %).

По механическим характеристикам сварных швов электроды с рутиловым покрытием занимают промежуточное положение между кислыми и основными покрытиями. Их сварочно-технологические свойства достаточно высокие.

Наличие кальция в виде карбоната СаСОз способствует удалению серы и фосфора. Кислорода в свободном виде меньше, чем у кислых, так как ТiO2 достаточно стойкий оксид. Это требует меньшего количества «раскислителей» Mn и Si, что снижает токсичность сварочных аэрозолей. Отсутствие фтора позволяет осуществлять сварку на постоянном и переменном токе. Стойкость к образованию пор у них выше, чем у основных. Они не так чувствительны к уве¬личению длины дуги. За счет рутила обладают короткими шлаками (вязкость резко увеличивается с уменьшением температуры), поэтому используются для сварки во всех пространственных положениях (если в покрытии отсутствует железный порошок). 

Для сварки легированных сталей не используются, поскольку происходит окисление легирующих элементов. Рутиловое покрытие является самым распространенным в электродах, предназначенных для сварки низкоуглеродистых сталей. Известные марки электродов с рутиловым покрытием:

Целлюлозное покрытие строится на основе органических соединений. В своем составе содержит до 50 % газообразующих компонентов (целлюлоза, мука, крахмал). Шлакообразующими добавками являются рутиловый концентрат, мрамор и др., однако их количество невелико, поэтому сварочная ванна достаточно вязкая, что позволяет хорошо выполнять швы, во всех пространственных положениях. Поскольку основу составляют органические соединения, толщина покрытия электрода малая, что дает возможность осуществлять сварку в труднодоступных местах. Механические свойства шва соответствуют полуспокойной стали.

Основной недостаток электродов с целлюлозным покрытием - повышенное разбрызгивание (до 15 %), связанное с малым количеством шлакообразующих компонентов и большим поверхностным натяжением расплавленного металла.

Основная область их применения - сварка первого слоя (труднодоступного) неповоротных стыков трубопроводов. Известные марки сварочных электродов с целлюлозным покрытием:

Некоторые электроды имеют смешанные покрытия: рутилово-основное, рутилово-кислое, рутилово-целлюлозное.