Реферат - Сварочные материалы
Подождите немного. Документ загружается.
- стабильное горение дуги на переменном и постоянном токе любой
полярности,
- металл шва мало склонен к образованию пор при колебаниях
длины дуги, сварке влажного и ржавого металла, при сварке
окисленных поверхностей.
Рутиловые электроды первой группы применяются при сварке
металла толщиной 3-12мм в монтажных заводских условиях, где
преобладают короткие и криволинейные швы, расположенные в различных
пространственных положениях.
В рутиловые электроды второй группы вводится железный порошок в
количестве 30-35%, что позволяет улучшить сварочно-технологические
свойства и увеличить производительность сварки. Эти электроды являются
универсальными, но наиболее эффективно их применение при сварке в
нижнем положении швов большой протяженности с большим катетом при
толщине основного металла 10-12мм.
Электроды с рутиловым покрытием менее токсичны, чем с электроды
с рудно-кислым покрытием.
Электроды с фтористо-кальциевым покрытием.
Эти электроды не содержат в покрытии окислов железа и марганца.
Их основной частью является углекислый кальций (в виде мрамора, мела,
магнезита) и СаF
2
(в виде плавикового шпата).
Раскислители – ферросилиций, ферромарганец, ферротитан,
алюминий.
Электроды с таким покрытием обеспечивают низкое содержание
кислорода в металле шва, а также низкое содержание серы и фосфора, что
обусловлено повышенной рафинирующей способностью фтористо-
кальциевых шлаков.Это способствует получению металла с высокими
механическими свойствами.
Марки электродов: УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, АНО-7, СМ-11, ЦЛ-
9 и др.
Эти электроды особенно пригодны для сварки металла большой
толщины, жестких конструкций, из литых углеродистых,
низколегированных, высокопрочных сталей, а также сталей с повышенным
содержанием серы и углерода.
Недостатки: металл, наплавленный электродами с фтористо-
кальциевым покрытием, весьма чувствителен к образованию пор при
наличии ржавчины или масла на кромках свариваемых изделий, а также при
увлажнении покрытия и удлинения дуги. (Удлинение дуги ухудшает газовую
защиту, вследствие чего увеличивается содержание азота, который,
выделяясь при кристаллизации сварочной ванны, вызывает пористость
швов).
Сварку этими электродами, как правило, выполняют на постоянном
токе обратной полярности.
Таким образом, для получения качественных швов при сварке
электродами с фтористо-кальциевым покрытием необходимо принимать
дополнительные меры при подготовительных работах:
-обезжиривать и зачищать от ржавчины и окалины кромки
свариваемого металла,
-прокаливать электроды,
-сварку вести короткой дугой на обратной полярности.
Электроды с органическим покрытием.
Покрытия органического типа содержат большое количество
органических составляющих, разлагающихся в процессе плавления
электрода и обеспечивающих газовую защиту расплавленного металла.
Шлакообразующие добавки: рутил, титановый концентрат,
марганцевая руда, алюмосиликаты и карбонаты.
Раскислители: ферромарганец.
Электроды имеют небольшую толщину покрытия (коэффициент
массы покрытия 15÷20).
Применение: на монтаже для сварки во всех пространственных
положениях на переменном и постоянном токе. В защитной среде газов
содержится много водорода, что обеспечивает восстановление окислов и
улучшает качество наплавленного металла, но может вызвать образование
пор.
Металл, наплавленный электродами с органическим покрытием, по
химическому составу соответствует полуспокойной или спокойной стали. По
механическим свойствам металла шва соответствует типам Э-42 ÷ Э50.
Наибольшее распространение получили электроды ВСЦ-4 и ВСЦ-4А,
специально предназначенные для сварки первого слоя шва поворотных и
неповоротных стыков трубопроводов из низкоуглеродистой и
низколегированной стали.
Также применяются электроды ОМА-2. Их особенностью является
малая проплавляющая способность, что делает их пригодными для сварки
сталей малых толщин (0,8-3мм).
Недостатки:
- большие потери расплавленного металла от разбрызгивания (до
20%);
- органическое покрытие не допускает перегрева в процессе их
сушки и при сварке (т.е. необходимо вводить ограничения по
величине сварочного тока).
- выгорание органических составляющих покрытия при его
перегреве приводит к изменению химического состава металла шва
по его длине.
Ввиду большого разнообразия применяемых покрытий, электроды по
ГОСТ делятся на типы не по составу покрытий, а по назначению и по
механическим свойствам (см. раздел маркировка электродов).
В промышленности применяются электроды, выпускающиеся по
следующим ГОСТам:
ГОСТ 9467-60 – электроды металлические для дуговой сварки
конструкционных и теплоустойчивых сталей.
ГОСТ 10051-62 – электроды металлические для дуговой наплавки
поверхностных слоев с особыми свойствами.
ГОСТ 10052-62 – электроды металлические для дуговой сварки
высоколегированных сталей с особыми свойствами.
Электроды для сварки теплоустойчивых сталей разделяют на
следующие типы:
- тип Э-М – для сварки теплоустойчивых молибденовых
сталей,
- тип Э-ХМ – для сварки хромомолибденовых сталей,
- тип Э-ХМФ – для сварки хромомолибденованадиевых
сталей,
- тип Э-ХМФБ – для сварки
хромомолибденованадиевониобиевых сталей.
Электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми
свойствами классифицируют в зависимости от основного применения на:
- А – коррозионно-стойкие (нержавеющие);
- Б – жаростойкие (окалиностойкие) или жароупорные
(старое название). Металл швов, сваренный этими
электродами, устойчив против окисления при высоких
температурах;
- В – жаропрочные. Металл швов, сваренный этими
электродами, сохраняет свои механические свойства при
высоких температурах.
К коррозионно-стойким относят следующие марки электродов:
ОЗЛ-14, ОЗЛ-8, (типа, соответственно ЭА-1 и ЭА-1а) – предназначены для
сварки коррозионно-стойких сталей OXI8HIO, XI8HIOT и т.п.
Электроды для сварки жаростойких сталей и сплавов: ОЗЛ-6
(типЭА-2), ЦЛ-25 (тип ЭА-2), ОЗЛ-9А (тип ЭА-2Г6) – предназначены для
сварки литых и катаных сталей X23HI3, 4XI8H25C2 и им подобных,
работающих при температуре 1150ºС.
Электроды для сварки жаропрочных сталей и сплавов: ЦТ-16-1
(тип ЭА-1В2Б), КТИ-5-62 (тип ЭА-1М2Фа), используются для сварки сталей
X23HI3, IXI6HI3M2Б и им подобных, работающих при температуре 550-
600ºС.
ДРУГИЕ ВИДЫ ЭЛЕКТРОДОВ
Электроды для сварки с глубоким проваром.
Покрытие электродов этого вида содержит значительное количество
оксицеллюлозы (5-30%), двуокиси титана и карбоната железа (FeCO
3
). Его
наносят на стержень слоем большой толщины (коэффициент массы покрытия
80-100%).
Покрытие рудно-кислого типа. Для этих электродов характерно
возникновение большой втулочки из нерасплавившегося покрытия на конце
электрода.
При нагреве органических составляющих покрытия происходит их
разложение с образованием большого количества газов. Большое количество
выделяемой в дуге энергии и мощный газовый поток обеспечивают глубокое
проплавление.
Высокопроизводительные электроды.
Характерной особенностью этих электродов является высокое
содержание железного порошка в покрытии (40-60%) и большая толщина
покрытия (коэффициент массы покрытия 120-180%).
Высокая производительность электродов (коэффициент наплавки 20 г/
а ч) достигается за счет:
- дополнительного металла, содержащегося в покрытии;
- снижения потерь от разбрызгивания;
- применения более высоких сварочных токов.
Электроды для сварки вертикальных швов способом
сверху вниз.
Ручную дуговую сварку вертикальных швов выполняют, как правило,
способом снизу вверх. Сила сварочного тока обычно не превышает 140-160
А, что вызвано необходимостью ограничения объема и жидкотекучести
сварочной ванны. Возможности электрода при этом используются не
полностью, производительность снижается.
Способ сварки сверху вниз позволяет значительно повысить силу тока
и производительность.
Для сварки способом сверху вниз необходимо обеспечить такие
физико-химические свойства шлака и металла (вязкость, межфазное
натяжение на границе раздела шлак-металл и пр.), которые способствовали
бы малой жидкотекучести сварочной ванны, хорошему формированию
металла шва, получению необходимого провара.
К этой группе относятся электроды марки АНО-9 (тип Э50А-Ф).
Линейная скорость сварки однопроходных швов этими электродами в
1,8-2 раза больше, чем скорость сварки однотипных швов способом снизу
вверх известными электродами типа Э50А-Ф.
Электроды для сварки вертикальных швов сверху вниз применяются в
судостроении, вагоностроении и др. отраслях промышленности.
СВАРОЧНЫЕ ФЛЮСЫ.
Различают флюсы общего назначения и специальные.
Флюсы общего назначения предназначены для механизированной
дуговой сварки и наплавки углеродистых и низколегированных сталей.
Флюсы специального назначения предназначены для
электрошлаковой сварки и наплавки, сварки легированных сталей.
Флюсы по способу производства разделяются на плавленые и не
плавленые- керамические флюсы.
Плавленые флюсы – это искусственно приготовленные силикаты
сложного состава с добавкой фтористых солей, сплавленные в электрических
или пламенных печах и измельченные после сплавления в крупку до
определенной грануляции.
При сварке легированных сталей применяют флюсы, не содержащие
кремнезема (SiO
2
) и построенные в основном на фтористых солях (CaF
2
, NaF
2
и др.) с добавлением прочных окислов (СаО, MgO, Al
2
O
3
).
Керамические флюсы – механическая смесь порошкообразных
компонентов, связанных между собой раствором или спеканием и
раздробленная в виде крупки до определенных размеров.
По химическому составу флюсы разделяют на:
- оксидные;
- солевые;
- соле-оксидные.
Оксидные флюсы состоят из окислов металлов и могут содержать до
10% фтористых соединений. Их применяют для сварки углеродистых и
низколегированных сталей.
Флюсы солевого типа состоят из фтористых и хлористых солей
металла, а также других, не содержащих кислород, химических соединений.
Их используют для сварки активных металлов (Al, Cr, Ti и т.п.), а также для
ЭШП.
Флюсы соле-оксидного типа состоят из фторидов и окислов
металлов. Их преимущественно применяют при сварке и наплавке
высоколегированных сталей.
По химическому составу шлакообразующей части оксидные флюсы
разделяют на:
- кислые (SiO
2
, TiO
2
),
- основные (CaO, MgO, MnO, FеО),
- нейтральные (фториды и хлориды).
Окись алюминия (Al
2
O
3
) и окись железа (Fe
2
O
3
) имеют амфотерный
характер. Если в составе флюса много кислого окисла SiO
2
- Al
2
O
3
ведет себя
как основной окисел, если же флюс содержит много основных окислов -
Al
2
O
3
ведет себя как кислый окисел.
Плавленые флюсы в зависимости от содержания в них SiO
2
разделяют на:
- высококремнистые (содержат 37-40% SiO2), предназначены
для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей
низкоуглеродистой проволокой.
- низкокремнистые (содержащие меньше 37% SiO
2
), обычно
применяют для сварки легированных сталей.
- бескремнистые.
По содержанию МпО плавленые флюсы разделяют на:
- безмарганцевые (не более 1 % МпО);
- марганцевые.
По строению частиц зерен плавленые флюсы разделяют на:
- стекловидные,
- пемзовидные,
- кристаллические.
Объемная масса пемзовидных флюсов 0,6-1 г/см
3
, стекловидных и
кристаллических – 1,4-1,8 г/см
3
.
Определяющим при выборе флюса являются состав основного
металла и принятый способ сварки.
Изменяя содержание в металле шва углерода, серы и марганца, флюс
оказывает влияние на стойкость швов против кристаллизационных трещин.
Реакции, протекающие между жидким металлом и шлаком в процессе
их взаимодействия, являются реакциями вытеснения одного элемента из
шлака в металл другим или же реакциями распределения элемента между
металлом и шлаком.
Переход марганца из флюса в металл сварочной ванны тем выше, чем
больше содержание окислов марганца во флюсе.
От состава шлака зависит реакция распределения серы между
металлом и шлаком:
- при использовании флюсов с высоким содержанием SiO
2
,
TiO
2
, Al
2
O
3
(кислые флюсы) сера переходит из флюса
(шлака) в металл;
- чем больше окислов марганца в высококремнистом флюсе и
меньше FeO, тем меньше переход серы в металл;
- повышение содержания марганца в металле сварочной
ванны и введение в нее алюминия и титана препятствует
переходу серы из шлака в металл;
- при сварке под основными флюсами сера переходит из
металла в шлак.
В одинаковых условиях длина дуги и ее подвижность зависят от
размеров зерен флюса: при сварке под крупным флюсом дуга более
подвижна и ширина шва больше, чем при сварке под мелким флюсом.
Соответственно этому глубина провара больше при сварке под мелким
флюсом, чем под крупным.
К высококремнистым марганцевым флюсам относятся АН-348-А,
ОСЦ-45, АН-60, ФЦ-9 – предназначенные для механизированной сварки и
наплавки углеродистых и низколегированных сталей низкоуглеродистой и
низколегированной сварочной проволоки.
Керамические флюсы.
Приоритет разработки керамических флюсов принадлежит СССР,
впервые керамические флюсы для сварки предложил К.К. Хренов.
Каждое зерно керамического флюса состоит из прочно соединенных
мелких частичек и содержит все компоненты флюса в определенном
соотношении. Зерна флюса имеют одинаковый химический состав, плотность
и строение. Отсутствие операции плавления позволяет вводить в состав
таких флюсов минералы, руды, ферросплавы, металлы, углеродистые
вещества и другие материалы, независимо от их взаимной растворимости,
что значительно эффективнее влияет на состав и структуру металла шва.
При сварке под плавлеными высококремнистыми марганцевыми
флюсами металл шва легируется только кремнием и марганцем. С помощью
керамических флюсов металл шва можно легировать и др. элементами,
причем в больших количествах. К ним относятся флюсы К-11, КВС-19
(состав шихты у этих флюсов такой же, как и у флюса АН-348-А. В отличие
от последнего, они обеспечивают высокую стойкость швов против
образования кристаллизационных трещин).