3 Выбор сварочных материалов

3.1 Выбор материалов для дуговая сварка покрытыми электродами

К сварочным материалам, применяемым в данном способе сварки относятся покрытые электроды. Применяемые электроды должны обеспечивать:

1) устойчивое горение дуги и хорошее формирование шва;

2) получение металла сварного шва заданного химического состава;

3) равномерное и спокойное расплавление электродного стержня и покрытия, минимальное разбрызгивание электродного металла;

4) максимально возможную производительность;

5) легкость отделения шлаковой корки и прочность нанесения покрытия;

6) сохранение физико-химических и технологических свойств в течении заданного промежутка времени;

7) минимальное токсичность при изготовлении и при сварке.

Классифицировать покрытые электроды можно по следующим признакам:

1. По назначению:

Для сварки сталей;

Для сварки чугуна;

Для сварки цветных металлов;

Электроды для наплавочных работ.

2. По технологическим особенностям:

Для сварки с глубоким проплавлением;

Для данной сварки.

3. По виду и толщине покрытия.

4. По химическому составу стержней и покрытия.

5. По характеру шлака.

6. По механическим, свойствам металла шва.

7. По способу нанесения покрытия.

При сварке нержавеющих сплавов нет необходимости в металлургической обработке металла шва, так как эти сплавы являются хорошо раскисленными.

Перечисленные характеристики, которые необходимо учитывать при выборе конкретной марки электрода, в значительной степени определяются видом покрытия. Покрытие может быть кислым, рутиловым, основным, целлюлозным и смешанным.

Электроды с кислым покрытием. Основу этого вида покрытия составляют оксиды железа, марганца и кремния. Металл шва, выполненный электродами с кислым покрытием, имеет повышенную склонность к образованию горячих трещин. По механическим свойствам металла шва и сварного соединения электроды относятся к типам.

Электроды с кислым покрытием не склонны к образованию пор при сварке металла, покрытого окалиной или ржавчиной, а также при удлинении дуги. Сварку можно выполнять постоянным и переменным током.

Электроды с рутиловым покрытием. Основу покрытия таких электродов составляют рутиловый концентрат (природный диоксид титана). Металл шва, выполненный электродами с рутиловым покрытием, соответствует спокойной или полуспокойной стали. Стойкость металла шва против образования трещин у электродов с рутиловым покрытием выше, чем у электродов с кислым покрытием. По механическим свойствам металла шва и сварного соединения большинство марок рутиловых электродов относится к электродам типа.

Рутиловые электроды обладают целым рядом преимуществ по сравнению с другими видами электродов, а именно обеспечивают стабильное и мощное горение дуги при сварке переменным током, малые потери металла на разбрызгивание, легкую отделимость шлаковой корки, отличное формирование шва. Электроды мало чувствительны к образованию пор при изменении длины дуги, при сварке влажного и ржавого металла и по окисленной поверхности.

К электродам рассматриваемой группы также относятся электроды с ильменитовым покрытием, занимающими промежуточное положение между электродами с кислым и рутиловым покрытиями. В состав покрытия этих электродов в качестве основного компонента входят ильменитовый концентрат (природное соединение диоксидов титана и железа).

Электроды с основным покрытием. Основу этого вида покрытия составляют карбонаты и фтористые соединения. Металл, наплавленный электродами с основным покрытием, по химическому составу соответствует спокойной стали. Благодаря низкому содержанию газов, неметаллических включений и вредных примесей металл шва, выполненный этими электродами, отличается высокими показателями пластичности и ударной вязкости при нормальной и пониженной температурах, а также обладает повышенной стойкостью против образования горячих трещин.

Вместе с тем по технологическим характеристикам электроды с основным покрытием уступают другим видам электродов. Они весьма чувствительны к образованию пор при наличии окалины, ржавчины и масла на кромках свариваемых деталей, а также при увлажнении покрытия и удлинении дуги. Сварка, как правило, производится постоянным током обратной полярности. Перед сваркой электроды в обязательном порядке необходимо прокаливать при высоких температурах (250-4200С).

Электроды с целлюлозным покрытием. Покрытие этого вида содержит большое количество (до 50%) органических составляющих, как правило, целлюлозы. Металл, наплавленный целлюлозными электродами, по химическому составу соответствует полуспокойной или спокойной стали. В то же время он содержит повышенное количество водорода. По механическим свойствам металла шва и сварных соединений электроды с целлюлозным покрытием соответствуют электродам. Для целлюлозных электродов характерно образование равномерного обратного валика шва при односторонней сварке на весу, возможность сварки вертикальных швов способом сверху вниз.

Стандартом ГОСТ 10052-75 предусмотрено 49 типов электродов для сварки коррозионно-стойких, жаропрочных и жаростойких высоколегированных сталей мартенситно-ферритного, ферритного, аустенитно-ферритного и аустенитного класса.

При сварке высоколегированных сталей сварочные проволоки одной по ГОСТу марки имеют достаточно широкий допуск по химическому составу. Различие типов сварных соединений, пространственного положения сварки и т.п. способствует изменению глубины проплавления основного металла , а также изменению химического состава металла шва. Все это заставляет корректировать состав покрытия с целью обеспечения необходимого содержания в шве феррита и предупреждения, таким образом, образования в шве горячих трещин. Этим же достигаются и необходимая жаропрочность и коррозионная стойкость швов.

Применением электродов с фтористо-кальциевым покрытием, уменьшающим угар легирующих элементов, достигается получением металла шва с необходимым химическим составом и структурами. Уменьшению угара легирующих элементов, способствует и поддержанию короткой дуги без поперечных колебаний электрода. Это снижает вероятность появления дефектов на поверхности основного металла в результате попадания на него брызг. Тип покрытия электрода диктует необходимость применения постоянного тока обратной полярности (при переменили постоянном токе прямой полярности дуга неустойчива). Тщательная прокалка электродов, режим которой определяется их маркой, способствует уменьшению вероятности образования в швах пор и вызываемых электродом трещин. Для ручной дуговой сварке стали 12Х18Н10 работающей при температуре 450-650°С следует применять электроды[1,с.336, табл.9.4] следующих марок: ОЗЛ-7, Л-39, ЦЛ-11, Л-38Л,ОЗЛ-7, Л-38М.

В большинстве случаев не требуются специальные меры, направленные на предотвращение образования в нем закалочных структур.

Применение таких марок электродов обеспечивает получение металла швов с достаточной стойкостью против кристаллизационных трещин и требуемыми прочностными и пластическими свойствами. Легирование металла шва за счет провара основного металла легирующими элементами, входящими в основной металл, и повышенные скорости охлаждения позволяют получить металл шва с более высокими, , прочностными показателями. Все описанные выше электроды, предназначенные для сварки высоколегированных сталей с любым видом покрытия должны отвечать требованиям ГОСТ 10052-75, а также требованиям технических условий на электроды. В технических условиях могут содержаться дополнительные требования, которые являются необходимыми для более эффективного ведения процесса и получения сварных соединений с особыми характеристиками и повышенной эксплуатационной надежностью.

Химический состав и механические свойства следующих марок электродов.