Сварочные работы. Практический справочник - Сергей Кашин

✓ буквы Н, В, Вх, Ву, Т обозначают допускаемое пространственное положение при выполнении сварки (нижнее и горизонтальное на вертикальной поверхности; вертикальное, нижнее и горизонтальное; горизонтальные швы; вертикальные швы; любые положения, в том числе и кольцевые швы без вращения);

✓ последние цифры указывают на критическую температуру перехода к хрупкому состоянию металла шва, характеризующемуся значениями ударной вязкости менее 35 Дж/см2: 0 – +20 °C; 1–0 °C; 2 —20 °C; 3 —30 °C; 4 —40 °C; <5 —50 °C;

✓ буква Д, присутствующая в обозначении, говорит о том, что требования по температуре не регламентированы, т. е. применение проволоки ограничено исключительно сваркой наиболее неответственных изделий и конструкций, которые предполагается эксплуатировать при положительной температуре окружающего воздуха.

Например, маркировку порошковой проволоки ПС-50-Н2 следует понимать так:

✓ ПС – «проволока самозащитная»;

✓ 50 – минимально гарантируемый предел прочности металла шва или сварного соединения составляет 50 кгс/мм2;

✓ Н – проволока используется для сварки в нижнем положении;

✓ критическая температура —20 °C.

Порошковая проволока должна соответствовать определенным требованиям:

✓ обеспечивать легкое возбуждение сварочной дуги и ее стабильное горение;

✓ плавиться равномерно, с минимальным разбрызгиванием;

✓ образовывать шлак, равномерно покрывающий сварочную ванну и не создающий проблем при отделении его после охлаждения сварного шва;

✓ формировать качественный и прочный сварной шов, т. е. такой, который не имеет пор, трещин и других повреждений и дефектов.

Порошковую проволоку используют при сварке конструкций из углеродистых и низколегированных сталей, которые рассчитаны на средние и тяжелые режимы эксплуатации.

Электроды

Сварочный электрод представляет собой металлический либо неметаллический электропроводный стержень длиной 250–450 мм со специальным покрытием или без него, через который к свариваемым изделиям или конструкциям подводится электрический ток. Современная промышленность производит более 200 марок электродов, и большая часть из них – это плавящиеся сварочные электроды, предназначенные для ручной дуговой сварки. Все типы сварочных электродов должны соответствовать определенным требованиям:

1) обеспечивать:

✓ устойчивое горение сварочной дуги;

✓ качественное формирование сварного шва и его прочность;

✓ повсеместно равномерное расплавление стержня и покрытия с минимальным разбрызгиванием металла электрода;

✓ беспрепятственное удаление шлаков;

✓ высокопроизводительную сварку;

2) давать металл сварного шва необходимого химического состава;

3) сохранять свои физико-химические и технологические свойства на протяжении заданного количества времени;

4) обладать минимальной токсичностью.

Кроме того, имеются специальные технические требования, например:

✓ получение металла шва с особыми свойствами, к которым относятся окалино– и износостойкость, коррозионная устойчивость, повышенная прочность;

✓ формирование шва заранее определенной формы (с глубоким проваром, вогнутой поверхностью);

✓ осуществление сварки конкретным способом (с опиранием вертикальных швов сверху вниз, в любых пространственных положениях).

Разнообразие сварочных электродов и различные принципы, которые могут быть положены в основу их классификации, делают разработку единой системы достаточно затруднительной. Кроме того, марки электродов не стандартизированы, их деление осуществляется по техническим условиям и паспортам, причем каждый тип электродов может соотноситься как с одной, так и с несколькими марками. Однако электроды можно разделить по наличию тех или иных признаков на группы и подгруппы, что позволит в значительной степени облегчить их применение:

1. По материалу, из которого они изготовлены:

1) металлические, которые подразделяются на: а) плавящиеся, которые по наличию или отсутствию покрытия бывают:

✓ покрытыми (стальными, медными, чугунными, бронзовыми, алюминиевыми и др.) (рис. 28);

✓ непокрытыми, которые в настоящее время используются в виде проволоки для проведения сварочных работ в среде защитных газов (по этой причине дальнейший разговор будет вестись исключительно о покрытых электродах);

Рис. 28 (14). Покрытый сварочный электрод: 1 – стержень; 2 – покрытие; 3 – контактный торец, свободный от покрытия

б) неплавящиеся. К ним относятся вольфрамовые электроды, для облегчения возбуждения сварочной дуги, повышения устойчивости дугового разряда и электропроводности дугового промежутка которых вводятся добавки из оксидов тория (марка ЭВТ), иттрия (ЭВИ-10, ЭВИ-2) или лантана (ЭВЛ-10, ЭВЛ-20). Используются электроды и из чистого вольфрама (ЭВ4). Диаметр вольфрамовых электродов подбирается в зависимости от величины тока и может составлять 0,2–12 мм, а длина – 75, 140, 170 мм.

Вольфрамовые электроды находят применение при дуговой сварке в среде инертных газов, при атомно-водородной или плазменной сварке. Кроме того, они используются для резки и наплавки. Сварку вольфрамовыми электродами ведут от источника переменного тока, электродами с присадками – от источника постоянного и переменного тока прямой и обратной полярности.

Наилучшими сварочными свойствами обладают итерированные электроды, которые позволяют повышать плотность тока и уменьшать расход вольфрама;

2) неметаллические. Они не плавятся в процессе сварки и представлены следующими электродами:

а) угольные, произведенные из электротехнического угля в соответствии с ГОСТом 4425–72. Их диаметр – 5–25 мм, длина – 200–300 мм. В зависимости от того, какой материал предполагается сваривать, конец электрода затачивается под углом 60–70° (для стали) или 20–40° (для цветных металлов);

б) графитовые, изготовленные из синтетического прессованного графита по ГОСТу 4426–71. Их эффективность выше, чем угольных, они отличаются мягкостью, поэтому легко режутся. Поскольку такие электроды имеют высокую электропроводность и повышенную стойкость к окислению на воздухе, возможно увеличение плотности тока примерно в 2,5–3 раза, что дополнительно снижает расход материала.

Угольные и графитовые электроды характеризуются высокой температурой плавления и кипения и низкой теплопроводностью.

Качественными считаются те электроды, которые имеют правильную форму, ровную поверхность, не оставляют следов на бумаге и издают металлический звук при ударе. Для повышения стойкости данных видов электродов на них наносят слой меди толщиной 0,06–0,07 мм.

Для подведения тока к угольным и графитовым электродам используют электродержатели.

2. По качеству (точности) изготовления, состоянию поверхности покрытия и количеству вредных примесей (серы и фосфора) сварочные электроды делят на три группы, которые обозначаются 1, 2 или 3 (чем больше число, тем выше качество изделия).

3. По назначению сварочные электроды (обозначение указано в скобках) согласно ГОСТу делятся на:

1) предназначенные для сварки:

✓ легированных теплоустойчивых сталей (Т);

✓ легированных сталей, имеющих временное сопротивление разрыву более 60 кгс/мм2 (Л);

✓ углеродистых и низколегированных конструкционных сталей, имеющих временное сопротивление разрыву менее 60 кгс/мм2 (У);

✓ высоколегированных сталей со специальными свойствами (В);

✓ чугуна;

✓ цветных металлов;

2) применяемые для наплавки поверхностных слоев, характеризующихся специальными свойствами (Н).

4. По толщине покрытия (оно зависит от соотношения диаметра покрытого электрода с диаметром стержня, которые обозначаются буквами «D» и «d» соответственно) сварочные электроды подразделяются на изделия с покрытием (в скобках указана маркировка):

✓ тонким (М) – D/d ≤ 1,2;

✓ средним (С) – D/d ≤ 1,45;

✓ толстым (Д) – D/d ≤ 1,8;

✓ особо толстым (Г) – D/d > 1,8.

5. По виду покрытия (состав наиболее распространенных обмазок представлен в табл. 12) сварочные электроды классифицируются на те, которые имеют покрытие (в скобках указано буквенное обозначение):

Таблица 12

Состав наиболее часто применяющихся электродных обмазок 

1) кислое (А). Такое покрытие содержит окислы марганца и железа, титановый концентрат, кремнезем и ферромарганец. Защитную газовую среду создают органические компоненты. Наплавленный металл содержит 0,12 % углерода, 0,10 % кремния, 0,6–0,9 % марганца и по 0,05 % серы и фосфора, что соответствует составу кипящей стали.

Электроды с кислым покрытием имеют довольно высокую скорость расплавления, их применяют для выполнения сварных швов в любом пространственном положении и от источников как постоянного, так и переменного тока. Они подходят для сваривания металлических деталей, кромки которых покрыты окалиной или ржавчиной. Но от сваривания сталей с повышенным содержанием серы и углерода следует воздержаться, поскольку полученный металл шва склонен к трещинообразованию при кристаллизации.