Название: Технологические основы сварки плавлением - Конспект лекций (Е.В. Харламова)

Жанр: Технические

Просмотров: 1422


Сварочные покрытые электроды для дуговой сварки и наплавки

 

Электроды представляют собой стержни длиной до 450 мм, изготовленные из сварочной проволоки (ГОСТ 2246-85), на поверхность которых нанесен слой покрытия различной толщины.

Покрытие предназначено для повышения устойчивости горения дуги, образования комбинированной газошлаковой защиты, легирования и рафинирования металла. В состав покрытий электродов входят различные материалы (компоненты).

Газообразующие компоненты – органические вещества: крахмал, пищевая мука, декстрин либо неорганические вещества, обычно карбонаты (мрамор CaCO3, магнезит MgCO3 и т.д.).

Легирующие элементы и элементы-раскислители: кремний, марганец, титан и др. (в виде сплавов этих элементов с железом (ферросплавы)).

Ионизирующие или стабилизирующие компоненты, содержа-щие элементы с низким потенциалом ионизации, а также различные соединения, в состав которых входят калий, кальций, мел, полевой шпат, гранит и др.

Шлакообразующие компоненты (марганцовые, титановые руды) и минералы (гельменитовый и рутиловый концентраты, полевой шпат, кремнезем, гранит, мрамор, плавиковый шпат и др.).

Связующие – водные растворы силикатов натрия или калия, называемые натривыем или калиевым жидким стеклом.

Формовочные добавки – вещества, придающие обмазочной массе лучшие пластические свойства – бентонит, каолин, декстрин, слюда и др.

В покрытие электродов вводится до 60 \% железного порошка с целью повышения производительности сварки и увеличения количества дополнительного металла, вводимого в шов.

Газовая защита образуется в результате диссоциации органических веществ при Т > 200 оС.

                   (4.1)

диссоциации карбонатов при температуре около 900 °С (при парциальном давлении в газовой фазе РСО2 » 1 кгс/см2)

;                                    (4.2)

,                                   (4.3)

а также последующей диссоциации СО2

.                                       (4.4)

Расчеты показывают, что при Т = 0 оС и давлении 1 кгс/см2 диссоциация 1 г органических соединений приводит к выделению примерно 1450 см3 СО + Н2, а 1 г карбоната СаСО3 – к выделению

340 см3 газов. В дуге газы нагреваются до Т = 550…800 оС; объем, выделившихся при этих температурах газов составляет 1000…1400 см3 (при нагреве газа на 1 оС его объем увеличивается на 1/273).

На 1 г расплавленного электродного стержня выделяется 90…

120 см3 защитного газа (СО2 и Н2), что обеспечивает надежную защиту сварочной ванны.

Состав шлакообразующих компонентов может быть различным; это окислы кальция, магния, марганца, железа, алюминия, кремния, титана, натрия, галогены CaF2 и др.

Для сварки алюминия и алюминиевых сплавов применяются покрытия из бескислородных соединений, хлоридов и фторидов (KCl, NaCl, KF и др). применение окислов недопустимо для покрытий электродов, ввиду большого сродства алюминия к кислороду.

Требования к толстым покрытиям электродов:

обеспечение стабильного горения дуги;

облучение металла шва с необходимым химическим составом и свойствами;

спокойное, равномерное плавление электродного стержня и покрытия;

хорошее формирование шва и отсутствие в нем пор, шлаковых включений и др.;

легкая отделимость шлака после остывания с поверхности шва;

хорошие технологические свойства обмазочной массы, не затрудняющие процесса изготовления электродов;

удовлетворительные санитарно-гигиенические условия труда при изготовлении электродов и сварке.

Технологические характеристики плавления электродов определяются экспериментально.

Коэффициент расплавления (г/А×ч)

,                                                  (4.5)

где Gp – масса расплавленного металла электрода (г) за время t горения дуги (ч); I – сила сварочного тока, А.

,                                    (4.6)

где Gст.эл – масса электрода; Gдоп.м – масса расплавленного дополнительного металла, содержащегося в покрытии электрода.

Коэффициент наплавки (г/А×ч)

,                                                   (4.7)

где Gн – масса наплавленного металла (г) при силе сварочного тока

I (А) за время t (ч), полученного за счет дополнительного металла, если он содержался в покрытии электрода.

Коэффициент потерь (\%)

,                                      (4.8)

если в покрытии содержится дополнительный металл,

.                        (4.9)

Коэффициент массы покрытия k = Gп/Gм,

где Gп – масса покрытия на электроде; Gм – масса металла стержня на длине обмазочной части электрода.

Если известна масса 1 см электродной проволоки m (г/см), то

k = (Gэл – mlэ)/ml0, где Gэп и lэл – масса всего электрода (г) и его длина (см); l0 – длина обмазочной части электрода, см.

Иногда массу покрытия на электроде относят к массе всего электрода:

                                     (4.10)

для электродов, не содержащих в покрытии дополнительный металл,

aр = 7 – 13 г/А×ч; aн = 6 – 12,5 г/А×ч; y = 5 – 25 \%.

Рассмотренные характеристики электродов используют для нормирования сварочных работ и расхода электродов.

Например, если известно Fн и длина шва lш, то Gн = Fнlшg,

где g – плотность металла, г/см3.

В паспорте на выбранную марку электродов указывается сила сварочного тока и коэффициенты aр, aн, y и k.

Основное время сварки определяют по формуле

T0 = t = Gн/aнI.                                          (4.11)

Массу электродов, необходимых для сварки данного шва:

.                                      (4.12)

 

Список ЛИТЕРАТУРы

 

Акулов А.И., Бельчук Г.А., Демянцевич В.П. Технология и оборудование сварки плавлением. Учебник для студентов вузов. – М.: Машиностроение, 1977. – 432 с.

Теория сварочных процессов: Учебник / Под ред. В.В. Фролова. – М.: Высшая школа, 1988. – 559 с.

Оборудование для дуговой сварки: Справочное пособие/ Под ред. В.В. Смирнова. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1986. – 656 с

Чвертко А.И. Флюсовая аппаратура для автоматической и механизированной сварки. – М.: Машиностроение, 1986. – 160 с.

Электронно-лучевая сварка / О.К. Назаренко, А.А. Кайдалов,

С.Н. Колбасенко и др.; Под ред. Б.Е. Патона. – Киев: Наукова думка, 1987. – 256 с.

Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. – М.: Машиностроение, 1989. – 304 с.

Сварочные материалы для дуговой сварки: справочное пособие. в 2 т. Т.1. Защитные газы и сварочные флюсы / Под общ. ред. Н.Н. Потапова. – М.: Машиностроение, 1989. –544 с.

Ленивкин В.А., Дюргеров Н.Г., Сагиров Х.Н. Технологические свойства сварочной дуги в защитных газах. – М.: Машиностроение, 1989. –264 с.

Сварка и свариваемые материалы: в 3 т. Т. 1. Свариваемость материалов. Справ. изд. / Под ред. Э.Л. Макарова. – М.: Металлургия, 1991. – 528 с.

 Сварочные материалы для дуговой сварки: справочное пособие.

в 2 т. Т. 2. Сварочные проволоки и электроды / Под общ. ред. Н.Н. Потапова. – М.: Машиностроение, 1993. –768 с.

 Сварка и свариваемые материалы: в 3 т. Т. 2. Технология и оборудование. Справ. изд./ Под ред. В.М. Ямпольского. – М.: Изд-во МГТУ им.

Н.Э. Баумана, 1996. – 574 с.

 Машиностроение. Энциклопедия / Ред. совет К.В. Фролов (пред.) и др. – М.: Машиностроение. – М38. Оборудование для сварки Т. IY-6/ В.К. Лебедев, С.И. Кучук-Яценко, А.И. Чвертко и др.; Под ред. Б.Е. Патона. 1999. – 496 с.