Структура сварного соединения 5 страница
У электродов с рутиловым покрытием (Р) шлакообразующую основу составляют рутиловый концентрат, содержащий до 45% рутила (ТiO2); алюмосиликаты — слюда (К2О·3Al2O3·6SiO2·2H2O), полевой шпат (К2О·Al2O3·6SiO2), каолин (Al2O3·2SiO2·2H2O) и др.; карбонаты — мрамор (СаСО3) и магнезит (MgCO3). Газовая защита расплавленного металла обеспечивается введением органических соединений (до 5%), а также разложением карбонатов. Наплавленный металл раскисляется и легируется ферромарганцем (до 10…15%).
Поскольку у рутилового покрытия окислительная способность меньше, чем у кислого, количество марганца в нем ниже и его гигиенические характеристики гораздо лучше. Содержание оксидов марганца в аэрозоле при сварке в 3—5 раз меньше, чем при наличии кислого покрытия. По качеству наплавленного металла эти электроды занимают промежуточное положение между электродами с кислым и основным покрытиями.
Электроды с рутиловым покрытием обладают хорошими сварочно-технологическими свойствами: обеспечивают условия для формирования шва с плавным переходом к основному металлу, малое разбрызгивание расплава, легкую отделимость шлака, сварку во всех пространственных положениях, стабильное горение дуги на постоянном и переменном токах. Металл шва мало склонен к образованию пор при колебаниях длины дуги и сварке по окисленной или загрязненной поверхности. Наплавленный металл соответствует по химическому составу полуспокойной или спокойной стали. Покрытие этого вида имеют электроды марок АНО-4, ОЗС-12 и др.
|
|
Для повышения коэффициента наплавки в покрытия этого вида часто вводят порошок железа. При его массовой доле в покрытии, не превышающей 35% (в электродах марок АНО-5, ОЗС-6 и др.), сварку можно выполнять в различных пространственных положениях. Электроды (например, марок АНО-1, ОЗС-3 и др.) с покрытиями, содержащими 50…65% железного порошка, предназначены для высокопроизводительной сварки швов большой протяженности при толщине изделий 10…20 мм. Разбавляя металл сварочной ванны низкоуглеродистым железным порошком, можно существенно повысить стойкость металла шва к образованию кристаллизационных трещин. Электроды с рутиловым покрытием применяют для сварки металлоконструкций и трубопроводов из углеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением до 490 МПа.
|
|
К электродам с покрытиями смешанного вида относятся электроды с кислоцеллюлозным (АЦ), рутилово-основным (РБ) (рутилово-карбонатным или карбонатно-рутиловым), кислорутиловым (АР), рутилово-целлюлозным (РЦ) и другими видами покрытий. К электродам с кислоцеллюлозным покрытием относятся электроды марки ОМА-2, предназначенные для сварки тонколистовых конструкций (толщиной 1…3 мм) из углеродистых и низколегированных сталей постоянным и переменным током. К электродам с кислорутиловым (ильменитовым) покрытием относятся электроды марок ОММ-5, АНО-6, АНО-6М, АНО-17 и др. Они содержат в покрытии ильменит (FeOTiO2) и предназначены для сварки конструкций из углеродистых сталей во всех пространственных положениях постоянным и переменным током.
Электроды с рутилово-основным покрытием появились в результате попыток объединить преимущества рутиловых и основных покрытий. Они предназначены для сварки оборудования из углеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением до 490 МПа, когда предъявляются повышенные требования к пластичности и ударной вязкости металла сварных швов. К электродам с рутилово-основным видом покрытия относятся электроды марок МР-3, АНО-30, ОЗС-28 и др.
|
|
2.3Технологические параметры процесса плавления электродов
Технологические характеристики плавления электродов определяются экспериментально, позволяют судить о производительности и экономичности процесса сварки электродами той или иной марки.
Коэффициент расплавления ар, г/(А·ч), определяют по формуле
ар = Gр /(IсвТ0),
(2.1)
где Gp — масса, г, металла электрода, расплавленного за время Т0, ч, горения дуги; Iсв — сила сварочного тока, А.
Для электродов, содержащих в покрытии дополнительный металл (например, железный порошок), масса расплавленного металла определяется по формуле
Gр = Gэ + Gд,
(2.2)
где Gэ — масса расплавленной части металлического стержня электрода; Gд — масса расплавленного дополнительного металла, содержащегося в покрытии электрода.
|
|
Коэффициент наплавки ан, г/(А·ч), определяется по формуле
ан = Gн /(IсвТ0),
(2.3)
где Gн — масса, г, металла, полученного за счет металлического стержня электрода и дополнительного металла (если он содержался в покрытии электрода) и наплавленного за время Т0, ч, при силе сварочного тока Iсв, А.
Коэффициент потерь Y, %, рассчитываемый по формуле
Y = [(Gр - Gн)/Gр]100,
(2.4)
характеризует потери металла электрода на испарение, разбрызгивание и окисление.
Коэффициент массы покрытия Кп, %, определяется по формуле
Кп = (Gп /Gм)/100,
(2.5)
где Gп — масса покрытия на электроде; Gм — масса металла части стержня, имеющей покрытие.
Рассмотренные характеристики электродов используются для нормирования сварочных работ и расхода электродов. Например, если известны площадь наплавленного металла шва Fн и длина шва lш, то масса этого металла
Gн = Fнlшr,
(2.6)
где r — плотность металла (для большинства сталей r = 7,8 г/см3).
По паспорту выбранной марки электрода в соответствии с его диаметром и пространственным положением сварки определяют Iсв и коэффициенты aр, ан, Y, Кп.
Основное время сварки определяют по формуле
Т0 = Gн /(aнIсв).
(2.7)
Массу электродов, необходимую для сварки данного шва, можно определить по формуле
Gэ = KpGн,
(2.8)
где Кр — коэффициент расхода электродов на 1 кг наплавленного металла шва (значение этого коэффициента приводится в паспорте конкретной марки электродов; обычно Кр = = 1,4…1,9).
2.4Классификация и условные обозначения электродов
Электроды, предназначенные для ручной дуговой сварки, в стандартах классифицируются по следующим признакам: металл, для сварки которого они предназначены; толщина и тип покрытия; механические свойства металла шва и др.
Согласно ГОСТ 9466—75 выпускается 116 типов электродов. Электроды для сварки и наплавки сталей в соответствии с назначением подразделяются на следующие классы:
§ электроды для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей, имеющих временное сопротивление разрыву (или предел прочности) sв < 600 МПа (60 кгс/мм2), — У; для сварки легированных конструкционных сталей с sв > 600 МПа — Л;
§ электроды для сварки теплоустойчивых сталей — Т;
§ электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами — В;
§ электроды для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами — Н.
Данный стандарт регламентирует размеры электродов, толщину и типы покрытий, условные обозначения, общие технические требования, правила приемки и методы испытания.
По допустимым пространственным положениям сварки или наплавки электроды подразделяются на четыре вида:
§ электроды для всех положений — индекс 1;
§ электроды для всех положений, кроме вертикального сверху вниз, — индекс 2;
§ электроды для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх — индекс 3;
§ электроды для нижнего и нижнего «в лодочку» — индекс 4.
По роду и полярности применяемого при сварке или наплавке тока, а также по номинальному напряжению холостого хода источника питания переменного тока частотой 50 Гц электроды подразделяются на виды, указанные в табл. 2.1.
Таблица 2.1. Обозначение видов электродов в зависимости от рода и полярности сварочного тока | |||
Рекомендуемая полярность постоянного тока | Номинальное напряжение источника переменного тока, В | Пределы отклонений | Обозначение |
Обратная | 50 | ±5 | 0 |
Любая | 50 | ±5 | 1 |
Прямая | 50 | ±5 | 2 |
Обратная | 50 | ±5 | 3 |
Любая | 70 | ±10 | 4 |
Прямая | 70 | ±10 | 5 |
Обратная | 70 | ±10 | 6 |
Любая | 90 | ±5 | 7 |
Прямая | 90 | ±5 | 8 |
Обратная | 90 | ±5 | 9 |
Обозначение электродов для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей. Условное обозначение электродов должно содержать данные в определенном порядке (рис. 2.3). Такое полное условное обозначение должно быть указано на этикетках или в маркировке коробок, пачек и ящиков с электродами.
Рис. 2.3.Структура условного обозначения покрытых электродов для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей согласно ГОСТ 9466—75 (а) и пример маркировки электрода типа Э46А (б):
1 — тип; 2 — марка; 3 — диаметр; 4 — назначение; 5 — обозначение толщины покрытия; 6 — группа; 7 — группа индексов, ука-зывающая характеристики наплавленного металла и металла швов по ГОСТ 9466—75, ГОСТ 10052—75 или ГОСТ 10051—75; 8 — обозначение вида покрытия; 9 — обозначение допустимых пространственных положений сварки или наплавки; 10 — обозначение рода применяемого при сварке или наплавке тока, полярности постоянного тока и номинального напряжения источника питания сварочной дуги переменного тока частотой 50 Гц; 11 — стандарт по классу стали
(ГОСТ 9466—75); 12 — стандарт на тип электрода
Во всех видах документации приводится сокращенное условное обозначение электродов, которое содержит их марку, диаметр и группу, а также обозначения стандарта (ГОСТ 9466—75) или технических условий на электроды конкретной марки.
Например, для электродов типа Э46А (по ГОСТ 9467—75), марки УОНИ-13/45, диаметром 3 мм, для сварки углеродистых и низколегированных сталей У, с толстым покрытием Д, 2-й группы, с установленной по ГОСТ 9467—75 группой индексов 43 2(5), указывающих характеристики наплавленного металла и металла шва, с основным покрытием Б, для сварки во всех пространственных положениях 1, на постоянном токе обратной полярности 0 полное обозначение имеет вид, представленный на рис. 2.3, а сокращенное обозначение в технических документах имеет вид «Электроды УОНИИ-13/45—3,0 ГОСТ 9466—75».
Обозначение электродов для сварки теплоустойчивых сталей. В ГОСТ 9467—75 предусмотрено девять типов электродов для сварки теплоустойчивых сталей. В основу классификации электродов положены химический состав наплавленного металла и его механические свойства: временное сопротивление разрыву, относительное удлинение и ударная вязкость.
Обозначения типов электродов состоят из индекса Э (электроды для дуговой сварки) и следующих за ним цифр и букв. Две первые цифры соответствуют среднему содержанию углерода в наплавленном металле в сотых долях процента. Среднее содержание основных химических элементов указано в процентах после буквенных обозначений химических элементов: А — азот; Б — ниобий; В — вольфрам; Г — марганец; К — кобальт; М — молибден; Н — никель; Р — бор; С — кремний; Т — титан; Ф — ванадий; X — хром.
У электродов для сварки теплоустойчивых сталей вводится дополнительный индекс, указывающий максимальную температуру, при которой нормированы показатели длительной прочности наплавленного металла и металла шва (0 — ниже 450; 1 — 450…465; 2 — 470…485; 3 — 490…505; 4 — 510…525; 5 — 530…545; 6 — 550…565; 7 — 570…585; 8 — 590…600; 9 — более 600).
Обозначение электродов для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами. В ГОСТ 10052—75 установлено 49 типов электродов для сварки хромистых и хромоникелевых сталей, коррозионно-стойких, жаропрочных и жаростойких высоколегированных сталей мартенситно-ферритного, ферритного, аустенитно-ферритного и аустенитного классов. В основу классификации электродов положены химический состав и механические свойства наплавленного металла. Для некоторых типов электродов нормируется также содержание в структуре металла шва ферритной фазы, его стойкость к межкристаллитной коррозии и максимальная температура, при которой регламентированы показатели длительной прочности металла шва.
Две первые цифры в обозначении типов электродов, следующие за буквой Э, указывают среднее содержание углерода в наплавленном металле в сотых долях процента. Цифры, следующие за буквенными обозначениями химических элементов, показывают среднее содержание элемента в процентах. Если содержание элемента в наплавленном металле менее 1,5%, то цифры не проставляют. При среднем содержании в наплавленном металле кремния до 0,8% и марганца до 1,6% буквы С и Г не ставят (например, тип Э-12Х11НВМФ). Приведенные показатели механических свойств характеризуют металл после сварки либо после термообработки.
Если структура наплавленного металла не двухфазная, то числовой индекс, характеризующий наплавленный металл, будет содержать только три цифры. Буква Б означает, что покрытие основное; цифра 3 — электрод пригоден для сварки в нижнем горизонтальном на вертикальной плоскости и в вертикальном снизу вверх положениях; 0 — для сварки на постоянном токе обратной полярности.
Обозначение электродов для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами. В ГОСТ 10051—75 регламентировано 43 типа электродов для наплавочных работ. В этом стандарте установлены химический состав наплавленного металла и его твердость. Принцип обозначения химического состава наплавленного металла прежний: среднее содержание углерода приведено в сотых долях процента, а основных химических элементов — в процентах после буквенных символов. В зависимости от типа электрода показатели твердости наплавленного металла относятся к его состоянию либо непосредственно после наплавки, либо после термообработки.
Для характеристики твердости наплавленного металла предусмотрены два цифровых индекса. Первая цифра характеризует твердость HRC: 0 — не менее 19; 1 — 19…27; 2 — 28…33; 3 — 34…38; 4 — 39…44; 5 — 45…50; 6 — 51…56; 7 — 57…60; 8 — 61…63; 9 — более 63. Вторая цифра показывает условия получения регламентируемой твердости: 1 — непосредственно после наплавки; 2 — после термообработки.
2.5Электроды для сварки цветных металлов и чугуна
Электроды для ручной сварки меди, алюминия и сплавов изготавливают по стандартам в соответствии со специальными техническими условиями.
Металлические стержни электродов для сварки меди и ее сплавов изготавливают из сварочной проволоки и прутков, состав которых регламентирует ГОСТ 16130—90, или из литых стержней другого состава. Покрытия могут содержать те же компоненты, что и покрытия электродов для сварки сталей (шлакообразующие, раскислители и т. д.). Сухую шихту замешивают на жидком стекле.
Металлические стержни электродов для сварки алюминия и его сплавов получают из сварочной проволоки в соответствии с ГОСТ 7871—75. Основой покрытия служат галоидные соли щелочных и щелочно-земельных металлов, а также криолит. Сухую шихту замешивают на воде или водном растворе поваренной соли, так как при использовании жидкого стекла, химически взаимодействующего с компонентами шихты, замес быстро твердеет. Кроме того, кремний, восстанавливаясь из жидкого стекла и проникая в металл шва, ухудшает его свойства.
Металлические стержни электродов для сварки чугуна изготавливают из стали или медно-никелевых сплавов. Кроме того, они могут быть комбинированными (например, медно-стальными, железоникелевыми). Для покрытия этих электродов используют те же компоненты, что и для стальных электродов. В покрытие электродов со стальным стержнем вводят углерод, кремний и другие графитизаторы, а также титан, ванадий и другие карбидообразующие. Применяют и электроды, металлические стержни которых изготовлены из чугуна, отлитого в кокиль или песчаную форму. Сухие компоненты покрытия замешивают на жидком стекле.
Дата добавления: 2021-04-24; просмотров: 135; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!