diplom_pz (1211074), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Несмотря на широкое применение различных механизированных методов сварки плавлением, наибольшее количество сварных конструкций изготовля­ются методом ручной дуговой сварки. Ручная дуговая сварка производится штучными электродами, конструктивно представляющими собой металличе­ский стержень с нанесённым на него покрытием соответствующего состава. Один из концов стержня длинной ~30мм. освобожден от покрытия для его зажа­тия в электродержатель с обеспечение электрического контакта. Второй конец слегка очищается для обеспечения возможности зажигания дуги посредством контакта с изделием. Применение электродов должно обеспечивать следующие необходимые условия: легкое зажигание и устойчивое горение дуги, равномер­ное расплавление покрытия, равномерное покрытие шва шлаком: лёгкое удале­ние шлака после сварки, отсутствие непроваров, пор, трещин в металле шва.

Электроды классифицируются по следующим признакам:

- по материалу, из которого они изготовлены;

- по назначению для сварки определенных сталей;

- по толщине покрытия, нанесенного на стержень;

- по видам покрытия;

- характеру шлака, образующегося при расплавлении покрытия;

- по свойствам металла шва;

- по допустимым пространственным положениям сварки или наплавки

- по роду и полярности применяемого при сварке тока.

Стальные электроды изготовляют в соответствии с ГОСТ 9466-75, ГОСТ 9467-75, ГОСТ 100051-75. В ГОСТ 9466-75 электроды подразделяются на группы в зависимости от свариваемых металлов:

У - углеродистых и низкоуглеродистых конструкционных сталей;

Л - легированных конструкционных сталей;

Г - легированных теплоустойчивых сталей;

В - высоколегированных сталей с особыми свойствами.

Общее назначение электродных покрытий – обеспечение стабильности горе­ния сварочной дуги и получение металла шва с заранее заданными свойствами (прочность, пластичность, ударная вязкость, стойкость против коррозии, и др.). Стабильность горения сварочной дуги достигается снижением потенциала иони­зации воздушного промежутка между электродом и свариваемой деталью.

Покрытия выполняют защитную функцию, шлаковая защита служит для за­щиты расплавленного металла шва от воздействия кислорода и азота воздуха пу­тём образования шлаковых оболочек на поверхности капель электродного ме­талла, переходящих через дуговой промежуток, и для образования шлакового по­крова на поверхности расплавленного металла. Шлаковое покрытие уменьшает скорость охлаждения и затвердевания металла шва, способствуя выходу из него газовых и неметаллических включений.

Шлакообразующими компонентами являются; титановый концентрат, мар­ганцевая руда, каолин, мрамор, мел, кварцевый песок, доломит, полевой шпат и др.

Легирование металла шва производится для придания специальных свойств наплавленному металлу. Наиболее часто применяются такие легирующие ком­поненты как хром, никель, молибден, вольфрам, марганец, титан и другие.

Легирование металла также производится специальной проволокой, содер­жащей нужные элементы. Чаще металл шва легируют введением легирующих компонентов в состав покрытия электрода. Легирующие компоненты - ферро­сплавы, иногда чистые металлы.

Для повышения производительности, т.е. для увеличения количества наплав­ляемого металла в единицу времени, в электродные покрытия иногда вводят же­лезный порошок. Введённый в покрытие железный порошок улучшает техноло­гические свойства электродов (облегчает повторное зажигание дуги, уменьшает скорость охлаждения наплавленного металла, что благоприятно сказывается при сварке в условиях низких температур).

Для закрепления покрытия на стержне используют связывающие компо­ненты, жидкое стекло имеет также стабилизирующие свойства.

При наличии в составе покрытия более 20 % железного порошка, к обозначе­нию следует добавить букву Ж.

По видам покрытия электродов подразделяются:

А - с кислым покрытием, содержащим окиси железа, марганца, кремния, ино­гда титана;

Б - с основным покрытием, имеющим в качестве основы фтористый кальций и карбонат кальция. Сварку электродами с основным покрытием осуществляют на постоянном токе обратной полярности. Вследствие малой склонности металла к образованию кристаллизационных и холодных трещин, электроды с этим по­крытием используют для сварки больших сечений;

Ц - с целлюлозным покрытием, основные компоненты которых - целлюлоза, мука другие органические составы, создающие газовую защиту дуги и образую­щие при плавлении тонкий шлак. Электроды с целлюлозным покрытием приме­няют, как правило, для сварки стали малой толщины;

Р - с рутиловым покрытием, основной компонент - рутил. Для шлаковой и газовой защиты покрытия этого типа вводят соответствующие минеральные и органические компоненты;

П - прочие виды покрытий. При покрытии смешанного вида используют со­ответствующее условное обозначение.

При сварке на постоянном и переменном токе разбрызгивание металла незна­чительно. Устойчивость горения дуги, формирование швов во всех простран­ственных положениях хорошее.

1.4.1 Электроды для сварки конструкционных углеродистых и

низколегированных сталей

Для сталей указанных разновидностей предназначены электроды: Э38, Э42, Э46, Э50, Э42А, Э46А, Э50А, Э55 и Э60.

Для конструкционных сталей повышенной прочности - электроды: Э70, Э85, Э100, Э125, Э150. Механические свойства швов и сварных соединений при при­менении электродов для сварки конструкционных сталей должны соответство­вать определенным нормам.

1.4.2 Электроды для сварки легированных теплоустойчивых сталей

Эти стали сваривают электродами девяти типов по ГОСТ 9467-75, которые классифицируют по механическим свойствам и химическому составу наплав­лен­ного металла. Буквы, стоящие после буквы Э, показывают гарантированное со­держание легирующих элементов в наплавленном металле.

1.4.3 Электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми

свойствами

Для сварки коррозионностойких, жаропрочных и жаростойких высоколеги­рованных сталей мартенситного, мартенситно-ферритного, ферритного, аусте­нитно-ферритного и аустенитного классов существует 49 типов электродов.

1.5 Производство электродов для ручной дуговой сварки

В электродном производстве проволоку, поставляемую металлургической промышленностью, правят, разрезают по длине на прутки, и очищают от различ­ных поверхностных загрязнений.

Стабильность покрытия должна обеспечиваться его достаточно одинаковым количеством, на единице длинны электрода и равномерностью состава в связи с тем, что покрытие представляет собой смесь различных порошкообразных мате­риалов, скрепленных между собой и со стержнем, склеивающим связующих. Необходимо стремиться, чтобы замес покрытия в момент нанесения на стержень был достаточно однородным, этого, видимо, можно достичь при необходимой дисперсности тех порошков, которые будут использованы в шихте, и усредне­нием состава как порошковой шихты, так и замеса со связующим. Измельчён­ность порошков имеет значение и не только для возможности усреднения, вы­равнивания состава покрытия в каждом его объёме, но и сказывается на кинетике шлакообразования, газовыделения и других важных характеристиках. Действи­тельно: если газовая защита создается, например, распадом карбонатов, нужна их значительная удельная поверхность - отдельные частицы должны быть мел­кими.

Температура плавления шлака должна быть не очень высокой, а температура плавления его составляющих в поверхности может быть более высокой. Относи­тельно легкоплавким является шлак из смесей, растворов, комплексных соеди­нений и эвтектик, их образование осуществляется легче и быстрее при контакте элементарных окислов по значительной поверхности и малом объёме малой ча­стицы, т.е. опять при достаточно измельчённых материалах. Конечно, различные материалы, используемые в покрытиях, требуют и различного измельчения.

Так, целесообразность наличия более крупных частиц для некоторых ферро­сплавов отмечалась ранее, можно указать и на технологические соображения, вытекающие из требований производства электродов: так, например, большое количество мелкодисперсных фракций в ряде случаев приводит к образованию трещин в электродных покрытиях в процессе сушки и прокалки электродов. Из таких предпосылок должны вырабатываться требования к наиболее целесообраз­ным размерам частицы различных материалов, используемых при изготовлении конкретных составов электродных покрытий. При этом следует стремиться к максимально допустимому по обеспечению технологии изготовления электро­дов измельчению шлако- и газообразующих составляющих и к ограничениям размеров частиц ферросплавов и легирующих из соображений их полезного ис­пользования в шихте покрытий.

Однако при производственных методах измельчения материалов обеспечить одинаковый размер огромного количества частиц не удается (всегда получается комплекс частиц различного гранулометрического состава). Повторяемость при­мерно одинаковых частиц имеет вид кривой, близкой по форме к кривой распре­деления вероятностей, но с ограничением в области больших размеров частиц (все крупные частицы раздроблены). Такое распределение может быть охаракте­ризовано просевом через сита.

Обычно применяемые размеры частиц материалов электродных покрытий проверяются ситами с размерами по ГОСТ 3484-53 от 0,45 (т.е. 252 отверстия и 1 см при размере ячейки 0,45 мм) до 007.

Порошкообразные измельчённые материалы при принятой в нашей стране схеме электродного производства, получаются в электродных цехах переработ­кой продуктов, поступающих в основном в виде кусков того или иного размера. Правда, некоторые материалы поступают в электродное производство уже в виде порошков (например, крахмал, сода) и измельчения не требуют.

В качестве связующих в электродном производстве являются силикатные растворы - натриевые, реже калиевые жидкие стёкла. Кроме того, в покрытиях они являются одновременно ионизаторами, а также влияют на формирование со­става шлака. В электродном производстве в зависимости от метода нанесения покрытия на стержни - окунанием или опрессовкой, жидкие стёкла применяются различной плотности.

Жидкие стекла характеризуются модулем, плотностью, вязкостью и клеящей способностью. На вязкость очень значительно влияет температура жидкого стекла. Весьма важной характеристикой жидкого стекла для оценки состава электродных покрытий является величина сухого остатка.

Раствор жидкого стекла может химически взаимодействовать с ферроспла­вами - ферросицилием и ферромарганцем.

Нанесение массы покрытия на стержни осуществляется окунанием или опрессовкой. В настоящее время нанесение покрытия окунанием применяется при изготовлении мелких партий специальных электродов (например, для твёр­дых наплавок, сварки цветных металлов). Для электродов общего назначения, а также специальных, но применяемых достаточно широко, изготовляемых массо­вым методом или большими партиями, покрытия наносят опрессовкой под боль­шим давлением.

Консистенция обмазочной массы для нанесения покрытия тем или другим способом должна быть различной. Так, для нанесения окунанием обмазочная масса должна иметь сметанообразную консистенцию, которая может количе­ственно оцениваться различными технологическими пробами. На Ленинград­ском Кировском заводе, например, разработана проба по диаметру растекания мерного количества покрытия по горизонтальному стеклянному листу под соб­ственным весом.

Для нанесения покрытий опрессовкой масса должна иметь консистенцию оконной замазки. Контроль за консистенцией возможен продавливанием прес­сом с постоянной скоростью определённого объёма обмазочной массы через ка­либрованное отверстие. В современные высокопроизводительные электродооб­мазочные агрегаты масса обычно вводится в виде брикетов, форма которых обес­печивает быструю загрузку цилиндра пресса.

Основные показатели качества нанесения покрытия - равномерность его рас­положения по длине, количество (толщина) покрытия, концентричность распо­ложения относительно стержня - определяются и качеством обмазочной массы, и режимом нанесения покрытия. При нанесении окунанием, в этом отношении важны вертикальность извлечения стержня из обмазочной массы, постоянство скорости извлечения и равномерность массы, поддерживаемая периодическим её перемешиванием. Важно также, чтобы покрытие не стекало по стержню во время сушки. При нанесении покрытия опрессовкой эти характеристики дости­гаются при правильной конструкции обмазочной головки пресса точным распо­ложением каналов, направляющих стержни, и фильеры, ограничивающей размер покрытия. Наилучшие условия для получения покрытия, расположенного кон­центрично стержню, достигаются при соосном движении в электродообмазоч­ном агрегате и стержней, и обмазочной массы, выдавливаемой прессом. В связи с большими трудностями создания такой конструкции прессов обычно канал для подачи массы в обмазочную головку изменяет её приближение с максимальным приближением к касательной по отношению к подаваемым в головку стержня. Высокие давления при этом придают такую плотность покрытию в момент вы­хода электрода из пресса, что перетекание массы при сушке исключается и сушка происходит в горизонтальном положении. В процессе сушки и прокалки диаметр электрода с покрытием несколько увеличивается -покрытие распухает.

Так, для покрытий типа УОНИ-13/45 диаметр электрода увеличивается при сушке на 0,1-0,2 мм. по сравнению с его диаметром в момент его выхода их пресса. Сушка и прокалка электродов должны удалить воду из покрытия. При этом следует учитывать, что воды в покрытии много.

Сушка может быть естественная, т.е. при комнатной температуре, и ускорен­ная, в различных печах.

При прокалке осуществляется дальнейшее удаление влаги и иногда кристал­лизационной воды. Температура прокалки ограничивается как отдельными со­ставляющими покрытия - например, при наличии в покрытии органических со­еди­нений, температурой их распада, - так и отсутствием откалыванием покрытия от стержня вследствие различия коэффициента их теплового расширения. Напри­мер, покрытия типа УОНИИ-13/45 на стержне из низкоуглеродистой или низколегированной проволоки нельзя прокаливать при температуре выше 500-525 ˚C.

1.6 Влияние электродных покрытий на свойства наплавленного металла

Характеристики

Список файлов ВКР