2022_СМ_Конспект лекций_Иванова ИВ. Лекция 1. Неплавящиеся электроды для дуговой сварки общие сведения о неплавящихся электродах
 Скачать 1.75 Mb.
|
Классификация сварочных материалов, применяемых при сварке плавлением приведена на рис.1. Рис. 1. Классификация материалов, применяемых при сварке плавлениемЛекция №1 Неплавящиеся электроды для дуговой сварки План: 1.1. Общие сведения о неплавящихся электродах 1.2. Угольные электроды 1.3. Графитовые электроды 1.4. Вольфрамовые электроды 1.1. Общие сведения о неплавящихся электродах Материал неплавящегося электрода не должен участвовать в формировании состава наплавленного металла или металла шва. Основной задачей неплавящихся электродов является обеспечение устойчивого горения дуги при минимальном их расходовании. Требованию малого расходования электрода будут отвечать материалы: а) с высокой температурой кипения; б) с большим теплосодержанием при температуре кипения; в) значительной скрытой теплотой испарения; г) с относительно малыми потерями в результате химических реакций с окружающей средой. Распространение в качестве неплавящихся электродов в сварочной технике имеют электроды из: 1. Углеродистых веществ. 2. Вольфрамовые. Электроды из углеродистых веществ разделяются на: а) Угольные б) Графитовые 1.2. Угольные электроды В качестве неплавящихся электродов для дуговой резки и сварки используются угольные электроды по ГОСТ 10720-75. ГОСТ регламентирует изготовление омеденных и неомеденных угольных электродов, применяемых для воздушно-дуговой резки металлов, удаления прибылей и дефектов отливок, удаления прихваток и сварных швов по силе тока до 580 А, для сварки металлов и других работ. В зависимости от назначения и сечения угольных электродов ГОСТ 10720-75 предусматривает изготовление электродов трех марок: ВДК - воздушно-дуговые круглые; ВДП - воздушно-дуговые плоские; СК - сварочные круглые. Электроды марки ВДК выпускаются с номинальными диаметрами 6, 8, 10 и 12 мм. при длине 300+10 мм. Электроды марки СК выпускаются номинальным сечением 12х5 мм и 18х5 мм при длине 350+10 мм. Электроды марки СК выпускаются с номинальными диаметрами 4, 6, 8, 10, 15 и 18 мм при длине 250+10 мм. Длина неомедненной части омедненных угольных электродов всех марок не должна превышать 30 мм. По требованию потребителя допус-каются изготовление электродов длиной 700+35 мм. Пример: 1) Электрод ВДК 6 ГОСТ 10720-75 - электрод воздушно-дуговой диа- метром 6 мм. 2) Электрод ВДП 12х5 ГОСТ 10720-75 - электрод воздушно-дуговой плоский шириной 12 мм и высотой 5 мм. В нашей стране угольные электроды изготавливаются по следующему рецепту (в %): Кокс из грозненской нефти..........................38,8 Сажа № 3.........................................................15,4 Смола каменноугольная...............................23,0 Электродный бой...........................................22,8 Технологический процесс изготовления угольных электродов состоит из следующих операций: 1. Дробление кусковых (- на дробилках и в шаровых мельницах) материалов 2. Кальцинирование (- прокалка при 700...9500 С) 3. Просев для получения (- на механических виброситах) необходимого гранулометрического состава сыпучих материалов 4. Дозировка по весу (- на весах) 5. Смешивание завеса (- в механических мешалках при температуре 80...1100 С) 6. Прессовка (- формовка или прошивка) 7. Обжиг (- температура нагрева до 1400 С) 8. Механическая обработка 9. Приемка по контролю качества Полезным является поверхностное омеднение электродов, улучшающее их стойкость при повышенных плотностях тока. 1.3. Графитовые электроды Графитовые электроды изготавливаются из угольных посредством с дополнительной высокотемпературной обработки графитизации. Графитизация осуществляется длительной выдержкой угольных стержней при 25000 - 26000С. Нагрев обеспечивается пропусканием по стержням тока достаточно большой силы. Эта операция является весьма энергоемкой и стоимость графитовых электродов в связи с этим значительно выше угольных. Задача такой обработки сводится к перестройке относительно хаотичного расположения атомов в атмосферном углероде в строгую кристаллическую решетку графита строение в виде правильных шестиугольников, с постоянными параметрами решетки - расстоянием между атомами в каждом слое и между слоями. Неплавящиеся графитовые электроды, специально предназначенные для дуговой резки и сварки, по гос. стандартам не изготавливаются, поэтому в ряде случаев их делают путем разрезки и обтачивания графитизированных электродов по ГОСТ 4426 - 71. 1.4. Вольфрамовые электроды Вольфрамовые электроды являются более удобными для большинства сварочных работ. Вольфрам один из наиболее тугоплавких металлов. Его температура плавления - 36000К (33770С). Температура кипения - 50000К (47000С). Скрытая теплота плавления - 1160 кал/ч. Вольфрамовые стержни изготавливаются из порошка после его просеивания и спекания. Технологический процесс изготовления вольфрамовых электродов состоит из следующих операций: 1. Получение порошкообразного (путем восстановления водородом оксида вольфрама WO3 при 500-8000С или электролизом расплавов минералов вольфрама с бурой при температуре 10500С ... 13000С) 2. Прессование (на специальных прессах) 3. Спекание и проковка (приводит к значительному свариванию отдельных частиц) 4. Волочение (до получения электродов нужного диаметра, проволоку диаметром 0,01 мм) Вольфрамовые электроды при сварке использую как катод, т.к. при использовании их как анода они быстро расходуются. По этой причине сварка неплавящимся вольфрамовым электродом постоянным током обратной полярности практически не применяется. В некоторых случаях вольфрамовые электроды достаточно стойки и в дуге переменного тока. Усиливается расход вольфрамового электрода плавлением из-за образования на его торце более легкоплавких сплавов вольфрама с составляющими свариваемого металла при: а) Прямом контакте электрода со свариваемым изделием при коротких замыканиях при зажигании дуги. б) Конденсация паров и попадании капель из сварочной ванны на торец электрода. Поэтому дугу зажигают на угольной пластине или наложением в момент зажигания на дуговой промежуток высокого напряжения большой частоты, вызывающего пробой без контакта (с помощью осциллятора). Для безконтактного зажигания дуги и ее стабилизации в составе электрода должны быть составляющие с малой работой выхода электрона. С этой целью в состав вольфрамового электрода вводят двуокись тория (ThO2) в количестве 1,5-2% и называется торированными электродами. Торированные электроды (марки ВТ-15) более стойкие против оплавления торца и дают в швах меньшее количество вольфрамовых включений, получающихся при падении капель с электрода в ванну. Однако торированные электроды в связи с естественной радиоактивностью тория требуют применения мер предосторожности, определяемыми санитарными правилами использования радиоактивных веществ. В последнее время разработаны лантанирование и итрирование вольфрамовых электродов. Вольфрамовые электроды весьма чувствительны к окислению, даже при наличии относительно небольших количеств кислорода в газовой фазе дуги. Образующийся окись вольфрама с низкой температурой плавления приводит к интенсивному расходованию электрода. "Та". Возможно, что применение танталовых электродов в качестве неплавящихся (т-ра плавления тантала (30000С) может быть целесообразно и при сварке в тех случаях, когда включения тантала в шве менее вредны, чем вольфрамовые. Для неплавящихся вольфрамовых и танталовых электродов ГОСТ не разработан, их изготавливают по техническим условиям. Лекция №2 Сварочная проволока, электродные стержни, прутки, пластинчатые электроды для сварки и наплавки План: 2.1. Общие сведения о сварочной проволоке, электродных стержнях, прутках, пластинчатых электродах для сварки и наплавки 2.2. ГОСТ 2246—70 «Проволока стальная сварочная» 2.3. ГОСТ 7871-75 «Проволока сварочная из алюминия и алюминиевых сплавов» 2.4. ГОСТ 16130-90 «Проволока и прутки из меди и сплавов на медной основе сварочные» 2.5. Сварочные проволоки для сварки титана и его сплавов 2.6. Общие сведения о порошковой проволоке 2.7. Классификация порошковых проволок 2.8. Маркировка порошковой проволоки 2.9. Технологический процесс изготовления 2.1. Общие сведения о сварочной проволоке, электродных стержнях, прутках, пластинчатых электродах для сварки и наплавки В большинстве случаев сварки плавлением и при всех наплавочных работах в расплавляемый основной металл вводится добавочный, наплавляемый металл, в результате их смешивания образуется сварочная ванна. Кристаллизация металла сварочной ванны приводит к образованию металла сварного шва или наплавки. Для каждого способа сварки (руч., автоматич., полуавтом.) размеры электродов и присадочных проволок определяются удобством управления ими, а иногда и особенностями их плавления, связанными с режимом источника тепла. При автономном введении присадки в пламя или дугу неплавящимся электродом для удобства работы длина присадки, вводимой в ручную, обычно ограничивается примерно 800 мм. Для механизированных способов сварки (наплавки) наоборот, удобнее пользоваться плавящимися электродами (электродной проволокой), а иногда и присадочной проволокой большой длины, позволяющими достаточно длительно выполнять сварочную операцию без перерыва на их стену. Наиболее распространенным материалом для плавящихся электродов при дуговой сварке является проволока, полученная либо горячей прокаткой, либо волочением после горячей прокатки. В тех случаях, когда металл наплавки должен обладать достаточно высокой твердостью, часто примерно такими же характеристиками должны обладать и присадочные материалы, т.е. сварочные проволоки такими характеристиками не возможно изготовлять и поэтому используются литые стержни. Для электрошлаковой сварки кроме обычных проволочных электродов применяются и специальные в виде пластинчатых и пластино-проволочных электроды. Пластино-проволочные электроды, как правило комбинируются из пластин с каналами, в которые подаются обычные электродные проволоки, в ряде случаев отличающиеся по составу от пластин для регулирования химического состава металла шва. Наиболее широкое применение в качестве присадочных материалов находят сварочные проволоки, в связи с этим во многих странах разработана техническая документация регламентирующая их поставку. Из сварочной проволоки изготовляются стержни плавящихся электродов с покрытием. При сварке под флюсом и в среде защитных газов сварочная проволока используется в качестве плавящегося электрода без покрытия. 2.2. ГОСТ 2246—70 «Проволока стальная сварочная» Согласно ГОСТ 2246—70 «Проволока стальная сварочная» сварочная проволока выпускается диаметром 0,3; 0,5; 0,8; 1; 1,2; 1,4; 1,6; 2; 2,5; 3,0; 4; 5; 6; 8; 10 и 12 мм. Проволока первых семи диаметров предназначена в основном для полуавтоматической и автоматической сварки в защитном газе. Для автоматической и полуавтоматической сварки под слоем флюса применяют проволоку диаметром 2 – 6 мм. Проволока диаметром 1,6 – 12,0 мм предназначена для изготовления стержней электродов. Проволока поставляется в мотках (бухтах) весом 1,5—40 кг. ГОСТ предусматривает выпуск проволоки из сталей 77 марок, различных по химическому составу: а) низкоуглеродистых, содержащих до 0,12% углерода и предназначенных для сварки мало- и среднеуглеродистых, а также некоторых низколегированных - сталей; это проволоки марок Св-08, Св-08А, СВ-08АА, Св-08ГА, Св-10ГА, Св-10Г2; б) легированных марганцем, кремнием, хромом, никелем, молибденом, титаном и ванадием, применяемых для сварки низколегированных сталей соответствующих марок; к ним относятся проволоки Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-12ГС и др., всего 30 марок; в) высоколегированных, для сварки специальных сталей и наплавки; это проволоки Св-12Х11НМФ, Св-12Х13, Св-08Х14ГНТ и др.; всего 41 марка. Обозначение сварочной проволоки состоит из букв Св (сварочная) и буквенно-цифрового обозначения ее состава. Первые две цифры указывают на содержание в проволоке углерода в сотых долях процента. Затем буквой и цифрой (цифрами) поочередно указываются наименование и содержание в процентах легирующих элементов. При содержании легирующего элемента в проволоке менее 1 % ставится только буква этого элемента. Условное буквенное обозначение легирующих элементов приведено в табл. 2.1. Таблица 2.1 |