 |
Рис. 1. Классификация материалов, применяемых при сварке плавлением
|
|
|
|
Рис. 1. Классификация материалов, применяемых при сварке плавлением
Лекция №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 допускаются изготовление электродов длиной 700+35 мм.
Пример:
1) Электрод ВДК 6 ГОСТ 10720-75 - электрод воздушно-дуговой диаметром 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... 110 0 С)
6. Прессовка (- формовка или прошивка)
7. Обжиг (- температура нагрева до 1400 0С)
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 электродыизготавливаются из угольных посредством 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 – 3600 0К (3377 0С).
Температура кипения - ~ 5000 0К (~4700 0С).
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 500-800 0С или электролизом расплавов минералов вольфрама с бурой при температуре 1050 0С... 1300 0С)
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 бесконтактного 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 иттрирование 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 (температура плавления тантала (3000 0С) 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.
|
|
|
