По назначению металлические электроды для ручной дуговой сварки сталей и наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами, изготовляемые способом опрессовки, подразделяются (ГОСТ 9466--75):
-для сварки углеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением разрыву до 60 кгс/мм2 (600 МПа), с условным обозначением - У;
-для сварки легированных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 60 кгс/мм2 (600 МПа) -- Л;
-для сварки легированных теплоустойчивых сталей - Т;
-для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами -- В;
-для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами -- Н.
По толщине покрытия электроды подразделяются на электроды с тонким, средним, толстым и особо толстым покрытиями. ГОСТ 9466--75 предусматривает также три группы электродов -- 1, 2, 3, характеризующиеся требованиями к качеству (точности) изготовления электродов, состоянием поверхности покрытия, а также содержанием серы и фосфора в наплавленном металле.
По виду покрытия электроды подразделяются:
с кислым покрытием А, с основным покрытием -- Б, с целлюлозным покрытием -- Ц, с рутиловым покрытием -- Р, с покрытием смешанного вида -- с двойным обозначением, с прочими видами покрытий -- П. Электродные покрытия состоят из шлакообразующих, газообразующих, раскисляющих, легирующих, стабилизирующих и связующих (клеящих) компонентов.
В зависимости от того, в каком пространственном положении выполняется сварка, электроды подразделяются:
для сварки во всех положениях с условным обозначением 1;
для сварки во всех положениях, кроме вертикального сверху вниз,-- 2; для положений нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх 3; для нижнего и нижнего «в лодочку» -- 4.
Электроды подразделяются по роду и полярности тока, а также по номинальному напряжению холостого хода источника питания сварочной дуги переменного тока.
Подразделение электродов по типам выполнено в ГОСТ 9467-75, 10051-75 и 10052-75. По ГОСТ 9467-75 предусмотрено 9 типов электродов для сварки углеродистых и низколегированных сталей (Э38, Э42, Э42А, Э46, Э46А, 350, Э50А, Э55 и Э60), 5 типов электродов для сварки легированных сталей повышенной и высокой прочности (ЭТО, Э85, Э100, Э125 и Э150) и 9 типов электродов для сварки легированных теплоустойчивых сталей (Э-09М, Э-09МХ, Э-09Х1М, Э-05Х2М, Э-09Х2М1, Э-09Х1МФ, Э-10Х1М1НФБ, Э-10ХЗМ1БФ, Э-10Х5МФ). Обозначают электроды для сварки углеродистых и легированных сталей по ГОСТ 9466--75. Например, электроды типа Э46А по ГОСТ 9467--75 марки УОНИ-13/45 диаметром 3,0 мм для сварки углеродистых и низколегированных сталей обозначаются так:
Э46А-УОНИ-13/45-3,0)-УД2
Е43 2(5)-Б10 Г0СТ 9466-75
ГОСТ 9467-75,
где Э -- электрод для дуговой сварки; 46 -- минимальное гарантируемое временное сопротивление разрыву, обусловленное ГОСТ 9467--75; А -- улучшенный тип электродов; буква У обозначает, что электроды предназначены для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 60 кгс/мм2 (600 МПа); Д -- толщина покрытия; 2 -- вторая группа. В знаменателе цифры 43 2 (5) указывают характеристики наплавленного металла и металла шва; буква Б обозначает основной тип покрытия; 1 -- пространственное положение, в котором может выполняться сварка, О -- постоянный ток обратной полярности. Для электродов, применяемых для сварки углеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением разрыву до 60 кгс/мм2 (600 МПа), после буквы Е тире не ставится. Для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами электроды согласно ГОСТ 10052--75 классифицируются по химическому составу наплавленного металла и его механическим свойствам. ГОСТ 10052--75 предусматривает 49 типов электродов. Обозначения типов электродов состоят из индекса Э и следующих за ним цифр и букв. Две цифры, стоящие после индекса, указывают среднее содержание углерода в наплавленном металле в сотых долях процента. Химические элементы, содержащиеся в наплавленном металле, обозначены следующими буквами: А -- азот, Б -- ниобий, В -- вольфрам, Г - марганец Д -- медь, М -- молибден, Н -- никель., С -- кремний, Т -- титан, Ф -- ванадий, X -- хром. Цифры, следующие за буквенными обозначениями химических элементов, указывают среднее содержание элемента в процентах. После буквенного обозначения элементов, среднее содержание которых в наплавленном металле составляет менее 1,5% цифры не проставляются.
Электроды для дуговой наплавки регламентируются ГОСТ 10051--75 (типы электродов, которые характеризуются химическим составом наплавленного металла и его твердостью).
Основными требованиями для всех типов электродов являются: обеспечение стабильного горения дуги и хорошего формирования шва; получение металла сварного шва заданного химического состава; спокойное и равномерное расплавление электродного стержня и покрытия; минимальное разбрызгивание электродного металла и высокая производительность сварки; легкая отделимость шлака и достаточная прочность покрытий; сохранение физико-химических и технологических свойств электродов в течение определенного промежутка времени; минимальная токсичность при изготовлении и при сварке.
В количество марок штучных плавящихся электродов, применяемых для сварочных и наплавочных работ, составляет несколько сот. Примерно такое же количество марок электродов применяется и в других странах. Из этого количества марок около десяти являются широко применяемыми для изготовления конструкций из обычных сталей, составляющих по объему производства - 90%. Другие марки, используемые отдельными небольшими или средними партиями, применяются для специфических сварочных и наплавочных работ. К ним относятся электроды для сварки среднелегированных и особенно высоколегированных сталей, обеспечивающих получение специальных физических свойств металла швов, электроды для сварки различных цветных металлов и сплавов, наплавочные и др. Именно эта группа электродов по мере развития производства сварных конструкций подвергается наиболее интенсивным исследованиям, так как находит чрезвычайно разнообразное применение. Ряд марок со временем теряет свою актуальность, разрабатываются и применяются новые марки, как заменяющие старые, так и решающие новые задачи.
Многие сварочные материалы разрабатываются и изготовляются самими потребителями. Хотя их общее использование в сварочном производстве количественно невелико, влияние их правильного выбора на качество и эксплуатационные характеристики различных сварных конструкций может быть решающим. Поэтому процесс разработки новых сварочных материалов чрезвычайно важен, и многие работники сварочного производства, работающие в различных научно-исследовательских учреждениях, заводских лабораториях и других организациях, связаны с их созданием и производством.
Разработка новых сварочных материалов в основном базируется на проведении экспериментальных исследований, иногда очень трудоемких и дорогих. Это определяется наличием весьма разнообразных факторов, которые необходимо учитывать при разработке новых материалов: стоимость материалов, технологичность их изготовлении и применения, обеспечение определенных заданных свойств сварных или паяных соединений при различных способах изготовления конструкций, дефицитность исходных материалов, особенности их поставки и ряд других.
4. Технологическая часть
Основные этапы сварочных работ
При проведении сварочных работ и изготовлении сварных конструкций необходимо соблюдать ряд требований, которые к ним предъявляются. Основным в этом деле требованием является точное соответствие сварной конструкции эксплуатационному предназначению.
Сварная конструкция должна быть очень прочной и надежной, жесткой, но при всех затратах труда и материалов она должна быть экономичной.
Всего каждой конструкции предстоит пройти несколько этапов.
Это процесс сборки и предшествующие ему составление проекта и изготовление. На этапе составления проекта необходимо рассмотреть все варианты, в которых возможно скомпоновать схемы будущего изделия, а также выбрать методы, которыми будет изготовлено изделие, а затем смонтировано.
Готовое изделие или конструкция должна быть устойчивой и долговечной, - именно такие требования предъявляются к ней по параметрам наработки.
Кроме того, изделию должна быть свойственна ремонтопригодность и высокая технологичность.
Под технологичностью подразумевают возможность производства каждого составляющего элемента конструкции или непосредственно ее с помощью самого высокопроизводительного оборудования, а также при минимальных затратах труда.
К примеру, можно использовать штамповку деталей, а не кислородную вырезку.
Самые маленькие или отдельные готовые составляющие элементы сварных конструкций называются сварными узлами. Они представляют собой скрепленные между собой несколько деталей посредством сварочного процесса.
При сварочных работах с использованием электрозаклепок возможны саморазрушения сварных конструкций за счет образования высоких внутренних напряжений.
Поэтому не рекомендуется прибегать к нахлесточной сварке при работе с очень большими отверстиями или с теми, которые имеют диаметр меньше, чем 30 миллиметров.
Сварочным производством называют совокупность нескольких технологических операций, в результате которых получаются готовые сварные конструкции или их составляющие части.
В процесс сварочного производства входят работы по заготовке, сборке, сварке, отделке. Дополнительными операциями считаются вспомогательные и контрольно-проверочные работы.
Каждый комплекс перечисленных работ состоит в свою очередь из определенного набора мероприятий.
Заготовительный этап.
Остановимся подробнее на комплексе заготовительных работ в сварочном производстве.
Заготовительные работы представляют собой процесс, в котором производятся заготовки для будущих сварных деталей либо деталей, которые будут использованы в сварных узлах.