Вещества для электродных покрытий

Применяемые для приготовления защитных электродных покрытий вещества могут быть классифицированы на следующие группы:

Шлакообразующие — минеральные вещества, содержащие окислы металлов (руды): титановую руду (ильменит), обогащенную титановую руду (титановый концентрат), природную двуокись титана (рутил), марганцевую руду (пиролюзит), полевой шпат, плавиковый шпат, мел, фарфоровую глину (каолин), кварц, мрамор.

Титановая и марганцевая руды увеличивают скорость затвердевания шлака, что особенно важно при сварке вертикальных и потолочных швов. Титановая руда также увеличивает скорость плавления электрода, что повышает производительность сварки. Полевой шпат увеличивает устойчивость горения дуги, но при этом повышает жидкотекучесть шлаков. Его иногда заменяют гранитом. Плавиковый шпат и двуокись титана понижают вязкость и температуру плавления шлака, придают ему нужную скорость затвердевания. Однако плавиковый шпат в то же время снижает устойчивость горения дуги, так как входящий в его состав фтор способен образовывать отрицательные ионы, наличие которых уменьшает величину заряда катодного пятна, вследствие чего для повторного зажигания дуги переменного тока требуется более высокое напряжение.

Газообразующие — крахмал, древесная мука, хлопчатобумажная пряжа, целлюлоза, древесный уголь, пищевая мука.

Раскислители — ферромарганец, ферросилиций, ферротитан, ферромолибден, алюминий.

Легирующие — ферромарганец, ферросилиций, феррохром, ферротитан и реже окислы металлов (окись меди, окись хрома, углекислый никель и др.). Основным легирующим веществом в большинстве покрытий является ферромарганец, который служит одновременно раскислителем.

Марганцевая руда также используется как легирующее вещество в покрытии, увеличивая содержание марганца в металле шва. Для легирования углеродом в покрытие вводят графит.
Связующие придают покрытию вид пасты и после затвердевания прочно удерживают его на стержне. Для этой цели применяют жидкое стекло, реже—декстрин.

Стабилизирующие — поташ, калиевое жидкое стекло.

Защитные покрытия принято классифицировать по виду основных веществ, входящих в них и определяющих действие покрытия на металл сварочной ванны. По этому признаку все покрытия делят на 4 группы: руднокислые (Р); рутиловые (Т); фтористокальциевые (Ф); органические или газозащитные (О).

Руднoкислые покрытия состоят в основном из окисловмарганца, железа, кремния. Газовая защита обеспечивается органическими веществами, разлагающимися в процессе плавления электрода. В качестве раскислителя в покрытие вводится ферромарганец.

При сварке электродами с этими покрытиями происходит насыщение наплавленного металла кислородом и водородом в большей степени, чем при фтористокальциевых покрытиях. Поэтому при сварке малоуглеродистой стали ударная вязкость металла шва не превышает 12—14 кгс*м/ кв.см , а после старения снижается на 60—70%. Швы склонны к трещинообразованню, особенно, при повышенном содержании углерода в металле шва. При введении активных раскислителей (кремния, алюминия) в проволоку или покрытие шов может получиться пористым. Руднокислые покрытия не применяются для сварки среднеуглеродистых и легированных сталей, а также в сочетании с проволокой из спокойной стали. Руднокислые покрытия обладают повышенной токсичностью, так как при плавлении выделяют окислы марганца, вредные для организма.

Рутиловые.покрытия в качестве основной шлакообразующей части содержат от 30 до 50% рутила (двуокись титана) с добавками шлакообразующих элементов (полевого шпата, магнезита и др.). Для создания газовой защиты дуги в покрытие вводят от 2 до 8% органических веществ — целлюлозы, декстрина 15 до 25% карбонатов (мрамор, мел), а для раскисления — 15% ферросплавов: ферромарганца, ферросилиция. Для повышения коэффициента наплавки в эти покрытия иногда вводят железный порошок. Рутиловые покрытия обеспечивают устойчивое горение дуги на переменном токе, малочувствительны к изменению длины дуги, наличию окалины и ржавчины, почти не выделяют при сварке вредных газов и паров.

Фтористокальциевые покрытия не содержат окислов железа и марганца, их основной частью является углекислый кальций (мрамор), и плавиковый шпат (флюорит). В качестве раскислителей в эти покрытия вводятся ферросилиций, ферромарганец, ферротитан, алюмииий. Для легирования шва могут вводиться металлические порошки.

Фтористокальциевые покрытия дают наплавленный металл с меньшим содержанием кислорода и водорода, мало склонный к старению и образованию кристаллизационных и холодных трещин, обладающий высокой пластичностью и ударной вязкостью. Поэтому электроды с этими покрытиями применяют при сварке стали больших толщин и изготовлении ответвленных конструкций.

При использовании электродов с фтористокальциевыми покрытиями дуга должна быть предельно короткой. При сварке длинной дугой, а также при наличии на основном металле ржавчины, окалины, или при повышенной влажности покрытия металл шва может получаться пористым. Фтористокальциевые покрытия обеспечивают повышенное усвоение металлом шва легирующих примесей — марганца, хрома и молибдена, которые в этом случае почти не выгорают. Поэтому все электроды для сварки легированных сталей и специальных сплавов, а также для наплавки имеют фтористокальциевые покрытия.

Недостатком фтористокальциевых покрытий является наличие в них плавикового шпата, снижающего устойчивость горения дуги, поэтому при сварке ими применяют постоянный ток обратной полярности. Для сварки на переменном токе в эти покрытия вводят поташ или калиевое жидкое стекло, чтобы повысить устойчивость горения дуги.

Органические (газозащитные) покрытия дают небольшое количество шлаков и поэтому пригодны для сварки вертикальных, потолочных и труднодоступных швов, а также стали малых толщин (до 3 мм). В защитной среде газов содержится много водорода, что обеспечивает восстановление окислов и улучшает качество наплавленного металла, но может вызвать образование пор. Основными компонентами этих покрытий является пищевая мука, целлюлоза и другие органические вещества.