Типы покрытия электродов

Составы покрытия электродов различных типов могут очень сильно отличаться друг от друга. Состав покрытия определяет характер расплавления электрода, его сварочные свойства и показатели качества металла шва. Согласно DIN EN 499 у электродов для сваривания низколегированных сталей существуют покрытия следующих типов (см. Таблица 1).

Таблица 1. Типы покрытий согласно DIN EN 499

При этом следует различать основные и смешанные типы. Используемые как условные обозначения буквы происходят от английских терминов. Здесь буква C=cellulose (целлюлоза), A=acid (кислый), R=rutile (рутил) und B=basic (основной). В Германии основную роль играет рутил. Покрытие стержневых электродов может быть тонким, средним и толстым. Поскольку покрытие рутиловых электродов может быть любой толщины, для электродов с толстым покрытием было введено отдельное обозначение RR.

У легированных и высоколегированных электродов такого разнообразия покрытий нет. У стержневых электродов для сваривания нержавеющих сталей, которые регламентированы в DIN EN 1600, различают, к примеру, электроды с рутиловым и основным покрытием, как и у электродов для сваривания жаропрочных сталей (DIN EN 1599), однако и в этом случае среди рутиловых электродов есть смешанные рутилово-основные типы, что впрочем никак не проявляется в обозначениях. Это относится, например, к электродам, имеющим лучшие свойства при проведении сварочных работ в стесненных условиях. Стержневые электроды для сваривания высокопрочных сталей (DIN EN 757) выпускаются только с основным покрытием.

Состав и толщина покрытия имеют определяющее воздействие на сварочные характеристики. Это относится как к стабильности электрической дуги, так и переходу материала при сваривании и вязкости шлака и сварочной ванны.

Особенное значение при этом имеет размер переходящих в дуге капель. На Рис. 3 схематично показан переход капель при использовании четырех основных типов покрытия [1].

Целлюлозный тип (Рис. 3, c) характеризуется переходом материала в виде средних или крупных капель. Покрытие состоит большей частью из органических компонентов, сгорающих в дуге и образующих при этом защитный газ для защиты места сварки. Так как покрытие содержит кроме целлюлозы и других органических веществ лишь небольшие доли стабилизирующих дугу элементов, при сваривании почти не образуется шлака.

Рис. 3. Переход материала при использовании различных типов покрытия [1]

Электроды с покрытием целлюлозного типа особенно хороши для сварки вертикальных швов сверху вниз (Рис. 4, пол. PG), так как при их использовании не нужно опасаться опережающего выделения шлака.

Рис. 4. Позиции при сварке согласно ISO 6947

Кислый тип (А), при котором покрытие большей частью состоит из железной и марганцевой руды, выделяет в атмосферу дуги большие количества кислорода. Кислород проникает в металл шва и снижает его поверхностное натяжение. В результате получается переход материала в форме мелких капель и жидкий металл шва. Поэтому электроды такого типа не подходят для сварки в стесненных условиях. Кроме того, температура дуги очень сильно повышается, в результате чего становится возможным высокая скорость сварки, но появляется опасность подрезов. Описанные недостатки при вели к тому, что электроды с покрытием чисто кислотного вида в Германии практически не используются. Их место занял рутилово-кислый тип покрытия (RA), то есть тип, являющейся смесью кислого и рутилового покрытия. Такой электрод обладает соответствующими сварочными характеристиками.

Покрытие рутилового типа (R/RR) большей частью состоит из диоксида титана в форме минерального рутила (TiO2) или ильменита (TiO2 . FeO) либо из искусственного диоксида титана. Электроды этого типа также характеризуются переходом материала в форме мелких или средних капель, спокойным расплавлением с малым количеством брызг, очень тонким рисунком шва, хорошей удаляемостью шлака и легким повторным зажиганием. Последнне качество есть только у тех электродов с рутиловым покрытием, которые содержат большие доли TiO2. Это означает, что повторное зажигание уже оплавленного электрода возможно без удаления кратера покрытия (Рис. 5)

Рис. 5. Повторное зажигание на кратере покрытия

Образованная в кратере пленка шлака обладает - при достаточно высоком содержании TiO2 - практически проводимостью полупроводника, так что при установке кромки кратера на изделие возникает достаточно тока, чтобы зажигание дуги произошло и без соприкосновения стержня и изделия. Подобное спонтанное повторное зажигание всегда важно в тех случаях, когда процесс сваривания часто прерывается, например, при сваривании коротких швов.

Помимо чисто рутилового типа в эту группу покрытий входят и некоторые смешанные типы. Среди них следует упомянуть рутилово- целлюлозный тип (RC), в котором часть рутила заменяется целлюлозой. Так как при сварке целлюлоза сгорает, образуется меньше шлака. Поэтому этот тип может использоваться и при сваривании вертикальных швов, свариваемых сверху вниз (поз. PG). Но он обладает хорошими сварочными характеристиками и в других положениях. Другой смешанный тип - это рутилово-основной Typ (RB). Это покрытие несколько тоньше, чем покрытие типа RR. Это, а также особая шлаковая характеристика делают его особенно подходящим для сварки в вертикальном положении снизу вверх (PF).

Существует еще основной тип (В). В этом случае покрытие большей частью состоит из основных оксидов кальция (CaO) и магния (MgO), к которым в качестве разбавителя шлака примешивается плавиковый шпат (CaF2). Плавиковый шпат в больших долях ухудшает свариваемость при переменном токе. Поэтому чисто основные электроды нельзя сваривать при синусоидальном переменном токе, однако существуют и смешанные типы с меньшим содержанием плавикового шпата в покрытии, которые можно использовать при таком роде тока. Переход материала основных электродов характеризуется средними и крупными каплями, а сварочная ванна получается вязкотекучей. Электрод используется для сварки в любых положениях. Но вследствие повышенной вязкости металла шва наплавленные валики получаются несколько более выпуклыми и грубыми. Металл шва обладает очень хорошими свойствами ударной вязкости. Основные покрытия гигроскопичны. Поэтому следует тщательно обеспечивать сухость атмосферы при хранении таких электродов. Влажные электроды следует просушить. Однако, при сваривании сухими электродами металл шва обладает очень низким содержанием водорода.

Кроме электродов с нормальным выводом (<=105%) существуют и такие, которые благодаря железному порошку, добавляемому поверх покрытия, обладают большим выводом, большей частью >160 %. Такие электроды называются электродами с железным порошком в покрытии или высокопроизводительными электродами. Благодаря высокой производительности при расплавлении их применение в большинстве случаев более экономически оправданно, чем применение нормальных электродов, тем не менее область их использования, как правило, ограничена вертикальным (РА) и горизонтальным (РВ) позициями.

автор: Инженер Д. Петров