При сварке в нижнем положении электрод имеет наклон от вертикали в сторону  направления сварки. Перемещение  электрода при сварке может осуществляться способами "к себе" и "от себя".

     При отсутствии поперечных колебательных  движений конца электрода ширина валика равна (0,8 - 1,5) d электрода. Такие швы (или валики) называют узкими, или ниточными. Их применяют при сварке тонкого металла и при наложении первого слоя в многослойном шве.

     Получение средних швов (или валиков), ширина которых обычно не более (2 - 4) d электрода, возможно за счет колебательных движений конца электрода.  

     

 

     Рисунок 2. Основные виды траекторий поперечных колебаний  конца электрода

     В зависимости от длины различают  короткие (250 300 мм), средние (350 1000 мм) и  длинные (более 1000 мм) швы. В зависимости от размеров сечения швы выполняют однопроходными или однослойными, многопроходными или многослойными. Однопроходная сварка производительна и экономична, но металл шва недостаточно пластичен вследствие грубой столбчатой структуры металла шва и увеличенной зоны перегрева. В случае многослойной сварки каждый нижележащий валик проходит термическую обработку при наложении последующего валика, что позволяет получить измельченную структуру металла шва и соответственно повышенные механические свойства шва и сварочного соединения. Расположение слоев при многослойной сварке бывает трех видов наложения; последовательное каждого слоя по всей длине шва, "каскадным" способом и способом "горки". Оба последних способа применяют при сварке металла значительной толщины (более 20 25 мм). При выполнении многослойных швов особое внимание следует уделять качественному выполнению первого слоя в корне шва. Провар корня шва определяет прочность всего многослойного шва.

  3.3 Подбор силы тока и диаметра электрода

     Силу  сварочного тока выбирают в зависимости  от марки и диаметра электрода, при  этом учитывают положение шва  в пространстве, вид соединения, толщину и химический состав свариваемого металла, а также температуру  окружающей среды. При учете всех указанных факторов необходимо стремиться работать на максимально возможной силе тока.

     Силу  сварочного тока определяют по формуле

     Iсв=πdэ2*j/4,

     где dэ - диаметр электрода (электродного стержня), мм;

           j - допускаемая плотность тока, А/мм2.

    Таблица

  Значения допускаемой плотности тока в электроде

 

     При приближённых подсчётах величина сварочного тока может быть определена по одной  из следующих формул:

     Iсв=k*dэ

     Iсв=k1*dэ1,5

     Iсв=dэ*(k2+α*dэ)

     где dэ - диаметр электрода (электродного стержня), мм;

     k1, k2, α - коэффициенты, определённые  опытным путём:

     k1=20…25; k2=20; α=6.

 

   4. Типы электродов (тип покрытия, функции покрытия, реакции шлак металл, газ-металл)

     Покрытие  электрода предназначено для  повышения устойчивости горения дуги, образования комбинированной газошлаковой защиты, легирования и рафинирования металла. Для изготовления покрытий применяют различные материалы (компоненты).

     1. Газообразующие компоненты - органические  вещества: крахмал, пищевая мука, декстрин либо неорганические вещества, обычно карбонаты (мрамор СаСО3, магнезит МgСО3 и ДР-).

     2. Легирующие элементы и элементы-раскислители: кремний, марганец, титан и др., используемые в виде сплавов  этих элементов с железом, так  называемых ферросплавов. Алюминий  в покрытие вводят в виде  порошка-пудры. 

     3. Ионизирующие или стабилизирующие компоненты, содержащие элементы с низким потенциалом ионизации, а также различные соединения, в состав которых входят калий, натрий, кальций, мел, полевой шпат, гранит и др.

     4. Шлакообразующие компоненты, составляющие  основу покрытия, - обычно это  руды (марганцовая, титановая), минералы (ильменитовый и рутиловый концентраты, полевой шпат, кремнезем, гранит, мрамор, плавиковый шпат и др.)

     5. Связующие - водные растворы силикатов  натрия Na2OSiO; и калия K2OSiO2, называемые  натриевым или калиевым жидким  стеклом, а также натриево-калиевым жидким стеклом.

     6. Формовочные добавки — вещества, придающие обмазочной массе лучшие  пластические свойства, - бентонит, каолин, декстрин, слюда и др.

     Для повышения производительности сварки, увеличения количества дополнительного металла, вводимого в шов, в покрытии электродов может содержаться железный порошок до 60% массы покрытия. Многие материалы, входящие в состав покрытия, одновременно выполняют несколько функций, обеспечивая и газовую защиту в виде газа СО2, и шлаковую защиту в виде СаО и т. д.

     Газовая защита образуется в результате диссоциации  органических веществ при температурах выше 200 °С:

     Cn (H2O)n.i - (п - 1)СО + (п - 1)Н2 + С; 

     диссоциации карбонатов при температуре ~900 °С (при  парциальном давлении в газовой фазе РCO2 = 1 (кгс/см2)

     СаСОз -» СаО + СО2; МgСОз -> МgО+СО2,

     а также последующей диссоциации  СО2:

     2СО2 -+ 2СО + О2

     Состав  шлакообразующих может быть различным; это окислы СаО, MgO, MnO, FeO, AI2O3, SiO2, TiO2, Na2O, галогены CaF2 и др.

     Виды (типы) электродных покрытий

     Кислое  покрытие (А) отличается тем, что в  его состав входят образующие шлаковую защиту различные руды и материалы, содержащие большое количество кислорода, напри мер гематит содержит 92% Fe2O3, гранит - 66 - 71% SiO2, 15 - 21% AI2O3 и т. п. Для удаления кислорода и восстановления железа из оксидов применяют ферросплавы, для газовой за щиты вводят органические примеси - крахмал, декстрин. Сварка электродами с этим покрытием возможна на постоянном и переменном токе во всех положениях. В сварочной ванне происходит активное раскисление железа, она кипит, что способствует дегазации металла. Допускается сварка при небольшой окалине и ржавчине, однако при этом происходит повышенное разбрызгивание, и вследствие применения ферромарганца выделяется, значительное количество токсичных марганцевых соединений, что ограничивает применение таких покрытий. Кроме того, металл шва склонен к образованию кристаллизационных трещин.

     При плавлении кислых покрытий (А) большая  часть введенных в них ферросплавов окисляется рудами; легирование металла кремнием и марганцем идет по схеме кремнемар-ганцевосстановительного процесса; оно не позволяет легировать металл элементами с большим сродством к кислороду. Образующиеся шлаки, обычно кислые, не содержат СаО и не очищают металл от фосфора. В наплавленном металле много растворенного кислорода и неметаллических включений.

     В результате швы обладают пониженной стойкостью против горячих трещин, ударная вязкость металла шва  обычно не превышает 12 кгс-м/см2. В связи  с высоким содержанием в покрытии ферромарганца и окислов железа они более токсичны, так как аэрозоли в зоне сварки и зоне дыхания сварщика содержат Большое количество вредных соединений марганца.

     Основное  покрытие (Б) содержит: фтористокальциевое соединение - плавиковый шпат, в котором CaF2 более 75%; карбонаты кальция - мрамор, мел с содержанием более 92% СаСО3 и ферросплавы. При расплавлении это покрытие кроме шлака выделяет большое количество защитного углекислого газа, образующегося вследствие диссоциации карбонатов. Сварка электродами с основным покрытием возможна постоянным током с обрат ной полярностью и во всех положениях. Для сварки переменным током в покрытие добавляют более активные стабилизаторы - калиевое жидкое стекло, поташ и др. Металл, наплавленный электродами с основным покрытием, обладает высокими механическими показателями, особенно ударной вязкостью при положительных и низких температурах; не склонен к образованию кристаллизационных трещин и старению; содержит минимальное количество кислорода и азота. Эти электроды применяют для сварки наиболее ответственных деталей и конструкций. Следует иметь в виду, что сварка электродами с основным покрытием должна вестись короткой дугой и при хорошей очистке свариваемых кромок от ржавчины, окалины, жира и влаги во избежание образования пористости в швах.

     Эти покрытия слабо окислительные, поэтому  позволяют легировать металл шва элементами с большим сродством к кислороду. Наличие большого количества соединений кальция, хорошо связывающих серу и фосфор и выводящих их в шлак, обеспечивает высокую чистоту наплавленного металла, его повышенные пластические свойства, а легирование марганцем и кремнием обеспечивает высокую прочность. Швы, выполненные такими электродами, обладают высокой стойкостью против образования горячих трещин и наиболее высокой (по сравнению с любыми другими покрытиями) ударной вязкостью, которая составляет не менее 13 кгс-м/см2 и может достигать 25 кгс-м/см2.

     При использовании этих электродов металл шва склонен к образованию пор при загрязнении кромок маслом и ржавчиной, а также при увеличении толщины покрытия и длины дуги. На базе покрытий основного типа (Б) обычно составляют композиции покрытий электродов для сварки ответственных конструкций из низколегированных и углеродистых ста лей, среднелегированных сталей и всех электродов для сварки высоколегированных сталей.

     Целлюлозное покрытие (Ц) содержит в основном оксицеллюлозу  или аналогичные ей органические вещества, а также рутил и ферросплавы. Это покрытие при расплавлении выделяет главным образом много защитного газа и небольшое количество шлака для процесса раскисления. Электроды с этим покрытием пригодны для сварки во всех положениях на постоянном и переменном токе и употребляются в основном для сварки первого слоя стыков труб.

     Рутиловое покрытие (Р) содержит 50% рутилового концентрата, в котором 50% ТЮ2, карбонаты кальция - мрамор, тальк, мусковит, магнезит, ферросплавы, целлюлозу. Газовая защита обеспечивается за счет диссоциации материалов и органической составляющей. Раскисление и легирование - ферросплавами.

     Электроды с рутиловым покрытием пригодны для сварки постоянным и переменным токами во всех положениях. Они обеспечивают высокое качество наплавленного  металла, обладают хорошими технологическими свойствами и применяются для сварки низкоуглеродистой стали. В международной практике приняты следующие условные обозначения видов (типов) электродных покрытий (в скобках приведено обозначение электродных покрытий по ГОСТ 9466-75):

     А (А) - электроды с покрытием кислого  типа;

     В (Б) - электроды с покрытием основного типа;

     R (Р) - электроды с покрытием рутилового  типа;

     С (Ц) - электроды с целлюлозным покрытием;

     RA - электроды с покрытием кисло-рутилового  типа;

     RB - электроды с покрытием рутил-основного  типа;

     RC - электроды с покрытием рутил-целлюлозного типа;

     S (П) - электроды с покрытиями прочих  видов, в том числе специальными.

     К физическим свойствам шлака, образующегося  при плавлении электродного покрытия, относятся: