Современное производство электродов
При изготовлении неплавящихся электродов предприятия руководствуются ГОСТ 23949-80. Помимо вольфрама в производстве применяются электротехнический уголь и синтетический графит, характеризующиеся плавлением при высоких температурах. Требованиями ГОСТ 2246-70 регламентируются характеристики материалов, используемых для изготовления плавящихся электродов. Стальные стержни выпускаются из легированной, высоколегированной или углеродистой проволоки с покрытием, гарантирующим устранение внешних факторов и стабильность горения.
Особенности строения электродов
Сварочные изделия в длину составляют 250-450 мм. При производстве кончик стержня зачищается для фиксации в держателе. Оставшаяся часть покрывается смесями специального назначения. Состоящие из набора компонентов защитные покрытия предотвращают контакт плавящегося металла с воздухом. Стабилизирующий слой служит для ионизации дуги. Магнитное напыление формируется в процессе работы с помощью ферромагнитного порошка. Для обработки сварочных электродов на производстве применяется преимущественно четыре типа покрытий:
- Руднокислые – на основе ферромарганца с окислами железа и марганца, с содержанием кремнезема и органики, способствующей формированию газовой защиты рабочей области;
- Рутиловые – на основе диоксида титана (собственно рутила) с добавлением ферромарганца, кремнезема, карбоната кальция или магния;
- Фтористо-кальциевые – на основе карбонатов кальция и магния с содержанием ферросплавов и плавикового шпата;
- Органические – на основе целлюлозы с добавлением шлакообразующих веществ, силиката, диоксида титана и ферромарганца, который служит раскислительным и легирующим компонентом.
С целью нанесения покрытий для обработки электродов особенно распространена технология опрессовки под давлением, но на современном производстве используется и метод окунания. Защитный слой устраняет риск влияния атмосферных явлений в сварочной ванне и стабилизирует дуговой разряд, при проведении работ легируя и рафинируя металлическую поверхность шва. Тип покрытия обозначается в классификации электродов по нормам ГОСТ 9466-75 и ISO соответственно кириллицей и латинскими буквами. Защитный слой бывает и смешанным.
История появления сварочных электродов
Первый прототип современного электрода появился в 1802 году. Экспериментальные работы по изучению возможности практического применения дугового разряда проводились в России профессором Петровым. Но идея получила развитие лишь восемьдесят лет спустя, когда соединить металлические элементы с помощью угольного электрода пришло в голову изобретателю Н. Н. Бенардосу. Аналогичный замысел практически в то же время посетил Н. Г. Славянова, которому удалось усовершенствовать предложение коллеги, добившись результата.
Вместо угольного изделия изобретатель применил плавящийся стержень из материала, сходного по параметрам с нуждающимся в сварке металлом. В дальнейшем Н. Г. Славянов внес серьезный вклад в повышение эффективности сварочных электродов. Именно он начал применять расплавленный металлургический флюс для предотвращения в рабочей области окислительных процессов, выгорания металла, выделения серных и фосфорных примесей. Но русские изобретатели оказались не единственными, кто трудился над решением сложной задачи на рубеже XX века.
В 1904 году в Швеции появилась компания «ESAB». Основатель бизнеса О. Кьельберг работал в аналогичном направлении, пытаясь улучшить судостроительные технологии. Анализ достижений коллег и практические эксперименты шведского исследователя вывели сварку на новый уровень. Два года спустя после основания бренда ему удалось запатентовать одну из самых перспективных разработок в металлургии того времени. Именно О. Кьельбергу современный мир обязан появлением плавящихся электродов для сварки с защитным покрытием.
В 1911 году к внедрению инноваций в области соединения деталей из металла посредством дугового разряда присоединилась консервативная Англия. А. Строменгер внес серьезную лепту в расширение ассортимента покрытых электродов для сварки. Англичанин предложил использовать защитный слой из асбеста с силикатной пропиткой, наматывая в два слоя шнур и проволоку из алюминия, играющего роль раскисляющего элемента и устраняющего кислород. Образующийся в процессе работы шлак защищал сварочную ванну от влияния воздушных масс.
Когда английское изобретение, получившее известность как «Квази-арк», вышло за пределы Европы, мир уже знал, что такое сварочные электроды, хотя технологии их изготовления по-прежнему оказывались не слишком эффективными. Но уже в 1914 году ситуация изменилась. Честь разработки метода опрессовки тоже принадлежит англичанам. Инновация была запатентована С. Джонсом и заключалась в одновременном проталкивании через фильеру стержня и шихты. Однако и опрессовка оказалась не последним усовершенствованием в дуговой сварке.
Оригинальный вариант строения электродов был предложен совместно работавшими в США исследователями О. Андрусом и Д. Стреса три года спустя. Бумажный слой, фиксирующийся на стержне клеевым составом на силикатной основе, при сгорании начинал дымить, формируя защитную газовую среду для сварочной ванны. Дополнительный плюс простого решения заключался в ускорении появления и стабилизации дугового разряда. Однако внедрением бумажного покрытия развитие этого направления в сварочной индустрии не ограничилось.
Эффективные меры для защиты и легирования процесса сварки с помощью порошковых компонентов вновь предложили англичане. В 1925 году именно такую идею выдвинул А. О. Смит. Прочие европейские страны тоже не остались в стороне от общего дела. Французы О. Саразен и О. Монейрон впервые догадались применить в качестве покрытия сварочных электродов соединения щелочных и щелочноземельных элементов. Снижение потенциала ионизации – важный фактор для ускорения возбуждения и стабильной поддержки электрического разряда.
Историю появления сварочных электродов на этом этапе логично завершить, но ее развитие впереди. С начала экспериментов по применению для сварки электрической дуги на момент окончания первой четверти прошлого столетия изменилось их строение, покрытие и функционирование. Регулярные конструктивные усовершенствования плавящихся изделий позволили сформировать и воплотить эффективную концепцию дуговой сварки, отвечающую сегодняшним требованиям. Развитие технологий серийного изготовления привело к насыщению рынка.
Теперь производство сварочных электродов – высококонкурентная отрасль. Выпуск востребованной продукции для металлообработки обеспечивает процветание предприятий со строгим контролем качества, которое продолжает улучшаться по мере появления новых технологий. Предлагаем воспользоваться современными достижениями дуговой сварки, заказав по каталогу электроды требуемого назначения в нужном объеме по разумным ценам. Здесь во всем разнообразии представлена продукция, полностью соответствующая международным стандартам.
Классификация электродов для сварки
Основные группы – металлические и неметаллические изделия. К последней категории относятся только неплавящиеся электроды из графита и угля. В первую входят две подгруппы. Неплавящиеся металлические изделия бывают вольфрамовыми, торированными, лантанированными и итрированными. Плавящиеся электроды из металлов ранее выпускались без покрытий. Сегодня такие изделия используются лишь при работе в газовых средах. Большая часть сварочных электродов из металлов, относящихся к плавящимся, производится покрытыми.
Систематизацию постоянно растущего ассортимента усложняет появление на рынке большого количества марок, не регламентируемых стандартами. При выборе стоит ориентироваться прежде всего на паспорт изделия и ТУ. К определенным группам электродов для сварки относится несколько марок. Но классификация покрытых изделий по отдельным признакам разработана и определяется нормами ГОСТ 9466-75. Сварочные электроды различаются по назначению, характеристикам материала, свойствам защитного слоя и ряду других значимых параметров.
Назначение определяется типом стали, для работы с которой используются изделия. Всего в классификации выделяется пять категорий, обозначаемых кириллическими буквами У (углеродистые и низколегированные), Л (легированные конструкционные), Т (легированные теплоустойчивые), В (высоколегированные), Н (поверхностная наплавка). По нормам ГОСТ 9467-75 и ГОСТ 10051-75 цифрами указывается минимальное значение временного разрывного сопротивления. Литерой А обозначается высокая пластичность, вязкость и химические ограничения.
Сварочные электроды классифицируются по толщине защитного слоя. Четырем группам по возрастанию соотношения диаметров готового изделия и стержня (D/d) присвоены соответственно буквенные обозначения М (<1,2), С (<1,45), Д (<1,8), Г (>1,8). По требованиям ГОСТ 9466-75 дополнительно цифрами 1,2 и 3 указывается точность исполнения. Этот параметр определяется качеством поверхности защитного слоя, уровнем содержания серных и фосфорных элементов в наплавленном материале. В классификации отмечается и характер покрытия:
- Кислые (А/A);
- Основные (Б/B);
- Рутиловые (Р/R);
- Целлюлозные (Ц/C);
- Прочие (П/S);
- Кисло-рутиловые (АР/AR);
- Рутилово-основные (РБ/RB);
- Рутилово-целлюлозные (РЦ/RC);
- Рутиловые с железным порошком (РЖ/RR).
Эксплуатация некоторых электродов допускается для сварки в определенных положениях. Универсальные изделия по этому параметру обозначаются единицей. На ограничения по вертикальному применению в направлении сверху вниз указывает двойка. Допустимость использования в нижней, горизонтальной на вертикальной поверхности и вертикальной позиции по направлению снизу вверх отмечается тройкой. Четверка обозначает нижнее положение и нижнее в лодочку. Для рода и полярности тока сварочных электродов тоже предусмотрены цифровые обозначения.