Сварочные электроды

Тип урока: урок формирования новых знаний.

Вид урока: лекция.

Цель урока:

• формирования знаний о сварочных электродах,
• организация работы по усвоению обучающими понятий,
• научных фактов, предусмотренных учебной программой.

Образовательные: познакомить с назначением и функциями покрытых электродов при сварке; активизировать познавательную деятельность;

развивающие: развить умение анализировать, сопоставлять, выделять главное;

воспитательные: показать важную и практическую значимость применения знаний по дисциплине.

• презентация “Сварочные материалы”,
• компьютер,
• мультимедиа,
• экран.

1. Г.Г.Чернышов. “Сварочное дело. Сварка и резка металлов”. Учебник. Проф.Обр.Издат. Москва. 2002 г.
2. Н.А. Юхин. “Выбор сварочного электрода”. Учебно-справочное пособие. Издательство “Соуэло”, Москва.2003 г.
3. Рабочий конспект.

Ход урока

При помощи мультимедийной установки и компьютера на экран показываются слайды.

Презентация к уроку

Для ручной дуговой сварки металлоконструкции широкого использования из различных сталей, металлов и сплавов, для наплавки слоев с особыми свойствами на поверхности деталей и узлов, а также для дуговой резки и строжки металла

2. Классификация сварочных электродов:

1. Металлические (плавящиеся и неплавящиеся) и неметаллические (угольные) электроды.
2. Металлические неплавящиеся электроды – вольфрамовые
3. Плавящиеся электроды: покрытые и без покрытия (проволока лента)

Обучающийся:

История сварочных электродов:

История сварочных электродов неразрывно связана с историей развития сварки и сварочных технологий. Впервые электрод был использован в экспериментах, связанных с исследованием свойств электрической дуги.

В 1881 году русский изобретатель Николай Николаевич Бенардос предложил использовать электрическую дугу, горящую между угольным электродом и металлической деталью, с целью соединения металлических кромок.

Спустя короткое время, в 1888 году, Н. Г. Славянов заменил уголь на голый металлический электрод (пруток), обычно изготавливавшийся из холоднокатаной стали (например, телеграфной проволоки, проволоки для изгороди и т. д.). Тем самым было положено начало дуговой сварке плавящимся электродом. Дугу от такого электрода было очень трудно зажигать и поддерживать, так как она горела на открытом воздухе, и поэтому наплавленный металл был сильно загрязнен и вспенен кислородом и азотом. Процесс сварки был не слишком благоприятен для пользователя и сопровождался образованием неровных поверхностей плавления, пористости и довольно обильным крупнокапельным переносом металла.

Намного улучшилось качество сварки с появлением нового изобретения – сварочного электрода с покрытием. Его создал инженер из Швеции Оскар Кельберг, (приблизительно в 1902 году). Как и большинство великих изобретений, оно появилось случайно, Кельберг хотел уменьшить стекание с электрода металла, при сварке, для этого он нанес на электрод клеево-силикатный материал, в результате чего, получилось выполнение не только поставленной задачи, но и таким способом улучшилась защита области сварки.

В 1928 году сварочные электроды начали выпускаться в промышленных масштабах, и также повсеместно использовать в различных отраслях народного хозяйства.

В 1933 году сварочные электроды стали производиться и в СССР, первая партия экспериментальных образцов была снята с конвейера на заводе ЛИМ

Технология изготовления электродов выглядит следующим образом:

В самой первой стадии изготовления электродов, обычную стальную проволоку распрямляют, после чего режут на стержни, длина которых равна необходимой длине сварочных электродов. Как правило, операция по резке и распрямлению проволоки, совмещена на одном станке.

После чего поверхность проволоки старательно зачищают от различных внешних загрязнений, в том числе ржавчины.

Затем полученные куски проволоки подвергают обмазке. Причем, необходимо, чтобы компоненты обмазки были заранее мелко измельчены, эта необходимость обусловлена тем, что в процессе сварки из кусочков обмазки должен образоваться шлак за сравнительно короткий временной промежуток, а надежное сплавление и образование шлака происходит только благодаря качественному измельчению и перемешиванию составных частей обмазки.

Измельчение компонентов обмазки обычно осуществляют двумя стадиями, первая из которых — это грубое дробление, а вторая — тонкое дробление (размол). Измельченные компоненты просеивают на ситах с огромным числом отверстий, достигающих 1600-3600 ячеек на единицу площади в 1см².

Технология производства электродов предполагает два основных возможных способа нанесения обмазки сварочных электродов:

• обмакивание или окунание;
• опрессовка;

Обмакивание применяют при производстве сварочных электродов лишь в случаях, когда обмазка не пригодна для нанесения технологией опрессовки.

Пасту для последующего обмакивания обычно замешивают до сметанообразного состояния, причем сначала смешивают сухие компоненты, после чего их замешивают в основе связующего вещества, выступающего клеем, который часто изготавливают на основе жидкого стекла. Электродные стержни окунают в ванну, наполненную обмазочной пастой, после чего стержни плавно вынимают, вследствие чего на электродных стержнях образуется тонкий и равномерно нанесенный слой обмазки.

Основным способом нанесения обмазки на электроды является опрессовка, так как этот способ нанесения обмазки при изготовлении сварочных электродов является современным и доминирует на большинстве современных электродных заводов.

Опрессовку выполняют на специализированных электродных прессах под высоким давлением, достигающим 400-800 атмосфер. При этом способе нанесения обмазки, паста для опрессовки обладает вязкостью влажной земли. На выходе из пресса, один из концов сварочного электрода зачищается для последующего захвата держателем при сварке.

Электроды, выполненные по технологии опрессовки, подвергаются сушке, которая необходима для удаления влаги из пасты, и придания слою обмазки максимальной прочности благодаря химическим реакциям между компонентами обмазки и жидким стеклом.

Окончательным этапом производства сварочных электродов является, после сушки, контроль качества и упаковка продукции.

Также стоит отметить, что от каждой партии изготовленных сварочных электродов обязательно берется проба для выполнения тестовой сварки с целью исключить возможное попадание брака в массовую продажу. Технология изготовления электродов предполагает бережливое хранение сварочных электродов в отапливаемом сухом помещении в целях избежание внезапной порчи продукции.

1. Функции покрытых электродов:

• подводят электрический ток к дуговому промежутку;
• зажигают дугу и перемещают ее в пространстве;
• регулируют токовый режим в процессе сварки;
• расплавляют основной и присадочный материал;
• формируют сварочную ванну;
• формируют сварной шов, необходимых геометрии и качества.

2. Размеры электродов

Покрытые электроды выпускаются диаметром от 1.6….8.0 мм, длиной 150…450мм в зависимости от диаметра электрода.

• легкое зажигание и устойчивое горение дуги;
• получение металла шва требуемого химического состава;
• равномерное расплавление стержня и покрытия электрода;
• высокую производительность при небольших потерях электродного металла на угар и разбрызгивание;
• получение плотных беспористых швов, не склонных к образованию горячих трещин;
• легкую отделяемость шлаковой корки от поверхности шва;
• минимальную токсичность при сварке.

Основное назначение электродных покрытий – обеспечение стабильности горения сварочной дуги и получение металла шва с заранее заданными свойствами (прочность, пластичность, ударная вязкость, стойкость против коррозии и т. п.). Стабильность горения сварочной дуги достигается снижением потенциала ионизации воздушного промежутка между электродом и свариваемой деталью.

Стабилизирующими элементами в покрытии являются щелочные и щелочно – земельные металлы (калий, кальций натрий).

Шлак, образующийся при расплавлении покрытия, создает на поверхности расплавленного металла защитный покров, а кроме того, служит для защиты капель электродного металла, переходящих через дуговой промежуток, от воздействия кислорода и азота воздуха путем образования на их поверхности шлаковых оболочек.

Шлак, покрывающий сварной шов, уменьшает скорость охлаждения и затвердения металла шва, способствуя выходу из него газовых и неметаллических включений.

Легирование металла шва производится для придания специальных свойств наплавленному металлу. Наиболее часто применяются такие легирующие компоненты, как хром, никель, молибден, вольфрам, марганец, титан и др. Чаще металл шва легируют введением легирующих компонентов в состав покрытия электрода.

Шлакообразующими компонентами являются: титановый концентрат, марганцевая руда, каолин, мрамор, мел, кварцевый песок, доломит, полевой шпат и др.

Раскислители – вещества, способствующие восстановлению окиси железа (ферромарганец, ферросилиций, ферротитан).

Рафинирующие компоненты (соединение марганца и окись кальция), выводящие из сварочной ванны серу и фосфор в шлак.

Для повышения производительности, т. е. для увеличения количества наплавляемого металла в единицу времени, в электродные покрытия иногда вводят железный порошок, что улучшает технологические свойства электродов и повышает производительность сварки.

Для закрепления покрытия на стержне используют связывающие компоненты, наиболее распространенным из которых является жидкое стекло, которое обладает еще и стабилизирующими свойствами.