2.4. Неплавящиеся электроды

Неплавящиеся электроды служат для обеспечения стабильного горения электрической дуги. Они должны обладать высокой стойкостью при высоких температурах. Поэтому наиболее широкое применение получили электроды из тугоплавких материалов: графита, имеющего температуру плавления 3900°С, и вольфрама с температурой плавления 3410°С.

Угольные электроды. Для воздушно-дуговой резки и сварки металлов, для удаления прибылей и дефектов литья, строжки прихваток и сварных швов, для поверхностной резки металлов, срезки заклепок, подготовки кромок под сварку выпускают угольные электроды — омедненные и неомедненные, круглые — диаметром 4-18 мм и плоские сечением — 12x5 и 18x5 мм.

Вольфрамовые электроды. Электроды для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде инертных газов (аргона и гелия), а также для плазменных процессов сварки и резки, наплавки и напыления выпускают в соответствии с ГОСТ 23949-80 из чистого вольфрама и вольфрама с активирующими присадками (двуокиси тория, окиси лантана и окиси иттрия) диаметром 0,5-10 мм.

На поверхности электродов не должно быть раковин, расслоений, трещин, окислов, остатков технологических смазок, посторонних включений и загрязнений. Качество поверхности сильно влияет на время работы электрода до следующей перезаточки. Большей работоспособностью обладают электроды со шлифованной поверхностью.

Электроды должны быть прямыми. Непрямолинейность электродов не должна быть более 0,25% длины.

Введение в вольфрам присадок с меньшей величиной работы выхода электронов (окиси лантана, окиси иттрия и двуокиси тория) увеличивает эмиссию электронов с поверхности катода. Например, величина эмиссии с катода торированного вольфрама при температуре 3140 К примерно такая же, как у катода из чистого вольфрама при температуре 4000 К. Поэтому использование электродов с активирующими присадками позволяет значительно увеличить допустимый сварочный ток на электрод и увеличить работоспособность электрода.

Сварочные флюсы

Флюсы по химическому составу бывают: окисные (SiO2, MnO, CaO …), солевые (NaF, CaF2 …), солеоксидные.

По способу получения различат флюсы: плавленые, керамические, плавленно-керамические.

Керамические в качестве связующего, так же как и в обмазке качественных электродов, имеют жидкое стекло. Применяют преимущественно при наплавке поскольку можно вводить ферросплавы.

Плавленые флюсы по способу получения бывают стекловидные и пемзовидные. Последние получают, выливая расплав в воду или в струе воды.

После получения флюсов плавленым или керамическим путем их размалывают обычно механическим путем и просеивают.

Флюсы должны выполнять несколько функций:

- защита сварочной ванны и остывающего металла от окружающей среды (прежде всего от O и N), поэтому температура плавления флюса должна быть заметно ниже температуры плавления металла;

- флюс должен долго оставаться в вязком состоянии, чтобы обеспечить защиту поверхности металла от окисления при охлаждении в условиях, когда происходит линейное сжатие металла при охлаждении. Расплавленные металлы имеют достаточно большие диапазоны пластичного состояния (обычно несколько градусов);

В литературе используют терминологию: короткие и длинные шлаки, характеризующие падение вязкости при охлаждении. Это позволяет управлять удержанием металла сварочной ванны. При сварке в наклонных положениях используют короткие шлаки.

В ряде случаев флюсы могут обеспечивать рафинирование расплавленного металла, в основном уменьшение содержания окислов.

Окисные флюсы используют для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Для сварки высоколегированных сталей и цветных металлов используют в основном солевые или солеоксидные флюсы.

Многие легирующие элементы при высоких температурах имеют высокую химическую активность и легко окисляются. Поэтому сварка под окисными флюсами в таких случаях может приводить к загрязнению шва за счет окисления и перехода в шлак легирующих добавок с соответствующим ухудшением механических и коррозионных свойств. Поэтому в таких случаях используют безкислородные флюсы на основе галогенов, а в каких-то пограничных случаях – солеоксидные.

Преимущественно в сварочном производстве применяются плавленые стекловидные окисные флюсы в связи с тем, что в основном металлоконструкции изготавливаются из углеродистых и низколегированных сталей.

Плавленые пемзовидные флюсы используют реже - они более гигроскопичные.

Использование солевых флюсов резко снижает устойчивость горения дуги, поскольку галогены в дуговом разряде образуют отрицательные ионы, захватывая свободные электроны, поэтому уменьшается проводимость дугового разряда и устойчивость горения дуги.

Флюсы сварочные плавленые для автоматической сварки в России выпускают по ГОСТ Р 52222-2004, этот ГОСТ регламентирует характеристики нескольких десятков марок флюса для дуговой сварки и наплавки разных сталей, и для электрошлаковой сварки.