Elettrodi per saldatura

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Sono trascorsi più di cento anni dall’invenzione del primo efficiente elettrodo per saldatura, creato e brevettato dallo svedese O. Kelberg nel 1911. Guardando indietro ai decenni trascorsi da questo evento, si può affermare in modo inequivocabile: l’invenzione dell’elettrodo per saldatura è diventato un vero evento di importanza globale..

Come funzionano gli elettrodi

Per una migliore saldatura di metalli e leghe, è necessario selezionare una marca specifica di elettrodi per saldatura per ciascuno di essi. E per non sbagliare nella scelta, devi sapere quali tipi di elettrodi esistono, come riconoscere i loro segni e le aree di applicazione – le risposte sono in questo articolo.

Lo scopo dell’elettrodo, le sue caratteristiche

L’elettrodo è un collegamento importante nella tecnologia della saldatura ad arco elettrico: è progettato per fornire corrente elettrica all’oggetto di saldatura. Oggi ci sono molti tipi e marchi di elettrodi per saldatura che hanno la loro stretta specializzazione..

Gli elettrodi devono soddisfare le seguenti condizioni:

  • fornitura di un arco ardente costante, la formazione di una cucitura di alta qualità;
  • il metallo nella saldatura deve avere una certa composizione chimica;
  • l’asta dell’elettrodo e il suo rivestimento si fondono uniformemente;
  • saldatura con elevata produttività con il minimo spruzzo del metallo dell’elettrodo;
  • le scorie ottenute durante la saldatura sono facilmente separabili;
  • conservazione delle caratteristiche tecnologiche e fisico-chimiche durante un certo periodo (durante lo stoccaggio);
  • bassa tossicità durante la produzione e durante la saldatura.

Come funzionano gli elettrodi

Per la loro fabbricazione, vengono utilizzati fili di saldatura che trasportano corrente elettrica o barre di metallo, la cui composizione chimica determina la qualità degli elettrodi. Gli elettrodi possono essere costituiti solo da un’asta di metallo (filo) – tali elettrodi per saldatura sono chiamati non rivestiti. Se l’asta dell’elettrodo è rivestita con un composto speciale progettato per migliorare la qualità della saldatura, gli elettrodi sono chiamati rivestiti. Vengono utilizzati diversi tipi di rivestimento: acido, basico, rutilo, cellulosico e misto.

Come funzionano gli elettrodi

Secondo il suo scopo, il rivestimento è diviso in due tipi: protettivo (elettrodi a rivestimento spesso) e ionizzante (elettrodi a rivestimento sottile). Per una migliore comprensione della differenza tra questi tipi di rivestimenti, va notato che la qualità della saldatura con elettrodi con un rivestimento ionizzante è inferiore alla saldatura con elettrodi con un rivestimento protettivo: il primo tipo di rivestimento non è in grado di proteggere la saldatura da nitrurazione e ossidazione..

In che modo il tipo di rivestimento degli elettrodi è correlato alle loro proprietà tecnologiche e di saldatura?

La capacità di saldare in qualsiasi posizione, le prestazioni della saldatura elettrica, la corrente di saldatura richiesta, la tendenza alla formazione dei pori, nonché (in alcuni casi) la tendenza a formare crepe nella saldatura e il contenuto di idrogeno nel metallo depositato – tutti questi fattori dipendono direttamente dal tipo di rivestimento degli elettrodi per saldatura.

Il rivestimento acido è composto da silicio, manganese e ossidi di ferro. Gli elettrodi con rivestimento acido (SM-5, ANO-1), in base alle proprietà del giunto saldato e del metallo saldato, sono i tipi E38 ed E42. Quando si saldano con elettrodi con un rivestimento acido di metalli ricoperti di ruggine o scaglie, i pori non si formano (lo stesso – quando l’arco viene allungato). La corrente di saldatura per tali elettrodi può essere alternata o costante. Un fattore negativo durante la saldatura con elettrodi rivestiti con acido è un’alta tendenza a crepe calde nel metallo di saldatura..

Il rivestimento principale degli elettrodi (UONII-13, DSC-50) è formato da composti fluorurati e carbonati. La composizione chimica del metallo diretta da tali elettrodi è identica a quella dell’acciaio silenzioso. Il basso contenuto di inclusioni di non metalli, gas e impurità nocive fornisce al metallo saldato un’elevata resistenza all’urto (a temperature normali e basse) e duttilità, è caratterizzato da una maggiore resistenza alle crepe calde. In base alle loro caratteristiche, gli elettrodi con rivestimento di base appartengono ai tipi E42A ed E46A, E50A ed E60.

Tuttavia, gli elettrodi con un rivestimento di base sono inferiori nelle loro caratteristiche tecnologiche ad alcuni tipi di elettrodi a causa dei loro svantaggi: nel caso di bagnare il rivestimento e allungare l’arco nel lavorare con essi, la sensibilità alla formazione dei pori nel metallo saldato è elevata. La saldatura con tali elettrodi viene eseguita a corrente continua con polarità inversa, gli elettrodi richiedono calcinazione prima di iniziare la saldatura (a t 250-420 ° C).

Elettrodi rivestiti con rutilo

Gli elettrodi rivestiti di rutilo (MP-3, ANO-3, ANO-4, OZS-4) bypassano tutti gli altri tipi di elettrodi in una serie di qualità tecnologiche. Quando si esegue la saldatura CA, la combustione dell’arco di tali elettrodi è potente e stabile, con spruzzi di metallo minimi: si forma una cucitura di alta qualità e la crosta delle scorie è facilmente separata. Modifica della lunghezza dell’arco, saldatura di metallo bagnato o arrugginito, saldatura sulla superficie con ossidi: tutto ciò ha scarso effetto sulla formazione dei pori degli elettrodi rutili.

Tuttavia, il metallo saldato da essi formato ha anche qualità negative: ridotta resistenza all’urto e plasticità causata da inclusioni di ossido di silicio.

I componenti organici in grandi quantità (fino al 50%) costituiscono il tipo di rivestimento di elettrodo di cellulosa (VSC-1, VSC-2, OMA-2). Il metallo depositato da essi è identico all’acciaio calmo o semi-calmo (nella composizione chimica). Secondo le loro caratteristiche, gli elettrodi con rivestimento in cellulosa appartengono ai tipi E50, E46 ed E42.

La saldatura unilaterale con elettrodi di cellulosa in base al peso consente di ottenere un cordone di cucitura inversa uniforme, è anche possibile saldare cuciture verticali, utilizzando il metodo top-down. Tuttavia, il metallo di giunzione ottenuto saldando con elettrodi di cellulosa ha un alto contenuto di idrogeno e questo è un grande svantaggio.

Il rivestimento misto consente di combinare le caratteristiche di qualità di diversi tipi di rivestimenti di elettrodi. I rivestimenti misti sono acido-rutilo, rutilo-cellulosa, rutilo-base, ecc..

Tipo di copertina Marcatura secondo GOST 9466-75 Marchio ISO internazionale Marcatura secondo il vecchio GOST 9467-60
acida E E P (minerale)
il principale B NEL F (fluoruro di calcio)
rutilo P R T (rutilo (titanio))
cellulosico C A PARTIRE DAL Oh (organico)
tipi di rivestimento misto
acido-rutilo AR AR
rutilo di base RB RC
misto altro P S
rutilo con polvere di ferro RJ RR

Elettrodi di consumo e non consumabili: qual è la differenza tra loro

L’asta di metallo degli elettrodi di consumo viene utilizzata nella saldatura come materiale di formatura per la giuntura; il materiale per tali elettrodi è acciaio o rame. Gli elettrodi non consumabili sono realizzati in carbone o tungsteno – il loro scopo è quello di fornire corrente elettrica al sito di saldatura e un filo o asta di riempimento viene utilizzato per fissare gli elementi saldati (collegati principalmente dal loro metallo). Il materiale per la produzione di elettrodi di carbonio è un carbone amorfo elettrotecnico speciale, a cui viene dato l’aspetto di barre di una sezione trasversale arrotondata. Gli elettrodi di carbonio sono utilizzati in due casi: per ottenere saldature pulite da un punto di vista estetico – se l’aspetto del prodotto finale è particolarmente importante; possono essere usati per tagliare metalli molto spessi (taglio ad arco d’aria).

La lunghezza dell’elettrodo dipende dal suo diametro:

Diametro dell’elettrodo, mm Lunghezza elettrodo, mm Diametro dell’elettrodo, mm Lunghezza elettrodo, mm
legato o carbonio altamente drogato legato o carbonio altamente drogato
1.6 220
250
150
200
4.0 350
450
350
2.0 250 200
250
5.0
6.0
8.0
10.0
12.0
450 350
450
2.5 250
300
250
3.0 300
350
300
350

La marcatura degli elettrodi viene eseguita secondo il seguente schema:

Marcatura dell'elettrodo

Il 1o valore corrisponde al tipo di elettrodo;
2a – marca dell’elettrodo;
3 ° diametro (mm);
4 °: descrive lo scopo degli elettrodi;
5 ° – spessore del rivestimento;
6 – un indice che informa sulle caratteristiche del metallo saldato e del metallo depositato (GOST 9467-75, GOST 10051-75 o GOST 10052-75);
7 ° – tipo di copertura;
8 – tipi di posizioni spaziali di superficie o saldatura, consentite per questi elettrodi;
Nono – polarità e tipo di corrente, tensione nominale per una sorgente di corrente alternata a vuoto.

Un prerequisito per la struttura della marcatura degli elettrodi è un’indicazione dei requisiti tecnici (GOST), in base ai quali sono stati eseguiti questi elettrodi (secondo le condizioni di GOST 9466-75, TU 14-4-644-65, TU 14-4-321-73, TU 14-4 -831-77, TU 32-TsTVR-611-88).

Esempio di marcatura dell’elettrodo:

E46A – UONI – 13/45 – 3.0 – UD2 GOST 9466-75, GOST 9467-75
E432 (5) – B10

L’esempio proposto contiene la marcatura di elettrodi del tipo E46A, considerarne il significato in modo più dettagliato.

Denominazione del divisore:

  • E – elettrodo destinato alla saldatura ad arco;
  • 46 – resistenza minima a trazione minima garantita (secondo GOST 9467-75);
  • A – elettrodi di tipo migliorato;
  • Gli elettrodi a U sono applicabili per la saldatura di acciai strutturali (carbonio e basso legati) con resistenza alla trazione massima fino a 600 MPa;
  • D2 – lo spessore del rivestimento corrisponde al 2 ° gruppo;

Denominazioni del denominatore:

  • 43 2 (5) – caratteristiche della cucitura e del metallo di saldatura;
  • B – secondo la tabella sopra dei tipi di rivestimenti corrisponde al tipo principale;
  • 1 – posizione spaziale consentita durante la saldatura;
  • 0 – corrente continua a polarità inversa.

Quando si contrassegnano elettrodi adatti alla saldatura di acciai strutturali (carbonio e basso legati) con resistenza alla trazione massima fino a 600 MPa, il trattino dopo la lettera “E” (nel denominatore) non viene inserito.

Secondo GOST 9466-75, gli elettrodi metallici prodotti con il metodo di aggraffatura per eseguire la saldatura ad arco manuale degli acciai e affiorare gli strati (superficiali) esterni con proprietà speciali sono contrassegnati con l’appropriata designazione della lettera e sono suddivisi in classi:

  • per la saldatura di acciai al carbonio e a bassa lega (con resistenza alla trazione massima fino a 600 MPa) – Marcatura “U”;
  • per la saldatura di acciai legati (resistenza massima oltre 600 MPa) – marcatura “L”;
  • per la saldatura di acciai legati ad alta resistenza al calore – marcatura “T”;
  • per la saldatura di acciai altolegati con proprietà speciali – marcatura “B”;
  • per la superficie di strati superficiali con proprietà speciali – marcatura “H”.

Gli elettrodi destinati alla saldatura di acciai altolegati sono suddivisi in classi a seconda della composizione chimica e delle proprietà meccaniche del metallo depositato: esistono 49 tipi di tali elettrodi (secondo GOST 10052-75), indicati dall’indice “E”, seguiti da numeri e lettere. I numeri dietro l’indice (due) informano sul contenuto di carbonio (media, in centesimi di percentuale) nel metallo depositato. Sono indicate le seguenti designazioni di lettere di elementi chimici (nessuna virgoletta è posta sulla marcatura): azoto – “A”, niobio – “B”, tungsteno – “B”, manganese – “G”, rame – “D”, molibdeno – “M” nichel – “N”, titanio – “T”, vanadio – “F” e cromo – “X”. Se il contenuto medio di elementi chimici nel metallo depositato è inferiore all’1,5%, i numeri dopo la designazione della lettera non vengono impostati.

Le possibili posizioni spaziali durante la saldatura sono indicate come segue:

  • se è consentita la saldatura in tutte le posizioni per questo tipo di elettrodi – “1”;
  • tutte le posizioni, tranne per la saldatura nella posizione dall’alto verso il basso – “2”;
  • solo per una posizione orizzontale su un piano posizionato verticalmente, per una posizione verticale dal basso verso l’alto e per una posizione inferiore – “3”;
  • solo per la posizione più bassa e più bassa nella barca – “4”.

Gli elettrodi sono classificati in diversi gruppi

Gruppo di elettrodi per saldatura con acciai al carbonio e bassa lega

Gli elettrodi inclusi in questo gruppo vengono utilizzati per la saldatura di acciai al carbonio (contenuto di carbonio fino allo 0,25%) e acciai a bassa lega con una resistenza alla trazione massima non superiore a 590 MPa. Questo gruppo di elettrodi combina le seguenti proprietà del giunto saldato e le caratteristiche meccaniche del metallo saldato: resistenza all’urto e allungamento, angolo di flessione e resistenza alla trazione massima.

Queste proprietà degli elettrodi determinano la loro classificazione all’interno del gruppo (marcando i numeri dopo la lettera “E”, informano sulla resistenza alla trazione finale più piccola del giunto saldato o del metallo saldato, in kgf / mm2):

  • lavori saldati su acciai con resistenza alla trazione massima inferiore a 490 MPa (E38, E42, E46 ed E50);
  • lavori di saldatura su acciai con elevati requisiti di resistenza all’urto e relativo allungamento del metallo di saldatura (E42A, E46A ed E50A);
  • lavori saldati su acciai con resistenza alla trazione massima di oltre 490 MPa, ma non più di 590 MPa (E55 ed E60).

Gruppo di elettrodi per saldatura con acciai e leghe di alta lega

All’interno del gruppo, gli elettrodi, il cui scopo è saldare leghe a base di nichel e ferro-nichel, nonché acciai altolegati, sono suddivisi in:

  • destinato alla saldatura di acciai e leghe resistenti al calore (resistenti al calore);
  • progettato per la saldatura di acciai e leghe resistenti alla corrosione.

Secondo le condizioni di GOST 10052-75, gli elettrodi destinati alla saldatura di acciai e leghe di alta lega con resistenza alla corrosione, resistenza al calore e resistenza al calore sono classificati in 49 tipi in base alle proprietà meccaniche del metallo saldato e alla composizione chimica del metallo depositato. Per la maggior parte degli elettrodi industriali, le caratteristiche del metallo saldato sono determinate dalle specifiche del produttore..

Elettrodi per saldatura di leghe e acciai altamente legati

Gli elettrodi destinati alla saldatura di leghe e acciai altolegati presentano differenze significative nelle caratteristiche del metallo depositato e nella composizione chimica rispetto alle caratteristiche e alla composizione dei metalli da essi saldati. Per fare la scelta migliore, è necessario raggiungere i parametri operativi di base per i giunti saldati (resistenza alla corrosione e proprietà meccaniche, resistenza al calore e resistenza al calore) e resistenza del metallo saldato alle crepe.

La saldatura di acciai e leghe di alta lega viene eseguita con elettrodi con rivestimenti di tipo rutilo, basico e rutilo-basico. Tali elettrodi hanno un alto tasso di fusione e velocità di deposizione a causa di barre realizzate in leghe e acciai altolegati, rispetto agli elettrodi progettati per la saldatura di acciai a bassa lega, lega e carbonio – il fatto è che gli elettrodi per la saldatura di leghe e acciai altolegati hanno un’elevata resistenza elettrica e bassa conducibilità termica. Le stesse proprietà richiedono la saldatura sotto una corrente di saldatura di valori ridotti e una riduzione della lunghezza degli elettrodi, la saldatura stessa viene eseguita principalmente con corrente continua a polarità inversa..

Gruppo di elettrodi per saldatura su acciai strutturali legati (alta e alta resistenza)

Gli elettrodi di questo gruppo vengono utilizzati per la saldatura con una resistenza alla trazione massima di oltre 590 MPa. La saldatura di tali tipi di acciaio viene eseguita in due modi: dopo la saldatura, le cuciture vengono sottoposte a trattamento termico o non vengono eseguite.

Il trattamento termico delle giunture saldate consente di ottenere giunti saldati di uguale resistenza. Esistono cinque tipi di elettrodi (secondo GOST 9467-75) progettati per saldare questi tipi di acciai (E70, E85, E100, E125 ed E150). Secondo GOST, il metallo depositato non può contenere più dello 0,030% di zolfo e 0,035% di fosforo..

Nota importante: prima di eseguire lavori di saldatura su strutture, il cui lavoro presuppone la presenza di condizioni estreme, è necessario prestare molta attenzione alla composizione chimica dell’elettrodo e al metallo che verrà saldato da esso (è possibile determinare la composizione chimica utilizzando la documentazione normativa o utilizzare i dati generali dalla marcatura completa degli elettrodi).

Nel caso in cui non vi siano particolari necessità di giunti a pari resistenza durante la saldatura, è possibile utilizzare elettrodi in grado di fornire la struttura austenitica del metallo di giunzione. I giunti saldati ottenuti in questo modo hanno una maggiore resistenza alle rotture e le caratteristiche distintive del metallo saldato saranno tenacità e duttilità. Questo tipo di elettrodi può essere utilizzato per la saldatura di acciai dissimili e ad alta lega, tenendo conto di tutte le caratteristiche di tali elettrodi creati per la saldatura di acciai ad alta lega durante la saldatura..

Elettrodi per saldatura

Per la formazione di strati superficiali mediante superficie ad arco (ad eccezione degli strati superficiali su metalli non ferrosi) esiste un gruppo specializzato di elettrodi prodotti in conformità con GOST 10051-75 e GOST 9466-75.

Questo gruppo comprende 44 tipi di elettrodi (ad esempio, E-16G2XM, E-110X14V13F), classificati in base alla durezza (a temperatura normale) e alle caratteristiche del metallo depositato (la sua composizione chimica). Le caratteristiche del metallo depositato degli elettrodi sono determinate in numerosi casi in base alle specifiche di ciascun produttore..

Elettrodi per rivestimento

In base alle caratteristiche operative del metallo depositato e del sistema di lega selezionato, gli elettrodi per la superficie possono essere divisi (condizionatamente) in sei gruppi che formano il metallo depositato:

  • a basso tenore di carbonio, a bassa lega, con elevata resistenza ai carichi d’urto e attrito di due metalli;
  • a basso tenore di carbonio a bassa lega, con elevata resistenza ai carichi d’urto, con attrito di due metalli a temperature normali e elevate (fino a 600-650 ° C);
  • lega di carbonio (altamente legata), resistente all’usura abrasiva e ai carichi d’urto;
  • carbonio altamente legato, con maggiore resistenza alle alte temperature (650-850 ° C) e alte pressioni;
  • altamente legato con struttura austenitica, che ha un’elevata resistenza alla corrosione e all’erosione e all’usura e all’attrito di due metalli ad alte temperature (fino a 570-600 ° C);
  • alta lega indurita per dispersione, altamente resistente a condizioni di deformazione e temperatura particolarmente difficili (910-1100 ° C).

Il lavoro sulla pavimentazione dei metalli viene effettuato utilizzando tecnologie speciali, che possono includere il trattamento termico di riscaldamento (preliminare e concomitante), ecc. – in base allo stato e alla composizione chimica dei metalli (base e depositati). La stretta aderenza alla tecnologia consente di ottenere superfici metalliche saldate con caratteristiche prestazionali specificate.

Un gruppo di elettrodi con cui vengono eseguite la saldatura a freddo e la superficie di prodotti in ghisa

Tali elettrodi consentono di correggere i difetti riscontrati nelle fusioni di ghisa; lo stesso gruppo comprende elettrodi utilizzati nei lavori di riparazione e restauro su apparecchiature usurate. È possibile utilizzare elettrodi per la saldatura a freddo nella creazione di strutture mediante il metodo dell’iniezione saldata.

Utilizzando elettrodi di questo gruppo, è possibile ottenere un metallo di saldatura con determinate proprietà: acciaio e leghe a base di nichel, una lega di ferro e nichel, rame, ecc..

Saldatura di acciai resistenti al calore – elettrodi usati

Gli acciai resistenti al calore (gradi TsL-17, TsL-39, TML-1U, TML-3U, TsU-5, OZS-11, ecc., In grado di funzionare ad alte temperature – fino a 550-600 ° C) sono saldati con elettrodi speciali, le cui proprietà principali sono proprietà chimiche del metallo depositato e proprietà meccaniche del metallo saldato a temperatura normale. Prima di iniziare la saldatura, è importante tenere conto della dimensione massima della temperatura di lavoro, della sua conformità con gli indicatori calcolati della resistenza a lungo termine del metallo di saldatura.

Secondo le condizioni di GOST 9467-75, ci sono nove tipi di elettrodi (E-09M, E-09MH, E-09x1M, E-05x2M1, E-09x1M1NFB, E-10x3M1BF, E-10x5MF) con rivestimento di base e rutilo, la cui specializzazione ( caratteristiche chimiche e proprietà meccaniche del metallo saldato e del metallo saldato) consiste nella saldatura di acciai resistenti al calore.

Inoltre, la saldatura di acciai resistenti al calore può essere eseguita con elettrodi che non rientrano in GOST 9467-75, a condizione che siano destinati alla saldatura con acciai di altre classi (ad esempio, elettrodi di grado ANZhR-1, il cui scopo principale è quello di saldare acciai diversi).

Durante la saldatura con acciai resistenti al calore, di norma, vengono preriscaldati e al termine della saldatura, il trattamento termico.

Saldatura di metalli non ferrosi – alcuni dettagli

Durante la saldatura del rame e delle sue leghe, è importante tenere conto dell’alta attività di questo metallo nell’interazione con i gas (soprattutto con idrogeno e ossigeno). La conseguenza di queste reazioni può essere la formazione di microcricche e la formazione di pori nel metallo saldato, che può essere prevenuta solo lavorando con rame disossidato. Prima di iniziare la saldatura, gli elettrodi devono essere ben calcinati e le aree per le cuciture sugli elementi saldati devono essere pulite fino a quando appare una lucentezza metallica, con la completa rimozione di ossidi, grassi, contaminanti, ecc. La principale difficoltà nella saldatura di parti in bronzo è la loro elevata fragilità e una diminuzione delle caratteristiche di resistenza quando riscaldate; durante la saldatura di strutture in ottone, lo zinco evapora attivamente.

Saldatura di metalli non ferrosi

L’alluminio e le sue leghe sono altamente ossidabili: il film di ossido denso sulla superficie degli elementi da saldare è altamente refrattario. La superficie del bagno di saldatura può anche essere coperta con un film di ossido di alluminio, che interferisce con il processo di saldatura – interferendo con la formazione della saldatura, contribuendo alla comparsa di aree non saldate e inclusioni non metalliche nel metallo di saldatura. È necessario rimuovere il film di ossido – la soluzione a questo problema nella saldatura manuale sarà l’introduzione di sali di fluoruro e cloruro di metalli alcalini (terra alcalina) nella composizione di rivestimento degli elettrodi che, essendo allo stato fuso, aiuteranno ad eliminare il film e mantenere un arco stabile.

La tenacità e la resistenza del nichel, in particolare le sue leghe, che (a seconda della composizione) hanno un’elevata resistenza alla corrosione, resistenza al calore e al calore, lo rendono un materiale strutturale attraente. Tuttavia, durante la saldatura di elementi strutturali realizzati con questo metallo (le sue leghe), sorgono difficoltà dovute alla maggiore sensibilità del nichel alle impurità, in particolare ai gas disciolti (idrogeno, ossigeno e, in misura maggiore, all’azoto), nonché alla comparsa di crepe calde. È possibile prevenire la formazione di pori e la comparsa di crepe utilizzando elettrodi per saldatura di elevata purezza ed elementi di saldatura in nichel (le sue leghe), prestando maggiore attenzione alla preparazione preliminare per la saldatura.

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