трина. Электроды обмакиваются в эту пасту и подсушиваются. Сухую смесь можно замешивать и на водном растворе жидкого стекла, однако устойчивость дуги при этом будет несколько хуже.

Хромовокислый калий, являющийся одним из наиболее сильных ионизаторов, повышает устойчивость дуги и даёт возможность работать на очень малых токах, начиная от 20 а, что весьма важно при сварке тонких материалов. Титановая руда и полевой шпат, сплавляясь, дают шлак с хорошими физическими свойствами. Электроды с обмазкой МТ в настоящее время применяются заводами, имеющими дело со сваркой тонкого металла, например взамен газовой сварки, которая обходится дороже и вызывает увеличенное коробление изделий.

Тонкие обмазки по своему характеру не исправляют ухудшений в химическом составе металла, вызванных процессом сварки, и не защищают расплавленный металл от воздействия окружающего атмосферного воздуха. Поэтому качество наплавленного металла при электродах с тонкой обмазкой получается невысоким и часто не отвечает требованиям, предъявляемым к сварным соединениям ответственных изделий. Например, наиболее распространённая тонкая меловая обмазка при электродных стержнях из проволоки марки Св1 или СвП по ГОСТ 2246-51 даёт следующие средние показатели механических свойств наплавленного металла и сварного соединения при основном металле- малоуглеродистой стали Ст. 2 или Ст. 3: предел прочности =30-35 кг/мм; относительное удлинение (на гагаринских образцах) 3=3-8%; ударная вязкость Ок =\ -1,5 кгм/см?\ угол загиба (при толщине металла 10-12 мм) а = 40-50°.

Эти показатели резко снижены npoTjiB показателей для основного металла, в особенности показатели, характеризующие способность металла к пластическим деформациям. Это совершенно недопустимо для ответственных сварных изделий, как, например, паровых котлов, частей машин, работающих при больших переменных и динамических нагрузках, и т. п. Такое резкое снижение показателей .механических свойств происходит вследствие значительных неблагоприятных изменений в составе наплавленного металла, вызываемых процессом сварки.

Для сравнения приводится химический состав металла электрода с меловой обмазкой и металла, наплавленного этим электродом (табл. 4). Изменение химического состава сводится к следующему: сильно выгорает углерод, более чем на половину выгорает и испаряется марганец, почти начисто выгорает кремний и лишь вредные примеси - сера и фосфор - остаются в том же количестве, что и до сварки. Кроме того, в наплавленном металле в большом количестве появляются новые составные части - кислород и азот, поступающие из атмосферного воздуха. Количество этих примесей значительно превышает нормы, допускаемые для основного металла. Содержание кислорода возрастает в 5-10 раз, а содержание азота -в 50-100 раз. Особенно характерно высокое содержа-

ние азота в наплавленном металле, делающее металл хрупким. Долгое время сварочная техника довольствовалась электродами с тонкой обмазкой, и для дуговой сварки оставались запрещёнными наиболее важные и ответственные изделия.

Таблица 4

Химический состав электродиого стержня и наплавленного металла для электродов с тонкой обмазкой

Вид металла

С

Содержание в q Si S

Оо N

Стержень электрода .... 0,15 0,50 0,02 0,03 0,03 0,02

0,04

Наплавленный металл . . .

0,15 С.теды 0,03

0,004 1

0,03 I 0,23 0,180 1

10. КАЧЕСТВЕННЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ

20 лет тому назад началось промышленное применение электродов с качественными обмазками или, как их называют, качественных электродов. Эти электроды легко отличить по внешнему виду, они имеют слой обмазки значительной толщины - 1-3 мм, вес обмазки не менее 15-20% от веса электродного стержня. Изобретение качественных электродных обмазок и их промышленное освоение являются крупнейшим достижением непрерывно развивающейся и совершенствующейся современной сварочной техники. Преимущества качественных обмазок настолько велики, что они должны применяться для всех ответственных изделий в обязательном порядке. Применение тонких обмазок должно быть ограничено областью сварных соединений менее ответственных изделий, где на первый план выступает дешевизна и простота изготовления электродов. Качественные обмазки должны способствовать улучшению химического состава наплавленного металла, устранению неблагоприятного воздействия процесса сварки и доведению показателей механических свойств наплавленного металла до показателей основного или даже превзойти их, что достижимо во многих случаях. Вместе с тем, качественные обмазки должны обеспечить и достаточно устойчивое горение дуги.

Основой металлургического процесса при сварке, как и в сталеплавильных печах, остаётся взаимодействие между шлаком и металлом. Шлак при сварке образуется, главным образом, из расплавленного покрытия электрода, в которое для этой цели вводятся в тонкоразмолотом виде различные минеральные вещества, руды, горные породы и т. п. Шлак, образующийся вместе с расплавленным металлом при плавлении электрода, защищает ванну от доступа воздуха; при затвердевании ванны шлак замедляет охлаждение. Только этих двух процессов воздействия шлака уже доста-

точно для значительного улучшения качества наплавленного металла. Механическая защита от воздействия воздуха, обеспечиваемая шлаком, значительно снижает количество кислорода, поступающего в ванну из воздуха. Замедление охлаждения вызывает разложение нестойких соединений азота с железом, причём освобождающийся азот удаляется из металла, и содержание азота в металле снижается до допустимой нормы 0,01-0,03%. Шлак не должен вводить в металл вредных примесей, в особенности серы и фосфора, поэтому содержание этих элементов в материалах для изготовления обмазок доводится до возможного минимума. Все материалы, идущие на изготовление электродных обмазок, должны строго контролироваться по содержанию фосфора и серы.

Существующие разнообразные качественные электродные покрытия могут быть классифицированы по различным признакам, например по характеру шлака. По химическому составу шлаки, получаемые при расплавлении электродных обмазок, могут быть разделены на кислые и основные. В электродных обмазках применяются тот и другой типы. Важнейшими кислотными окислами в электродных обмазках являются: двуокись кремния ЗЮг и двуокись гитана TiOo. Основными окислами являются МагО, СаО, MgO, МпО, FeO и др. Окислы AI2O3, РсгОз являются промежуточными, нейтральными или амфотерными. Преобладание кислотных или основных окислов делает шлак соответственно кислым или основным. Кислые шлаки могут уменьшать содержание кислорода в наплавленном металле, что объясняется следующим образом. Кислород содержится в расплавленном железе в форме закиси железа FeO, имеющей ясно выраженный основной характер и реагирующей с кислотными окислами шлака, если они имеются в избытке, образуя силикаты или титанаты закиси железа 2FeO ЗЮг и 2FeO ТЮг, которые в ванне металла практически не растворимы. Таким образом, происходит непрерывный переход закиси железа из металла в шлак т. е. экстрагирование закиси железа из металла шлаком. Подобный процесс раскисления металла кислым шлаком называется диффузионным раскислением.

В настоящее время большое распространение получают обмазки, дающие шлаки сильно основного характера с большим содержанием окиси кальция СаО; эти шлаки обеспечивают получение-наплавленного металла особенно высокого качества. Шлаки основного характера не производят диффузионного раскисления металла, и для уменьшения содержания кислорода в ванне в обмазки приходится вводить сильные раскислители (кремний, титан) в форме-ферросплавов.

Более важным признаком для классификации обмазок является характер металлургических реакций, протекающих в сварочной ванне. По этому признаку качественные электроды можно разделить на две группы.

Первая группа характеризуется реакциями, аналогичными реакциям выплавки кипящей стали в сталеплавильных печах. Основ-