При ремонте деталей электродуговой сваркой происходят следующие явления: окисление основного металла и металла присадочного прутка; насыщение расплавленного металла азотом, а иногда водородом, выгорание углерода и легко окисляющихся компонентов; объемные изменения детали.
Для уменьшения первых трех явлений при сварке применяют электроды с обмазкой. Обмазки обеспечивают получение более устойчивой дуги, создают защитную нейтральную газовую среду и легкоплавкие пленки шлака и при соответствующем подборе компонентов могут изменять состав наплавленного металла. Наиболее широко распространена обмазка, состоящая из мелко размолотого мела и жидкого стекла.
Выбор диаметра электрода. Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемой детали и мощности электросварочной установки. Зная величину тока, получаемого от сварочной установки, можно определить площадь электрода и его диаметр.
При одной и той же мощности производительность сварочной установки может быть увеличена улучшением коэффициента наплавки за счет использования пучка электродов. В этом случае в электрододержатель устанавливают 2, 3 или более электродов, изолированных друг от друга обмазкой. Чтобы электроды в пучке не разъединялись, применяются различные варианты их соединения: обмазывают и скручивают проволокой; склеивают карбинольным клеем и после этого покрывают обмазкой; соединяют прочной обмазкой и т.п.
Применение пучка электродов для сварки повышает производительность сварочных работ на 50-60%.
Выбор материала электрода
Выбор материала электрода зависит от цели, для которой они применяются. Если производится сварка сломанных деталей, то основным является прочность шва, а если производится наплавка изношенных деталей, то основным при выборе электрода является твердость наплавленного шва. ГОСТом установлены типы электродов для сварки и наплавки. Типы электродов для сварки обозначаются буквой «Э» и цифрой, показывающей прочность шва на разрыв в кг/мм2.
Например, электрод типа Э-42 — это электрод для сварки. Шов, полученный с помощью электрода этого типа, обеспечивает прочность в 42 кг/мм2. Типы электродов для наплавки обозначаются обычно тремя буквами и цифрой. Первые две буквы ЭН указывают, что это «Электрод наплавочный». Третья буква указывает, для каких целей электрод обычно применяется. Цифра показывает твердость наплавленного с помощью этого электрода слоя. Например, электрод типа ЭНР-50 означает, что этот электрод для наплавки. Буква «Р» показывает, что этот тип электрода применяется для наплавки режущих инструментов, а цифра 50 указывает, что твердость наплавленного слоя 50 единиц по Роквеллу (шкала С).
К каждому типу электродов относится ряд марок электродов. Например, к электродам типа Э-42 относятся такие марки электродов, как МГ, ЦМ-7, ОММ5, МЭЗ-04 и т. д.
Электроды для чугунных деталей
Основными затруднениями при сварке чугунных деталей являются:
- склонность чугуна к отбеливанию при быстром охлаждении после нагрева до температуры 760°; в этом случае углерод из твердого раствора не успевает выделиться в виде графита;
- чугун при нагреве сразу из твердого состояния переходит в жидкое;
- в чугуне отсутствует площадка текучести, поэтому при нагреве и охлаждении чугунных деталей часто образуются трещины.
Для ремонта чугунных деталей, у которых после наварки не обрабатывают шов, можно применять электроды из малоуглеродистой стали (например, Э-34), а также прутки из чугуна марки Б. При горячей электросварке чугунных деталей применяют чугунные прутки марки А. Вместо прутков марки А можно использовать выбракованные поршневые кольца, которые по составу приближаются к этому чугуну.
При ремонте чугунных деталей способом холодной сварки (без подогрева) применяют медно-стальные электроды, состоящие из 32-34% малоуглеродистой стали и 66-68% меди. Медно-стальные электроды изготовляют либо путем намотки медной проволоки на стальной стержень, либо надеванием медной трубки на стальной стержень, либо меднением стального стержня.
Можно также сваривать детали по способу, предложенному А.Г. Назаровым. При этом способе вместо медно-стальных электродов используют пучок, состоящий из двух медных и одного стального электродов. Этот способ дает возможность сохранить как преимущества медно-стальных электродов, так и преимущества сварки пучком электродов. После сварки медно-стальными электродами или пучком электродов в верхней части шва, несмотря на больший удельный вес, располагается медь.
Такое расположение меди в шве объясняется тем, что медь вытесняется на поверхность ранее выпадающими из расплавленного металла дендритами стали. Шов после остывания редко дает трещины и легко обрабатывается. Применять медно-стальные электроды рекомендуется в исключительных случаях, так как при этом способе затрачивается много меди.
Для уменьшения отбеливания чугуна при холодной сварке применяются также стальные малоуглеродистые электроды диаметром 4-5 мм с обмазкой, состоящей из 40% графита и 60% ферросилиция.
Благодаря наличию большого количества углерода и графитизатора (ферросилиций) в шве образуется серый чугун. Еще более хорошие результаты дает пучок из тонких стальных электродов диаметром от 1 до 1,8 мм, покрытых такой же обмазкой.
Все эти способы холодной сварки не обеспечивают однородности металлов в участке сварки, и переходная зона от шва к основному металлу оказывается отбеленной. Для уменьшения отбеливания в переходной зоне применяют отжигающие валики.
Сущность этого способа состоит в том, что вдоль сварочного шва накладывают дополнительные швы (валики), которые своим теплом отжигают переходную зону. Этот способ широко применяется в авторемонтных заводах. Сварка выполняется стальными электродами с обычной меловой обмазкой.
Наилучшие результаты по однородности и качеству сварного соединения дает горячая сварка чугунных деталей чугунными электродами.
Более подробно в статье Чугунные детали — особенности сварки.