Eletrodos de solda

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Mais de cem anos se passaram desde a invenção do primeiro eletrodo de soldagem eficiente, criado e patenteado pelo sueco O. Kelberg em 1911. Olhando para as décadas que se passaram desde este evento, pode-se afirmar de forma inequívoca que a invenção do eletrodo de soldagem se tornou um evento real de importância global..

Para uma melhor soldagem de metais e ligas, é necessário selecionar uma marca específica de eletrodos de soldagem para cada um deles. E para não se enganar na escolha, é preciso saber quais tipos de eletrodos existem, como reconhecer suas marcações e áreas de aplicação – as respostas estão neste artigo.

Objetivo do eletrodo, suas características

O eletrodo é um elo importante na tecnologia de soldagem a arco elétrico – ele é projetado para fornecer corrente elétrica ao objeto de soldagem. Hoje, existem muitos tipos e marcas de eletrodos de soldagem que têm sua própria especialização restrita..

Os eletrodos devem atender às seguintes condições:

fornecimento de um arco de queima constante, a formação de uma costura de alta qualidade;

o metal da solda deve ter uma certa composição química;

a haste do eletrodo e seu revestimento derretem uniformemente;

soldagem com alta produtividade com o mínimo respingo de eletrodo metálico;

a escória obtida durante a soldagem é facilmente separável;

preservação das características tecnológicas e físico-químicas durante um determinado período (durante o armazenamento);

baixa toxicidade durante a produção e durante a soldagem.

Como funcionam os eletrodos

Para a sua fabricação, utilizam-se fios de solda condutores de corrente elétrica ou hastes metálicas, cuja composição química determina a qualidade dos eletrodos. Os eletrodos podem consistir apenas de uma haste de metal (fio) – esses eletrodos de soldagem são chamados de não revestidos. Se a haste do eletrodo for revestida com um composto especial projetado para melhorar a qualidade da soldagem, os eletrodos são chamados de revestidos. Vários tipos de revestimento são usados: ácido, básico, rutilo, celulósico e misto.

De acordo com sua finalidade, o revestimento é dividido em dois tipos: protetor (eletrodos de revestimento espesso) e ionizante (eletrodos de revestimento fino). Para uma melhor compreensão da diferença entre esses tipos de revestimentos, deve-se notar que a qualidade da soldagem com eletrodos com revestimento ionizante é inferior à soldagem com eletrodos com revestimento protetor – o primeiro tipo de revestimento não é capaz de proteger a solda da nitretação e da oxidação..

Como o tipo de revestimento do eletrodo se relaciona com suas propriedades tecnológicas e de soldagem?

A capacidade de soldar em qualquer posição, o desempenho da soldagem elétrica, a corrente de soldagem necessária, a tendência à formação de poros, bem como (em alguns casos) a tendência de formar rachaduras na solda e o teor de hidrogênio no metal depositado – todos esses fatores dependem diretamente do tipo de revestimento dos eletrodos de soldagem.

O revestimento ácido consiste em óxidos de silício, manganês e ferro. Os eletrodos com revestimento ácido (SM-5, ANO-1), de acordo com as propriedades da junta soldada e do metal de solda, são do tipo E38 e E42. Ao soldar com eletrodos com revestimento ácido de metais cobertos com ferrugem ou incrustações, os poros não se formarão (o mesmo – quando o arco é alongado). A corrente de soldagem para esses eletrodos pode ser alternada ou constante. Um fator negativo ao soldar com eletrodos ácidos é uma alta tendência a trincas a quente no metal de solda..

O revestimento principal dos eletrodos (UONII-13, DSK-50) é formado por compostos fluoretados e carbonatos. A composição química do metal dirigido por tais eletrodos é idêntica à do aço quiescente. O baixo teor de inclusões de não metais, gases e impurezas nocivas conferem ao metal de solda alta resistência ao impacto (em temperaturas normais e baixas) e ductilidade, sendo caracterizado pelo aumento da resistência a trincas a quente. De acordo com suas características, os eletrodos com revestimento básico pertencem aos tipos E42A e E46A, E50A e E60.

Porém, eletrodos com revestimento básico são inferiores em suas características tecnológicas a alguns tipos de eletrodos devido às suas desvantagens – no caso de molhar o revestimento e alongar o arco no trabalho com eles, a sensibilidade à formação de poros no metal de solda é alta. A soldagem com tais eletrodos é realizada sob corrente contínua com polaridade reversa, os eletrodos requerem calcinação antes de iniciar a soldagem (em t 250-420 ° C).

Eletrodos revestidos com rutilo (MP-3, ANO-3, ANO-4, OZS-4) desviam de todos os outros tipos de eletrodos em várias qualidades tecnológicas. Ao realizar a soldagem com corrente alternada, a queima do arco de tais eletrodos é potente e estável, com o mínimo de respingos de metal – uma solda de alta qualidade é formada e a crosta da escória é facilmente separada. Alterar o comprimento do arco, soldar metal úmido ou enferrujado, soldar na superfície com óxidos – tudo isso tem pouco efeito na formação de poros de eletrodos de rutilo.

No entanto, o metal de solda formado por eles também tem qualidades negativas – redução da resistência ao impacto e plasticidade causada por inclusões de óxido de silício.

Componentes orgânicos em grandes quantidades (até 50%) compõem o tipo de revestimento do eletrodo de celulose (VSC-1, VSC-2, OMA-2). O metal por eles depositado é idêntico ao aço calmo ou semiacal (em composição química). De acordo com suas características, os eletrodos com revestimento de celulose pertencem aos tipos E50, E46 e E42.

A soldagem de um lado com eletrodos de celulose por peso permite que você obtenha um cordão de costura reversa uniforme, você também pode soldar emendas verticais – usando o método de cima para baixo. No entanto, o metal da emenda obtido por soldagem com eletrodos de celulose tem um alto teor de hidrogênio e isso é uma grande desvantagem.

O revestimento misto permite combinar as características de qualidade de diferentes tipos de revestimentos de eletrodo. Os revestimentos mistos são azedo-rutilo, rutilo-celulose, rutilo-básico, etc..

Tipo de capa Marcação de acordo com GOST 9466-75 Marca ISO Internacional Marcação de acordo com o antigo GOST 9467-60

azedo E E P (minério)

o principal B NO F (fluoreto de cálcio)

rutilo P R T (rutilo (titânio))

celulósico C DE Oh (orgânico)

tipos de revestimento mistos

ácido-rutilo AR AR

rutilo básico RB RC

misturado com outro P S

rutilo com pó de ferro RJ RR

Eletrodos consumíveis e não consumíveis – qual é a diferença entre eles

A haste de metal dos eletrodos consumíveis é usada na soldagem como material de formação da costura; o material para esses eletrodos é aço ou cobre. Eletrodos não consumíveis são feitos de carvão ou tungstênio – sua finalidade é fornecer corrente elétrica ao local de soldagem, e um fio ou haste de enchimento é usado para prender os elementos soldados (conectados principalmente por seu próprio metal). O material para a produção de eletrodos de carbono é um carvão eletrotécnico amorfo especial, que tem a aparência de hastes de seção transversal arredondada. Os eletrodos de carbono são usados de duas maneiras: para obter soldas perfeitas do ponto de vista estético – se a aparência do produto final for especialmente importante; eles podem ser usados para cortar metal extra espesso (corte de arco de ar).

O comprimento do eletrodo depende de seu diâmetro:

Diâmetro do eletrodo, mm Comprimento do eletrodo, mm Diâmetro do eletrodo, mm Comprimento do eletrodo, mm

ligado ou carbono altamente dopado ligado ou carbono altamente dopado

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

A marcação dos eletrodos é realizada de acordo com o seguinte esquema:

1º valor corresponde ao tipo de eletrodo;
2º – marca do eletrodo;
3º – diâmetro (mm);
4º – descreve a finalidade dos eletrodos;
5º – espessura do revestimento;
6º – um índice informando sobre as características do metal de solda e do metal de solda (GOST 9467-75, GOST 10051-75 ou GOST 10052-75);
7º – tipo de cobertura;
8º – tipos de posições espaciais de revestimento ou soldagem, permitidas para esses eletrodos;
9º – polaridade e tipo de corrente, tensão nominal para uma fonte de corrente alternada sem carga.

Um pré-requisito para a estrutura de marcação do eletrodo é uma indicação dos requisitos técnicos (GOST), de acordo com os quais esses eletrodos foram realizados (de acordo com as condições de GOST 9466-75, TU 14-4-644-65, TU 14-4-321-73, TU 14-4 -831-77, TU 32-TsTVR-611-88).

Exemplo de marcação de eletrodo:

E46A – UONI – 13/45 – 3.0 – UD2 GOST 9466-75, GOST 9467-75

E432 (5) – B10

O exemplo proposto contém a marcação dos eletrodos do tipo E46A, considere seu significado com mais detalhes.

Designação do divisor:

E – eletrodo destinado à soldagem a arco;

46 – resistência à tração mínima garantida (de acordo com GOST 9467-75);

A – eletrodos de tipo melhorado;

Os eletrodos U são aplicáveis para soldagem de aços estruturais (carbono e baixa liga) com resistência à tração de até 600 MPa;

D2 – a espessura do revestimento corresponde ao 2º grupo;

Designações do denominador:

43 2 (5) – características de solda e metal de solda;

B – conforme tabela de tipos de revestimentos acima, corresponde ao tipo principal;

1 – posição espacial, admissível durante a soldagem;

0 – corrente constante polar reversa.

Ao marcar eletrodos aplicáveis para soldagem de aços estruturais (carbono e baixa liga) com resistência à tração de até 600 MPa, o traço após a letra “E” (no denominador) não é colocado.

De acordo com GOST 9466-75, eletrodos de metal produzidos pelo método de crimpagem para realizar a soldagem a arco manual de aços e revestir as camadas externas (de superfície) com propriedades especiais são marcados com a designação de letra apropriada e são divididos em classes:

para soldagem de aços carbono e baixa liga (com resistência à tração de até 600 MPa) – marcação “U”;

para soldagem de aços-liga (resistência máxima acima de 600 MPa) – marcação “L”;

para soldagem de aços-liga de alta resistência ao calor – marcação “T”;

para soldagem de aços de alta liga com propriedades especiais – marcação “B”;

para revestimento de camadas superficiais com propriedades especiais – marcação “H”.

Os eletrodos destinados à soldagem de aços de alta liga são subdivididos em classes, dependendo da composição química e das propriedades mecânicas do metal depositado: há 49 tipos de eletrodos (de acordo com GOST 10052-75), designados pelo índice “E”, seguido por números e letras. Os números atrás do índice (dois) informam sobre o teor de carbono (média, em centésimos de um por cento) no metal depositado. As seguintes designações de letras de elementos químicos são fornecidas (aspas não são colocadas na marcação): nitrogênio – “A”, nióbio – “B”, tungstênio – “B”, manganês – “G”, cobre – “D”, molibdênio – “M”, níquel – “N”, titânio – “T”, vanádio – “F” e cromo – “X”. Se o teor médio de elementos químicos no metal depositado for inferior a 1,5%, os números após a designação da letra não são definidos.

Possíveis posições espaciais durante a soldagem são indicadas como segue:

se a soldagem em todas as posições é permitida para este tipo de eletrodos – “1”;

todas as posições, exceto para soldagem na posição top-down – “2”;

apenas para uma posição horizontal em um plano localizado verticalmente, para uma posição vertical de baixo para cima e para uma posição inferior – “3”;

apenas para a posição inferior e inferior no barco – “4”.

Eletrodos são divididos em vários grupos

Grupo de eletrodos para soldagem de aços carbono e baixa liga

Os eletrodos incluídos neste grupo são usados para soldar aços carbono (teor de carbono de até 0,25%) e aços de baixa liga com uma resistência à tração final de no máximo 590 MPa. Este grupo de eletrodos combina as seguintes propriedades da junta soldada e as características mecânicas do metal de solda: resistência ao impacto e alongamento, ângulo de flexão e resistência à tração final.

Essas propriedades dos eletrodos determinam sua classificação dentro do grupo (na marcação, os números após a letra de designação “E” informam sobre a menor resistência à tração final da junta soldada ou metal de solda, em kgf / mm2):

trabalhos soldados em aços com resistência à tração inferior a 490 MPa (E38, E42, E46 e E50);

trabalhos de soldagem em aços com elevados requisitos de tenacidade ao impacto e alongamento relativo do metal de solda (E42A, E46A e E50A);

trabalho soldado em aços com resistência à tração final de mais de 490 MPa, mas não mais de 590 MPa (E55 e E60).

Grupo de eletrodos para soldagem com aços e ligas de alta liga

Dentro do grupo, os eletrodos, cuja finalidade é soldar ligas à base de níquel e ferro-níquel, bem como aços de alta liga, são divididos em:

Destinado à soldagem de aços e ligas resistentes ao calor (resistentes ao calor);

destinado à soldagem de aços e ligas resistentes à corrosão.

De acordo com as condições de GOST 10052-75, eletrodos destinados à soldagem de aços de alta liga e ligas com resistência à corrosão, resistência ao calor e resistência ao calor são classificados de acordo com as propriedades mecânicas do metal de solda e a composição química do metal depositado em 49 tipos. Para a maioria dos eletrodos industriais, as características do metal de solda são determinadas pelas especificações do fabricante..

Os eletrodos destinados à soldagem de ligas de alta liga e aços apresentam diferenças significativas nas características do metal depositado e na composição química em relação às características e composição dos metais por eles soldados. Para fazer a melhor escolha, é necessário atingir os parâmetros operacionais básicos para as juntas soldadas (resistência à corrosão e propriedades mecânicas, resistência ao calor e resistência ao calor) e resistência do metal de solda à fissuração.

A soldagem de aços e ligas de alta liga é realizada com eletrodos com revestimentos do tipo rutilo, básico e rutilo-básico. Esses eletrodos têm uma alta taxa de fusão e taxa de deposição devido às hastes feitas de ligas de alta liga e aços, em comparação com eletrodos destinados à soldagem de aços de baixa liga, ligas e carbono – o fato é que eletrodos para soldagem de ligas de alta liga e aços têm alta resistência elétrica e baixa condutividade térmica. As mesmas propriedades requerem soldagem sob uma corrente de soldagem de valores reduzidos e uma redução no comprimento dos eletrodos, a soldagem em si é realizada principalmente sob corrente contínua de polaridade reversa.

Grupo de eletrodos para trabalhos de soldagem em aços estruturais ligados (alta e alta resistência)

Os eletrodos deste grupo são usados para soldagem com uma resistência à tração final de mais de 590 MPa. A soldagem de tais tipos de aço é realizada de duas maneiras: após a soldagem, as costuras são submetidas a tratamento térmico, ou não é realizada.

O tratamento térmico de costuras soldadas permite obter juntas soldadas de igual resistência. Existem cinco tipos de eletrodos (de acordo com GOST 9467-75) projetados para soldar esses tipos de aços (E70, E85, E100, E125 e E150). De acordo com GOST, o metal depositado não pode conter mais de 0,030% de enxofre e 0,035% de fósforo..

Nota importante: antes de realizar trabalhos de soldagem em estruturas, cujo trabalho pressupõe a presença de condições extremas, é necessário prestar muita atenção à composição química do eletrodo e do metal que será soldado por ele (você pode determinar a composição química usando a documentação regulamentar, ou usar dados gerais da marcação completa dos eletrodos).

No caso em que não há necessidade especial de juntas de resistência igual durante a soldagem, podem ser usados eletrodos que podem fornecer a estrutura austenítica do metal da emenda. As juntas soldadas obtidas desta forma têm maior resistência à fissuração e as características distintivas do metal de solda são a tenacidade e a ductilidade. Este tipo de eletrodo pode ser utilizado para a soldagem de aços dissimilares e alta liga, levando em consideração todas as características de tais eletrodos criados para a soldagem de aços alta liga durante a soldagem..

Eletrodos de solda

Para a formação de camadas de superfície por arco de superfície (com exceção das camadas de superfície em metais não ferrosos), existe um grupo especializado de eletrodos produzidos de acordo com GOST 10051-75 e GOST 9466-75.

Este grupo inclui 44 tipos de eletrodos (por exemplo, E-16G2XM, E-110X14V13F), classificados pela dureza (em temperatura normal) e pelas características do metal depositado (sua composição química). As características do metal depositado nos eletrodos são determinadas em vários casos de acordo com as especificações de cada fabricante..

De acordo com as características operacionais do metal depositado e do sistema de liga selecionado, os eletrodos para revestimento podem ser divididos (condicionalmente) em seis grupos que formam o metal depositado:

baixo carbono, baixa liga, com alta resistência a cargas de choque e fricção de dois metais;

médio-carbono de baixa liga, com alta resistência a cargas de choque, com atrito de dois metais em temperaturas normais e elevadas (até 600-650 ° C);

liga de carbono (alta liga), resistente ao desgaste abrasivo e cargas de choque;

carbono de alta liga, com maior resistência a altas temperaturas (650-850 ° C) e altas pressões;

estrutura austenítica de alta liga com alta resistência à corrosão e ao desgaste por erosão e atrito de dois metais em altas temperaturas (até 570-600 ° C);

alta liga endurecida por dispersão, altamente resistente a deformação particularmente difícil e condições de temperatura (910-1100 ° C).

Os trabalhos de revestimento de metais são realizados de acordo com tecnologias especiais, que podem incluir aquecimento (preliminar e concomitante), tratamento térmico, etc. – com base no estado e na composição química dos metais (base e depositado). A aderência estrita à tecnologia permite obter superfícies de metal de solda com características de desempenho especificadas.

Um grupo de eletrodos usado para realizar soldagem a frio e revestimento de produtos de ferro fundido

Esses eletrodos permitem corrigir defeitos encontrados em peças fundidas de ferro fundido, o mesmo grupo inclui eletrodos utilizados em trabalhos de reparo e restauração em equipamentos desgastados. É possível utilizar eletrodos para soldagem a frio na confecção de estruturas pelo método de injeção soldada.

Utilizando eletrodos desse grupo, é possível obter um metal de solda com certas propriedades – aço e ligas à base de níquel, uma liga de ferro e níquel, cobre, etc..

Soldagem de aços resistentes ao calor – eletrodos usados

Aços resistentes ao calor (classes TsL-17, TsL-39, TML-1U, TML-3U, TsU-5, OZS-11, etc., capazes de operar em altas temperaturas – até 550-600 ° C) são soldados com eletrodos especiais, cujas propriedades principais são propriedades químicas do metal depositado e propriedades mecânicas do metal de solda à temperatura normal. Antes de iniciar a soldagem, é importante levar em consideração o tamanho máximo da temperatura de trabalho, sua conformidade com os indicadores calculados da resistência a longo prazo do metal de solda.

De acordo com as condições de GOST 9467-75, existem nove tipos de eletrodos (E-09M, E-09MH, E-09x1M, E-05x2M1, E-09x1M1NFB, E-10x3M1BF, E-10x5MF) com um revestimento básico e rutilo, a especialização dos quais (de acordo com características químicas e propriedades mecânicas do metal de solda e metal de solda) consiste na soldagem de aços resistentes ao calor.

Além disso, a soldagem de aços resistentes ao calor pode ser realizada com eletrodos que não se enquadram no GOST 9467-75 – desde que sejam destinados à soldagem com aços de outras classes (por exemplo, eletrodos de grau ANZhR-1, cujo objetivo principal é soldar aços diferentes).

Ao soldar com aços resistentes ao calor, como regra, eles são pré-aquecidos, e após a conclusão da soldagem, tratamento térmico.

Soldagem de metais não ferrosos – alguns detalhes

Ao soldar cobre e suas ligas, é importante levar em consideração a alta atividade desse metal em interação com gases (principalmente com hidrogênio e oxigênio). A consequência dessas reações pode ser microfissuras e formação de poros no metal de solda, o que só pode ser evitado trabalhando com cobre desoxidado. Antes de iniciar a soldagem, os eletrodos devem estar bem calcinados, e as áreas de costura dos elementos soldados devem ser limpas até que apareça um brilho metálico, com a remoção completa de óxidos, gorduras, contaminantes, etc. A principal dificuldade na soldagem de peças de bronze é sua alta fragilidade e uma diminuição nas características de resistência quando aquecido; ao soldar estruturas de latão, o zinco evapora ativamente.

O alumínio e suas ligas são altamente oxidáveis - um filme denso de óxido na superfície dos elementos a serem soldados é altamente refratário. A superfície da poça de fusão também pode ser recoberta por uma película de óxido de alumínio, que interfere no processo de soldagem – interferindo na formação da solda, contribuindo para o aparecimento de áreas não soldadas e inclusões não metálicas no metal de solda. É necessário remover o filme de óxido – a solução para este problema na soldagem manual será a introdução de sais de flúor e cloreto de metais alcalinos (alcalino-terrosos) na composição de revestimento dos eletrodos, que, estando em estado fundido, ajudará a eliminar o filme e manter um arco estável.

A tenacidade e resistência do níquel, em particular – suas ligas, que (dependendo da composição) têm alta resistência à corrosão, resistência ao calor e resistência ao calor, tornam-no um material estrutural atraente. Porém, ao soldar elementos estruturais deste metal (suas ligas), surgem dificuldades devido ao aumento da sensibilidade do níquel às impurezas, principalmente aos gases dissolvidos (hidrogênio, oxigênio e, em maior medida, nitrogênio), bem como ao aparecimento de trincas a quente. É possível prevenir a formação de poros e o aparecimento de trincas utilizando eletrodos de soldagem de alta pureza e elementos de soldagem de níquel (suas ligas), prestando-se atenção redobrada ao preparo preliminar para soldagem.

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