Как делают электроды?
Производство электродов – узкоспециализированный, сложный технологический процесс. Они необходимы во многих отраслях и используются в больших масштабах. Рассмотрим, как делают электроды, каковы особенности их изготовления.
Все электроды делятся на два основных вида – неплавящиеся и плавящиеся. К первым относят изделия из тугоплавких материалов – вольфрама, синтетического графита и некоторых других. Ко вторым – металлические покрытые электроды, стержни которых изготовлены из металлов и сплавов – сталей, цветмета и т. д. Наиболее распространена вторая группа, о ней и пойдет речь.
От сварочной проволоки – к стержню
На производство электродов для ручной дуговой сварки идет сварочная проволока из низкоуглеродистой, углеродистой, легированной или высоколегированной стали (ГОСТ 2246-70). Выбор марки стали напрямую зависит от химических свойств металла свариваемых конструкций.
Стержни изготавливаются на специальных правильно-отрезных станках, где:
- проволока необходимого диаметра, поступающая на станок с бухты, подвергается знакопеременному изгибу и выпрямляется;
- после выпрямления производится рубка на стержни заданной длины.
На выходе стержни-заготовки проверяются оператором станка, брак отсортировывается, далее следует проверка сотрудниками ОТК.
Получение обмазки
Основная функция обмазки (покрытия) – защита сварочной ванны от губительного для металла кислорода. Состав материалов покрытия зависит от типа электродов. Все применяемые материалы проходят входной контроль на содержание основных элементов и примесей.
Подготовка осуществляется следующим образом:
- кусковые материалы дробятся на большие и средние куски;
- далее происходит их мелкое дробление в дезинтеграторах и шаровых мельницах;
- частицы просеиваются через специальные сита;
- частицы ферросплавов пассивируются путем вылеживания на воздухе или с применением температурной обработки. Вокруг каждой частицы образуется окисная пленка, препятствующая вступлению в реакцию со связующим (жидким стеклом) при приготовлении обмазочной массы;
- материалы дозируются в определенной пропорции и тщательно перемешиваются до образования однородной массы;
- подготавливается связующее вещество – раствор жидкого стекла (силикат натрия, калия, калиево-натриевый, реже силикат лития);
- связующее добавляется в подготовленную сухую шихту, замешивается обмазочная масса.
Масса имеет очень густую консистенцию, напоминающую влажную рыхлую почву.
Нанесение покрытия
Ранее при изготовлении электродов покрытие наносилось окунанием. В жидкую обмазку вручную опускался металлический стержень, который затем медленно поднимали. После подсыхания нанесенного состава операцию повторяли несколько раз до образования на основе слоя определенной толщины.
На современных предприятиях этот способ не применяется. Используются специальные прессы, которые создают давление до 700 атмосфер:
- обмазочная масса предварительно брикетируется;
- далее она поступает в цилиндр пресса и уплотняется с помощью специального поршня;
- с высокой скоростью подачи стержни (до 500 и более штук в минуту) поступают в обмазочную головку, куда одновременно поступает масса покрытия;
- все вместе проталкивается через отверстие калибрующей втулки (цилиндр определенной длины с отверстием внутри), расположенной в обмазочной головке.
Такой метод опрессовки позволяет получить не просто ровное, но и концентрично расположенное относительно стержня покрытие. За это отвечает правильная установка калибрующей втулки в головке пресса.
Эта характеристика особенно важна при производстве электродов. Чем меньше диаметр электродов, тем меньше допуск по эксцентричности покрытия. Если нормы по эксцентрике нарушены, то такие электроды будет невозможно применять в разных пространственных положениях, например, при монтаже конструкций, особенно при сварке трубных конструкций.
Благодаря калибрующей втулке и заданному давлению обмазочной массы получают необходимую толщину обмазки. Последняя не менее важна – ее недостаток напрямую влияет на качество сварного шва (недостаточная защита сварочной ванны от окружающего воздуха). Слишком толстое покрытие может потрескаться уже при прокалке, а в процессе сварки – привести к образованию «втулки» из покрытия, препятствующей процессу сварки.
Опрессовка позволяет получить практически идеально ровную поверхность обмазочного слоя (в пределах допуска 0,05 мм). Сверхнормативная разнотолщинность (эксцентричность) покрытия может негативно сказаться на качестве металла шва, став причиной несплавлений или попадания шлака.
Все необходимые параметры в процессе опрессовки задаются и контролируются оператором-прессовщиком.
Зачистка покрытия
Непосредственно после опрессовки электроды попадают на зачистную машину. Здесь зачищаются от обмазки оба конца:
- один – для закрепления его в электродержателе при сварке;
- другой – для обеспечения электрического контакта с изделием.
После зачистки вновь осуществляется контроль брака.
Сушка и прокаливание
Затем электроды необходимо просушить. Учитывая особенность покрытия, термообработка может производиться сразу после опрессовки в печах с непрерывным конвейером. Она необходима для электродов с рутиловым покрытием, где требуется температура не выше 200оС.
Для изделий с основным покрытием, в составе которого находится большое количество мрамора, как правило, термообработка проводится следующим образом. Заготовки попадают на сушильные стеллажи, где просушиваются в течение нескольких часов при температуре 30 °C до снижения влажности обмазки менее 4%.
Предварительная сушка – необходимый этап перед прокаливанием. Высушенные электроды попадают затем в нагревательную печь, где прокаливаются при температуре до 400 °C.
Завершающие этапы – отбор образцов для тестирования, проведение приемочных испытаний, расфасовка, упаковка на паллеты, складирование готовой продукции.
Как производят электроды на МЭЗ
Современное производство электродной продукции – поэтапно и высокотехнологично. Оно осуществляется с помощью сложного оборудования – не просто станков, а автоматизированных линий.
На всех его стадиях – от обработки сварной проволоки до расфасовки – присутствует многоступенчатый пооперационный контроль. Он обязателен для каждой технологической операции:
- входной контроль проволоки и материалов;
- изготовление электродных стержней;
- приготовление жидкого стекла;
- приготовление сухой шихты;
- приготовление обмазочной массы;
- термообработка электродов;
- испытание готовой продукции, расфасовка и упаковка.
Не обходится без исследовательской работы – лаборатория контролирует гранулометрический и химический состав компонентов, характеристики жидкого стекла (плотность, вязкость, модуль), геометрические характеристики готовой продукции (влажность, прочность, коэффициент массы, разнотолщинность покрытия), совершенствуется рецептура получаемых электродов.
Организован сварочный пост, где аттестованные НАКС сварщики тестируют электроды на сварочно-технологические свойства и сваривают образцы для проведения механических испытаний металла шва и химического состава наплавленного металла.
Именно таким производством располагает Магнитогорский электродный завод. Продукция выпускается на лучшем оборудовании своего класса – технике, которую поставляет мировой лидер отрасли – концерн Esab. На предприятии действует принцип постоянного улучшения технологии изготовления сварочных электродов (сертифицировано по ISO 9001) и внимательное отношение к каждому клиенту, ориентированное на полное удовлетворение запросов потребителей.
