Des électrodes de soudage

Points d’article



Plus de cent ans se sont écoulés depuis l’invention de la première électrode de soudage efficace, créée et brevetée par le Suédois O. Kelberg en 1911. En regardant en arrière les décennies qui se sont écoulées depuis cet événement, on peut affirmer sans équivoque – l’invention de l’électrode de soudage est devenue un événement réel d’importance mondiale..

Comment fonctionnent les électrodes

Pour un meilleur soudage des métaux et alliages, il est nécessaire de sélectionner une marque spécifique d’électrodes de soudage pour chacun d’eux. Et pour ne pas vous tromper dans le choix, vous devez savoir quels types d’électrodes existent, comment reconnaître leurs marquages ​​et leurs domaines d’application – les réponses sont dans cet article.

Le but de l’électrode, ses caractéristiques

L’électrode est un maillon important dans la technologie du soudage à l’arc électrique – elle est conçue pour fournir du courant électrique à l’objet à souder. Aujourd’hui, il existe de nombreux types et marques d’électrodes de soudage qui ont leur propre spécialisation étroite..

Les électrodes doivent répondre aux conditions suivantes:

  • fourniture d’un arc de combustion constant, formation d’une couture de haute qualité;
  • le métal dans la soudure doit avoir une certaine composition chimique;
  • la tige d’électrode et son revêtement fondent uniformément;
  • soudage avec une productivité élevée avec le moins de projections du métal d’électrode;
  • le laitier obtenu lors du soudage est facilement séparable;
  • préservation des caractéristiques technologiques et physico-chimiques pendant une certaine période (pendant le stockage);
  • faible toxicité pendant la production et pendant le soudage.

Comment fonctionnent les électrodes

Pour leur fabrication, on utilise du fil de soudage ou des tiges métalliques porteurs de courant électrique, dont la composition chimique détermine la qualité des électrodes. Les électrodes ne peuvent être constituées que d’une tige métallique (fil) – ces électrodes de soudage sont appelées non revêtues. Si la tige d’électrode est revêtue d’un composé spécial conçu pour améliorer la qualité du soudage, les électrodes sont dites revêtues. Plusieurs types de revêtements sont utilisés: acide, basique, rutile, cellulosique et mixte.

Comment fonctionnent les électrodes

Selon sa destination, le revêtement est divisé en deux types: protecteur (électrodes à revêtement épais) et ionisant (électrodes à revêtement mince). Pour une meilleure compréhension de la différence entre ces types de revêtements, il convient de noter que la qualité du soudage avec des électrodes avec un revêtement ionisant est inférieure à celle du soudage avec des électrodes avec un revêtement protecteur – le premier type de revêtement n’est pas capable de protéger la soudure de la nitruration et de l’oxydation..

Quel est le lien entre le type de revêtement d’électrode et leurs propriétés de soudage et technologiques?

La capacité de souder dans n’importe quelle position, les performances du soudage électrique, le courant de soudage requis, la tendance à la formation de pores, ainsi que (dans certains cas) la tendance à former des fissures dans la soudure et la teneur en hydrogène dans le métal déposé – tous ces facteurs dépendent directement du type de revêtement des électrodes de soudage.

Le revêtement acide est constitué d’oxydes de silicium, de manganèse et de fer. Les électrodes à revêtement acide (SM-5, ANO-1), selon les propriétés du joint soudé et du métal soudé, sont des types E38 et E42. Lors du soudage avec des électrodes avec un revêtement acide de métaux recouverts de rouille ou de tartre, les pores ne se forment pas (la même chose – lorsque l’arc est allongé). Le courant de soudage pour de telles électrodes peut être alternatif ou constant. Un facteur négatif lors du soudage avec des électrodes revêtues d’acide est une forte tendance aux fissures à chaud dans le métal de soudure..

Le revêtement principal des électrodes (UONII-13, DSK-50) est formé de composés fluorés et de carbonates. La composition chimique du métal dirigé par de telles électrodes est identique à celle de l’acier silencieux. La faible teneur en inclusions de non-métaux, de gaz et d’impuretés nocives confère au métal soudé une résistance aux chocs (à températures normales et basses) et une ductilité élevées, il se caractérise par une résistance accrue aux fissures à chaud. Selon leurs caractéristiques, les électrodes avec revêtement de base appartiennent aux types E42A et E46A, E50A et E60.

Cependant, les électrodes avec un revêtement de base ont des caractéristiques technologiques inférieures à certains types d’électrodes en raison de leurs inconvénients – dans le cas du mouillage du revêtement et de l’allongement de l’arc en travaillant avec eux, la sensibilité à la formation de pores dans le métal de soudure est élevée. Le soudage avec de telles électrodes est effectué sous courant continu à polarité inverse, les électrodes nécessitent une calcination avant de commencer le soudage (à t 250-420 ° C).

Électrodes enrobées de rutile

Les électrodes revêtues de rutile (MP-3, ANO-3, ANO-4, OZS-4) contournent tous les autres types d’électrodes dans un certain nombre de qualités technologiques. Lors du soudage à courant alternatif, la combustion à l’arc de ces électrodes est puissante et stable, avec un minimum de projections de métal – un joint de haute qualité se forme et la croûte de laitier est facilement séparée. Modification de la longueur de l’arc, soudage du métal humide ou rouillé, soudage en surface avec des oxydes – tout cela a peu d’effet sur la formation des pores des électrodes de rutile.

Cependant, le métal de soudure formé par eux a également des qualités négatives – résistance aux chocs et plasticité réduites causées par des inclusions d’oxyde de silicium.

Les composants organiques en grandes quantités (jusqu’à 50%) constituent le type de cellulose de revêtement d’électrode (VSC-1, VSC-2, OMA-2). Le métal déposé par eux est identique à l’acier calme ou semi-calme (en composition chimique). Selon leurs caractéristiques, les électrodes revêtues de cellulose appartiennent aux types E50, E46 et E42.

Le soudage unilatéral avec des électrodes en cellulose au poids vous permet d’obtenir un cordon de couture inversé uniforme, vous pouvez également souder des joints verticaux – en utilisant la méthode descendante. Cependant, le métal de couture obtenu par soudage avec des électrodes de cellulose a une teneur élevée en hydrogène et c’est un gros inconvénient.

Le revêtement mixte vous permet de combiner les caractéristiques de qualité de différents types de revêtements d’électrode. Les revêtements mixtes sont le rutile acide, le rutile-cellulose, le rutile basique, etc..

Type de couverture Marquage selon GOST 9466-75 Marque ISO internationale Marquage selon l’ancien GOST 9467-60
acide ET ET P (minerai)
le principal B DANS F (fluorure de calcium)
rutile P R T (rutile (titane))
cellulosique C DE Oh (bio)
types de revêtement mixtes
acide-rutile AR AR
rutile basique RB RC
mixte autre P S
rutile avec poudre de fer RJ RR

Électrodes consommables et non consommables – quelle est la différence entre elles

La tige métallique des électrodes consommables est utilisée dans le soudage comme matériau de formage pour le joint; le matériau pour ces électrodes est l’acier ou le cuivre. Les électrodes non consommables sont fabriquées à partir de charbon ou de tungstène – leur but est de fournir du courant électrique au site de soudage, et un fil ou une tige d’apport est utilisé pour fixer les éléments soudés (connectés principalement par leur propre métal). Le matériau pour la production d’électrodes en carbone est un charbon amorphe électrotechnique spécial, qui a l’apparence de tiges de section transversale arrondie. Les électrodes en carbone sont utilisées dans deux cas: pour obtenir des soudures soignées d’un point de vue esthétique – si l’aspect du produit final est particulièrement important; ils peuvent être utilisés pour couper du métal très épais (coupe à l’arc à air).

La longueur de l’électrode dépend de son diamètre:

Diamètre d’électrode, mm Longueur d’électrode, mm Diamètre d’électrode, mm Longueur d’électrode, mm
allié ou carbone hautement dopé allié ou carbone hautement dopé
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

Le marquage des électrodes est effectué selon le schéma suivant:

Marquage d'électrodes

La 1ère valeur correspond au type d’électrode;
2ème – marque d’électrode;
3e – diamètre (mm);
4ème – décrit le but des électrodes;
5ème – épaisseur du revêtement;
6ème – un index informant sur les caractéristiques du métal soudé et du métal déposé (GOST 9467-75, GOST 10051-75 ou GOST 10052-75);
7e – type de couverture;
8ème – types de positions spatiales de surfaçage ou de soudage, autorisées pour ces électrodes;
9ème – polarité et type de courant, tension nominale pour une source de courant alternatif à vide.

Une condition préalable à la structure du marquage des électrodes est une indication des exigences techniques (GOST), selon lesquelles ces électrodes ont été réalisées (selon les conditions de GOST 9466-75, TU 14-4-644-65, TU 14-4-321-73, TU 14-4 -831-77, TU 32-TsTVR-611-88).

Exemple de marquage d’électrode:

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

L’exemple proposé contient le marquage d’électrodes de type E46A, considérez sa signification plus en détail.

Désignation du diviseur:

  • E – électrode destinée au soudage à l’arc;
  • 46 – résistance à la traction ultime minimale garantie (selon GOST 9467-75);
  • A – électrodes de type amélioré;
  • Les électrodes U sont applicables pour le soudage des aciers de construction (au carbone et faiblement alliés) avec une résistance à la traction jusqu’à 600 MPa;
  • D2 – l’épaisseur du revêtement correspond au 2ème groupe;

Désignations du dénominateur:

  • 43 2 (5) – caractéristiques du joint et du métal soudé;
  • B – selon le tableau ci-dessus des types de revêtements, correspond au type principal;
  • 1 – position spatiale, admissible pendant le soudage;
  • 0 – courant continu de polarité inversée.

Lors du marquage d’électrodes applicables pour le soudage d’aciers de construction (au carbone et faiblement alliés) avec une résistance à la traction maximale jusqu’à 600 MPa, le tiret après la lettre «E» (dans le dénominateur) n’est pas mis.

Selon GOST 9466-75, les électrodes métalliques produites par la méthode de sertissage pour effectuer le soudage à l’arc manuel des aciers et le surfaçage des couches extérieures (de surface) avec des propriétés spéciales sont marquées de la désignation de lettre appropriée et sont divisées en classes:

  • pour le soudage des aciers au carbone et faiblement alliés (avec une résistance ultime à la traction jusqu’à 600 MPa) – marquage «U»;
  • pour le soudage des aciers alliés (résistance ultime supérieure à 600 MPa) – marquage « L »;
  • pour le soudage des aciers alliés à haute résistance thermique – marquage « T »;
  • pour le soudage des aciers fortement alliés avec des propriétés spéciales – marquage « B »;
  • pour le surfaçage des couches de surface avec des propriétés spéciales – marquage « H ».

Les électrodes destinées au soudage des aciers fortement alliés sont subdivisées en classes en fonction de la composition chimique et des propriétés mécaniques du métal déposé: il existe 49 types de telles électrodes (selon GOST 10052-75), désignées par l’indice «E», suivi de chiffres et de lettres. Les nombres derrière l’indice (deux) renseignent sur la teneur en carbone (moyenne, en centièmes de pour cent) du métal déposé. Les lettres suivantes désignent les éléments chimiques (pas de guillemets sur le marquage): azote – « A », niobium – « B », tungstène – « B », manganèse – « G », cuivre – « D », molybdène – « M », nickel – « N », titane – « T », vanadium – « F » et chrome – « X ». Si la teneur moyenne en éléments chimiques dans le métal déposé est inférieure à 1,5%, les chiffres après la désignation de la lettre ne sont pas définis.

Les positions spatiales possibles pendant le soudage sont indiquées comme suit:

  • si le soudage dans toutes les positions est autorisé pour ce type d’électrodes – « 1 »;
  • toutes les positions, sauf pour le soudage en position descendante – « 2 »;
  • uniquement pour une position horizontale sur un plan situé verticalement, pour une position verticale de bas en haut et pour une position basse – « 3 »;
  • uniquement pour la position inférieure et inférieure du bateau – « 4 ».

Les électrodes sont classées en plusieurs groupes

Groupe d’électrodes pour travaux de soudage avec des aciers au carbone et faiblement alliés

Les électrodes comprises dans ce groupe sont utilisées pour le soudage des aciers au carbone (teneur en carbone jusqu’à 0,25%) et des aciers faiblement alliés avec une résistance à la traction maximale de 590 MPa au maximum. Ce groupe d’électrodes combine les propriétés suivantes du joint soudé et les caractéristiques mécaniques du métal soudé: résistance aux chocs et allongement, angle de flexion et résistance à la traction ultime.

Ces propriétés des électrodes déterminent leur classification au sein du groupe (lors du marquage, les chiffres suivant la lettre «E» indiquent la plus petite résistance ultime à la traction du joint soudé ou du métal soudé, en kgf / mm2):

  • travaux de soudure sur des aciers avec une résistance à la traction inférieure à 490 MPa (E38, E42, E46 et E50);
  • travaux soudés sur des aciers avec des exigences élevées de résistance aux chocs et d’allongement relatif du métal soudé (E42A, E46A et E50A);
  • ouvrages soudés sur des aciers avec une résistance à la traction ultime de plus de 490 MPa, mais pas plus de 590 MPa (E55 et E60).

Groupe d’électrodes pour le soudage avec des aciers fortement alliés et des alliages

Au sein du groupe, les électrodes, dont le but est de souder des alliages à base de nickel et fer-nickel, ainsi que des aciers fortement alliés, sont divisées en:

  • destinés au soudage des aciers et alliages résistants à la chaleur (résistants à la chaleur);
  • conçu pour le soudage des aciers et alliages résistant à la corrosion.

Selon les conditions de GOST 10052-75, les électrodes destinées au soudage des aciers fortement alliés et des alliages résistants à la corrosion, à la chaleur et à la chaleur sont classées en fonction des propriétés mécaniques du métal soudé et de la composition chimique du métal déposé en 49 types. Pour la plupart des électrodes industrielles, les caractéristiques du métal soudé sont déterminées par les spécifications du fabricant..

Electrodes pour le soudage des alliages et aciers fortement alliés

Les électrodes destinées au soudage d’alliages et d’aciers fortement alliés présentent des différences significatives dans les caractéristiques du métal déposé et de la composition chimique par rapport aux caractéristiques et à la composition des métaux qu’ils soudent. Afin de faire le meilleur choix, il est nécessaire d’atteindre les paramètres de fonctionnement de base des assemblages soudés (résistance à la corrosion et propriétés mécaniques, résistance à la chaleur et résistance à la chaleur) et résistance du métal soudé à la fissuration.

Le soudage des aciers et alliages fortement alliés est effectué avec des électrodes avec des revêtements de type rutile, basique et rutile-basique. Ces électrodes ont une vitesse de fusion et une vitesse de dépôt élevées en raison des tiges en alliages et aciers fortement alliés, par rapport aux électrodes conçues pour le soudage des aciers faiblement alliés, alliés et au carbone – le fait est que les électrodes pour le soudage des alliages et aciers fortement alliés ont une résistance électrique élevée et une faible conductivité thermique. Les mêmes propriétés nécessitent un soudage sous un courant de soudage de valeurs réduites et une réduction de la longueur des électrodes, le soudage lui-même étant réalisé principalement sous courant continu de polarité inversée..

Groupe d’électrodes pour travaux de soudage sur aciers de construction alliés (haute et haute résistance)

Les électrodes de ce groupe sont utilisées pour le soudage avec une résistance ultime à la traction supérieure à 590 MPa. Le soudage de ces nuances d’acier est effectué de deux manières: après le soudage, les joints sont soumis à un traitement thermique ou il n’est pas effectué.

Le traitement thermique des joints soudés permet d’obtenir des joints soudés de résistance égale. Il existe cinq types d’électrodes (selon GOST 9467-75) conçues pour souder ces types d’aciers (E70, E85, E100, E125 et E150). Selon GOST, le métal déposé ne peut pas contenir plus de 0,030% de soufre et 0,035% de phosphore..

Note importante: avant d’effectuer des travaux de soudage sur des structures dont les travaux supposent la présence de conditions extrêmes, il est nécessaire de porter une attention particulière à la composition chimique de l’électrode et au métal qui sera soudé par celle-ci (vous pouvez déterminer la composition chimique à l’aide de la documentation réglementaire, ou utiliser les données générales du marquage complet des électrodes).

Dans le cas où il n’y a pas de besoin particulier de joints de résistance égale pendant le soudage, des électrodes peuvent être utilisées qui peuvent fournir la structure austénitique du métal de joint. Les joints soudés ainsi obtenus présentent une résistance accrue à la fissuration et les caractéristiques distinctives du métal soudé seront la ténacité et la ductilité. Ce type d’électrodes peut être utilisé pour souder des aciers dissemblables et fortement alliés, en tenant compte de toutes les caractéristiques de ces électrodes créées pour souder des aciers fortement alliés pendant le soudage..

Des électrodes de soudage

Pour la formation de couches de surface par surfaçage à l’arc (à l’exception des couches de surfaçage sur les métaux non ferreux), il existe un groupe spécialisé d’électrodes produites conformément à GOST 10051-75 et GOST 9466-75.

Ce groupe comprend 44 types d’électrodes (par exemple, E-16G2XM, E-110X14V13F) classées par dureté (à température normale) et par les caractéristiques du métal déposé (sa composition chimique). Les caractéristiques du métal déposé des électrodes sont déterminées dans un certain nombre de cas selon les spécifications de chaque fabricant..

Electrodes de gaine

Selon les caractéristiques de fonctionnement du métal déposé et du système d’alliage choisi, les électrodes de surfaçage peuvent être divisées (conditionnellement) en six groupes qui forment le métal déposé:

  • à faible teneur en carbone, faiblement allié, avec une résistance élevée aux chocs et au frottement de deux métaux;
  • faiblement allié en carbone moyen, ayant une résistance élevée aux chocs, avec frottement de deux métaux à des températures normales et élevées (jusqu’à 600-650 ° C);
  • alliage de carbone (fortement allié), résistant à l’usure abrasive et aux chocs;
  • carbone fortement allié, avec une résistance accrue aux températures élevées (650-850 ° C) et aux pressions élevées;
  • structure austénitique fortement alliée avec une résistance élevée à l’usure par corrosion-érosion et au frottement de deux métaux à des températures élevées (jusqu’à 570-600 ° C);
  • durcie par dispersion, fortement alliée, très résistante aux conditions de déformation et de température particulièrement difficiles (910-1100 ° C).

Les travaux de surfaçage métallique sont réalisés à l’aide de technologies spéciales, qui peuvent inclure un traitement thermique de chauffage (préliminaire et concomitant), etc. – en fonction de l’état et de la composition chimique des métaux (de base et déposés). Le strict respect des technologies permet d’obtenir des surfaces métalliques soudées avec des caractéristiques de performance spécifiées.

Un groupe d’électrodes avec lequel le soudage à froid et le surfaçage de produits en fonte sont effectués

De telles électrodes permettent de corriger les défauts rencontrés dans les pièces moulées en fonte, le même groupe comprend les électrodes utilisées dans les travaux de réparation et de restauration des équipements usés. Il est possible d’utiliser des électrodes pour le soudage à froid dans la création de structures par la méthode d’injection soudée.

En utilisant des électrodes de ce groupe, il est possible d’obtenir un métal de soudure de certaines propriétés – acier et alliages à base de nickel, un alliage de fer et de nickel, de cuivre, etc..

Soudage des aciers résistants à la chaleur – électrodes usagées

Les aciers résistants à la chaleur (nuances TsL-17, TsL-39, TML-1U, TML-3U, TsU-5, OZS-11, etc., capables de fonctionner à des températures élevées – jusqu’à 550-600 ° C) sont soudés avec des électrodes spéciales, dont les principales propriétés sont propriétés chimiques du métal déposé et propriétés mécaniques du métal soudé à température normale. Avant de commencer le soudage, il est important de prendre en compte la taille maximale de la température de travail, sa conformité avec les indicateurs calculés de la résistance à long terme du métal soudé.

Selon les conditions de GOST 9467-75, il existe neuf types d’électrodes (E-09M, E-09MH, E-09x1M, E-05x2M1, E-09x1M1NFB, E-10x3M1BF, E-10x5MF) avec un revêtement de base et rutile, dont la spécialisation (selon caractéristiques chimiques et propriétés mécaniques du métal soudé et du métal soudé) consiste à souder des aciers résistants à la chaleur.

En outre, le soudage des aciers résistants à la chaleur peut être effectué avec des électrodes qui ne relèvent pas de GOST 9467-75 – à condition qu’elles soient destinées au soudage avec des aciers d’autres classes (par exemple, des électrodes de qualité ANZhR-1, dont le but principal est de souder des aciers différents).

Lors du soudage avec des aciers résistants à la chaleur, en règle générale, ils sont préchauffés et, à la fin du soudage, un traitement thermique.

Soudage des métaux non ferreux – quelques détails

Lors du soudage du cuivre et de ses alliages, il est important de prendre en compte la forte activité de ce métal en interaction avec les gaz (surtout avec l’hydrogène et l’oxygène). La conséquence de ces réactions peut être des microfissures et la formation de pores dans le métal de soudure, qui ne peuvent être évitées qu’en travaillant avec du cuivre désoxydé. Avant de commencer le soudage, les électrodes doivent être soigneusement calcinées et les zones des joints sur les éléments soudés doivent être nettoyées jusqu’à ce qu’un éclat métallique apparaisse, avec l’élimination complète des oxydes, de la graisse, de la saleté, etc. La principale difficulté du soudage de pièces en bronze est leur grande fragilité et une diminution des caractéristiques de résistance lorsqu’elles sont chauffées; lors du soudage de structures en laiton, le zinc s’évapore activement.

Soudage de métaux non ferreux

L’aluminium et ses alliages sont hautement oxydables – un film d’oxyde dense à la surface des éléments à souder est hautement réfractaire. La surface du bain de fusion peut également être recouverte d’un film d’oxyde d’aluminium, qui interfère avec le processus de soudage – interférant avec la formation de la soudure, contribuant à l’apparition de zones non soudées et d’inclusions non métalliques dans le métal de soudure. Il est nécessaire d’enlever le film d’oxyde – la solution à ce problème en soudage manuel sera l’introduction de sels de fluorure et de chlorure de métaux alcalins (alcalino-terreux) dans la composition de revêtement des électrodes, qui, étant à l’état fondu, aidera à éliminer le film et à maintenir un arc stable..

La ténacité et la résistance du nickel, en particulier de ses alliages, qui (selon la composition) ont une résistance à la corrosion, une résistance à la chaleur et une résistance à la chaleur élevées, en font un matériau de structure attrayant. Cependant, lors du soudage d’éléments de structure en ce métal (ses alliages), des difficultés surviennent en raison de la sensibilité accrue du nickel aux impuretés, notamment aux gaz dissous (hydrogène, oxygène et, dans une plus large mesure, à l’azote), ainsi qu’à l’apparition de fissures à chaud. Il est possible d’éviter la formation de pores et l’apparition de fissures en utilisant des électrodes de soudage de haute pureté et des éléments de soudage en nickel (ses alliages), en accordant une attention accrue à la préparation préliminaire pour le soudage.

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