СВАРОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОД

Полезная модель относится к электродам и может быть использована, в частности, в области электродуговой ручной сварки.
Известен сварочный электрод, предназначенный для износостойкой наплавки на поверхность деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания в сочетании с интенсивными ударными нагрузками, представляющий собой токопроводящий элемент в виде стального стержня - проволоки, покрытый защитным слоем, состав которого содержит карбид титана, феррохром, графит, жидкое стекло, и дополнительно соль щелочного металла (Na или K-Na) и карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) в виде порошка с содержанием активного вещества свыше 95% для обеспечения повышения реологических свойств обмазки, в частности, прочности массы покрытия (патент RU №2505388 С1, МПК В23K 35/365, опубл. 27.01.2014 г.). Это покрытие, нанесенное на стержни электродов из сварочной проволоки, обеспечивает достаточно высокую износостойкость наплавленного металла в условиях ударно-абразивного изнашивания. Однако при сварке такими электродами происходит плавление КМЦ, при этом из нее выделяется большое количество газов, которые могут оседать в сварном шве, приводя к появлению дефектов. Кроме того, соли Na и K-Na обладают высоким влагопоглощением, из-за чего покрытие таких электродов впитывает в себя больше влаги из окружающей среды, которая при плавлении электрода распадается на водород и кислород, которые могут оседать в сварном шве, приводя к появлению таких дефектов, как поры.
Известен сварочный электрод, представляющий собой токопроводящий элемент в виде стального стержня, покрытый защитным слоем, состав которого содержит ферромарганец, слюду мускавит, доломит и ильменитовый концентрат, и, для повышения прочности обмазки стержня - полевошпатово-слюдяно-кварцевый сланец, который при своей дешевизне и доступности, обеспечивает относительно высокие механических свойства сварочного шва (патент RU №2163861 C2, МПК В23K 35/365, опубл. 10.03.2001 г.). Однако данный материал содержит в своем составе связанную на молекулярном уровне влагу, которая при горении электрода разлагается на кислород и водород, которые, в свою очередь, приводят к появлению пор и других дефектов в сварном шве. Кроме того, полевошпатово-слюдяно-кварцевый сланец обладает высоким влагопоглощением, из-за чего покрытие таких электродов впитывает в себя больше влаги из окружающей среды, которая при плавлении электрода распадается на водород и кислород, которые могут оседать в сварном шве, приводя к появлению таких дефектов, как поры.
Таким образом, с помощью определенного изменения состава защитного покрытия, электрода возможно добиться повышения реологических свойств, в частности, прочности массы защитного покрытия, однако изменение состава покрытия приводит, как правило, к увеличению содержания влаги в покрытии, которая ухудшает сварочно-технологические характеристики электродов. Кроме того, для повышения прочности покрытия при изготовлении электродов с определенными заданными сварочно-технологическими характеристиками и, соответственно, с определенным составом защитного покрытия, в каждом конкретном случае необходимы дополнительные технологические, организационные, экономические меры, связанные с введением в состав защитного покрытия дополнительных компонентов.
Наиболее близкой к заявляемой является конструкция электрода (патент US 20040060914 А1, МПК В23K 35/02, опубл. 01.04.2004, далее - патент US 20040060914), состоящая из металлического стержня-сердечника и защитного покрытия, где для увеличения плотности тока во время сварки и, тем самым, как утверждается, для обеспечения более высокой эффективности сварки (при которой эффективность наплавки при сварке является высокой, глубина проникновения больше, а дуговой удар (магнитный удар) уменьшается) в металлическом стержне электрода по всей его длине выполнены углубления сложной формы различных вариантов исполнения в поперечном сечении (восьмиугольного сечения, с закругленным квадратным сечением, 4-образной формы с надрезом и т.д.), обеспечивающие увеличение площади поверхности стержня-проводника.
Поскольку в металлическом стержне данной конструкции увеличена контактирующая поверхность, то прочность сцепления защитного покрытия и стержня, как и в предлагаемой конструкции, увеличивается, однако только для задачи обеспечения прочного сцепления защитного покрытия и стержня такая конструкция является чрезмерно сложной, ее изготовление требует специального оборудования, его перенастройки каждый раз при изменении конфигурации поперечного сечения стержня для определенных заданных сварочно-технологических характеристик электродов. Кроме того, любая предлагаемая в патенте US 20040060914 форма поперечного сечения сердечника, отличная от круглого, значительно снижает сварочно-технологические свойства электрода, так как толщина покрытия электрода в данном случае будет неравномерной по поперечному сечению, поэтому при сварке будет возникать эффект «козырька», то есть неравномерное плавление обмазки.
Задачей и техническим результатом полезной модели является обеспечение прочности покрытия сварочного электрода унифицированными средствами с обеспечением при этом простоты и экономичности изготовления качественных электродов с любыми заданными сварочно-технологическими характеристиками.
Поставленная цель достигается тем, что в сварочном электроде, состоящем из металлического стержня с насечками по всей его длине и защитного покрытия, насечки выполнены спиралеобразными с шагом 2-10 мм, при этом глубина насечек равна 0,01-0,10 мм.
На фиг. 1 изображена конструкция предлагаемого сварочного электрода; на фиг. 2 - его трехмерное изображение.
Сварочный электрод состоит из токопроводящего элемента - металлического стержня 1 с нанесенным на него защитным покрытием 2. На поверхности металлического стержня 1 по всей длине выполнены  насечки 3, исполненные спиралеобразно с шагом 2-10 мм и глубиной 0,01-0,10 мм.
Насечки производят на этапе рубки проволоки на стержни в правильно-рубочных станках. На главную рубочную втулку устанавливают специальный конус, выполненный из твердосплавного сплава. При прохождении проволоки через рубочную втулку данный конус входит в поверхность проволоки, оставляя насечку глубиной 0,01-0,10 мм, а так как проволока при этом еще и вращается, насечки получаются спиралеобразными. Шаг насечек устанавливается равным 2-10 мм. После процесса нанесения насечек проволока нарубается на стержни, которые передаются на электродообмазочный пресс, где происходит процесс нанесения покрытия на стержень. Благодаря неглубоким углублениям-насечкам общая площадь соприкосновения покрытия и стержня у данных электродов увеличивается, не изменяя при этом круглую форму поперечного сечения стержня, что приводит к повышению прочности покрытия и благоприятно сказывается на сварочно-технологических свойствах электродов.
Устанавливать шаг насечек более 10 мм и их глубину менее 0,01 мм нецелесообразно вследствие несущественного увеличения поверхности покрытия. Шаг насечек менее 2 мм и их глубина более 0,10 мм приводят к уменьшению объема металла стержня, что сказывается на уменьшении коэффициента наплавки электрода, который не обеспечивает получение необходимых свойств сварного шва.
Таким образом, техническим преимуществом электрода предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом является обеспечение прочности покрытия сварочного электрода за счет конструктивного увеличения поверхности сцепления покрытия со стержнем с сохранением круглого поперечного сечения стержня по длине, обеспечивая при этом простоту и экономичность изготовления качественных электродов с любыми заданными сварочно-технологическими характеристиками.
Технологическим преимуществом электрода предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом является обеспечение простоты, унифицированности и экономичности изготовления качественных электродов с любыми заданными сварочно-технологическими характеристиками, не требующих дополнительных технологических, организационных, экономических мер, связанных с модификационными изменениями конструкции металлического стержня.