Технологические свойства обмазочных масс электродных покрытий
Вопросы качества производства покрытых электродов совершенно недостаточно рассматриваются в отечественных и зарубежных публикациях. В представленной работе предпринята попытка рассмотреть причины недостаточной стабильности процесса опрессовки электродов и поделиться практическим опытом по их устране...
Gespeichert in:
| Datum: | 2016 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2016
|
| Schriftenreihe: | Автоматическая сварка |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/147456 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Технологические свойства обмазочных масс электродных покрытий / М.Ф. Гнатенко // Автоматическая сварка. — 2016. — № 9 (756). — С. 42-45. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-147456 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1474562019-02-15T01:24:09Z Технологические свойства обмазочных масс электродных покрытий Гнатенко, М.Ф. Производственный раздел Вопросы качества производства покрытых электродов совершенно недостаточно рассматриваются в отечественных и зарубежных публикациях. В представленной работе предпринята попытка рассмотреть причины недостаточной стабильности процесса опрессовки электродов и поделиться практическим опытом по их устранению. Даны рекомендации по оптимизации процесса нанесения покрытий при производстве электродов. In domestic and foreign publications the problems of quality of manufacture of coated electrodes are considered quite insufficiently. In the present work an attempt was made to consider the causes for insufficient stability of the process of molding the electrodes and to share a practical experience in their elimination. The recommendations on optimizing the coating process in the manufacture of electrodes were given. 2016 Article Технологические свойства обмазочных масс электродных покрытий / М.Ф. Гнатенко // Автоматическая сварка. — 2016. — № 9 (756). — С. 42-45. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0005-111X DOI: https://doi.org/10.15407/as2016.09.08 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/147456 621.791.75.042 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Производственный раздел Производственный раздел |
| spellingShingle |
Производственный раздел Производственный раздел Гнатенко, М.Ф. Технологические свойства обмазочных масс электродных покрытий Автоматическая сварка |
| description |
Вопросы качества производства покрытых электродов совершенно недостаточно рассматриваются в отечественных и зарубежных публикациях. В представленной работе предпринята попытка рассмотреть причины недостаточной стабильности процесса опрессовки электродов и поделиться практическим опытом по их устранению. Даны рекомендации по оптимизации процесса нанесения покрытий при производстве электродов. |
| format |
Article |
| author |
Гнатенко, М.Ф. |
| author_facet |
Гнатенко, М.Ф. |
| author_sort |
Гнатенко, М.Ф. |
| title |
Технологические свойства обмазочных масс электродных покрытий |
| title_short |
Технологические свойства обмазочных масс электродных покрытий |
| title_full |
Технологические свойства обмазочных масс электродных покрытий |
| title_fullStr |
Технологические свойства обмазочных масс электродных покрытий |
| title_full_unstemmed |
Технологические свойства обмазочных масс электродных покрытий |
| title_sort |
технологические свойства обмазочных масс электродных покрытий |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2016 |
| topic_facet |
Производственный раздел |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/147456 |
| citation_txt |
Технологические свойства обмазочных масс электродных покрытий / М.Ф. Гнатенко // Автоматическая сварка. — 2016. — № 9 (756). — С. 42-45. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| series |
Автоматическая сварка |
| work_keys_str_mv |
AT gnatenkomf tehnologičeskiesvojstvaobmazočnyhmassélektrodnyhpokrytij |
| first_indexed |
2025-07-11T02:05:08Z |
| last_indexed |
2025-07-11T02:05:08Z |
| _version_ |
1837314377741500416 |
| fulltext |
ПРОИЗВОДСТВЕНН РАЗДЕЛ
4 2 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА
УДК 621.791.75.042
технологичеСКие СвойСтва оБмазочных маСС
ЭлеКтроДных поКрытий
М. Ф. ГНАТЕНКО
Фирма «велма». 02160, г. Киев, ул. Каунасская, 3. E-mail: mavel@ukrpost.uа
вопросы качества производства покрытых электродов совершенно недостаточно рассматриваются в отечественных и
зарубежных публикациях. в представленной работе предпринята попытка рассмотреть причины недостаточной ста-
бильности процесса опрессовки электродов и поделиться практическим опытом по их устранению. Даны рекомендации
по оптимизации процесса нанесения покрытий при производстве электродов. Библиогр. 4.
К л ю ч е в ы е с л о в а : производство сварочных электродов, обмазочные массы, технологические свойства, оптими-
зация, гранулометрический состав, состав и свойства шихты
Качество изготовления покрытых сварочных элек-
тродов определяется, в основном, технологиче-
скими свойствами обмазочных масс. наиболее
существенным показателем качества электродов
является разнотолщинность покрытия электродов.
Этот показатель проявляется на стадии нанесения
обмазочной массы (покрытия) на стержни в про-
цессе их опрессовки при давлениях на массу до
800 кг/см2 и скоростях до 400 м/мин.
Стабильность процесса опрессовки, в т. ч. по
разнотолщинности покрытия, на 90 % определя-
ется опрессовочными (пластическими) свойства-
ми обмазочных масс.
характерно, что в публикациях по этому вопро-
су отсутствуют четкие закономерности по влиянию
на опрессовочные свойства различных параметров
и характеристик технологических составляющих и,
тем более, нет четких практических рекомендаций
для технологов-производственников.
Цель работы: рассмотреть причины нестабиль-
ности процесса опрессовки электродов и возмож-
ные пути их устранения.
Технологические свойства масс. Они включа-
ют в себя:
– опрессовочные (пластические) свойства обма-
зочных масс: давление опрессовки (чем меньше, тем
лучше при достаточной сопротивляемости вмяти-
нам), степень стабильности формирования потоков
в заходной опрессовочной зоне и, соответственно,
стабильность разнотолщинности нанесения по-
крытия на стержни при опрессовке; степень адге-
зии массы (покрытия) к стержню при их контакте в
опрессовочной камере;
– свойства сырых масс (покрытия), характери-
зующие их склонность к переработке (к разрыву
покрытия по плоскости стыковки стержней элект-
родов после выхода из опрессовочной головки), к
зачистке покрытия под электрододержатель и кон-
тактный торец, к слипанию электродов, прилипа-
нию к рамкам и т.п.;
– сушильные свойства обмазочных масс: со-
противляемость структуры обмазочных масс про-
хождению влаги (удалению из внутренних слоев);
степень размягчения масс при нагреве на началь-
ных стадиях сушки; склонность масс к усадке и к
микро-, макротрещинам; к отслоению от поверх-
ности стержня (трещины и отслоение уменьшают
прочность покрытия электродов);
– прочностные свойства покрытия готовых
электродов.
Причины пониженных технологических
свойств и пути их оптимизации. результаты экс-
периментов, производственный опыт и их анализ
на основе имеющихся научных публикаций [1–4]
позволяют утверждать, что опрессовочные свой-
ства обмазочных масс определяются:
– составом шихты (свойствами и количеством
того или другого компонента); степенью смачи-
вания и химическим взаимодействием порошков
шихты с жидким стеклом; прочностными характе-
ристиками частиц компонентов и др.);
– свойствами жидкого стекла;
– объемным гранулометрическим составом
шихты;
– свойствами пластификатора (в т. ч. различ-
ных добавок, солей, поверхностно-активных ве-
ществ (пав) и т. п.);
– типом смесителя для приготовления обмазоч-
ных масс (рассмотрены в работе).
1. в первую очередь рассмотрим наиболее оче-
видный фактор влияния на опрессовочные свой-
ства масс — грансостав шихты (объемный):
а) максимальный размер частиц компонентов
не должен быть больше толщины покрытия элект-
родов, а точнее меньше в 2...3 раза, дабы, сойдясь,
2...3 частицы в толщине покрытия не заперли ка-
нал, когда таких частиц в шихте много;
© м. Ф. гнатенко, 2016
ПРОИЗВОДСТВЕНН РАЗДЕЛ
4 3 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА
б) должна быть максимальная плотность упа-
ковки частиц шихты для предупреждения дила-
тансии и пульсации;
в) необходима минимизация коэффициента тре-
ния между слоями течения при формировании по-
тока покрытия электродов на входе в фильеру
(формирующую втулку). Это достигается за счет
уменьшения средней фракции (+0,063 –0,16) в ших-
те до минимума, т.е. крупная фракция (–0,16 +0,355:
30...35 %) составляет толщину одного слоя (каркас
слоя), а мелкая фракция (–0,063) в толщине слоя
обеспечивает максимальную плотность упаковки и
минимальную шероховатость слоя;
г) нельзя допускать, чтобы в шихте было боль-
ше 65...70 % мелкой фракции (–0,063), т. к. коли-
чество слоев течения на стадии формирования
толщины покрытия резко увеличивается (в десят-
ки раз), и, соответственно, количество степеней
сдвига слоев тоже резко увеличивается. Это при-
водит к нестабильному формированию потоков по
месту и времени (пульсации разнотолщинности).
все иные проблемы, связанные с разнотолщин-
ностью (причины и следствия), будут рассматри-
ваться при условии:
– грансостав шихты обмазочных масс опти-
мальный и одинаковый;
– чисто химическое взаимодействие компонен-
тов с жидким стеклом отстутствует (в т. ч. с выде-
лением газообразных продуктов).
2. Состав шихты и физико-химические свой-
ства отдельных компонентов:
а) наличие в шихте компонентов с анизодиаме-
трической формой частиц (слюда, тальк, волло-
станит, каолин, целлюлоза и т. п.) в достаточном
количестве (не менее 4...6 %) уменьшает внутрен-
нее трение в обмазочной массе при формировании
потоков с диаметра гильзы до диаметра покры-
тия. важно также, что такие частицы армируют
обмазочную массу, соответственно и покрытие,
т. е. стойкость против вмятин и т. п. возрастает.
такие компоненты, как правило, используются в
покрытиях рутилового вида, рутил-целлюлозно-
го, ильменитового и т.п. обмазочные массы таких
электродов характеризуются хорошими опрессо-
вочными свойствами (ано-4, озС-4, мр 3, ано-
13, ано-36 и т.п.);
б) наличие в шихте компонентов, которые име-
ют прочность разрушения на сжатие и сдвиг на
уровне давлений на массу при опрессовке элек-
тродов: 300...800 кг/см2. известно, что в эту об-
ласть попадают прочностные характеристики мра-
мора, магнезита, доломита и т.п. наиболее яркими
представителями таких шихт (обмазочных масс)
являются электроды марок Уони 13/45, Уони
13/55, ано-9 и т. п. в составе таких шихт около
50 % мрамора с прочностью разрушения пример-
но 500 кг/см2. обмазочные массы таких электро-
дов характеризуются низкими опрессовочными
свойствами (и, в целом, технологическими). при
их опрессовке на давлениях выше 400...500 кг/см2
(на массу) в заходной зоне и в опрессовочной ка-
мере происходит частичное разрушение (скалы-
вание) частиц мрамора с образованием новых по-
верхностей, которые отбирают на себя часть влаги
с пленки геля жидкого стекла. масса в этих ме-
стах загустевает, образовываются «сухари», нару-
шается стабильность формирования потока мас-
сы; разнотолщинность начинает пульсировать по
направлению и времени. зачастую идет и повы-
шение давления вплоть до запирания каналов.
накопившийся ранее производственный
опыт показывает, что, например, электроды мар-
ки ано-4 обычно прессуют при давлениях
600...700 кг/см2 (на массу), а Уони 13/55 — на
давлениях 350...450 кг/см2. в первом случае мас-
са содержит в своем составе много слюды (24 %) и
мало относительно мягких частиц магнезита (все-
го 15 %). Электроды ано-4 можно прессовать при
больших давлениях, не нарушая целостность частиц
магнезита, тем более при наличии слюды. в случае
Уони 13/55 эффект противоположный и это не-
обходимо учитывать при опрессовке, обеспечивая
повышение стабильности этого процесса за счет:
улучшения опрессовочных свойств масс, используя
соответствующие способы пластифицирования;
снижения давления опрессовки путем использо-
вания эффективных опрессовочных заходных зон
и головок; применения интенсивных смесителей
для приготовления масс, а также используя марки
мрамора с прочностью в пределах 1000 кг/см2.
на ухудшение опрессовочных свойств обмазоч-
ных масс Уони 13/55 (и т. п.) фтористокальциевого
типа может оказать влияние применение флотацион-
ного флюорита, который зачастую содержит на по-
верхности частиц относительно большое количество
флотореагентов. Это резко снижает смачиваемость
флюорита жидким стеклом. Степень адгезии жидко-
го стекла (геля) к частичкам флюорита уменьшается
и трение между частицами увеличивается. течение
становится более нестабильным. т.е. степень сма-
чивания частичек шихты определяет качество по-
крытия их жидким стеклом и уровень трения между
частицами при течении повышается. процесс опрес-
совки становится менее стабильным.
3. Роль жидкого стекла в свойствах обмазоч-
ных масс. технологические, в т. ч. опрессовочные,
свойства обмазочных масс на 70...80 % зависят
от типа, характеристик и свойств жидкого стекла
(его влияние на сварочно-технологические свой-
ства не рассматривается).
основное предназначение жидкого стекла в об-
мазочных массах (с точки зрения опрессовки) —
ПРОИЗВОДСТВЕНН РАЗДЕЛ
4 4 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА
до минимума снизить трение между частицами
шихты при формировании потока с диаметра ци-
линдра пресса до диаметра покрытия электродов
при их опрессовке, а после опрессовки покрытие
должно обладать достаточной стойкостью против
вмятин и механических повреждений. в чем же и
как проявляются смазочные и упрочняющие свой-
ства жидкого стекла в обмазочной массе?
чтобы установить механизмы и процессы, про-
исходящие при приготовлении обмазочных масс,
необходимо разделить эту стадию на два этапа.
Первый этап: распределение жидкого стек-
ла в шихте, т. е. покрытие частиц шихты жидким
стеклом; этот этап должен быть осуществлен как
можно быстрее. К тому же, необходимо обеспе-
чить хорошую смачиваемость жидким стеклом
поверхностей практически всех частиц (приме-
нив, если надо, соответствующие специальные
поверхностно-активные вещества). наиболее эф-
фективны для приготовления масс интенсивные
смесители.
Второй этап: формирование определенных
физико-механических свойств обмазочных масс,
как последствие реакции жидкого стекла на кон-
тактное взаимодействие его с поверхностью ча-
стиц разных компонентов, как-то:
– отбор влаги из пленки жидкого стекла;
– адсорбционные процессы (в т. ч. взаимодей-
ствие электрических потенциалов на поверхности
раздела);
– ионный обмен между жидким стеклом и от-
дельными компонентами;
– различное влияние на жидкое стекло разных
типов пластификаторов и спецдобавок.
из первоисточника [2] известно, что в резуль-
тате аналогичных подобных процессов в жидком
стекле происходит гелеобразование (резкое по-
вышение вязкости, полимеризация, образование
кремнеорганических структур: гелеобразование,
коагуляция). при этом в зависимости от характе-
ристик жидкого стекла, его параметров и факто-
ров воздействия структура геля жидкого стекла
получается разная: мягкая, средняя и жесткая.
К мягкой структуре получаемого геля склон-
ны жидкие стекла с низким модулем (< 2,9). К
жесткой структуре — с большим модулем (> 3,1)
и, естественно, к средней — с модулем > 2,9 и <
3,1. в чем это проявляется? если взять на указа-
тельный палец низкомодульное жидкое стекло
и растирать его большим пальцем, то состояние
очень долго не будет меняться. оно будет оста-
ваться липким (мягкая структура). если же эту
процедуру проделать с жидким стеклом высоко-
го модуля, то очень быстро между пальцами об-
разуется сухой «песок» (жесткая структура геля).
а со средним модулем между пальцами образует-
ся слой типа желе — структура геля средняя по
жесткости. на обмазочных массах это проявля-
ется при их приготовлении: если масса липкая,
долго «не скручивается», не вымешивается —
структура геля мягкая. если масса очень быстро
становится сухой и требует дополнительного ко-
личества жидкого стекла, между пальцами трудно
сдвигается, рассыпается, то здесь структура геля
жидкого стекла получается жесткая. Средний ва-
риант — масса получается не липкая, но под ука-
зательным и большим пальцами хорошо сдвигает-
ся (даже при повторном продавливании).
в чем же причина образования разных струк-
тур геля жидкого стекла в пленке обмазочных
масс и их свойств? в процессе гелеобразования
жидкого стекла, как известно, происходят процес-
сы полимеризации, гелеобразования, коагуляции
частиц кремнеорганических коллоидных соедине-
ний. в результате могут образовываться как пло-
скостные слабые структуры (мягкие), так и объем-
ные структуры (жесткие) в зависимости от модуля
жидкого стекла. при среднем модуле в структуре
геля присутствуют в комбинации как плоскост-
ные, так и объемные структуры. в момент ге-
леобразования (коагуляции) микрообразования
(частицы) обладают высокими адгезионными и
когезионными свойствами. поскольку на первом
этапе жидкое стекло уже покрыло частицы, то на
втором этапе происходит гелеобразование (коагу-
ляция) пленки жидкого стекла, сопровождающее-
ся высокой адгезией, что приводит к качественно-
му покрытию частичек гелем. он и обеспечивает
течение обмазочных масс при опрессовке.
итак: а) при низком модуле гелеобразование
очень слабое (плоскостное), адгезия к частичкам
слабая, трение между частичками высокое, те-
чение нестабильное; б) при высоком модуле геле-
образование очень интенсивное (коагуляция), объ-
емное, когезия в пленке жидкого стекла выше, чем
адгезия к частицам, поэтому они неравномерно по-
крыты, течение происходит нестабильно, а покры-
тие «разрыхляется», т. к. масса в структуре не вос-
станавливается (разрыв сплошности). течение при
этом не может быть стабильным по направлени-
ям и во времени. покрытие плохо удерживается на
стержне. по-видимому, структура такого геля име-
ет упругость, связанную с пористой структурой, за
счет большой величины когезионных сил в микро-
частицах геля. Это тоже в пользу процесса «раз-
рыхления» массы. Как же управлять структурой
геля? в случае мягкой структуры геля, его надо
ужесточить, в случае жесткой структуры — смяг-
чить, выводя ее на средний уровень, применяя для
этого соответствующие приемы. Дабы ужесточить
структуру геля с мягкой до средней надо приме-
нить активный пластификатор. Это поташ, сода,
ПРОИЗВОДСТВЕНН РАЗДЕЛ
4 5 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА
техническая КмЦ и т. п. Электролитные составля-
ющие вызывают активацию процесса гелеобразо-
вания, в результате получается средняя структура
геля и достигается эффект повышения пластиче-
ских (опрессовочных) свойств. Следует отметить,
что есть и другие приемы повышения степени ге-
леобразования: повышение вязкости применяемо-
го жидкого стекла; использование более мелкого
компонента, который больше активирует процесс
гелеобразования в жидком стекле; или же приме-
нять жидкое стекло с большим модулем.
если структура геля жидкого стекла в обмазоч-
ной массе получается жесткой, то следует:
– понизить вязкость жидкого стекла, либо исклю-
чить из состава шихты активные пластификаторы;
– применить неактивные пластификаторы
(очищенную КмЦ, чистую электродную целлюло-
зу и т. п.). так, КмЦ, «растворяясь» в пленке жид-
кого стекла (с пониженной вязкостью), предотвра-
щает образование жесткого геля;
– компоненты, активно воздействующие на
процесс гелеобразования, необходимо применять
с более крупным грансоставом;
– использовать добавки растворов щелочей
(Na, K) для понижения модуля жидкого стекла.
некоторые перечисленные приемы (как первые
для мягких, так и вторые — для жестких) можно
реализовывать уже на стадии приготовления об-
мазочных масс (масса получается мягкой — до-
бавить в массу активные пластификаторы, а если
сухая, то добавить воды плюс немного очищенной
КмЦ (ЭЦ)). обмазочная масса, как система «ших-
та – жидкое стекло – пластификатор» с учетом ак-
тивности отдельных составляющих, должна быть
выведена на получение в пленке жидкого стекла
геля структуры средней жесткости.
по нашему мнению, причины плохих пласти-
ческих (опрессовочных) свойств обмазочных масс
и пути их улучшения (оптимизации) определены.
Выводы
1. грансостав шихты (объемный) должен быть:
с максимальной плотностью упаковки, иначе будет
дилатенсия (пульсация и отжим жидкой фазы); с ми-
нимальной шероховатостью слоя течения-скольжения
и минимальным давлением опрессовки (минималь-
ное содержание средней фракции); с минимальным
количеством слоев до трех при формировании пото-
ка массы до толщины покрытия (нельзя допускать
количество мягкой фракции в шихте более 65...70 %,
иначе будет сильная пульсация).
2. отрицательно влияет на пластические свой-
ства масс большое содержание мягких карбонатов
в шихте (Уони, ано-9 и т. п.), т. к. их прочность
невысокая (около 500 кг/см2) и при давлениях
опрессовки на массу происходит разрушение ча-
стичек таких компонентов (подтирание), что вы-
зывает образование сухарей, нарушение фор-
мирования потоков и пульсацию. необходимо:
применять эффективные способы пластифициро-
вания, чтобы давление опрессовки не превышало
примерно 500 кг/см2 (на массу); минимизировать
потери давления в заходной и опрессовочной зо-
нах; использовать марки высокопрочных карбо-
натов (в т. ч. мрамора с прочностью 1000 кг/см2);
производить электроды соответствующих марок с
небольшим содержанием карбонатов.
3. использовать жидкое стекло с модулем 3±1
и соответствующие пластификаторы в зависимо-
сти от активности шихты. возможно использовать
и высокомодульные жидкие стекла, но очень ма-
лой вязкости и только в комбинации с качествен-
ной очищенной КмЦ. во всех случаях необходи-
мо добиваться получения структуры геля средней
жесткости, которая обеспечивает наиболее высо-
кие пластические свойства масс.
1. ворновицкий и. н. Управление качеством сварочных
электродов в процессе их изготовления / и. н. ворновиц-
кий. – м.: издательство иКар, 2001. – 110 с.
2. реологические свойства гелей, образующихся при вза-
имодействии жидкого стекла и отвердителей сложноэ-
фирного типа / о. и. игнаткина, о. и. лукьянова, п. а.
Борсук [и др.] // литейное производство. – 1999. – № 10.
– С. 39–41.
3. марченко а. е. особенности течения электродных об-
мазочных масс, обнаруженные капиллярным пластоме-
тром: информ. материалы (СЭв. Координац. центр по
пробл. «развитие научных основ и разработка новых
технологических процессов сварки, наплавки и термиче-
ской резки материалов и сплавов для получения сварных
конструкций и создания эффективных сварочных мате-
риалов и оборудования) / а. е. марченко, м. Ф. гнатен-
ко. – Киев, 1980. – вып. 1. – С. 106–117.
4. марченко а. е. реологические исследования низкотер-
мических напорных потоков обмазочных масс для сва-
рочных электродов в прямоточных ступенчатых каналах
/ а. е. марченко // автоматическая сварка. – 2016. – № 1.
– С. 1–19.
поступила в редакцию 28.07.2016
IV Международная научно-техническая конференция
«СВАРКА И РОДСТВЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ:
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ»
Контакты: E-mail: sp@dgma.donetsk.ua; goldenmih@ukr.net; www.dgma.donetsk.ua
|