3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Из чего состоит электрод для сварки

Из чего состоит электрод

Главным расходным сырьем для сварочных работ являются электроды, которые представлены массой разновидностей (свыше 200 шт.). К их характеристикам относят длину, толщину, материал для выполнения стержня, область использования и внешнее покрытие. Существуют электроды без обмазки.

Для образования шва важное значение имеет покрытие электрода, но оно состоит из нескольких металлов. Из-за этого при выборе нужно определить состав присадочного материала, чтобы определить основные параметры. От правильности подбора будет зависеть качество сварки, что также важно, как и профессионализм исполнителя.

Для изготовления присадочных материалов применяется сварочная проволока диаметром 1-12 мм, длина которой не превышает 450 мм. Многие сварные электроды отличаются содержанием кремния, фосфора и углерода.

Как работает электрод?

Начиная работу с электродом, сварщик размещает один его конец в электрическом держателе, который служит одним сетевым контактом, идущим от трансформатора. Другой контакт цепи фиксируется на монтируемом элементе или рабочем столе, также проводящим ток.

При соприкосновении электрода с деталью происходит замыкание цепи. Работник держит его в приподнятом виде относительно поверхности, чтобы не создавать полноценное замыкание. То есть создаются условия образования электродуги, что защитит электрод от заливания, а трансформатор от сгорания. Качество сварки будет зависеть также от материала изготовления сварных электродов, что будет влиять на надежность пользования сварочным швом.

Во многих ситуациях электрическая дуга является неблагоприятным явлением, но при проведении сварочных работ она способствует расплавке металла, преобразует электрический ток в тепловую энергию. С помощью расплавляемого металла будут заделываться трещины, соединяться несколько деталей и пр. Почти у всех электродом имеется защитный слой, придающий присадочным материалам определенные характеристики. Внешнее покрытие электрода улучшает свойства плавки, служит защитой ванны для сварки от посторонних действий и попадания других предметов.

Особенности конструкций разных электродов

Присадочные материалы отличаются по сфере использования, от чего зависят все технические характеристики. Они также зависят от используемого материала в изготовлении сварочных электродов, который должен сочетаться с основой заготовки. Электроды могут производиться из чугуна, алюминия, разных сортов стали, меди и вольфрама.

Производители редко применяют металлы в чистой форме, часто добавляя в состав сварочных электродов легирующие компоненты для придания определенных свойств. На конструктивные особенности это оказывает незначительное влияние (кроме толщины и длины), в сравнении со сферами их использования.

Состав электрода

Сварочный электрод характеризуется простым строением, в его составе основными элементами является стержень, внешнее покрытие и контактный торец без обмазки. Разобравшись со строением сварного электрода, можно более детально разобраться с его характеристиками. У каждого составного элемента есть индивидуальные особенности, влияющие на качество полученного шва и область его использования.

Из стержня получается сварной шов. Он расплавляется под действием дуги и заполняет сварочную ванну. От толщины электродного стержня зависит глубина залегания шва, в том числе и применяемый размер ванны.

Длина материала позволяет более длительно вести непрерывный шов, что является важным на ответственных объектах (ведь из-за каждого разрыва снижается качество сварки). Главным параметром можно считать материал стержня, который должен соответствовать свариваемому изделию.

Тип покрытия электрода

Основной ролью покрытия является поддержание непрерывного горения электродуги. Выделяют следующие типы электродов:

  • с рутиловым слоем. В основе таких электродов находится диоксид титана (рутиловый концентрат). При их применении имеется высокий риск появления трещин (в сравнении с кислым слоем), но конечный результат схож со спокойными сталями. При проведении сварочных работ почти отсутствует появление металлических брызг, работать можно при наличии ржавчины на рабочей поверхности;
  • с кислым слоем. В состав покрытия на таких электродах входит кремний, марганец и железо. В этом случае у горячего металла на сварном шве появляется риск трещинообразования, но у него отсутствуют поры (даже при наличии на поверхности ржавых пятен);
  • с целлюлозным слоем. В составе покрытия будет находиться около половины органических компонентов, из-за чего в нем содержится избыточное количество водорода. При использовании электродов с целлюлозным покрытием характерно появление плотного ровного валика. Это обеспечивает простоту их применения при вертикальных швах;
  • с основным слоем, содержащим карбонаты и фтористые соединения. После того, как шовный металл остынет, он получается пластичным и вязким при механическом воздействии. Основное покрытие отличается высокой устойчивостью к появлению трещин, однако если на поверхности есть ржавчина, то существует большой риск к формированию пор;
  • с ильменитовым слоем. Электроды с таким покрытием обладают усредненными характеристиками изделий с рутиловым и кислым слоем.

Между собой электроды отличаются толщиной покрытия, бывают тонкими и толстыми. С помощью тонкого покрытия можно создавать более стойкое горение дуги. Но у электродов с толстым слоем имеется много достоинств, из-за чего они характеризуются большим разнообразием сфер применения.

Как выбирать сварочный электрод?

Выбор сварочного электрода считается важной процедурой, в процессе которой следует учитывать следующие аспекты:

  • правильный выбор внешнего слоя, в соответствии с рабочими условиями;
  • максимальную схожесть материала покрытия с составом соединяемых элементов;
  • правильный выбор толщины электродов в соответствии с мощностью устройства и нужной глубиной шва.
Читать еще:  Распиловка дуба на ленточной пилораме

Покрытия электродов

Электрод для ручной дуговой сварки – это металлический стержень с защитным покрытием-обмазкой. Составляющие покрытия обеспечивают защиту зоны сварки от окисления воздухом, способствуют усилению ионизации. Стержни с обмазкой применяют как для черных, так и для цветных металлов, а также сплавов.

Назначение покрытия электродов

Основная задача, которую возлагают производители на покрытие электродов для ручной дуговой сварки – это защита плавящегося металла. Они предохраняют плавящийся металл от взаимодействия с воздухом, предотвращая окисление, делают готовый шов качественным и прочным.

При работе со сварочным аппаратом защитная обмазка создает оболочку из шлака на капельках электродного металла, продвигающегося по дуговому промежутку, а также на плавящейся поверхности привариваемых друг к другу деталей.

Защитный слой из шлака снижает скорость, с которой остывает металл, и быстроту его отвердевания, благодаря чему из него успевают выйти газовые и другие включения, которые негативно сказываются на прочности конструкции. Как правило, защитное напыление состоит из целого комплекса шлакообразующих элементов, таких как каолин или концентрат титана.

Какие функции обеспечивает качественное покрытие

Обмазка, покрывающая стержни из металла, выполняет целый ряд основных и второстепенных задач. Из первостепенных можно выделить:

  • Предохранение самой дуги и металла в области сварочной ванны от взаимодействия с присутствующими в составе атмосферы азота, кислорода, а также водорода, который содержится в паре воды. Обмазка стержня создает двухступенчатую защиту: пары углекислого газа и углеродных окисей, обволакивающие рабочий участок, и пленку шлака на поверхностном слое расплавленного металла;
  • обеспечение качественной кристаллизации шва без образования пор, зашлаковки и трещин.

Второстепенные, но не менее важные задачи:

  • обеспечение бесперебойного горения дуги в широком спектре режимов работы, упрощение процесса зажигания. Стабильность дуги реализуется за счет присутствия в поверхностном слое стержня компонентов, которые не склонны к ионизации в большом объеме. Это способствует увеличению количества ионов, стабилизирующих горение, в дуговом пространстве;
  • удаление из металла сварочной ванны растворенного в нем кислорода. Для этого в состав обмазки добавляют ферросплавы, которые легче и быстрее, чем сам металл, вступают с кислородом в реакцию;
  • очистка металла шва от примесей (рафинирование).

Диаметр покрытия

В продаже можно встретить много марок электродов, предназначенных для разных видов металла и силы предполагаемых нагрузок на будущую конструкцию. Стержни с обмазкой имеют два значения диаметра: диаметр самого электрода и общий диаметр стержня и напыления. При выборе подходящего варианта диаметр является одним из определяющих факторов: чем он больше, тем большую толщину металла можно соединить с помощью стержня.

Диаметр стрежня с обмазкой влияет не только на простоту работы с материалом при сварке, но также обеспечивает нужные характеристики выполненного соединения, влияет на прочность получившейся конструкции.

Так, к примеру, электроды, имеющие маркировку Э42А и Э46, используют для сварки деталей из низколегированных видов стали.

Буква «Э» в маркировке означает штучный электрод, повсеместно применяемый для ручной дуговой сварки в домашних условиях.

Число, следующее за буквой, – минимальное значение гарантируемого временного сопротивления на разрыв шва. Чем больше это число, тем большие нагрузки выдержит сваренная деталь.

Например, продукция типа Э42 обеспечивает сопротивление не менее 42 кгс/мм2, а стрежни с маркировкой Э46 – не менее 46 кгс/мм2. Электроды Э42А применяются для металла с аналогичными качественными показателями на разрыв, но в условиях, когда необходимы более высокие параметры ударной вязкости и относительного удлинения полученного шва. Об улучшенных характеристиках говорит буква «А» в маркировке, которая обозначает кислый тип обмазки стержня.

Толщина покрытия

Синяя обмазка электрода марки МР-3С

Помимо характеристик нанесенного на электродный стержень покрытия и диаметра самого электрода при подборе материалов для сварки также ориентируются на толщину защитной обмазки.

Для каждого диаметра внутреннего стержня существует своя толщина покрытия. Всего существует 4 категории электродов, различающиеся толщиной покрытия:

  1. тонкие или стабилизирующие электроды (для их обозначения используется буква М) с соотношением 1,2 или более;
  2. средние электроды (обозначаются буквой С) с соотношением 1,45 или больше;
  3. толстые, имеющие соотношение меньше или равное 1,8, которые еще называют качественными (маркируются буквой Д);
  4. особо толстые электроды, так же входят в категорию качественных и имеют соотношение диаметров свыше 1,8 (можно узнать по букве Г в маркировке).

Толщина покрытия качественных электродов колеблется в диапазоне от 0,5 до 2,5 мм, что составляет 20-40% от массы внутреннего стержня. Если учитывать железный порошок, то диаметр составит 3,5 мм, а массовая доля – 50%. Такие электроды применяют, когда нужен шов высокого качества, способный выдержать большие нагрузки.

Тонкие или стабилизирующие электроды, толщина обмазки которых примерно 0,1-0,3 мм, делают горение дуги ровным и непрерывным, но никак не влияют на качественные показатели наплавляемой стали.

Типы покрытия электродов для ручной сварки

Рассмотрим, какие покрытия электродов бывают, их компоненты и как обозначается какое из них. Существуют четыре основных вида покрытий, применяемых при производстве электродов для сварки:

  1. покрытие кислого типа, обозначаемое буквой А;
  2. основное (Б) покрытие;
  3. целлюлозная обмазка (Ц);
  4. рутиловое (Р).

Покрытие сварочных электродов подбирают исходя из того, какой вид стали планируется варить, силы нагрузки на конструкцию и других факторов.

Читать еще:  Высота листа профнастила для забора

Кислое

Главное преимущество обмазки кислого типа – при сварочных работах вероятность образования пор в области шва стремится к нулю, даже если места приварки элементов друг к другу покрыты следами ржавчины или окалиной. Кислое покрытие способствует равномерному горению дуги и легкому ее зажиганию. Этот вид электродов используют, когда требования к готовой конструкции минимальны.

Стержни с кислой защитой хорошо работают как при постоянном, так и при переменном токе. Наиболее ощутимые недостатки – брызги при сварке, токсичные испарения, риск появления горячих трещин при сваривании.

Основное

За счет слабого окисления такого покрытия оно способствует легкому избавлению от кислорода плавящегося металла. Шов, сделанный с применением электрода с основной обмазкой, защищен от возникновения горячих трещин. Электрод данного типа нужно прокаливать перед работой, чтобы исключить вероятность появления пор в шве. Из-за сложности поддержания горения дуги производить сварку электродами с основным покрытием нужно только с использованием источника постоянного тока обратной полярности (относится не ко всем, но к большинству марок).

Электроды с основным типом покрытия применяют для сварки металлических деталей из закаливающихся видов стали, которые подвержены риску появления холодных трещин, а также для сварки элементов из металла с большим процентом содержания серы и фосфора. «Основные» электроды показывают высокую эффективность при сварке в несколько слоев конструкций, которым нужна высокая жесткость.

Целлюлозное

Использование в работе со сварочным аппаратом продукции с обмазкой из целлюлозы (имеют маркировку «Ц» на упаковке) дает хорошее качественное горение дуги преимущественно при постоянном токе. Эту разновидность используют при работах по сварке корневых швов на магистральных трубопроводах, выполненных из низкоуглеродистой стали.

Также стержни с покрытием из целлюлозы отлично подходят для односторонней сварки с качественным проплавлением в области корневого шва. Использование стержней дает хороший результат при сварке, осуществляемой в вертикальном положении.

Не рекомендуется применение для сварки стали, имеющей высокий процент углерода и других легирующих компонентов в составе. Еще один минус – высокая степень восприимчивости к большим температурам и вероятность брызг расплавленного металла в процессе работы.

Рутиловое

Данный тип покрытия обозначается буквой «Р». Стержни, покрытые рутиловым составом, показывают хорошие результаты даже при работе с металлами, имеющими ржавые участки или следы окалины на поверхности в местах сварки, в процессе соединения деталей не образуется горячих трещин.

Не используйте электроды со сколотой обмазкой

С помощью электродов с рутиловой обмазкой легко соединять загрунтованные элементы, при этом, характеристики шва не ухудшаются. Рутиловая обмазка способствует устойчивому горению дуги независимо от типа тока. Брызги раскаленного металла практически отсутствуют. Также рутиловые стержни характеризуются малым процентом брака в виде пор: при их использовании сводится на нет вероятность «стартовой пористости».

При сварке электродами средней и большой толщины возможна работа во всех допустимых положениях. Если толщина покрытия, на котором выполняются сварочные работы, особо толстая, то эффективнее всего проводить сварку в нижнем положении. Электроды с рутиловой обмазкой не стоит использовать для сварки элементов, которые будут эксплуатироваться в условиях высоких температур.

Сварочные электроды: виды и характеристики

Сварочные электроды следует делить по назначению, составу обмазки (её типу), методам использования (род применяемого сварочного тока). Принципы сварки стержнями, покрытыми обмазкой, основаны на их плавлении с использованием электрического тока. При этом материал покрытия одновременно превращается в смесь газов и защитный шлак, которые защищают зону сварки. Состав металла стержня зависит от состава свариваемых деталей: это может быть сталь, чугун, смесь меди или алюминия с другими (вспомогательными) элементами.

Классификация по назначению

Электроды предназначены для сварки:

  • Сталей: низкоуглеродистых, высокоуглеродистых, легированных — в том числе, нержавеющих и жаропрочных (аустенитных).
  • Чугунов — сплавов с повышенным содержанием углерода — 2,14% или более.
  • Алюминия и сплавов.
  • Меди, латуни и бронзы.
  1. Для сварки сталей разных марок
  2. Для работы с чугунными сплавами
  3. Для сварки алюминия
  4. Для работы с медью и её сплавами

Чтобы обеспечить качественное соединение, нужно стараться, чтобы материал электрода по составу максимально соответствовал сплаву свариваемых деталей.

Пример маркировки

Производитель при определении буквенно-численной комбинации включает в неё данные:

  • О составе металла.
  • Особенности обмазки.
  • Данные о диаметре электрода.

Пример: электроды марки Уони. На пачке видно надпись: Э42А-УОНИ-13/45-3,0-УД)/(Е432(5)-Б10.

Для расшифровки слева направо проще всего указать информацию в столбик:

  • Э42А — электрод для ручной дуговой сварки. Получаемая в результате прочность шва — 420 МПа. (А) — пластичность повышена:
  • УОНИ 13 — наименование марки. Первые буквы расшифровываются так: универсальная обмазка Научного-Исследовательского Института №13;
  • 45 — предел прочности наплавки — 450 МПа;
  • 3,0 — диаметр стержня без учёта слоя обмазки;
  • У — говорит о том, что предназначены для сваривания углеродистых сталей, низколегированных конструкций;
  • Д — тип покрытия: толстое;
  • Е432 (5) — индекс говорит о характеристике шва, который должен получиться в идеале;
  • 43 — минимальная прочность на разрыв: не меньше 430 МПа;
  • 2 — относительное удлинение — от 24%;
  • 5 — сварка возможна при температуре (минимум) до -40˚С; при этом обеспечивается значение ударной вязкости металла шва 34 Дж/кв. см;
  • Б — покрытие по составу: основное;
  • 1 — пространственное положение шва: любое.
  • — сварка допускается лишь дугой с постоянными характеристиками (DC) и прямой полярностью.

Популярные марки

По ряду причин некоторые электроды стали популярны среди профессионалов и любителей.

Читать еще:  Как определить погрешность манометра

Причины:

  • Особое качество материалов.
  • Малая стоимость за килограмм.
  • Доступность в большинстве регионов.

Выбираем сварочные электроды

Электроды – устройство и принцип действия.

Появление новых видов сварок (MIG/MAG, TIG) немного расширило ассортимент материалов, применяемых для сварки, но основным расходным материалом сварочных работ до сих пор остаются плавкие штучные электроды для ручной сварки (MMA). Это неудивительно – снижение цен на компактные сварочные трансформаторы и сварочные инверторы привело к тому, что сварка перестала быть уделом специалистов и сварочный аппарат сегодня есть у многих. Соответственно, обилие различнейших электродов на прилавках может вогнать в ступор даже опытного мастера.

Вообще, большинство характеристик электродов имеет рекомендательный характер. Вполне можно при сварке переменным током железных деталей использовать электроды для нержавейки, да еще и предназначенные для постоянного тока. Но при неправильном использовании электродов качество шва будет намного хуже, да и процесс сварки может вызывать немалые затруднения. Поэтому, прежде чем начать использовать свежекупленный сварочный аппарат, надо разобраться, какие электроды подойдут к нему и к каждому конкретному свариваемому материалу.

Устроен электрод достаточно просто – металлический стержень из электропроводного материала, покрытый обмазкой (покрытием). Назначение стержня – создавать электрический контакт между анодом и катодом для поддержания электрической дуги и (в случае плавкого электрода) служить источником металла для шва. Основное назначение обмазки – создавать при горении газовую защиту для предотвращения окисления расплавленного металла. Кроме того, компоненты обмазки могут служить для стабилизации горения дуги, облегчения розжига дуги и изменения свойств металла шва.

Особенность использования покрытых электродов – в образующейся поверх сварочной ванны пленке продуктов сгорания обмазки — шлака. Шлак легче расплавленного металла, и, пока металл находится в жидком состоянии, шлаковая пленка покрывает его сверху, улучшая защиту сварочной ванны. Но если шов делается в несколько проходов, перед каждым последующим проходом остывший шлак следует счищать, иначе вкрапления шлака могут остаться в глубине шва, что очень сильно снизит его прочность. Также шлак следует счищать после окончания сварки, особенно, если предполагается последующая покраска сваренных деталей.

Различают три вида ручной сварки плавким электродом: переменным током, постоянным током прямой полярности и постоянным током обратной полярности.

При сварке переменным током анод и катод меняются местами с частотой питающей сети, дуга нестабильна и требует не только использования подходящих электродов, но и немалого опыта сварщика. Плюсом сварки переменным током является минимальное магнитное отдувание электрической дуги – отклонение дуги в сторону под действием электромагнитных сил, возникающих в свариваемых деталях. В большинстве случаев это преимущество не будет заметно, но иногда стыковые и угловые швы проще варить переменным током.

Кроме того, сварка переменным током оптимальна при сварке алюминиевых сплавов. Хотя наилучший эффект дает сварка алюминия TIG-методом в среде аргона, существуют и электроды по алюминию для MMA-сварки без создания защитной газовой среды, и ими лучше варить переменным током. В то же время сварка алюминия простой ручной сваркой сложна и требует от сварщика особых навыков и немалого опыта.

При сварке постоянным током следует иметь в виду, что анод (положительный полюс) всегда нагревается сильнее катода. Поэтому сварку током прямой полярности (когда вывод «+» подведен к детали, а «-» — к электроду) применяют при сваривании толстостенных элементов и при резке металла. А сварку обратной полярности – наоборот – при сварке тонкостенных элементов и при сварке металлов, не любящих сильного нагрева. Следует иметь в виду, что форма дуги при прямой и обратной полярности разная и пятно контакта дуги с металлом в случае обратной полярности имеет меньшую площадь. Вследствие этого при сварке постоянным током обратной полярности глубина проплавления больше, но площадь сварочной ванны меньше, шов тоньше.

Характеристики электродов.

Покрытие. Различные покрытия обусловливают различные свойства, и соответственно, применения электродов. Наиболее распространенными покрытиями являются рутиловое и основное.

Рутиловое покрытие хорошо зажигается даже при невысоком напряжении холостого хода аппарата, электроды с таким покрытием дают мало брызг, шов получается аккуратный, с низкой пористостью. Электродами с рутиловым покрытием можно варить детали, не счищая ржавчину, и продукты горения этого покрытия наименее токсичны. Из минусов рутилового покрытия – высокая вероятность образования трещин шва и обилие трудноудалимого шлака. Предназначены для сварки низкоуглеродистого металла как постоянным, так и переменным током. Начинающим сварщикам рекомендуется применять электроды именно с рутиловым покрытием.

Электроды с основным покрытием предназначены для образования швов высокой прочности, стойких к ударным нагрузкам. Шов стоек к появлению трещин, но при неправильно выставленных параметрах сварки, может иметь пористую структуру. Кроме того, для уверенного розжига таких электродов требуется высокое напряжение холостого хода сварочного аппарата. Варить такими электродами рекомендуется постоянным током обратной полярности.

Также на электродах встречается кислое покрытие (по свойствам близкое к рутиловому, но продукты его горения высокотоксичны), целлюлозное (близкое к основному) и ильменитовое, средние по свойствам между рутиловыми и основными.

Род тока. Выбирается исходя из особенностей сварочного аппарата. Сварочным трансформаторам не подойдут электроды, предназначенные только для постоянного тока. Обладатели же выпрямителей могут выбирать электроды сообразно имеющейся задачи.

Диаметр. Следует выбирать, исходя из толщины свариваемых деталей и возможностей сварочного аппарата. Таблица соответствия токов и диаметров обычно приведены на коробке электродов. Если на коробке таблицы нет, можно выбрать по усредненным данным:

Ориентировочная таблица соответствий токов сварки.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector