Принцип работы сварочного электрода

Обновлено: 20.09.2024

Один из видов неразъемного соединения материалов, проводимый в ручном режиме – это ручная дуговая сварка. Она основана на действии электрической дуги, возникающей при контролируемом коротком замыкании.

Сварщик вручную управляет электродом и при необходимости подает присадочный материал. Хотя производительность ручного метода не высока, его часто используют в домашних условиях. Оборудование для него вполне доступно, и обучиться ручной сварке при желании может каждый.

Краткий обзор технологии

Когда применяется ручная электродуговая сварка, происходит быстрый разогрев металла до температуры плавления воздействием электрической дуги, возникающей как эффект пробоя воздуха между электродом и массой (свариваемыми деталями). В сварной шов вводится дополнительный материал, что позволяет заполнить зазор между свариваемыми деталями.

В точке нагрева образуется так называемая сварочная ванна, которая представляет собой зону смешивания расплавленного металла детали с маериалом присадки.

Вверх всплывает легкий расплавленный шлак — это сгоревшая обмазка плавящегося электрода или остатки стержня неплавящегося. Шлак защищает раскаленный металл от вредного влияния газов, находящихся в атмосфере.

Это влияние может привести к окислению шва и проникновению в его структуру атомов газа, в результате чего шов не приобретет требуемой прочности.

Ручная дуговая сварка производится плавящимся либо неплавящимся электродом. Первый сам по себе является присадочным материалом, второй требует введения в расплав присадочной проволоки.

Существуют различные технологии сварки вручную. Наименее сложная и затратная из них требует наличия только сварочного аппарата переменного или постоянного тока и необходимой амуниции для сварщика, но подходит этот способ, как правило, только для черных металлов, нормально переносящих контакт с кислородом. Для защиты сварочной ванны, где оплавляется сталь и железо, достаточно только среды, выделяемой защитной обмазкой электрода.

Более сложные способы, такие, как, например, аргонодуговая сварка, требуют наличия специальной горелки с соплом, через которую подается аргон либо другой защитный газ.

Сварочную дугу инициирует короткое замыкание при контакте электрода с массой. Температура дуги может достигать 5000 °C.

Назначение

Применение ручной дуговой сварки очень широко — от бытовых работ по дому и даче до промышленности, в том числе высокотехнологичной. Среди основных отраслей промышленности и народного хозяйства, где она используется, можно выделить:

различные сервисные и ремонтные работы, например, автомобильной техники;
сварку труб для воды, газа, нефтепродуктов.;
кораблестроение (сварка листов корпуса);
многие виды машиностроения.

Принцип ручной сварки часто применяется для наплавок на поверхность детали иного металла. В быту ручным дуговым методом сваривают беседки, скамейки, мангалы, качели, проводят ремонт металлических изделий.

Технические возможности

Ручная сварка имеет существенные ограничения по толщине свариваемых деталей, это ее основной недостаток. Как правило, листы толще 10 мм этим способом не сваривают.

К другим можно отнести сравнительно низкую скорость процесса и прямую зависимость результата от мастерства сварщика. Процесс ручной сварки, как и любой ручной процесс, трудно стандартизировать: результат зависит от многих факторов. Среди них:

тип источника тока;
мощь источника;
характеристика и свойства обрабатываемого сплава;
толщина кромок;
соответствие электродов возложенной на них задаче;
грамотно подобранный режим сварки.

Особенности дуговой сварки заключаются в том, что для ее продуцирования используется сравнительно малое напряжение — и очень большой ток. Напряжение дуги составляет от 30 до 90 В (многие сварочные аппараты для бытового применения рассчитаны на среднее значение — 48 В), но очень большую силу тока — от 90 до 350 А.

Подбор сварочных параметров

Основные параметры дуговой сварки — это сила тока и напряжение (но оно фиксировано). Частота имеет меньшее значение, так как в настоящее время применяются, как правило, установки для сварки постоянным током — инверторы.

Для сварки с помощью электричества, вне зависимости от способа, действует прямая пропорциональная зависимость: чем толще металл, тем больше должна быть сила тока при фиксированном напряжении. Для сравнения: листы толщиной 3 мм варят током 175-185 А, 5 мм — не менее 200 А, 10 мм — 300-330 А.

Настоятельно рекомендуется, во избежание прожига и сильного разбрызгивания металла, варить минимальным током, какой только возможен.

Но при этом очень большое значение имеет также толщина сварочного электрода, и его соответствие по химическому составу тому металлу, который предполагается обрабатывать.

Стандартный электрод для дуговой сварки имеет толщину 3 мм. Он пригоден для сваривания деталей с толщиной кромок 2-3 мм. Для более толстого металла можно руководствоваться правилом, что диаметр электрода должен быть на 1-2 миллиметра меньше толщины металлических пластин, которые с его помощью предполагается соединить.

Максимальная толщина электродов, выпускаемых промышленностью, составляет 6 мм. Они пригодны для сварки десятимиллиметровых стальных листов.

Каждая пачка электродов имеет свою маркировку, указывающую, для каких целей они предназначены.

Что значит маркировка

Невозможно представить ручную дуговую сварку без электродов. Их маркировка определяет, для каких металлов они предназначены, какую толщину и состав покрытия имеют, в в каком положении их надо держать при сварке (вертикально, горизонтально, под углом), для каких металлов предназначаются. Характер маркировки — буквенно-цифровой.

Первой после названия и марки электрода идет буква, определяющая его назначение. У — для низколегированных и среднеуглеродистых сталей, Т — для теплоустойчивых легированных. Буква Н — для наплавок, А — для пластичных металлов.

Далее следует буква, обозначающая толщину покрытия. М — тонкое покрытие, С — среднее, Д — толстое, Г — особо толстое.

Толщина покрытия определяется в процентах по отношению к самому стержню.

Следующая буква кода означает тип электрода. Если это буква Е, то электрод плавящийся.

Далее следуют цифры, которые характеризуют предел прочности на растяжение, относительное удлинение и температуру сохранения ударной вязкости. Они имеют значение только для профессиональных сварщиков, работающих на особо ответственном производстве.

За ними идут одна или две буквы, означающие материал обмазки электрода. А означает кислотное соединение, Б — щелочное, Ц — целлюлозное, Р — рутиловое, П — прочие виды. Возможны смешанные типы обмазки, такие, как РЦ.

Последние две цифры кода означают одни из самых важных параметров — положение в пространстве, в котором можно производить ручную дуговую сварку, и характеристики тока для сварки.

Например, код «13» следует читать как 1 и 3. 1 — варить можно в любом пространственном положении, 3 — необходимо использовать ток обратной полярности либо переменный напряжением 50 В.

Разновидности оборудования

Оборудование для ручной дуговой сварки, как правило, представляет собой сварочный аппарат трансформаторного или инверторного типа, снабженный шнуром подключения к источнику питания и двумя контактными шнурами с держателями для электрода и для массы.

Разница между аппаратами в том, что трансформатор варит только переменным током, а инвертор или полуавтомат имеет функцию выпрямления тока для лучшего качества дуговой сварки и возможности работать в прямой или обратной полярности.

При прямой полярности проводящий стержень подключают к минусу, а деталь — к плюсу. Обратная, соответственно, наоборот. Разные виды металлов и сплавов требуют сварки либо в прямом, либо в обратном режиме.

Требования ГОСТа

На ручную дуговую сварку распространяются требования ГОСТа 5264 80 и ГОСТа 11534 75. Это основные нормативы, которыми нужно руководствоваться при сварочных работах.

Первый — ГОСТ 5264 80 — регламентирует технологию создания сварных соединений различной конфигурации из сталей, чистого никеля и сплавов никеля с железом.

Он состоит из большого числа таблиц, в которых приведены чертежи типов соединений, которым нужно соответствовать. В ГОСТе указываются также пределы допустимых погрешностей и другие важные числовые параметры.

ГОСТ 11534 75 описывает основные типы, размеры и конструктивные особенности изделий из низколегированных и углеродистых сталей, которые можно подвергать скреплению методом ручной дуговой сварки плавящимся электродом.

На методологию сварки электродом неплавящимся он не распространяется. Документ также состоит из таблиц, содержащих примеры соединений, допустимые пределы погрешностей, толщины и углы соединяемых деталей.

Главные принципы электродуговой сварки

Электродуговая сварка — один из самых распространенных в быту, мелкосерийном производстве и промышленности видов сварки. Ее также можно назвать дуговой сваркой плавлением.

Каждому начинающему сварщику полезно знать основы дуговой сварки — принцип ее действия, условия, которые необходимы для возникновения высокотемпературной дуги, виды сварочных аппаратов для бытового применения, и некоторые отдельные параметры и особенности процесса.

Основной физический принцип

В основе электродуговой сварки лежит не один, а сразу два электрических принципа: явление короткого замыкания, с которым знакомы все, имеющие набор школьных знаний по электричеству, и явление пробоя. Вот на нем стоит остановиться внимание.

Имеется в виду пробой диэлектрика, который происходит в результате насыщения его межатомного пространства частицами, несущими электрический заряд. Положительный заряд несут ионы, отрицательный — электроны.

Теоретически пробой возможен для любого диэлектрика (в определенных условиях), но в случае электродуговой сварки используется конкретно пробой воздушного пространства между электродом и массой (деталью).

Технологический процесс подразумевает создание на электроде заряда тока низкого напряжения, но большой силы — порядка 80-200 А, и огромной плотности — до нескольких тысяч А/см 2 .

Когда электродом касаются массы, то есть другого материала с высокой электропроводностью, в случае сварки металла, то возникает короткое замыкание, инициирующее мощное электрическое поле.

В этом поле и происходит пробой. Вследствие насыщения заряженными частицами прослойка воздуха превращается из диэлектрика в проводник тока.

Именно в этот момент и возникает сварочная дуга, давая название электродуговой сварке. Температура в зоне соприкосновения дуги с металлом может достигать 5000 °C.

Области сварочной дуги

Дуга замыкает цепь между электродом и массой. С точки зрения теории сварного дела, в сварочной дуге выделяют несколько областей:

катодную;
анодную;
приэлектродную.

Катод — это «минус», источник тока (напомним, что ток образуют движущиеся электроны — отрицательные частицы). Анод соответственно — «плюс».

Анодная область отдает ионы в результате бомбардировки потоком электронов, поэтому на аноде всегда образуется так называемый кратер — вогнутое пятно, площадь которого зависит от площади электронной бомбардировки.

Электродуговые установки постоянного тока имеют фиксированные анод и катод. В аппаратах переменного тока анод с катодом постоянно меняются местами. Это вызывает нестабильность сварочной дуги, сильное разбрызгивание металла и другие неприятные факторы, а кроме того, не позволяет производить сварку определенных металлов, для которых требуется особая техника.

Виды аппаратов и виды включений

Сварочный аппарат самого простого типа для электродуговой сварки — трансформаторный. По сути своей он представляет трансформатор, понижающий напряжение и увеличивающий ток. Этот аппарат варит переменным током.

Процесс имеет ряд описанных выше недостатков, кроме того, трансформаторный аппарат для преобразования тока промышленной частоты очень громоздкий и тяжелый.

Поэтому там, где требуется мобильность, чаще всего применяются сварочные инверторы. Эти устройства сначала преобразуют переменный ток от бытовой сети в ток высокой частоты, а затем преобразуют его в постоянный — выпрямляют. Эти устройства имеют значительно меньшие габариты и массу.

Электродуговая сварка инвертором позволяет, во-первых, добиться высокой стабильности дуги, что означает лучшее качество шва, а во-вторых, использовать разные режимы подключения — с прямой и обратной полярностью.

Полярность прямая, когда электрод подключается к катоду, а масса к аноду, то есть сварка идет «от плюса к минусу». Такой электродуговой сваркой соединяют большинство металлов.

Но в некоторых отдельных случаях, например, для сварки коррозионностойких (нержавеющих) сталей и некоторых других химически активных металлов может использоваться обратная полярность — электрод к аноду, а масса к катоду.

Работа с обратной полярностью, как правило, идет под флюсом, образующим защитную газовую среду, и с присадочной проволокой.

Электроды и защитные газы

Видов электродуговой сварки, различающихся по применяемым материалам, довольно много, но базовое различие одно: по типу электрода. Классификация здесь следующая. Сварка может быть плавящимся электродом и электродом, не расплавляющимся при работе (неплавящимся). Что это значит?

Электрод — металлический контакт, стержень, имеющий оболочку из специального состава. Прогорая, эта оболочка образует защитную газовую среду, предохраняя расплав от окисления.

Но при этом плавящийся электрод является еще и присадкой, его основной металл входит в состав сварного соединения. Электродуговая сварка неплавящимся электродом требует ввода в сварочную ванну (непосредственно в точку, где происходит реакция) дополнительной присадочной проволоки.

Существует много разновидностей металлических и неметаллических электродов для электродуговой сварки, в том числе угольных и графитовых.

Каждый из них подбирается под конкретный металл и способ сварки. Кроме того, в определенных случаях применяется сварка в защитном газе (в основном для химически активных металлов). В качестве газов могут применять гелий, аргон и углекислоту.

Все эти способы диктуют свои подходы к собственно методике работы. Могут различаться виды сварочных аппаратов, виды горелок. Например, в полуавтомате для электродуговой сварки в защитной среде через сопло горелки подается одновременно и защитный газ, и присадка.

Могут использоваться различные вспомогательные материалы, такие, как флюсы, поэтому описать универсальный способ создания шва достаточно сложно. Но, тем не менее, некоторые базовые принципы присутствуют.

Как научиться

Проще всего осваивать электродуговые сварочные работы, начав с бытового инвертора, подключаемого к сети 220 В. После того как вы научитесь правильно варить в домашних условиях, можно будет переходить к обучению более сложным технологиям, таким, как, например, аргонодуговая сварка.

Кроме инвертора понадобятся:

плотная одежда с длинными рукавами;
сварочные перчатки или рукавицы;
маска;
молоток;
зубило;
металлическая щетка;
пачка универсальных электродов;
заготовка в виде куска толстого металла — лучше всего обычной стали.

Надо подключить электрод к катоду (минусу) аппарата с помощью специального держателя. Плюс, соответственно, надо подать на заготовку. Осталось только включить аппарат электродуговой сварки.

Электрическая дуга зажигается постукиванием или чирканьем по массе. После вспышки необходимо отдалить электрод от металла примерно на 5 мм. Возникнет дуга, и металл начнет плавиться.

Существует два способа вести электрод — острым углом от себя и на себя. Первый способ сложнее, но позволяет делать менее глубокий шов (это нужно в работе с тонким металлом). Второй — проще, это стандартный метод работы.

Электрод при электродуговой сварке нужно вести не по прямой, а зигзагообразными движениями, чтобы получался шов, похожий на строчки швейной машинки. Ход электрода должен перекрывать обе стороны соединяемых листов.

Тренироваться сначала нужно просто на кусочке стали, потом — переходить на сварку листового металла.

Требования госстандартов

На электродуговую, как и на многие сварки плавлением, существуют свои ГОСТы, которые обязательны к выполнению на любом производстве. Они описывают классификацию сварки металлов, методы оценки качества, специфику применяемых присадок и флюсов, и многое другое.

В частности, ГОСТ 11533-75 описывает автоматическую и полуавтоматическую дуговую сварку под флюсом, ГОСТ 14771-76 — дуговую сварку в защитных газах. Сварщики, работающие на предприятии, обязаны знать требования госстандартов минимум в своей конкретной области.

Из чего состоит сварочный электрод

Сварочные электроды являются основным расходным материалом, который используется для сварки. Существует масса разновидностей этих изделий, которые насчитывают более двухсот штук. Они отличаются по следующим параметрам:

Материалу, из которого изготавливается стержень;
Покрытию, которое обволакивает стержень;
Толщине;
Длине;
Сфере применения.

Материал, из этого состоит изделие, служит для образования шва. Но он состоит не только из одного вида металла, поэтому, перед выбором нужно определиться из чего состоит электрод, чтобы знать, на что обращать внимание. От правильности выбора зависит успех сваривания, примерно на столько же, насколько и от мастерства сварщика.

Принцип работы электрода

Принцип работы электрода заключается в следующем. Его помещают одним концом в электрододержатель, который является одним из контактов сети, которая идет от трансформатора. Второй контакт цепи закрепляется на свариваемой детали или сварочном столе, который также является токопроводящим. Когда электрод соприкасается с деталью, то цепь замыкается. Сварщик поддерживает его в слегка приподнятом от поверхности состоянии, чтобы замыкание было не полным, иначе электрод залипает и трансформатор может сгореть. Поэтому, создаются условия, чтобы образовывалась электрическая дуга. На качество работы влияет и материал из чего сделаны электроды для сварки, так как от этого зависит надежность эксплуатации шва.

В большинстве случаев электрическая дуга является негативным явлением, но при сварке помогает расплавлять металл, преобразуя электрическую энергию в тепловую. Расплавленный металл будет заделывать трещины, сваривать две детали и прочие сварочные процедуры. Практически каждый электрод имеет защитное покрытие, которое придает ему некоторые дополнительные свойства, в зависимости от состава, а также защищает сварочную ванну от постороннего воздействия и попадания лишних предметов, не говоря уже об улучшении свойств плавления.

Конструктивные особенности различных типов

Электроды различаются по типу своего применения, так как от этого зависят все их характеристики. От этого же зависит и из чего делают электроды для сварки, так как его материал должен полностью совпадать с материалом заготовки. Встречаются модели из:

Алюминия;
Чугуна;
Стали различных сортов, в том числе и нержавеющей;
Вольфрама, которые относятся к неплавящимся;
Медные.

Применение электродов для различных материалов

В чистом виде металл очень редко используется и практически в каждом случае состав электрода для сварки может иметь свои легирующие примеси, создающие нужные свойства электрода. На конструкцию это мало чем влияет, помимо длинны и толщины, что уже больше зависит от того, где их будут применять.

Характеристики элементов электрода

Устройство электрода для сварки является предельно простым, так как он состоит из таких элементов как:

Стержень;
Покрытие;
Контактные торец, не имеющий покрытия.

Устройство сварочного электрода

Разобравшись, из чего состоит сварочный электрод, можно более подробно рассмотреть характеристики, ведь у каждого из этих элементов имеются свои особенности, которые влияют на сферу его применения и качество сварки.

Стержень является тем элементом, из которого получается сварочный шов, так как именно он расплавляется от дуги и заполняет ванну. Толщина стержня влияет на глубину, на которую будет залегать шов, а соответственно и на величину ванны. Длина электрода помогает более длительное время вести шов непрерывно, что оказывается очень важным для ответственных объектов, так как каждое прерывание ухудшает общее качество. Материал стержня может считаться основной характеристикой, так как он должен соответствовать тому, что именно будет свариваться.

Покрытие служит для поддержания стабильного горения дуги. Встречаются такие типы как:

С кислым покрытием – куда входит оксид железа, кремния и марганца. Металл на шве в данном случае имеет предрасположенность к образованию трещин в горячем состоянии, но в них не образуются поры, даже если на поверхности имеется ржавчина.
С рутиловым покрытием – в основу которых входит диоксид титана, или как его еще называют, рутиловый концентрат. Вероятность образования трещин здесь еще выше, чем у варианта с кислым покрытием, но итоговый результат шва относится к спокойным сталям. Во время сварки металл практически не разбрызгивается и нет проблем от ржавчины на поверхности.
С ильменитовым покрытием – имеют свойства средние, между кислым и рутиловым.
С основным покрытием – куда входят фтористые соединения и карбонаты. После остывания металл шва получается весьма пластичным и вязкий при механических ударах. У него высокая стойкость при образовании трещин, но при наличии ржавчины на поверхности получается высокая вероятность образования пор.
С целлюлозным покрытием – в этом случае в его составе будет около 50% органических составляющих. Это приводит к повышенному содержанию водорода. Для данного типа характерно образование ровного и плотного валика, что облегчает создание вертикальных швов.

Виды покрытий электродов для сварки

Выбор электрода для сварки

Выбор электрода является ответственным делом, так как здесь нужно учесть:

Сварочные электроды

Процесс сварки металлов стал одним из основных процессов при создании металлоконструкций, ремонте металлических деталей и прочих операциях. Это достаточно сложный технологический процесс, который требует наличия специального оборудования. Сварочные электроды являются при этом основным расходным материалом. С их помощью и создается шов, который соединяет части металла, образуя неразъемное соединенные. Они расплавляются, образуя молекулярную взаимосвязь одной части с другой, поэтому, для каждой операции нужно подбирать свою разновидность, отвечающую нужным технологическим параметрам.

Сварочные электроды могут пригодиться как в промышленности, так и в частной сфере. Существует масса аппаратов для домашнего использования, причем сами расходные материалы используются в обоих случаях одинаковые, главное правильно их выбирать. Эти вещи используются для:

Соединения отдельных металлических деталей;
Ремонта оборудования;
Заваривания трещин;
Наплавки металла на износившиеся части;
Резки металла.

В зависимости от того для чего нужны электроды, они могут отличаться по толщине, материалу изготовления, покрытию и другим параметрам.

Классификация сварочных электродов

Благодаря тому, что сейчас производится огромная масса их разновидностей, единую классификацию сделать достаточно сложно, поэтому, можно вывести основные параметры, по которым и определяют отличия. Стоит отдельно выделить:

неметаллические, к которым относятся только неплавкие электроды из угля или графита;
Металлические неплавящиеся, такие как итророванные, лантанированные, торированные и самые распространенные – вольфрамовые;
Металлические плавящиеся без покрытия, которые зачастую выглядят как обыкновенная длинная проволока, сейчас применяются редко и в основном для сварки в защитных газах, которые и компенсируют недостаток покрытия;
Металлические плавящиеся с покрытием – самый распространенный тип. Сюда относятся чугунные, стальные, медные, бронзовые, алюминиевые, нержавеющие и прочие сварочные электроды.

Стальные являются особенно большим ответвлением, благодаря наличию множества подвидов с разнообразными легирующими свойствами. По распространенности с ними могут сравниться только чугунные, у которых не так много видов, но которые широко используются в промышленности. Среди видов покрытия также имеется большое разнообразие, так что все это заслуживает отдельной квалификации.

Виды сварочных электродов

Устройство сварочного электрода

Несмотря на то, что область применения сварочных электродов может быть различной, их устройство практически всегда одинаковое. Все они состоят из таких основных элементов как:

Стержень (металлический или неметаллический);
Покрытие (в редких случаях может отсутствовать);
Контактный торец без покрытия.

Стержень является основной частью, которая обеспечивает дополнительный металл, что нужен для соединения отдельных частей. При воздействии высокой температуры он расплавляется, заполняя собой емкость сварочной ванны. Чем больше его состав соответствует тому, с металлом которого его используют, тем выше качества шва.

Покрытие создает защитную среду во время сварки. Благодаря этому в ванну не попадают лишние предметы. Подбор покрытия также зависит от условий сварки и материала, с которым будет вестись работа, так что к выбору стоит отнестись очень ответственно.

Контактный торец служит для зажигания дуги, поэтому он и не имеет покрытия. Допускается небольшое откалывание частей покрытия на этом участке, так как это одно из самых уязвимых мест.

Принцип работы электрода для сварки

Сварочные электроды зажигаются с контактного конца, где появляется электрическая дуга, расплавляющая под действием высокой температуры сам стержень, а также окружающее его пространство в металлических заготовках. Таким образом, в месте образования электрической дуги образуется ванна из расплавленного металла. Чтобы сделать шов и соединить две части заготовки, сварщик должен перемещать спиралевидными движениями, для лучшей связи вещества, ванну по контуру, где должен проходить шов. Благодаря этому, пик температуры будет смещаться, расплавляя еще несоединенные элементы, а то место, где уже ванна бала заполнена металлом, остывает, образуя неразъемное соединения.

Покрытия

Электроды для сварки имеют несколько видов покрытий, отличающиеся по своему составу и свойствам. Основными из них являются:

Кислое, состоящее из оксида железа, марганца и кремния. При использовании его на металле могут образовываться трещины, когда тот находится в горячем состоянии. При этом шов будет защищен от образования пор, что иногда является более важным моментом. Они хорошо работают даже на ржавом металле.
Рутиловое, состоящее из диоксида титана, или рутилового концентрата. В данном случае образование трещин становится еще более вероятным. Металл при сварке практически не разбрызгивается и полностью входит в шов. Здесь также нет проблем с образовавшейся ржавчиной, так как она не влияет на образование шва.
Ильменитовое, свойства которого являются средним значением между рутиловым и кислым.
Основное, состоящее из карбонатов и фтористых соединений. Это покрытие придает пластичности металлу, а также делает его вязким при механических ударах. Шов получается стойкий к появлению трещин, но если на поверхности будет ржавчина и прочие посторонние предметы, то внутри могут появляться поры и прочие негативные элементы.
Целлюлозное, в состав которого входит до 50% органических элементов, что обеспечивает высокое содержание водорода. Валик шва получается достаточно плотным, что отлично подходит для проведения вертикальной сварки.

Покрытие электродов для сварки

Сварочные электроды-маркировка и значение

Все сварочные электроды имеют свою особую маркировку. За буквами и цифрами скрываются свойства материала, что помогает определиться с выбором и понять, какие именно материалы перед вами находятся. Понять принцип легче всего на примере. Сварочные электроды с маркировкой Э46-ЛЭ3АНО-21-УД Е 43 1(3) РЦ-13 означают, что:

Э-46 – тип изделия. В данном случае предназначается для сварки низкоуглеродистых и углеродистых сталей. Предел прочности при разрыве равняется 46 кгс/мм 2 .
ЛЭ3АНО-21 – марка электрода.
У – назначение. Используется для сварки низкоуглеродистых и углеродистых сталей пределом прочности на растяжение до 588 МПа (60 кгс/мм 2 ).
Д – коэффициент толщины покрытия. Толстое 1,45-1,8.
Е – обозначение наличия покрытия.
43 – предел прочности во время растяжения, который здесь достигает 430 МПа (44 кгс/мм 2 ).
1 – удлинение относительное – 20%.
(3) – минимальное значение температуры, которая еще может оставлять вязкость металла в 34 Дж/см 2 , в данном случае – 20 градусов Цельсия.
РЦ – целлюлозное покрытие.
1 – предназначается для всех положений;
3 – можно варить постоянным током обратной полярности и переменным. Холостой ход трансформатора около 50 В.

Выбор сварочного электрода

Сварочные электроды во всем своем разнообразии представлены на рынке очень широко, так что трудно порой сделать правильный выбор. Следует обозначить главные критерии, на которые стоит обращать внимание. В первую очередь это материал. Ведь материал электрода должен полностью соответствовать тому, с чем он сваривается. Теоретически сварить чугун электродом из нержавеющей стали, а также наоборот, вполне возможно, но высоким качеством это все не будет отличаться. Чем большая идентичность материала, тем лучше будет держаться шов.

Толщина электрода определяется оборудованием, на котором будут вестись работа, а также глубиной пролегания шва. Дело в том, что современные компактные аппараты могут работать, в среднем, с электродами толщиной до 3 мм. Поэтому, покупать более крупные не имеет смысла. Для промышленных аппаратов нет таких ограничений и они могут работать со всеми параметрами. Чем глубже нужно сделать шов, тем большей толщиной должен обладать электрод.

Сварочные электроды еще отличаются по сфере применения. Ведь есть не только стандартные плавкие, но и неплавкие, которые используются для резки металлов. Отдельным видом являются материалы для наплавки, что заполняют недостаток металла в различных частях машин. Твердосплавные электроды для наплавки также подбираются по материалу, для максимального соответствия.

Какие бывают сварочные электроды

Чтобы повысить качество обработки металлов и сплавов, рекомендуется подбирать соответствующие электроды для сварки, обеспечивающие оптимальные условия проведения работ.

А для того, чтобы не допустить ошибку при выборе расходника, следует иметь чёткое представление о существующих типах электродов, порядке их маркировки, а также о возможностях применения.

Электроды применяют в электродуговой сварке. Благодаря им образуется электрическая разрядная дуга, расплавляющая металл. От качества электродов во многом зависит стабильность дуги, а их состав влияет на прочность и другие важные характеристики шва.

Как обычные, так и универсальные электроды, относящиеся к категории самых лучших образцов, должны быть способны:

поддерживать стабильную дугу при сварке;
обеспечивать получение сварочного шва требуемого химического состава;
равномерно расплавляться (это относится к стержню и покрытию);
создавать условия для снижения уровня разбрызгивания металла и повышения эффективности сварочных работ;
обеспечивать лёгкость отделения шлака и гарантированную прочность соединений;
сохранять в процессе сварки степень токсичности на допустимом уровне.

Для того чтобы правильно выбрать подходящий для каждого конкретного случая электрод, сварщик должен быть знаком с их классификацией, производимой в соответствии с назначением, химическим составом покрытия и способом изготовления.

Классификация

Все известные типы электродов делятся на изделия, предназначенные для сварки различных марок сталей, чугунных заготовок или цветных металлов и сплавов.

Такое деление предполагает учёт не только токовых режимов, но и видов оборудования, посредством которого предполагается варить заготовки. Выделяется также особая категория электродов, применяемых для так называемой «наплавки» металлов.

В зависимости от назначения происходит деление по технологическим особенностям ручных операций. Сварка производится в определённых позициях, с различной степенью проплавления и расположением относительно сварочной ванны.

В соответствии с толщиной покрытия все электроды для ручной сварки подразделяются на изделия тонкие (М), среднего размера (С) и толстые (Д).

А по типу обмазки все они делятся на стержни с кислым (А), так называемым «основным» (Б), рутиловым (Р), целлюлозным (Ц) и комбинированным покрытиями. Последнее имеет двойное обозначение; для всех же остальных случаев предусматривается специальное обозначение «П» (прочие).

Покрытие может содержать примеси, улучшающие качество шва при работе с определенным материалом. Так, сварка рутиловыми электродами помогает создать шов, устойчивый к образованию трещин. Зачастую ими варят низколегированные стали.

Помимо этого, все электроды классифицируются по виду и полярности питающего тока, а также по величине действующего в сети напряжения.

Зависимость длины стержня от его диаметра можно отследить по таблице.

При желании можно сделать стержни для сварки своими руками. Для этого используют отрезки стальной проволоки 1,6…6 мм. Длину каждого отрезка берут приблизительно 35 см.

В качестве обмазки выступает смесь силикатного клея и мела. Но сегодня при обилии продукции лучше приобрести готовые изделия, что сэкономит нервы при сварке и обеспечит надежное соединение.

Состав и характеристики

Электрод по свой сути – это проволока, проводящая электрический ток, или стержень с химическими параметрами, определяющими его свойства. Некоторые типы электродов для сварки состоят из одного металлического стержня (без покрытия), поэтому их принято называть «непокрытыми».

В тех случаях, когда на стержень наносится особый состав, используемый с целью улучшения показателей сварки, он классифицируется как «покрытый».

Плавящиеся и неплавящиеся

Плавящийся металлический стержень в составе сварочного электрода выполняет функцию материала, образующего шов, и изготавливается обычно из стального или медного прутка. В последнем случае их так и называют – медные электроды.

Неплавящиеся изделия для сварки производят на основе порошкообразных и твёрдых веществ (угля, вольфрама). Они предназначаются для повышения качества сцепления свариваемых частей. Соединение образуется без участия стержневого металла, а сам электрод используется как присадочная проволока (пруток).

Исходным веществом для производства таких электродов является особый вид угля (аморфный), изготавливаемый в виде удлинённых стержней овального сечения.

Такие угольные изделия используются с целью получения аккуратных и красивых сварных швов, а также для резки очень толстых металлических заготовок в воздушно-дуговом режиме.

Проверка на соответствие характеристик сварочных электродов действующим нормативам осуществляется специальной комиссией, по результатам работы которой составляется акт на проверку технологических параметров.

Для точечной сварки

Особо надо отметить оборудование для точечной сварки, специфика которой состоит в необходимости сохранения формы в зоне контакта, а также в обеспечении требуемого показателя электропроводности.

Для этих целей используются сварочные аппараты без электродов, функцию которых выполняют специальные контактные наконечники из меди. Такие наконечники могут быть изготовлены самостоятельно, для чего допускается применять отработанные жало от паяльников большой мощности.

Для лучшего понимания отличий между теми или иными типами покрытых электродов сначала придётся ознакомиться с правилами их маркировки, регламентируемыми действующим ГОСТом.

Правила маркировки

Маркировка всех известных видов рабочих электродов для сварки осуществляется по определенной схеме, приведенной на картинке.

В этой системе обозначения первая позиция соответствует типу электрода, следующая за ней цифра означает марку электрода, а на третьем месте располагается такой важный показатель, как его диаметр.

Четвёртое место в маркировке занимает обозначение, характеризующее назначение электрода, а на пятом указывается толщина его покрытия. На шестой позиции расположен информационный индекс, характеризующий образуемый при сварке шов или наплавляемый металл, в то время как на седьмом месте указывается вид используемого покрытия.

Чтобы стало понятно, надо рассмотреть конкретный пример.

В данном примере в состав обозначения включена маркировка типа электродного стержня (Э46А), которую следует рассмотреть более подробно. «Э» означает, что этот электрод, предназначается только для электродуговой сварки, а 46 – это показатель сопротивления разрыву (согласно ГОСТ 9467-75).

Индекс «А» указывает на то, что этот электрод усовершенствованного класса, а следующий за обозначением типа изделия знак «У» говорит о том, что он может применяться для работы с углеродистыми и низколегированными сталями. Д2 – это рабочая толщина покрытия, соответствующая второй группе.

Цифры в знаменателе означают следующее. 432 (5) являются параметрами типового шовного (наплавленного) металлического соединения, получаемого после расплавления электрода. «Б» говорит о типе покрытия, в данном случае – основное. 1 – это обозначение пространственного положения электрода во время сварки, а 0 – показатель токового режима (постоянный, обратной полярности).

Предусмотрена отдельная буквенная маркировка для односоставного и комбинированного покрытия.

Тип покрытия	Маркировка по ГОСТ 9466-75	Международная маркировка по ISO	Маркировка по старому ГОСТ 9467-60
кислое	А	А	Р (руднокислое)
основное	Б	В	Ф (фтористокальциевое)
рутиловое	P	R	Т (рутиловое (титановое))
целлюлозное	Ц	С	О (органическое)
смешанные типы покрытия
кислорутиловое	АР	AR
рутилово-основное	РБ	RC
смешанные прочие	П	S
рутиловые с железным порошком	РЖ	RR

Прокалка (сушка)

Если электроды хранились не в герметичной упаковке и могли отсыреть, то их советуют прокалить. Надо отметить, что прокалка электродов непосредственно перед применением относится к ответственным процедурам, обеспечивающим загорание дуги.

При этом специалисты не рекомендуют слишком увлекаться ею, поскольку чрезмерный и частый нагрев стержня может привести к повреждению специального покрытия.

Желательно точно просчитать требуемое количество изделий и просушить с таким расчётом, чтобы по завершении работ их не осталось совсем или оставалось по минимуму.

При следующем обращении к сварочным операциям просушенные ранее электроды должны быть отработаны в первую очередь.

Прокаливание необходимо ещё и для того, чтобы несколько поднять температуру расходного материала непосредственно перед его использованием для сварки труб, например. Немногие образцы изделий способны сразу обеспечить требуемый рабочий режим по причине слишком большого перепада температур в зоне сварки.

Дополнительный прогрев стержней также обеспечивает герметичность соединения, образующегося при так называемой «сварке под давлением». Однако при этом необходим постепенный их нагрев, позволяющий выпарить скопившуюся влагу во избежание появления известкового налёта.

Вопрос прокалки тесно связан с предельным временем и условиями хранения. Согласно действующим нормативам срок годности этих изделий составляет примерно пять лет. Но, по мнению ряда специалистов, они могут эксплуатироваться ещё какое-то время по окончании гарантийного срока.

Как научиться варить

Чтобы научиться обращаться с электродами с нуля, надо постоянно практиковаться в сварке. Процесс несложный, но требующий ловкости. Желательно посмотреть, как это делает специалист, не забыв применить защитные очки.

Надо так взяться за держатель, чтобы обеспечить хороший обзор рабочего места. После этого стержень наклоняется под углом 30 градусов к плоскости детали, а затем делается чиркающее движение об неё, после которого должна зажечься дуга. Сразу вслед за этим электрод максимально приближается к заготовке, так, чтобы обмазочное покрытие коснулось свариваемой поверхности.

Далее, следует дождаться появления в зоне сварки красного пятна, которое образуется в результате расплавления обмазки (флюса). Через какое-то время (примерно через 2-3 секунды) в центре красного образования начнёт проявляться оранжевое пятнышко с большей яркостью и постоянно дрожащей по краям мелкой рябью.

В этой точке расплавленный металл формируется в каплю, дрожащую из-за воздействия электрического тока и высоких температур. Специалисты называют эту каплю сварочной ванной, то есть местом, где плавится металл и образуется шов.

После появления ванны останется лишь плавно сдвигать эту зону по направлению предполагаемого соединения. Так постепенно образуется шов. Умение варить открывает широкие возможности для строительства и творчества. Ведь сварка помогает создавать оригинальные и прочные конструкции.

Читайте также: