Из чего состоит сварочный электрод / виды покрытия / состав

Оглавление

Основное покрытие

Покрытие основного вида имеет шлаковую основу, с содержанием карбонатов Ca и Mg, плавикового шпата. Такой состав покрытия обеспечивает малое присутствие водорода в сварочном шве. Это — незаменимое качество для сварки высокоуглеродистых сталей, подвергающихся улучшению и закалке. В иных случаях водород, выделяющийся при сварочном процессе, проникает в околошовное пространство и может быть причиной трещин.

Электроды имеют сердцевину из проволоки с низким содержанием углерода Св‐08 (или Св‐08А). По своим физическим свойствам этот сварочный материал соответствует типу Э42А – Э50А (классификация, определяющая характеристики шва: 42 – 50 кгс/мм² — min временное сопротивление разрыву). Сварка может вестись при любом расположении шва.

Применяется для высокоуглеродистых, а также легированных сталей. Удовлетворительно показывает себя при значительной величине шва. Если на поверхности металла есть окалина, ржавчина, увлажнение, то велика вероятность образования пор в месте сварки. Устойчивость дуги меньше, чем при всех остальных типах покрытия (ток постоянный, обратной полярности).

Перед сваркой рекомендуется прокалка электродов (t=345 – 405°С).

Классификация стальных покрытых электродов для ручной дуговой сварки

Классификация покрытых электродов, в зависимости от их назначения

Электроды для ручной дуговой сварки изготавливают в соответствии с требованиями
ГОСТ9466. В зависимости от области применения, согласно ГОСТ9467, стальные покрытые
электроды для дуговой сварки делятся на следующие группы:

У — для сварки углеродистых и низкоуглеродистых конструкционных сталей с временным
сопротивлением разрыву 600МПа. Для этой цели, согласно ГОСТ9476, используются
следующие марки электродов: Э38, Э42, Э42А, Э46, Э50, Э50А, Э55, Э60.

Л — электроды данной группы применяют для сварки легированных сталей, а также
для сварки конструкционных сталей с временным сопротивлением разрывы более 600МПа.
Это такие марки электродов, как Э70, Э85, Э100, Э125, Э150.

Т — данные электроды предназначены для сварки легированных теплостойких сталей.
В — электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами (ГОСТ10052).Н
— электроды для наплавки поверхностных слоёв с особыми свойствами.

Классификация электродов, в зависимости от вида покрытия

А — электроды с кислым покрытием (например, АНО-2, СМ-5 и др.). Эти покрытия
состоят из оксидов железа, марганца, кремнезёма, ферромарганца. Эти электроды
обладают высокой токсичностью из-за содержания оксида марганца, но, при этом,
обладают высокой технологичностью.

Б — основное покрытие (электроды УОНИ-13/45, УП-1/45, ОЗС-2, ДСК-50 и др.).
В состав этих покрытий не входят оксиды железа и марганца. В состав покрытия
для электродов УОНИ-13/45 входят мрамор, плавиковый шпат, кварцевый песок, ферросилиций,
ферромарганец, ферротитан, замешанные на жидком стекле. При сварке электродами
с основным покрытием, получается сварной шов с высокой пластичностью. Данные
электроды используют для сварки ответственных сварных конструкций.

Р — электроды с рутиловым покрытием (АНО-3, АНО-4, ОЭС-3, ОЗС-4, ОЗС-6, МР-3,
МР-4 и др.). Основу покрытия данных электродов составляет рутил TiO₂, давший
название этой группе электродов. Рутиловые электроды для ручной дуговой сварки
менее вредные для здоровья, чем другие. При сварке металла такими электродами
толщина шлака на сварном шве небольшая и жидкий шлак быстро твердеет. Это позволяет
использовать данные электроды для выполнения швов в любом положении.

Ц — группа электродов с целлюлозным покрытием (ВСЦ-1, ВСЦ-2, ОЗЦ-1 и др.).
Компонентами для таких покрытий являются целлюлоза, органическая смола, тальк,
ферросплавы и некоторые другие составляющие. Электроды с таким покрытием можно
использовать для выполнения сварки в любом положении. Преимущественно они используются
при сварке металлов малой
толщины. Недостатком их является пониженная пластичность сварного шва.

Классификация электродов по толщине покрытия

В зависимости от толщины покрытия (отношения диаметра электрода D к диаметру
электродного стержня d), электроды подразделяются на группы:

М — с тонким покрытием (соотношение D/d не более 1,2).
С — со средним покрытием (соотношение D/d в пределах от 1,2 до 1,45).
Д — с толстым покрытием (соотношение D/d в пределах от 1,45 до 1,8).
Г — электроды с особо толстым покрытием (соотношение D/d более 1,8).

Классификация электродов по качеству

Классификация по качеству включает в себя учёт таких показателей, как точность
изготовления, отсутствие дефектов в сварном шве, выполненном электродом, состояние
поверхности у покрытия, содержание серы и фосфора в металле сварного шва. В
зависимости от этих показателей, электроды делятся на группы 1,2,3. Чем больше
номер группы, тем лучше качество электрода и выше качество
сварки.

Классификация электродов по пространственному положению при
сварке

Различают 4 группы электродов, в зависимости от допускаемого пространственного
расположения свариваемых деталей:

1 — допускается сварка в любом положении;
2 — сварка в любом положении, кроме выполнения вертикальных швов сверху вниз;
3 — сварка в нижнем положении, а также выполнение горизонтальных швов и вертикальных
снизу вверх;
4 — сварка в нижнем положении и нижнем «в лодочку».

Кроме вышеперечисленных способов классификации, ГОСТ9466 предусматривает классификацию
электродов в зависимости от полярности сварочного тока, напряжения холостого
хода, вида источника питания сварочной дуги. Исходя из этих показателей, электроды
делятся на десять групп и обозначаются цифрами от 0 до 9.

Что такое переменный ток в сварке

Плохо это или хорошо, какой ток лучше? Переменный или постоянный? Однозначного ответа вам не даст никто.

Классификация сварки.

Для начала лучше разобраться с особенностями процессов при переменном токе, они следующие:

Поведение дуги оставляет желать лучшего: при переменном напряжении она самая нестабильная.
Сварочный шов не самого высокого качества из-за отклонения от оси сварочной дуги.
Если дуга гаснет, то возобновить ее горение можно только при повышении напряжения.
Металл разбрызгивается в значительной степени.

При всех этих сложностях оборудование, необходимое для сварки переменным током, является простым и недорогим. Это, прежде всего, трансформаторы – аппараты, которые по-прежнему весьма популярны среди мастеров сварки.

Казалось бы, что электроды для переменного тока должны постепенно терять свою актуальность: ведь на рынке появилось множество выпрямителей – недорогие и с удобными для работы небольшими габаритами. Тем не менее, эти расходники по-прежнему востребованы на многих производствах и в кустарных мастерских.

Большая часть марок универсальна, что также чрезвычайно устраивает отечественных сварщиков старшего поколения.

Сварочный трансформатор

Диаметр электродов и толщина стали.

Для осуществления сварки с помощью трансформатора необходимые следующие обязательные элементы конструкции:

Обмотки первичная и вторичная. Первичная – из специального изолированного провода, на вторичной обмотке изоляции нет.
Магнитный провод.
Винт для контроля положения двух обмоток и изменения расстояния между ними.
Защитный корпус для всего агрегата.
Рукоятка винта, ходовая гайка.
Вентилятор и другие элементы в зависимости от модели трансформатора.

Несмотря на то, что многие профессионалы сварки расценивают трансформаторы как оборудование «уходящего поколения», на рынке они представлены в виде широкой линейки моделей самого разного значения и для кошельков любой толщины.

Трансформаторы различаются по следующим критериям:

габаритам и весу;
силе тока на выходе;
уровню напряжения на выходе при холостом ходе;
объему потребляемого электричества;

Сварочный генератор

Он оценивается как самостоятельный аппарат, необходимый для работы, если нет полноценного сетевого электричества.

Маркировки электродов.

Устройство генератора включает в себя обязательные конструкционные элементы:

Важнейшая часть – преобразователь состоит из электрогенерирующего элемента с двигателем переменного напряжения. Они обеспечивают изменение показателей тока.
Приводной двигатель внутреннего сгорания.
Индикатор для мониторинга и фиксации силы тока.
Переключатели режимов.
Специальный прерыватель цепи.
Регуляторы силы тока и поведения электрической дуги.
Клеммы для подключения кабелей и выходы ан 230В.

Такого рода генераторы выпускаются в двух вариантах:

Коллекторные генераторы.
Вентильные генераторы.

Главными преимуществами газового генератора в сравнении с другими аппаратами для сварки являются:

Компактность и, следовательно, высокая мобильность.
Удобство, относительная дешевизна, бесшумность.
Широкая функциональность и высокая надежность.
Достаточно высокие технические характеристики.

Что еще важно знать об электродах?

Электрическая дуговая сварка – один из наиболее распространенных способов соединения деталей. Она основана на применении электрической дуги, которая локально расплавляет изделие.

Схема наплавки различными видами электродов.

Подобный способ требует сильноточного источника питания с маленьким напряжением. К устройству присоединяется свариваемая деталь и стержень. За счет электродугового разряда происходит расплавление кромок, в результате чего части конструкции можно соединить.

Стоит отметить, что температура горения дуги может превышать пять тысяч градусов. Это значение существенно выше температуры плавления любого известного человеку металла.

Как следует из основ принципа работы данного метода, когда зажигается дуга, вся влага, находящаяся в стержне, может вскипеть. Это приведет к формированию дефектов в сварочной ванне, а также к порче покрытия. В результате сам электрод может выйти из строя или же он не способен будет обеспечить высокое качество шва.

В связи с вышесказанным, срок годности электродов может быть существенно увеличен в случае правильного хранения. Если же влага все-таки попала на оболочку, их можно просушить или прокалить, но если поверхность обсыпалась, то их лучше не использовать.

Срок хранения повысится, если хранить электроды в специализированном оборудовании, изолирующем их от воздействия окружающей среды.

Многих интересует вопрос: как выбрать электрод для сварки? Подбор должен осуществляться в соответствии с материалами, которые предстоит сваривать. Необходимо, чтобы сердечник по составу был схож с деталью.

В то же время, при планировании сварных конструкций, ориентироваться исключительно на эксплуатационные характеристики металла нельзя. Необходимо также оценить и проверить сварочные свойства материала.

Это позволит определить термические условия соединения изделий, а также оценить возможность применения сварки.

Основным фактором, влияющим на формирование трещин в сталях, является их состав

Однако есть и другие свойства, на которые следует обратить внимание. Дело в том, что в зависимости от вида конструкции, условия сварочных работ могут быть различными, даже если речь идет про одну и ту же марку

Иногда электрод не может обеспечить необходимую концентрацию легирующих элементов в шве. В таком случае используют присадочный материал с недостающими компонентами.

Концентрация в проволоке устанавливается отдельно, в зависимости от технических характеристик, предъявляемых к соединению.

Положение электрода при сварке.

Свойства шва должны удовлетворять соответствующему ГОСТУ. Если предстоит сваривать разнородные стали, то электрод выбирается в зависимости от условий работы.

Например, электроды типа ЭА целесообразно использовать для формирования швов, которые могут подвергаться воздействию агрессивных сред.

Важно, чтобы состав соединения в таком случае был близок к составу свариваемых частей конструкции, обладающей специальными свойствами и характеристиками. Немаловажным фактором при выборе материала является вид оборудования

В нем могут реализовываться различные типы конструкции сведения стержней, что может удовлетворить не каждой задаче

Немаловажным фактором при выборе материала является вид оборудования. В нем могут реализовываться различные типы конструкции сведения стержней, что может удовлетворить не каждой задаче.

Кроме того, необходимо обращать внимание на характеристики и марку электрода. Для каждого материала существует свой наиболее оптимальный стержень

Рецепт второй. Шахтёрский. Как сделать электрод.

Этот рецепт взят из шахтёрской среды. Вот уж где действительно, в случае непредвиденной работы негде взять электроды!!!

Шахтёрская смекалка порой рождает такие технологические решения, что диву даёшься!

Так вот… Берется проволока нужного диаметра и просто-напросто обмазывается… обычной глиной! И всё! Даже не сушат. Сразу работают.

Но тут есть один нюанс. Для сварки этим электродом нужен постоянный ток. Где в шахте берут постоянный ток – рассказывать не буду. Потому что эта технология связана с грубым нарушением техники безопасности. Если среди моих читателей есть шахтёры – они догадаются, о чём речь.

Хотя, намётку дам. Она на этом фото:

Если же нужно только резать металл, то пользуются обычным аппаратом на переменном токе. Для резки этот электрод чаще всего и применяется. Если нет под рукой заводского, а работу сделать нужно.

Вот так!

Типы покрытий электродов

Распространенные на сегодняшний день разновидности покрытий электродов обладают уникальными свойствами и имеют свое собственное обозначение маркировки.

Электроды с кислым покрытием

Кислая обмазка. Такие электроды имеют в маркировке букву А. Основой такого покрытия является марганец, разнообразные оксиды железа, кремний и прочие элементы. Необходимо сказать, что основным недостатком использования таких электродов с кислой обмазкой является опасность появления на сварочном шве горячих трещин. Такие трещины значительно ухудшают качество полученного соединения, и зачастую приходится проводить сварку заново. Из преимуществ кислой обмазки электродов можем выделить высокую сопротивляемость появлению в шве воздушных каналов, а также возможность выполнения сварки ржавых заготовок и деталей с окалиной. Такой наплавочный материал с кислым покрытием получил широкое распространение при выполнении сварки дугой любой длины переменным и постоянным током.

Электроды с целлюлозным покрытием

Целлюлозное покрытие. Электроды с такой обмазкой обозначаются буквой Ц. Особенностью наплавочных стержней с целлюлозной обмазкой является содержание органических веществ, массовая доля которых в составе может составлять 50%. Из таких органических веществ распространена целлюлоза, которая позволяет обеспечить равномерное образование сварного валика наплавляемого материала. Такие электроды отлично себя зарекомендовали при вертикальной сварке. Характеристики металла в сварном шве соответствуют стали в спокойном и полуспокойном состоянии. Необходимо лишь учитывать, что в таких сварочных электродах содержится большое количество водорода, который при работе со сталью может существенно ухудшить характеристики металла в области сварного шва.

Электроды с рутиловым покрытием

Рутиловые электроды имеют в маркировке букву Р. Как вы можете понять из названия, обмазка содержит большое количество рутила с небольшим вкраплением кислорода и кремния. Наличие таких дополнительных элементов позволяет существенно уменьшить вероятность образования горячих трещин в сварочном шве. Полученный наплавленный материал отличается повышенной ударной прочностью. Во время сварки при горении газовой дуги выделяется газ, который позволяет защитить сварочную ванну, путем образования на поверхности органических соединений и карбонатов. Отметим лишь, что при выполнении сварки в условиях повышенной влажности и воздействия углекислого газа может существенно ухудшиться качество соединения и появляться признаки окисления. Поэтому проводить работы необходимо в условиях нормальной влажности и предварительно прокаливать заготовки.

Такие стержни чувствительны к изменениям режимов сварки и скачкам температуры в шве. В подобном случае даже при чистой поверхности и правильном выборе используемой разновидности наплавочного материала возможен брак соединения. Именно поэтому необходимо выдерживать условия проведения сварочных работ, что и позволит гарантировать качество соединения. Опытные сварщики рекомендуют первоначально прокалывать соединяемые материалы, что и позволит избежать проблем с окислением соединительного шва. Электроды с рутиловым покрытием могут использоваться в тех случаях, когда на поверхности соединяемых металлов заметны ярковыраженные следы ржавчины. Отметим, что благодаря легкости использования такие электроды с рутиловым покрытием пользуются популярностью при выполнении сварочных работ в быту.

Электроды с основным покрытием

Основное покрытие электродов. Такая обмазка имеет обозначение буквой Б. Предназначаются эти стержни для ручной дуговой сварки, и содержат в шлаковой основе различные минералы. Выполняя сварку такими электродами, следует помнить о том, что в процессе работы образуется большое количество шлаков. Минералы выделяют газ, защищающий раскаленный и остывающий сварной шов от воздействия окружающей среды. Из преимуществ такого основного покрытия можем отметить слабую насыщенность водородом, что позволяет исключить ухудшение характеристик стали и других металлов. В наплавленном материале отсутствует водород, который отрицательно сказывается на качестве выполненного соединения. Наплавленный металл не отличается склонностью к окислению, и имеет повышенную устойчивость к сероводородному растрескиванию. Электроды с основным покрытием благодаря своим отличным характеристикам могут использоваться для сварки трубопроводов.

Составляющие электрода

Электрод – это проволока, которая сверху обмазана специальным составом, называющимся обмазкой. В процессе сварки проволока (сердечник) плавится под действием электрического тока высокой мощности, заполняя собой пространство между сварными металлическими изделиями. Плавится также и обмазка, которая в процессе горения выделяет газ. Последний обволакивает зону сварки, не давая кислороду проникнуть внутрь.

Второе предназначение обмазки – это защита самого сварного слоя. В процессе плавления часть обмазочного материала становится жидкой и покрывает собой сварочный шов. Эта тонкая пленка защищает его от негативного воздействия кислорода. Почему необходима данная защита.

В процессе плавки металла кислород будет забирать часть энергии на себя, поэтому электрического тока может не хватить на саму сварку.
При соприкосновении с кислородом при небольшой влажности на металлах появляется окисел, снижающий его качественные характеристики.

Виды покрытия

Виды покрытия электродов разделяются на некоторое количество групп, каждая из которых имеет свое обозначение. Типы покрытия электродов разделяются на:

основное, обозначаемое как «Б», белого или бежевого цвета;
кислое, обозначаемое «А», серого цвета;
целлюлозное, имеющее обозначение «Ц», светло-серое с коричневатым оттенком;
рутиловое, имеющее обозначение «Р», различных цветов, таких как серый, синий, зеленый, красноватый.

Также существуют покрытия смешанного типа, что отражается в их обозначении. Так, например, сочетание букв РЦ следует расшифровывать как рутилово-целлюлозное, а «РА» соответственно как рутилово-кислое. Буква «П» — обозначение других видов покрытий. Такая градация определяется наличием химических элементов, входящих в состав покрытия. Выбор покрытия следует осуществлять в зависимости от металлов, подвергаемых соединению.

Основное

Основное покрытие электродов содержит в основной массе карбонаты кальция и магния. Для того, чтобы произошло разбавление шлаковой корки в обмазку добавляют особый элемент в виде плавикового шпата. Это несколько ухудшает возможность работы при использовании переменного тока, поэтому электроды с основным покрытием рекомендуется использовать при работе с током постоянной величины.

Отличие этого вида покрытия состоит в том, что в образующейся газовой среде отсутствует водород, который может привести к образованию трещин холодного вида. Шов при использовании электродов с основным покрытием получается повышенной пластичности.

Большим преимуществом является возможность выполнения сварки при всех положениях, однако, следует учитывать, что шов вследствие значительной вязкости будет несколько выпуклым и не совсем эстетичным.

Кислое

Электроды с кислым покрытием обладают обмазкой, содержащей железную и марганцевую руды. Это способствует выделению на место сварки значительного количества кислорода. Результатом является повышение температуры и одновременно снижение поверхностного натяжения, что придает ему текучесть.

Увеличивается скорость сварочного процесса, но возникает опасность возникновения подрезов. Кислые электроды несут с собой некоторую опасность, поскольку в их покрытии содержатся оксиды марганца, обладающие токсичностью. Существуют марки электродов с кислым покрытием, однако более предпочтительными являются электроды с рутилово-кислым покрытием.

Целлюлозное

Соответственно названию основной элемент этого вида покрытия — целлюлоза. Также туда входят органические вещества в виде смол. Особенностью является то, что при сгорании в сварной дуге образуется значительное количество защитного газа. При этом шлака, наоборот, образуется мало.

Электроды с целлюлозным покрытием имеют некоторый недостаток, заключающийся в том, что при сварке появляются раскаленные брызги металла. Кроме того, металл шва имеет низкую пластичность. Это обусловлено наличием немалого количества водорода, выделяющегося при горении органических веществ.

Существующие марки электродов с целлюлозным покрытием характерны высокой скоростью осуществления сварочного процесса. К их достоинствам является возможность сварки во всех положениях, даже такому, при котором движение электрода происходит сверху вниз, что не под силу большинству электродов. Недостатками являются большое разбрызгивание горячего металла, образование подрезов на кромках, грубая поверхность получаемого шва.

Рутиловое

Такое покрытие содержит такой элемент, как природный концентрат рутил. Добавками являются полевой шпат, магнезит. Двуокись титана гарантирует легкое разжигание дуги. Брызг образуется немного.

Электроды обладают хорошими технологическими характеристиками. Вредность работы с ними менее, чем с другими электродами. Еще одно достоинство состоит в том, что зажигание дуги может происходить без непосредственного контакта электрода с поверхностью детали, поскольку пленка, образуемая в кратере, играет роль проводника. Особое значение это имеет, когда сваривание осуществляется короткими стежками.

Электродами можно осуществлять соединение даже загрунтованных поверхностей и шов при этом не будет уступать по прочности и надежности. Дуга обладает стабильностью, имеется возможность использования любого вида тока. Практически отсутствуют брызги раскаленного металла. Шов получается свободным от пор.

Виды сварочных проволок

Проволоки могут быть разделены на четыре типа: алюминиевые, омедненные, нержавеющие и порошковые. Давайте разберемся с особенностями, которые характеризуют данные типы проволок.

Алюминиевые проволоки используют тогда, когда необходимо произвести соединение алюминия с кремнием или алюминия с марганцем.

Омедненные проволоки применяют в тех случаях, когда требуется соединить низкоуглеродистые и низколегированные стали. Такие проволоки позволяют повысить качество шва, поддерживают горение сварочной дуги, предотвращают разбрызгивание расплавленного металла.

И наконец, порошковые стержни применяется в судостроении, где недопустимо применение других типов проволок. Она отличается от перечисленных тем, что предыдущие производят сваривание изделия в среде защитных газов, в то время как порошковые — нет.

Стоит упомянуть и о сварке под флюсом, где вместо среды защитных газов используется флюс, которым могут являться такие элементы, как борная кислота, бура, фториды и хлориды. Он защищает сварочную ванну от попадания вредным примесей и газов, которые пагубно влияют на металл.

Говоря подробнее об назначении покрытия, оно должно обеспечивать стабильное горение сварочной дуги и получение металла на шве с заданными свойствами, такими как ударная вязкость, стойкости от коррозии, пластичность, прочность и другие. Шлак, в свою очередь, служит для защиты еще не затвердевшего расплавленного металла от попадания кислорода и азота, которые являются вредными включениями и нарушают технологичность детали. Также шлаковая оболочка в значительной мере уменьшает скорость затвердевания шва, позволяя выходить из сварочной ванны неметаллических и газовых включений. Компонентами, образующими шлак, являются: доломит, марганцевая руда, титановый концентрат, кварцевый песок, мел и многие другие.

Легирование сварочного шва производится для добавления специальных свойств изделию. Легирующими компонентами являются: хром, вольфрам, молибден, никель, марганец и другие.Также легирование металла производится проволокой, которая уже содержит нужные для этого элементы, но чаще всего легирования сварочного шва достигают введением легирующих компонентов в состав нанесения.

Иногда для повышения производительности сварочного процесса и для увеличения наплавляемого металла за отрезок времени в покрытие добавляют железный порошок. Его введение повышает технологические свойства стержня, а именно облегчает зажигание дуги, уменьшает скорость охлаждения металла, улучшая сварку при низких температурах.

Типы электродов для покрытия бывают следующими:

А — с кислотным нанесением с содержанием окиси марганца, кремния, железа и титана. Электрод группы А может быть применен при сварке стали; для электродов марки А нет никаких пространственных ограничений.
Б — с нанесением, в основу которого входят карбонат кальция и фтористый кальций; электроды марки Б не должны применяться для сварки в вертикальном положении.
Ц — с нанесением из целлюлозы, в которое также входят органически вещества, создающие защиту дуги при сгорании и образующие тонкий слой шлака;
Р — с рутиловым покрытием, которое направлено на уменьшения разбрызгивания металла, устойчивости горения дуги и формирование швов во всех пространственных направлениях;
Ж- ставится в обозначение при присутствии в составе покрытия более 20% железного порошка;
П — прочие виды покрытия.

Еще существуют типы электродов для покрытия с оболочкой смешанного вида, они обозначаются сразу двумя буквами.

Существуют типы электродов по применению их в определенном пространственном положении. Они тоже маркируются, а именно следующими цифровыми кодами:

данный цифровой код говорит об универсальности типа;
данный вид подходит для использования во все пространственных положениях, кроме вертикального;
предназначен для вертикальных и горизонтальных работы, но работы под потолком не допустимы;
только для горизонтальных швов.

Состав покрытия электрода