Сварочные электроды

Виды электродов для ручной дуговой сварки

Данный вид сварки осуществляется посредством постоянного и переменного тока. Работа с постоянным током требует применения выпрямителей или специальных преобразователей.

Для переменного тока используют сварочные трансформаторы особой конструкции. Наиболее распространенным является метод с использованием плавящегося в дуге стержня. Он позволяет работать с легированными и углеродистыми сталями, чугунами и некоторыми цветными металлами.

В первом случае швы формируются в результате расплавления электрода. Во втором – плавится присадочный материал, вводимый внутрь сварочной ванны.

Существует несколько критериев разделения электродов:

• толщина;
• качество;
• тип покрытия.

Кроме того они могут быть металлическими и неметаллическими. Ко второму типу относятся только неплавящиеся.

Сведения об электродах

Изделие представляет собой стержень длиной 25-45 см из электропроводящего материала.

Назначение материалов

Сварочный электрод нужен для создания стабильного электродугового разряда. Благодаря его высокой температуре кромки соединяемых заготовок плавятся и сливаются воедино.

Дуга возникает при следующих условиях:

• расходник и детали подключены к источнику тока;
• промежуток между ними составляет 2-4 мм.

Рекомендуем ознакомиться
Подробнее вы можете узнать из нашей статьи что такое дуга.

Классификация элементов

Расходники делятся на типы:

1. Плавящиеся. Снабжены покрытием, выполняющим защитную и другие функции.
2. Неплавящиеся.

Электроды делятся на типы по составу покрытия.

Первый тип по составу покрытия делится на виды:

1. Кислые.
2. Основные.
3. Целлюлозные.
4. Рутиловые.

Различают 4 вида:

1. Особо толстое – D/d больше 1,8.
2. Толстое – менее 1,8.
3. Среднее – менее 1,45.
4. Тонкое – менее 1,2.

Особенности эксплуатации

По типу электрода подбирают ток:

• постоянный;
• переменный.

Первый вариант обеспечивает более высокое качество шва. Различают 2 подвида:

1. Постоянный с прямой полярностью. Положительный полюс источника подключают к заготовке.
2. С обратной полярностью. «Плюс» подключен к электроду.

Постоянный ток обеспечивает высокое качество шва.

От полярности зависит температура нагрева расходника и заготовки.

Различают 4 вида швов:

1. Потолочные.
2. Вертикальные снизу вверх.
3. Те же в противоположном направлении.
4. Нижние.

Некоторые электроды не позволяют выполнять потолочные и вертикальные швы из-за высокой текучести металла в сварочной ванне.

Надежность соединения зависит от следующих параметров:

1. Силы тока.
2. Длины дуги.
3. Диаметра расходника.
4. Скорости и характера его перемещения.
5. Угла наклона к поверхности заготовок.

Надежность соединения зависит от диаметра электрода.

Длину дуги стремятся делать наименьшей. В противном случае происходит следующее:

1. Металл расходника успевает окислиться за время пути к сварочной ванне.
2. Дуга «гуляет» по стыку, что приводит к распределению тепла по большой площади. В результате уменьшается глубина провара, усиливается разбрызгивание основного материала (он отскакивает от нерасплавленной поверхности).

При большой величине промежутка между расходником и заготовкой шов получается грязным и неаккуратным.

Коротко о марках электродов

ГОСТ 9467-75 устанавливает единую буквенно-цифровую систему обозначения расходников.

Марку записывают в виде дроби, например:

1. Числитель – Э46-МР-3 АРС-3-УД.
2. Знаменатель – Е432(3)-Р21.

Первый символ числителя обозначает способ сварки. В данном случае – ручная дуговая (литера Э).

Далее указывают временное сопротивление наплавки разрыву в кгс/кв. мм. В указанном примере – 46. Если изделие придает шву повышенные прочность и пластичность, после числа ставят литеру «А» (например, Э50А).

ГОСТ устанавливает систему обозначения электродов.

Следующая позиция – марка электрода (МР-3).

АРС – сокращенное обозначение производителя (завод «Арсенал»).

3 – диаметр.

Следующий символ обозначает тип стали:

• У – углеродистую и низколегированную;
• Л – легированную;
• Т – теплостойкую;
• В – высоколегированную с особыми свойствами.

Литера «Н» на этом месте означает «наплавочный электрод». Такие изделия используются для восстановления стертых участков (например, седла вентиля).

Следующая буква обозначает толщину покрытия:

• М – тонкое;
• С – среднее;
• Д – толстое;
• Г – особо толстое.

Первый символ знаменателя – тип электрода по международной системе обозначений. В данном примере – плавящийся (литера E).

На электродах указывается их тип.

Далее указывают прочность на разрыв в десятках МПа. Для данного расходника это 430 (МПа).

Следующая цифра означает относительное удлинение расходника. 2 – это 24% и более.

Далее цифрой обозначают допустимую температуру. Например, 3 – до -20°С, 6 – до -50°С и т.д.

Следующим символом зашифрован тип покрытия:

• Р – рутиловое;
• А – кислое;
• Б – основное;
• Ц – целлюлозное.

Обмазку смешанного типа обозначают сочетанием букв. Например, РЦ расшифровывается как рутилово-целлюлозный.

Присутствие в покрытии железного порошка показывают литерой Ж: РЖ, АЖ и т.д.

Предпоследней цифрой в марке зашифрованы допустимые пространственные положения шва:

• 1 – все;
• 2 – все, кроме вертикальных в направлении сверху вниз;
• 3 – нижние, горизонтальные на вертикальной плоскости и вертикальные снизу вверх;
• 4 – нижние и нижние в лодочку.

Сферы применения

Подбор электродов для выполнения той или иной работы производится по таким критериям:

• для неопытных сварщиков следует выбирать рутиловые проводники, для опытных работников тип обмазки не имеет особого значения;
• вид электрода – плавящийся либо неплавящийся;
• тип конструкции, оборудования либо элементов, подлежащих сварке (для электродвигателей нужен один вид, для наплавки ковшей экскаваторов – другой);
• марке стали;
• толщине элементов;
• род тока и его полярность;
• характеристики приобретаемых электродов.

Неопытным пользователям

Новичкам в сварочном деле предпочтительнее применять электроды с рутиловым слоем. Такие изделия отличаются легкостью использования по сравнению с иными типами. К наиболее востребованным маркам причислены:

• АНО-4;
• МР-3 (также называют «синие электроды» из-за соответствующего цвета);
• ОК 46.00;
• UTP 65D.

Использование в быту

Сварочные работы, проводимые в быту, характеризуются небольшим уровнем сложности. Они требуют нормального или низкого качества шва, так как основная цель – соединение требуемых элементов, не испытывающих серьезных нагрузок и не подвергающихся значительному износу.

К наиболее часто выполняемым в бытовых условиях относятся сборочные работы для создания небольших металлоконструкций (теплиц, столбиков для забора), восстановительная сварка автомобиля в гаражах либо на стройках.

Для бытовой ручной дуговой сварки марки электродов:

• АНО. Подходят для инверторов любых типов, применяющихся в качестве источников сварного тока.
• УОНИ. Позволяют создать высокопрочный шов, могут использоваться для изделий любой сложности, но отличаются «строптивым» характером. Для выполнения сварки электродами такой марки требуется определенный опыт.
• МР-3. Изделия универсального применения. Могут применяться для соединения даже влажных, коррозированных, не подвергнутых предварительной абразивной обработке поверхностей.

Нержавеющая сталь

Для соединения нержавеющей стали предпочтительно использовать неплавящиеся вольфрамовые электроды. При использовании проводников для черных металлов соединение не сможет характеризоваться требуемой прочностью и эстетикой шва.

Чаще всего используются такие марки:

1. НЖ-13;
2. ОЗЛ-8;
3. ЦЛ-11;
4. ЦТ-15.

Чугун

Чугун отнесен к самым востребованным материалам, нашедшим свое применение в различных отраслях строительства и промышленности.

Для соединения чугунных изделий используются:

• МНЧ-2.
• ОЗЖН-1.
• ОЗЧ-2.
• ЦЧ-4.
• ОК 92.18.

Из перечисленных в списке электродов для сваривания чугуна подходят все, но следует учесть, что проводник обязательно должен в наибольшей мере совпадать с маркой материала (серый, высокопрочный и т.д.).

Трубы

При выборе электродов для соединения труб в качестве основного параметра принимается толщина элементов. Чем более толстые стенки у трубы, тем большим следует выбирать толщину проводника.

Трубы соединяется одним из четырех способов, от которых также в немалой степени зависит требуемая марка электрода:

• внахлест;
• в угол;
• встык;
• втавр.

Помимо этого, не стоит забывать о том, что существующая классификация труб включает множество пунктов, потому нет четкого ответа на вопрос «какой электрод лучше» для их соединения.

Сварку ответственных трубопроводов необходимо делать электродами для соединений повышенной сложности. К магистралям бытового назначения (водопроводов, систем отопления) особых требований к прочности швов не предъявляется.

К наиболее востребованным типам расходников относятся:

• ЗИО-20.
• ТМЛ-1У.
• УОНИ-13/55.
• ЦУ-5.

Наиболее популярны у профессиональных электросварщиков проводники LB-52U. Электроды такой марки применяются для устройства газопроводов, резервуаров, эксплуатируемых под повышенным давлением.

Для инверторов

. Эффективность сварки зависит от равномерности распределения потенциалов

Для работы годятся почти все виды покрытых стержней, новичкам следует воспользоваться рутиловыми электродами.

Основные критерии выбора сварных электродов

Изделия для производства сварочных работ в первую очередь обращают внимание на его диаметр, на вид – плавящийся или неплавящийся, на полярность и род электротока, на тип покрытия и расположение шва. Выбирая сварочные электроды, необходимо учитывать форму кромки металлического листа, его марку и параметры электротока

Такой важный параметр изделий, как диаметр, определяется по толщине соединяемых материалов. Самые тонкие стержни с диаметром 0,1 см применяются при сварке током от 20 до 25 А металлических листов толщиной до 0,015 см. Изделия толщиной 0,3-0,4 см являются самыми распространенными и применяются для сварки металлов толщиной менее 0,10 см. При этом применяется ток силой не более 220 А

Выбирая сварочные электроды, необходимо учитывать форму кромки металлического листа, его марку и параметры электротока. Такой важный параметр изделий, как диаметр, определяется по толщине соединяемых материалов. Самые тонкие стержни с диаметром 0,1 см применяются при сварке током от 20 до 25 А металлических листов толщиной до 0,015 см. Изделия толщиной 0,3-0,4 см являются самыми распространенными и применяются для сварки металлов толщиной менее 0,10 см. При этом применяется ток силой не более 220 А.

Чем больше диаметр, тем мощнее применяется сварочное оборудование. Максимальный диаметр изделий составляет 1,2 см. Для реализации бытовых задач применяются 3-миллиметровые электроды. Если размер стержня менее 2 мм, электрод используют для соединения тонких листов металла.

В промышленности чаще применяется «четверка», а электроды толще 5 мм используются в строительстве, судо- и мостостроении и в других крупных отраслях.

Нержавеющую сталь и алюминий соединяют с применением вольфрамовых электродов, используя при этом переменный ток для получения более качественного шва. Изделия из углеродистой стали соединяются электродами с рутиловым покрытием.

Классификация покрытых электродов

Учитывая длинный список всевозможных вариаций из покрытия, сплава и других параметров покрытых электродов, для более удобного поиска нужного типа стержней они получили обширную классификацию. Виды сварочных электродов разделяют исходя из таких признаков:

По назначению:

• сплавы с малой долей примесей и углеродистые сплавы;
• материал с большим числом лигатур;
• сплавы усиленной прочности и с уникальными свойствами;
• наплавочные электроды с уникальными свойствами.

Тип – значение конечного шва, характеризующееся прочностью на разрыв, временное или точечное механическое воздействие.

Марки сварочных электродов – уникальное значение присваиваемое изготовителем для внутренней классификации изделий. Именно поэтому маркировка электродов для сварки одинаковых по параметрам, но от различных изготовителей может быть разной.

Толщина внешнего слоя – исходя их соотношений толщины, к размеру центрального прутка классифицируют внешний слой на – тонкие, средней толщины, толстые и самые толстые.

Род тока – электроды постоянного тока, переменного с прямым или обратным подключением.

Состав покрытия – есть разделение на сварочный электрод с кислотным, основным, целлюлозным, рутиловым, слоем с увеличенной концентрацией железа, напыление состоящее из различных слоев.

По допустимым положениям стержни разделяют на изделия допустимые к работе в:
· любых положениях;
· всех за исключением вертикального, направленного вниз;
· нижнее и вертикальное направленное кверху;
· нижнее.

По качеству или по состоянию шва, после работы со стержнями электроды разделяют на три группы. Изделия лучшего качества относятся к первой группе.
Толщина – параметр указывающий на диаметр стальной основы, может быть в пределах от 1.6 до 12 мм.

Как выбрать сварочные электроды

В первую очередь следует обратить внимание на то, что изделия могут быть плавящимися либо неплавящимися. В составе первых металлические стержни со специальной обмазкой поверхностей, что защищает сварочные зоны и повышает устойчивость горения дуги

Именно ими пользуются в процессе ручной дуговой сварки. Вторая категория предназначена для работ в среде с защитным газом (аргоном), ее особенности будут рассматриваться отдельно.

При выборе также нужно принять к сведению то, из каких материалов произведены соединяемые детали. Для варки разных металлов подбираются разные виды электродов. Например:

• Если нужно соединить низкоуглеродистые и низколегированные стали, приобрести нужно углеродные электроды.
• Для соединения легированной стали покупают изделия (ГОСТ 9467−75, ГОСТ 9466–75 ).
• Когда планируются работы с наплавками или сталями разных видов, то понадобятся изделия, сердечник которых выполнен из высоколегированных металлов.
• При варке чугуна также не обойтись без соответствующих электродов — ОЗЧ-2.

В наши дни сформировался своеобразный рейтинг известных марок:

• АНО. Отличаются хорошим воспламенением, не нуждаются в дополнительном прокаливании. С ними смогут работать как начинающие специалисты, так и профессионалы с опытом.
• МР-3. Универсальные, могут применяться и для соединений неочищенных поверхностей.
• МР-3С. Их используют, когда до швов выдвигаются повышенные требования.
• УОНИ 13/55. Применяются при монтаже ответственных конструкций, в которых швы должны иметь высокое качество. Неопытным сварщикам не рекомендуется с ними работать, так как требуется опыт и определенная квалификация.

https://youtube.com/watch?v=68hLJM9cesc

Преимущества известных марок

1. Облегчают процесс сварки. Трудности могут возникать только при некорректном выборе материала сердечника.
2. Высококачественные швы. Данный параметр очень важный. Позволяет получить прочные соединения как внешние, так и внутренние, выпуклые и вогнутые сварные швы.
3. Простота отделения шлака. Это дает возможность увидеть, насколько качественный получился шов.
4. Можно сваривать элементы, что были подданы действию коррозии. Конечно, подобные процедуры выполняют не слишком часто, но они будут выполнены на должном уровне.
5. Безопасность для сварщика, выдержаны санитарно-гигиенические требования.

Различия марок и диаметров

Опытные специалисты-сварщики иногда утверждают, что пользуясь инверторными сварочными аппаратами, можно покупать любые электроды. Такие мнения основаны на их личном опыте, когда они выполняют определенные виды работ. Преимущественно при инверторной сварке не предъявляются серьезные требования относительно герметичности швов, поэтому могут использоваться изделия с диаметром 0,5−2 мм.

Подбирать диаметр и марку следует исходя из того, металлы какой толщины необходимо будет соединить. Для значительной толщины потребуется длительная проварка, что значит — у электрода должен быть большой диаметр.

Тонкими электродами для сварки еще нужно научиться работать, ведь они быстро горят. Как правило, их посредством выполняют прихватки.

Также выбор сварочных материалов зависит и от типа работ, для которых планируется их применять. Так, когда выполняют сложнейшие трассовые работы, понадобятся большие электроды, а смонтировать конструкцию из профильных компонентов можно с помощью электродов с диаметром, не превышающим 2 мм. Именно ими пользуются при соединении секций ворот, изготовлении оград из профнастила и труб.

Рейтинг электродов для постоянного тока

Отличия в сварке при различной полярности тока.

Разновидности электродов, применяемых для сварки постоянным током:

• УОНИ – 13/55 – знаменитые в своем роде электроды для постоянного тока, применимы для стальных сплавов – с низкими дозами легирующих элементов и с добавкой углерода. Обладают значительными достоинствами: сварочный шов очень пластичен и вязок для механических воздействий, весьма долговечный. Почти не образуется примесей и газов. Дуга легко поджигается. В стержень помещается проволока параметров Св-08 или Св-08А.
• УОНИ – 13/45 также используются для соединения заготовок из углеродистых и низколегированных сталей. Шов не склонен образовывать трещин – ни горячих, ни холодных. Он весьма пластичный и вязкий, с идеальной герметичностью, что делает его подходящим вариантом для сварки емкостей, которые в дальнейшем будут подвергаться высокому давлению. Швы, выполненные с данными электродами, намного дольше не стареют.
• ОЗЛ – 6 отличаются своей узкой направленностью: они используются в работе с жаропрочными сталями. В швах не образуются поры и трещины, они не подвергаются в дальнейшем коррозии и обладают такой же жаропрочностью, как и основной металл. Подходит для металлов с разной структурой.
• ОЗС – 12 предназначаются для стальных сплавов с низкой долей легирующих добавок и углерода. Работать возможно в любых пространственных положениях, лояльны к поверхностям с ржавчиной. Сварной шов формируется с отличными характеристиками: прочностью и долговечностью. Устойчивая дуга. Во время работы не наблюдается выделений токсических веществ.
• ЦЛ – 11 также узкоспециализированные электроды, которые предназначены для стальных сплавов с добавками хрома и никеля, а также коррозионностойких сталей. Сварные швы отличаются стойкостью к коррозии. Металл почти не разбрызгивается, дуга устойчивая, хорошо отделяется шлак в виде корки.
• АНО – 21 несмотря на то, что предназначены они также для углеродистых и низколегированных стальных сплавов, как и предыдущие марки электродов, данные расходники чрезвычайно популярны среди мастеров самого разного уровня профессиональной подготовки. Их особенности – мелкочешуйчатая структура металла сварочного шва, отличный поджиг дуги, мягкость, небольшое разбрызгивание металла и так далее.
• LB – 52U отличаются высокой производительностью процесса сварки с их помощью. Дуга стабильная, металл почти не разбрызгивается, возможна работа в любом положении в пространстве, в шве почти не образуются трещины.
• МР – 3 типичные универсальные электроды, которые с полным правом присутствуют в обоих списках – и для переменного, и для постоянного тока. В шве практически не образуются поры и горячие трещины, дуга мощная и стабильная, малое разбрызгивание металла, легкое отделение шлака в виде корки.
• ОЗЧ – 2 предназначаются для сварки чугуна. При всей своей кажущейся узкой функциональной направленности они имеют солидные преимущества в виде универсальности, простоте в использовании, отличной дуге с прекрасными характеристиками, пластичности сварочного шва без трещин, хорошо отделяемой корки со шлаком в конце процесса.

Что собой представляет этот метод

На выделение достаточного количества тепла, необходимого для расплавления металла свариваемых изделий, оказывают большое влияние электроды для электродуговой сварки, поэтому их правильный выбор и грамотное использование играют большую роль.

Электрод — это металлический стержень, покрытый снаружи обмазкой, представляющей собой особый состав. Во время сварочного процесса начинается расплав сердечника электрода. Металлы стрежня и изделия, находясь в расплавленном состоянии, вместе образуют шов соединения. Обмазка при сгорании выделяет газ, необходимый для защиты зоны сварки от негативного влияния окружающих кислорода и азота. Электроды для дуговой сварки решают при этом ряд важных задач.

Вещества, входящие в состав обмазки, имеют низкое значение потенциала ионизации. Следствием этого является то, что дуга после ее зажигания насыщается ионами, находящимися в свободном состоянии. Это стабилизирует процесс горения дуги.

Обмазка принимает участие в образовании поверх шва шлака, который уменьшает скорость, с которой происходит охлаждение расплавленного металла. Это создает хорошие условия для удаления из шва примесей и включений неметаллического характера, ухудшающих качество соединения.

Покрытия электродов содержат раскислители, задача которых заключается в том, чтобы вступать в реакцию с кислородом, что приводит к его связыванию. С помощью электродов происходит легирование образующего шов металла, что улучшает его свойства. Это обеспечивают входящие в обмазку вещества, такие как кремний, хром, марганец, титан.

Достоинства и недостатки процесса сварки ММА

Сварка ММА, без сомнения, наиболее распространенный процесс сварки, особенно, когда требуется выполнять короткие швы, обслуживание или ремонт, а также при выполнении монтажных работ. По сравнению с другими способами сварки (сварка в защитных газах плавящимся электродом – МИГ/МАГ, сварка ТИГ, сварка под флюсом) сварка ММА характеризуется следующими преимуществами:

— оборудование для ММА простое, недорогое и может быть переносным;не требуется
— дополнительной газовой или флюсовой защиты, так как и то и другое получается из покрытия;
— обеспечивается более надежная защита области сварки от воздействия ветра и сквозняков, по сравнению со сваркой МИГ/МАГ;
— этот способ сварки можно использовать в местах с ограниченным доступом;
— сварка ММА пригодна для сварки большинства черных и цветных металлов и сплавов (углеродистых, легированных и нержавеющих сталей, чугуна, химически разнородных металлов, а также меди, никеля, алюминия и их сплавов) практически любой толщины;
— сварка может выполняться в любом пространственном положении, что благоприятствует применению этого процесса сварки для соединений, которые не могут быть размещены в нижнем положении.

К недостаткам этого способа сварки можно отнести:

— перерывы в работе, связанные с заменой электрода. Как только остаточная длина электрода достигает длины примерно 50 мм, сварщик должен остановить процесс сварки и вставить в держатель вместо огарка новый электрод;
— необходимость удалять шлак после выполнения шва, а также в местах замков шва или перед следующим проходом;
— первые два фактора не позволяют повысить коэффициент использования рабочего времени выше 25%, что значительно ниже по сравнению с процессами сварки, использующими электродную проволоку (например, МИГ/МАГ или сварка порошковой проволокой FCAW);
— из-за наличия огарков и вследствие возможного разрушения покрытия имеет место большие потери электродов. В целом использует не более 65% электрода;
— этот способ не может быть применен для сварки металлов с низкой температурой плавления, таким как свинец, олово и цинк, а также их сплавам, так как не обеспечивает низкого тепловложения, требуемого в данном случае;
— этот способ не подходит для сварки таких химически активных металлов, как титан, цирконий и тантал, так не обеспечивается требуемой защиты металла шва и околошовной зоны от окисления кислородом;
— в связи с тем, что сварочный ток проходит постоянно по всей длине электрода это ограничивает максимально допустимый ток из-за опасности перегрева электрода и разрушения покрытия с последующим ухудшением стабильности процесса сварки и газовой защиты. В связи с этим, скорость наплавки при сварке ММА, как правило, ниже, чем при сварке МИГ/МАГ или FCAW.