Виды электродов

Содержание:

1. Состав
2. Назначение
3. Размеры, вес, характеристики
4. Виды и состав обмазки
5. Классификация по ГОСТ
6. Виды сварочных электродов
7. Электроды для сварки углеродистых и низколегированных сталей
8. Электроды для нержавеющей стали
9. Электроды для сварки и наплавки чугуна
10. Электроды для сварки цветных металлов
11. Пример маркировки
12. Популярные марки
13. Правила хранения
14. Сушка и прокалка
15. Чем руководствоваться при выборе электродов

Сварочный электрод представляет собой стержень из токопроводящего материала. Он может быть без покрытия или иметь специальную обмазку из различных химических компонентов, определяющую его характеристики и улучшающую качество шва. Основное назначение электрода — передача напряжения к свариваемым деталям и конструкциям.

Конструкция электрода

Сварочные электроды состоят из трех элементов:

• металлического или неметаллического стержня;
• покрытия или обмазки (в некоторых марках может отсутствовать);
• контактного наконечника.

Основой сварочного электрода является холоднотянутая проволока сечением от 0,3 до 12 мм.

Для изготовления стержней используется сталь трех категорий:

• углеродистая — для сварки углеродистой и низколегированной стали;
• легированная — для соединения деталей из легированной, конструкционной и жаропрочной стали;
• высоколегированная — для работы с нержавейкой, хромоникелевыми и хромистыми сплавами.

При сварке стержень плавится, заполняя сварную ванну расплавленным металлом. Одновременно плавится обмазка, покрывая тонким слоем расплавленный металл и создавая защитное газовое облако, перекрывающее доступ кислорода к области сварки.

Устройство сварочного электрода

Назначение

От типа сварочных расходников зависит глубина прогрева металла, быстрота розжига, стабильность электрической дуги.

Электроды должны обеспечивать:

• образование качественного шва нужного химического состава;
• поддержание стабильной дуги во время всего периода работы;
• защиту расплава сварочной ванны от доступа кислорода;
• минимальное разбрызгивание раскаленного металла;
• легкое отделение и удаление шлака с поверхности шва;
• высокую прочность и ударную стойкость сварного соединения.

В процессе сварочных работ электроды должны выделять минимальное количество токсичных газов.

Электроды для ручной дуговой сварки.

Размеры и вес, характеристики

К основным параметрам сварочных стержней относится диаметр стержня. Его выбор зависит от толщины обрабатываемых заготовок и параметров сварочного оборудования.

Таблица 1. Усредненные данные по соответствию диаметров, токов и толщины заготовок:

Чем толще свариваемый металл, тем больше должен быть диаметр электрода.

Производители выпускают стержни различной длины, от 150 до 450 мм. Длина электрода важна в ситуациях, когда нежелательно прерываться в процессе сварки. Например, при ремонте герметичных емкостей или трубопроводов, находящихся под давлением.

Виды и состав обмазки сварочных электродов

Обмазка — нанесенная на металлический стержень гомогенизированная масса из различных химических компонентов. Задача покрытия — обеспечение бесперебойного горения и придание определенных свойств сварному соединению. Его разновидности:

• Кислое — обозначается буквой «А».

Состоит из оксидов марганца, железа и кремния. Предназначена для сваривания изделий из низкоуглеродистых сталей, преимущественно в горизонтальном положении.

Хорошо работает даже на ржавом металле. Образует стабильную дугу. Может использоваться при работе на переменном и постоянном токе.

К недостаткам относится токсичность, высокая текучесть металла шва, недостаточная чистота и повышенная концентрация водорода в сварочной ванне.

• Основное — «Б».

Состоит из фтористых соединений и карбонатов. Такие стержни применяются для дуговой сварки толстых заготовок и конструкций, работающих при высоких знакопеременных и динамических нагрузках, из высокоуглеродистых легированных сталей. Подходят для работы во всех пространственных положениях.

Образуют механически прочные, чистые от химических примесей швы, обладающие высокой пластичностью, ударной вязкостью и стойкостью к трещинообразованию.

Минусы стержней с основным покрытием: образование короткой нестабильной дуги, сложности с отделением окалины, трудности при хранении.

• Рутиловое — «Р».

Основные компоненты — минерал рутил, ферромарганец, кремнезем, карбонат кальция или магния.

Подходит для сваривания  строительных конструкций и изделий из низколегированных малоуглеродистых сталей в любых пространственных положениях.

Обеспечивает высокое качество шва, легкое отделение шлака и минимальное разбрызгивание металла.

Недостаток рутиловых электродов в высокой текучести, низкой химической чистоте шва, повышенной концентрацией водорода в сварочной ванне.

• Целлюлозное — «Ц».

Имеет в составе обмазки натуральную целлюлозу, ферросплавы и органические  смолы.

Обеспечивает хороший провар на постоянном токе. Сварка на переменном токе требует дополнительного оборудования.

Благодаря образованию небольшого количества плотного и вязкого шлака, односторонняя сварка целлюлозными электродами возможна в любом пространственном положении, в том числе в труднодоступных местах.

К недостаткам электродов с целлюлозным покрытием относится высокая концентрация водорода, понижающая пластичность сварного шва и большой расход, связанный с сильным разбрызгиванием металла.

Кроме того, существуют смешанные типы покрытий:

• рутилово-целлюлозные — РЦ;
• рутилово-основное — РБ;
• кисло-рутиловые — АР;
• рутиловые с железным порошком — РЖ;
• прочие — П.

Таблица 2. Обозначение типов покрытий электродов.

За счет состава обмазки достигается стойкость к вибрациям или перепадам температур, устойчивость к силовым нагрузкам.

Классификация по ГОСТ

Производство металлических электродов для ручной дуговой сварки сталей и наплавки регламентируется ГОСТ 9466-75. По межгосударственному стандарту электроды делятся на группы по различным параметрам.

По назначению

В зависимости от области применения стержни маркируются различными буквами:

• «У» — для соединения заготовок из углеродистых и низкоуглеродистых материалов, сопротивление на разрыв которых не более 600 МПа;
• «Л» — для работы с заготовками из конструкционных и легированных сталей, с сопротивлением на разрыв, не превышающим 600 МПа;
• «Т» — для сварки изделий из термостойкой легированной стали;
• «В» — для сваривания высоколегированного металла, обладающего особыми свойствами;
• «Н» — для наплавки.

По назначению электроды бывают плавкие, неплавкие и материалы для наплавки.

По виду тока

Сварка электродами может вестись на постоянном или переменном токе.

Преимущество постоянного тока заключается в экономии материалов за счет более качественного шва, высокой производительности работ и низкого уровня разбрызгивания. Недостаток — высокая стоимость оборудования.

Преимущество сварки на переменном токе — в доступной цене трансформаторов. Минус — в меньшей стабильности дуги и большем расходе материалов.

Толстый металл следует варить на токе прямой полярности, тогда как при работе с тонкими металлическими листами применяют ток обратной полярности, чтобы предотвратить прожигание материала.

По толщине покрытия

По данному параметру электроды делятся на четыре группы и маркируются:

• «М» — с тонким покрытием;
• «С» — со средней толщиной покрытия;
• «Д» — с толстым покрытием;
• «Г» — с особо толстым покрытием.

Толщина покрытия электродов определяется как соотношение диаметра электрода (D) к диаметру стержня (d).

По пространственному расположению наплава

В зависимости от положения стыка свариваемых деталей стержни маркируются цифрами:

• «1» — сварка в любом положении;
• «2» — любое положение сварного шва, кроме «сверху-вниз»;
• «3» — работа в вертикальном, в т.ч «снизу-вверх», горизонтальном и в нижнем положении;
• «4» — сварка в нижнем положении, в т.ч способ «лодочка».

Также электроды разделяют по виду источника питания, полярности тока и другим параметрам.

Схема процесса сварки металлическим покрытым электродом.

Виды сварочных электродов

Предприятия производят различные виды сварочных электродов.

Электроды для точечной сварки

Особенности технологии точечной сварки — в сохранении первоначальной формы соединяемых деталей и обеспечении необходимой степени электропроводимости.

Оборудование работает без традиционных сварочных электродов. Их роль выполняют специальные контакты в виде стержней из медных сплавов с плоской, сферической или заостренной рабочей поверхностью.

К недостаткам точечной сварки относится отсутствие герметичного шва.

Электроды для наплавки

Наплавка металла выполняется для восстановления или изменения параметров изделий, повышения износостойкости, механической и коррозийной прочности.

Суть наплавки заключается в плавлении сердечника под воздействием сварочной дуги.

Достичь эффективного результата можно только при правильном выборе расходных материалов и точном соблюдении технологии наплавки.

К наиболее эффективным электродам для наплавки относятся:

• ОЗН-300М, ОЗН-400М — для упрочнения металлообрабатывающих инструментов;
• УОНИ 13/НЖ-20Х13, ЦН-6Л, ЦН-12М — для обработки нержавейки;
• Т-590, Т-620, ОЗН-6, АНП-13 — для работы с низколегированными сталями.

Материал наплавочных электродов должен точно соответствовать материалу наплавляемого изделия для предотвращения внутренних напряжений.

Плавящиеся электроды

Плавящиеся электроды используются для соединения между собой металлических деталей и конструкций.

Сердечник таких электродов плавится под действием электрической дуги, заполняя сварочную ванну металлическим расплавом и формируя сварной шов. Обмазка создает вокруг электрода газовую среду, предотвращая попадание в ванну посторонних примесей.

Качество сварного шва тем выше, чем ближе по составу материал стержня и свариваемой заготовки.

Неплавящиеся электроды

Неплавящиеся электроды — овальные удлиненные стержни, при производстве которых используют порошкообразные материалы — аморфный уголь или вольфрам, повышающие сцепление соединяемых деталей. Материал стержня не плавится, а работает как присадочная проволока, формируя четкие швы.

Неплавящиеся электроды можно применять для воздушно-дуговой резки толстого металла.

Электроды для сварки углеродистых и низколегированных сталей

Особенность углеродистых и низколегированных сталей — низкая теплостойкость и низкое сопротивление разрыву, не более 500 МПа.

Для соединения изделий из таких сталей выбирают электроды с рутиловой, основной и смешенной обмазкой.

Марки: АНО-4, АНО-6, МР-3, МР-3С, ОЗС-6, УОНИ 13/45, УОНИ 13/55.

Электроды для нержавеющей стали

Нержавеющий металл высокопрочен, стоек к коррозии. Но он имеет один существенный недостаток, осложняющий работу с ним — это плохая свариваемость.

Для сваривания нержавейки используют специальное оборудование и расходники. Сварку нержавейки можно выполнять на постоянном токе обратной полярности или при переменном значении тока.

Сваривание труб из нержавеющей стали.

Сварка на постоянном токе

Постоянный ток обратной полярности применяют в основном для сварки тонкостенных изделий.

На упаковке расходных материалов для сварки указываются рекомендуемые значения силы тока.

В числе электродов:

• ЦЛ-11 — стержни диаметром 3 мм (в составе — хром, никель, молибден) для сваривания изделий, эксплуатируемых в агрессивной среде при температуре до 450 °С. 
• НЖ-13 — электроды с высоким коэффициентом наплавки. Рекомендуются для сваривания емкостей из хромоникелемолибденовой пищевой стали, предназначенных для транспортирования и хранения пищевых продуктов в условиях повышенных температур.
• НИИ-48Г — стержни для соединения высокомарганцовистых и аустенитных хромоникелевых жаростойких сталей, эксплуатируемых в условиях агрессивной среды.

Перед началом работ производители рекомендуют проводить прокалку стержней в течение часа при температуре 320-350 °С

Сварка на переменном токе

При использовании переменного тока применяются следующие марки электродов по нержавейке:

• ЛЭЗ-8 — комбинированные стержни с рутиловой обмазкой для сварки конструкций из хромоникелевых сплавов при переменном и постоянном сварочном токе.
• ОЗЛ-14 — рутиловые электроды для работы с нержавеющими хромоникелевыми сплавами без особых требований к качеству металла шва.
• ОЗЛ-14А — электроды с рутиловой обмазкой для сварки на постоянном токе обратной полярности, но допускается использование на переменном токе. Образуют шов, обладающий устойчивостью к межкристаллитной коррозии и повышенной стойкостью к высоким температурам, до 650 °С.
• ЦТ-50 — рутиловые электроды с металлическим стержнем (в составе около 22% хрома и до 10% никеля) для сварки переменным или постоянным током высоколегированной нержавеющей стали с повышенной устойчивостью к фтористым соединениям и кислотам.
• Н-48 — с основным покрытием для сварки конструкций, эксплуатируемых в условиях неокислительных агрессивных сред при температуре не выше 300 °С;
• АНВ-36 — стержни с основным покрытием для сварки металла, эксплуатируемого при температуре до 500 °С.

При сварке изделий из нержавейки применяют в основном постоянный ток, что делает востребованными стержни для постоянного тока.

Электроды для сварки и наплавки чугуна

Благодаря высокому содержанию углерода в чугуне этот металл обладает высокой твердостью, пористостью и хрупкостью, низкой ударной вязкостью и пластичностью.

Из-за наличия в структуре металла крупных вкраплений графита чугун плохо поддается свариванию и требует тщательного подбора присадок. Они должны обеспечивать минимальную толщину шва, хорошую смешиваемость металла шва с материалом заготовки, меньшую разницу в температурной усадке.

Марки электродов для сварки чугуна:

• МНЧ-2 — стержни из никеля, меди, марганца и железа для сварки, наплавки, заварки дефектов любого типа чугунных изделий на постоянном токе обратной полярности. Плюсы: легкий поджиг, стабильное горение дуги, быстрое отделение шлаковой корки. Образуют прочный шов, стойкий к коррозии. Не требуют прокалки.
• ОЗЧ-4 — универсальные расходники для холодной сварки и наплавки любого вида чугуна в нижнем и вертикальном положении на постоянном токе обратной полярности. Образуют прочный шов с высокой сопротивляемостью истиранию. Стержни прокаливаются в течение часа при температуре 260-280 °С.
• ОК 92-18 — универсальные электроды с основным покрытием, имеющем высокое содержание графита. Для работы на пониженных постоянных и переменных токах.

Подходят для заварки дефектов и повреждений корпусов насосов, коробок передач, деталей двигателей.

• ЦЧ-4 — стержни с основным покрытием для горячей и холодной сварки серого, ковкого и высокопрочного чугуна, наплавки и заварки дефектов. Более эффективный результат дает наплавка первых одного-двух слоев, затем используются другие специальные электроды.
• ОЗЧ-2 — медные электроды с кислым покрытием для работы только с ковким и серым чугуном. Образуют прочный шов повышенной плотности. Подходят для комплексной многослойной наплавки, когда первые слои выполняются электродами МНЧ-2 или ЦЧ-4, а последующие — стержнями ОЗЧ-2.

Электроды марок МНЧ-2, ОЗЧ-4, ОЗЧ-2 подходят для холодной сварки без предварительного прогрева металла. Электроды марок ОК 92.18, ЦЧ-4 выполняют сварку горячим методом и требуют предварительной прокалки чугуна при температуре +500…+600 °С.

Электроды для сварки цветных металлов

Сварка цветных металлов отличается от сварки стали из-за существенных различий в показателях температуры плавления, теплопроводности, других технических характеристик.

Для каждого металла разработаны специальные расходные материалы.

• Алюминий.

Отличительная особенность металла в том, что на его поверхности имеется плотная и тугоплавкая оксидная пленка, препятствующая формированию сварного шва.

Предотвратить образование непроваров способны графитовые электроды МПГ-6 или стержни с обмазкой, имеющие в составе покрытия щелочноземельные металлы, хлористые и фтористые соединения, способствующие удалению оксидной пленки и обеспечивающие стабильное горение дуги.

К таким электродам относятся:

• ОЗАНА-1, ОЗА-1, ОК 96.10 — сварка и наплавка чистого алюминия;
• ОЗАНА-2 и ОЗА-2, ОК 96.50 — работа с алюминиевыми сплавами.

Сварку следует выполнять на постоянном токе обратной полярности.

• Никель и сплавы

Особенности никеля, как и сплавов с ним, в значительной чувствительности к примесям и склонности к трещинообразованию. Для получения качественного результата следует использовать электроды высокой чистоты.

К ним относятся:

• Н-10, НП1, Н-37 — сварка чистого никеля;
• УОНИ-13/45 — сварка никеля и медно-никелевых сплавов;
• ЦТ-28, ИМЕТ-4, ИМЕТ-7, ИМЕТ-4П — сварка хромоникелевых сплавов;
• ОЗЛ-17У — сварка железоникелевых сплавов.

Для сварки определенных сплавов следует использовать предназначенные для этого марки электродов.

• Медь и сплавы

Металл обладает высокой электро- и теплопроводностью, повышенной текучестью расплава, активным взаимодействием с кислородом и водородом, что может провоцировать образование трещин в процессе сварки.

Избежать этих проблем поможет тщательная зачистка свариваемых элементов и прокаливание электродов.

Наиболее подходящие марки электродов для работы с медью и сплавами: Комсомолец-100, ОМЗ-2, ОМЗ-3, ОМЗ-4.

Пример маркировки

Маркировка электродов состоит из буквенных и цифровых символов, например:

1. В маркировке УОНИ-13/55 содержится информация о разработчике:

• У — универсальная;
• О — обмазка;
• Н — научно-исследовательского;
• И — института;
• 13 — номер института;
• 45 — прочность на разрыв кгс/мм2.

2. Э46-МП-3 расшифровывается:

• Э — электрод сварочный;
• 46 — удельное сопротивление разрыву;
• МП-3 — марка.

Популярные марки

• МР-3;
• МР-3 ЛЮКС;
• УОНИ-13/45;
• УОНИ-13/55;
• УОНИ-13/65;
• ОЗС-4;
• ОЗС-12;
• АНО-4;
• АНО-21; 
• МК-46.00;
• ЛБ-52У;
• ЦЛ-11; 
• ЦЧ-4;
• ЭА-395/9.

Электроды образцового качества выпускает один из ведущих российских производителей сварочной продукции — Магнитогорский электродный завод.

Правила хранения

По ГОСТ сварочные электроды должны храниться при температуре не ниже 15 °С и влажности, не превышающей 50%.

Нарушение условий хранения приводит к осыпанию обмазки, плохому прожиганию, залипанию стержней, получению некачественного шва.

Сушка и прокалка

Снизить содержание влаги в обмазке способна прокалка. Продолжительность и температура прокаливания указывается в инструкции, которой снабжается каждая заводская упаковка сварочных электродов.

Не следует выполнять прокалку стержней про запас, так как неиспользованные материалы придется прокаливать снова.

Процедуру прокалки электродов можно проводить не более трех раз.

Чем руководствоваться при выборе электродов

Основные параметры для выбора электродов для сварки:

1. Состав электрода должен соответствовать материалу свариваемой заготовки.
2. Для сварки инвертором особо ответственных конструкций следует использовать стержни с основным покрытием.
3. При сварке изделий из углеродистой стали с увлажненной или ржавой поверхностью лучше использовать рутиловые электроды.
4. С увеличением диаметра стержня снижается плотность сварочного тока, что может привести к неустойчивой сварочной дуге, увеличению ширины сварного шва и ухудшению провара деталей.
5. При выборе значения силы тока необходимо следовать рекомендациям, указанным на упаковке электродов.

Осматривайте упаковку товара: она должна быть целой и без следов влаги.

Планируя сварочные работы, нужно помнить, что эффективность работы и качество сварного шва зависят от выбора электродов.

Вопрос эксперту

Как определить качество электродов при покупке?

Приобретая электроды, учитывайте такие факторы, как:

• Дата изготовления. По ГОСТ срок годности стержней не имеет ограничений, но это — лишь при условии правильного хранения. Если вы не знаете, соблюдались ли условия хранения, выбирайте материалы, с даты изготовления которых прошло не более 6 месяцев.
• Качество обмазки. Толщина обмазки должна быть равномерной и одинаковой со всех сторон. Покрытие не должно иметь сколов.
• Влажность. Упаковка не должна содержать следов влаги. На неправильное хранение могут указывать следы ржавчины на концах стержня, белый налет или осыпание обмазки.

Не стоит приобретать влажные электроды. Их, конечно, можно просушить, но качество при этом снизится.

Если вы не уверены в качестве электродов, откажитесь от их покупки во избежание любых рисков.