Электроды

Электрод представляет собой штырь с обмазочным покрытием, используемый при сварке металлов. Расплавленный сердечник, поглощая азот и кислород, становится хрупким в процессе работы.

Поэтому для защиты расплавленного или застывающего металлического шва от атмосферного влияния необходимо шлаковое покрытие (обмазка).

Покрытие определяет легкость очистки, прочность сварного шва, качество шарика, а также состав наплавленного металла и спецификацию электрода. Оно защищает металл от повреждений, улучшает качество сварки и создает ряд преимуществ, к которым относятся:

  • контролируемый размер разбрызгивания и проникновения;
  • стабильность сварочной дуги;
  • повышение скорости осаждения;
  • выровненная поверхность сварного шва;
  • простота удаления шлака.

Типы электродов

Виды

Продукция классифицируется по нескольким показателям: плавкость, покрытие, состав обмазки.

По плавкости

По плавкости

Плавящиеся (металлические или нет) электроды — расходный материал, превращающийся в часть сварного шва. Неплавящиеся вариации изготавливаются из угля и графита, они не бывают металлическими.

Неплавящиеся электроды

Основные вариации – на основе угля и вольфрама.

  • Угольный электрод — изготавливается без наполнителя, используется для резки или дуговой сварки, состоит из графитового углеродного стержня, который может покрываться медью или другими металлами.
  • Вольфрамовый электрод — определяется как металлический электрод без наполнителя, используется в дуговой сварке или резке. Производится чаще из вольфрама.

Сюда же входят торированный, итрированный и лантанированный электроды.

Существует еще военная американская классификация MIL-E-17777C — «Электроды для резки и сварки углеродно-графитовые непокрытые и с покрытием из меди». Предусмотрена собственная классификация: простой, без покрытия и с обмазкой из меди.

В ней содержится информация о размерах, а также требования к допускам и отбор пробных тестов. Область применения:

  • углеродная обычная и двойная дуговая сварка,
  • резка и строжка.

Плавящиеся

Плавящиеся

 

Металлические электроды разделяются на покрытые (чугун, медь, бронза, алюминий) и непокрытые. Второй тип применялся на ранних стадиях развития сварной отрасли, сейчас он используется в виде проволоки для сварки в газовой среде.

Покрытые электроды различают по толщине наносимого слоя, определяемого ГОСТ 9466-75:

  • Тонкий — русская маркировка А идентична международной;
  • Средний — русская маркировка С, международная – В;
  • Толстый — русская маркировка Д, международная – R;
  • Особо толстый — русская маркировка Г, международная — С.

Плавящиеся

Существуют 4 типа по возможным положениям работы:

  • все положения;
  • все положения за исключением вертикального;
  • нижнее, горизонтальное и вертикальное;
  • нижнее.

Классификация электродов

Классификация

Рассмотрим русскую и американскую системы.

Западные производители установили методы идентификации электродов, используемых при дуговой сварке вида Е1234:

  1. E — дуговая сварка.
  2. Две начальные цифры – предел прочности на разрыв, указывается в lbf/in² (тысяча фунтов на кв. дюйм) осаждаемого металла.
  3. Третья цифра указывает на положение при сварке: 0 — вне классификации; 1 — для любых позиций; вид 2 — только для горизонтального положения; 3 — только для горизонтальной сварки.
  4. Последняя цифра – указывает полярность наряду с типом тока.

E6010

Например, число E6010 означает электрод, подходящий для дуговой сварки с минимальным пределом прочности 60000 lbf/in²; используется во всех пространственных положениях; требуется постоянный ток, обратная полярность.

Типы покрытия, тока и полярности, назначенные в четвертой позиции классификации.

ЦифраПокрытиеТок, полярность
0все покрытиявсе виды
1целлюлоза, калийас, dcrp или dcsp
2титаний, натрийас, dcrp
3титаний, калийас, dcrp или dcsp
4порошок титанияас, dcrp или dcsp
5с низким содержанием натрияас
6понижен гидрогенизированный калийас, dcrp
7оксид или порошок железаас, dcrp
8порошок железа с пониженным содержанием водородаас, dcrp или dcsp

Российская классификация имеет отличия. В обозначениях указывается назначение, тип покрытия и механические свойства шва. Определяется ГОСТ 9467-75.

Классификация

  • Э38–Э50 — диапазон классов для работы с низколегированными сталями. Этот вид металлов прочнее, чем углеродистые аналоги, стандартные компоненты: хром, никель, сопротивление разрыву из расчета менее 50 кгс на мм.
  • Вариации с литерой А до 50 (например, Э50А) применимы для сварки углеродистых сталей.

Материал меньшей прочности, чем предыдущий, с пониженным содержанием углерода – обычно до 2.14%. Расходники, обозначенные А, используют при повышенных требованиях к пластичности металла или ударной вязкости.

Классификация

  • Э55, Э60 — средняя категория, пригодны для первого и второго вида материалов, но с сопротивлением на разрыв, удерживаемым в диапазоне 50–60 кгс/мм.
  • Э70–Э150 — для легированных сталей (повышенная и высокая прочность), сопротивление разрыву превышает 60 кгс/мм.
  • Базовый тип Э-09М или его вариации с добавлением иных аббревиатур и с обязательной литерой М в обозначении, а также виды Э-10Х1М1НФБ, Э-10Х3М1БФ — для сваривания легированных сталей теплоустойчивого типа.

Каждому типу предъявляется ряд требований на соответствие норм механических свойств и химсостава.

По виду покрытия

По виду покрытия

Деление на следующие типы:

  • Кислое (обозначается А) — для работы во всех положениях с использованием любых видов тока. Неприменимо в случаях, когда содержание углерода или серы в металле повышено.
  • Рутиловое (обозначается Р) — работа с переменным или постоянным током, используются во всех позициях.
  • Основное (обозначается Б) — все пространственные положения, подходят для сварки толстого металла. Работа с постоянным током, полярность обратная.
  • Целлюлозное (обозначается Ц) – электрод неустойчив к перегреву. Работа с постоянным или переменным током во всех положениях.
  • Смешанное (обозначается РЦЖ) — все положения, помимо потолочного, низкий расход, имеют в составе железный порошок.

По составу обмазки

По составу обмазки

Состоит из 6—12 ингредиентов:

  • Целлюлоза — при разложении материала создается газовый щит с восстанавливающим агентом, окружающий дугу.
  • Металлокарбонаты — регулируемое основание шлака, газозащита создается при плавлении органических составляющих.
  • Фторид кальция — электролит повышает текучесть в применении к оксидам металлов, выделяется газ для защиты дуги.
  • Минеральные силикаты — считаются шлакообразующими, используются для обеспечения соответствия содержания сплава и основы, отвечают за прочность покрытия электрода.

электроды

  • Ферросилиций и ферромарганец — дополняют наплавленный шов кремнием и марганцем, помогают его раскислению.
  • Диоксид титана — формирует быстроотвердевающий шлак, материалу свойственная повышенная текучесть при сварке.
  • Глина и камедь — обеспечивают прочность и эластичность при экструдировании материала покрытия.
  • Железный порошок — увеличивает производительность сварки за счет дополнительной осадки металла в сварном шве, стабилизирует дугу и повышает текучие свойства шлака.

Характеристики электродов

Характеристики и функции

Особенности функциональности покрытых моделей зависят от применяемого поверхностного состава.

Рутиловые электроды

Рутиловые

Среди них выделяются комбинированные вариации: порошок рутил-железо, натрий или калий.

  • Если к рутилу добавляется порошок железа, допустимые положения сварки зависят от его процентного содержания. До 50% порошка – электрод пригоден к использованию во всех положениях.

Более высокий процент применяется только для изготовления горизонтальных угловых швов.

  • Содержание рутила или диоксида титана относительно высоко по отношению к натриевым компонентам, что обеспечивает пониженное разбрызгивание, контролируемость шлака и тихую дугу.

Рутиловые

  • В моделях с натрием флюс имеет гладкую поверхность и проникновение меньше, чем у целлюлозных аналогов, но механические свойства шва металла ниже, чем у целлюлозных типов.
  • Высокая скорость осаждения и пониженное напряжение дуги характерны для всех рутилово-натриевых обмазок, она зависит от объема железа в покрытии.
  • Составы с калием применяются для дуговой ионизации.
  • Рутил используется с любым видом тока, но в прямой полярности.

Целлюлозные электроды

Целлюлозные

Производятся из переработанных низколегированных компонентов или материалов целлюлозного типа с добавлением натрия, содержание бумаги достигает 30%.

  • Наплавление грубовато, а повышенное разбрызгивание по сравнению с другими видами делает материал неудобным для постоянной работы.
  • Целлюлозно-калийный вид предполагает замену натрия калием, сварные результаты (дуга, проникновение) близки по качеству к целлюлозно-натриевому типу.
  • Газовый щит с диоксидом углерода и водородом производит равномерную дугу, которая обеспечивает глубокое проникновение.

Целлюлозные

Это ранний тип, разработанный для линий поперечных труб. Обычно он применяется вкупе с постоянным током при обратной полярности. Целлюлоза-калий подходит для сварки переменным током.

В целлюлозных типах допустимо присутствие в небольших количествах порошка железа. Он стабилизирует дугу и немного увеличивает скорость осаждения.

Основные и низководородистые вариации

Основные и низководородистые вариации

Фтористо-кальциевая обмазка соответствует основному виду. Вся группа обмазок характеризуется отсутствием органики, выделяющей при разложении водород. Помимо основных, эти свойства присущи смесям с натрием и калием.

  • Не используются ископаемые, содержащие кристаллизованную воду: асбест, целлюлоза.
  • Фторид кальция обеспечивает минимальное содержание водорода при работе дуги, за счет чего достигается повышенная пластичность шва.
  • Дуга плавная, но скорость осаждения средняя, с умеренным проникновением.

Тип применяется с постоянным током, нужна обратная полярность.

Кислые электроды

Кислые

В основе обмазки руды с окислами железа и марганца. Окислительный характер смесей обусловлен выделением кислорода при плавке.

  • В составе получается около 0,15% содержание углерода, соответствует кипящей стали.
  • Раскисленные металлы склонны к повышенному порообразованию, обмазка не подходит для работы с высоколегированной сталью.
  • Умеренная ударная вязкость.
  • Металл, обработанный с участием кислой обмазки, хрупок и склонен к образованию трещин.

С железом в составе

С железом в составе

Сюда входит смесь водород-железо (более 50% порошка) и оксид железа-натрий. Обмазки с таким составом создают большое количество шлака при работе.

  • среднее проникновение и пониженный уровень разбрызгивания;
  • получается сварной шов с гладкой поверхностью;
  • усложнение контроля шлакообразования;
  • осаждение происходит с высокой скоростью;
  • используется только для изготовления горизонтальных угловых сварных швов;
  • работа с любым типом тока и полярностью.

Существуют типы, отличные от упомянутых, большинство из них — комбинационные и предназначенные для спецработ.

Типовые характеристики

Голые

Производятся из композиционной проволоки для конкретных применений.

  • Волочильные покрытия оказывают незначительные стабилизирующее воздействие на дугу.
  • Применяются для сварки марганца, стали и других работ, где покрытие не требуется или нежелательно.
  • Практически неприменимы для ручной сварки — дуга неустойчива.
  • Азотирование шва вызывает снижение его механических свойств.
  • При работе на малых токах характерно появление крупнокапельного перевеса.

Типовые характеристики

Меловые

Легкое покрытие улучшает характеристики потока дуги:

  • уменьшает примеси оксидов фосфора или серы;
  • меняет натяжение металла – капельки, выходящие с конца электрода, малого размера и большой частоты;
  • контролируемая равномерность потока;
  • повышенная стабильность дуги;
  • в шве увеличивается содержание кислорода в 5–10 раз.
Этот вид не подходит для сварки ответственных конструкций.

Физические и механические характеристики металла шва модифицируются при вводе легирующих материалов в электродную обмазку. Шлак в данном случае усиливает качество швов металла и их пригодность для высокоскоростной сварки.

Плюсы

Преимущества

Достоинства электродов рассматриваются по типу покрытия.

Рутиловое

Рутиловое

  • пониженная токсичность;
  • стабильность дуги, независимо от применяемого вида тока;
  • повышенный коэффициент наплавки при вводе железного порошка;
  • стойкость против порообразования;
  • качественное формирование шва за счет плавного перехода к металлу;
  • малая чувствительность к удлинению дуги,
  • малый коэффициент разбрызгивания.

Основное

Основное

  • высокая пластичность;
  • пониженная вероятность повреждений и кристаллизационных трещин;
  • высокая ударная вязкость шва;
  • устойчивость к хладноломкости;
  • повышается коэффициент наплавки, если введен железный порошок;
  • низкая окислительная способность;
  • токсичность в сравнении с кислыми покрытиями уменьшена.

Кислое

Кислое

  • при удлинении дуги или работе с материалом, содержащим окалины, нет склонности к образованию пор;
  • стабильное горение на разных типах тока;
  • высокая производительность обеспечивается тепловыделением в окислительных реакциях;
  • способность кислых шлаков к связыванию закиси железа, превращая их в силикаты и титанаты;
  • коэффициент наплавки достигает 11—12 г/А·ч.

Целлюлозное

Целлюлозное

  • пониженное количество шлаков;
  • газовая защита металла;
  • позволяют выполнить работу без образования пор;
  • повышенное качество провара корня шва;
  • пригодность для сварки в труднодоступных местах и любых положениях;
  • соответствие по химическому составу шва полуспокойной либо спокойной стали.

Проблемы

Проблемы

Недостатки также привязаны к типам.

Рутиловое

Рутиловое

  • диоксид кремния вызывает снижение ударной вязкости;
  • пониженная пластичность;
  • малая сопротивляемость сероводородному растрескиванию;
  • неустойчивость к кристаллизационным трещинам;
  • высокая окисляемость легирующих элементов и железа;
  • высокое содержание фосфора, обуславливающее склонность к хладноломкости;
  • непригодность для конструкций с высокими эксплуатационными температурами.

Основное

Основное

  • склонность к порообразованию при увеличенной длине дуги или при наличии ржавчины на кромках;
  • нуждается в подготовительных работах с материалом — чистка, прокаливание перед сваркой;
  • неустойчивое горение дуги, обусловленное фтором в составе;
  • вероятность ионизации;
  • для работы требуется постоянный ток с обратной полярностью.

Кислое

Кислое

  • наводороживание и диффузия металла шва;
  • ограниченная возможность применения для закаливающихся легированных и углеродистых сталей;
  • увеличение раскисленности металла способствует образованию пор за счет выделения водорода;
  • склонность к образованию в шве горячих трещин при содержании углерода, превышающем 0,15%;
  • непригодность для ручной сварки сталей, содержащих более 0,3% углерода;
  • склонность к механическому старению, снижающая ударную вязкость;
  • повышенное разбрызгивание;
  • токсичность марганцовистых соединений.

Целлюлозное

Целлюлозное

  • разбрызгивание доходит до 15% — повышенный показатель;
  • высокое поверхностное натяжение расплавляемого металла;
  • содержание водорода в шве повышено, что снижает его прочность.

Как выбрать

Как выбрать

Среди факторов, которые учитываются при выборе правильного электрода, основным будет его состав. Он должен отвечать поставленным задачам и типу металла, с которым предстоит работа.

  • В голых моделях электродов однородность проволоки отвечает за контроль устойчивости дуги.
  • Важно подбирать материал, аналогичный составу свариваемого металла.
  • Присутствие в смеси некоторых компонентов обуславливает неустойчивость дуги. Это сульфат железа, алюминий или его оксид (хотя бы 0,01%), а также кремний и его диоксид. В то же время оксиды марганца железа и кальция стабилизируют дугу.
  • Фосфор вызывает рост зернистости, хрупкость и хладноломкость. Сера действует как шлак, особенно вредна в электродах из низкоуглеродистой стали с низким содержанием марганца.
Если присутствие фосфора или серы превышает 0,04 %, это ухудшает качество сварного шва.

Поверхность должна быть очищена от грязи и черновых соединений. Проверяется с помощью светлой ткани. Большое количество наслоений создает неустойчивые условия сварки.

Какие электроды лучше

Какие лучше для разных целей

Универсальных значений нет, главное – подбирать соответствие типов и размеров.

  • Целлюлозное и основное покрытие применяется для ручной сварки только при постоянном токе, подходит для конструкций с завышенными требованиями прочности.
  • Кислое и рутиловое покрытие применяется с напряжением 50 вольт в сварочном аппарате. Допуск 5 вольт.
  • УОНИ 13/55 — универсальный тип с основным покрытием, МР-3 — с рутиловым.
  • Диаметр электрода выбирается по толщине металла, который предстоит сварить. Допустимое различие ширины в диапазоне 0,1–0,5 мм.

Какие лучше для разных целей

  • Мягкая дуга (обозначение) – для тонких металлов или конструкций с неидеальными параметрами посадки или зазора.
  • Важно обращать внимание на соответствие заявленного сварочного положения (горизонтальное и т. д.).
  • Наличие железного порошка повышает объем расплавленного металла, доступного для сварного шва (тепло превращает порошок в сталь).

Эксплуатация

Эксплуатация

Электроды должны сохраняться в сухости. Влага негативно влияет на характеристики покрытия и может привести к чрезмерному разбрызгиванию. Нередко она приводит и к пористости, чрезмерному образованию трещин в сварной области.

Электроды, подвергшиеся воздействию влажного воздуха или жидкости более, чем на 2–3 часа, должны быть высушены путем нагревания в подходящей печи – два часа при температуре 260 °C. После высыхания требуют хранения в герметичных пакетах или емкостях.

Изгиб электрода может привести к тому, что стержень вырвется из обмазки. Электроды с поврежденным покрытием не должны использоваться для сварки.

Производители электродов

Производители

Гарантийные условия производителей не распространяются на расходные материалы, к которым относятся и электроды.

BlueWeld — итальянский производитель сварочного оборудования. Доступны электроды для плазменной резки, отличающиеся по форме от обычных.

Brima — немецкий производитель. Комплектующие для сваривания разнородных сталей, рутиловые и аустенитно-ферритовые модели. Соответствуют российской и международной классификации.

Brima

Deka — производитель из Испании, специализируется на металлообрабатывающем оборудовании и станках. Сварочные комплектующие доступны в виде проволоки.

ESAB — шведская компания-производитель оборудования для сварки и резки металлов. Покрытые электроды с основной обмазкой.

FUBAG — немецкий производитель. Специализируется на разных типах оборудования: электростанции, мотопомпы, компрессорный и сварочный инструмент. Доступны модели электродов с рутиловым и основным покрытием.

FUBAG

Kedr — по этой маркой выступает компания производитель варочных инверторов и комплектующих. Доступны вольфрамовые модели электродов.

Monolit — торговая марка рутиновых и целлюлозных электродов. Производится украинской компанией «Плазматек».

Monolit

Telwin — итальянский производитель сварочных аппаратов и комплектующих. Гарантия на сварочное оборудование 12 месяцев.

Wester — комплектующие с рутиловой обмазкой. Компания слабо представлена в интернете, под этим же брендом выступают иные производители.