Виды электродов

   Сварка— это сложный процесс, где главным «посредником» выступает электрод. От его состава, покрытия и характеристик зависит насколько прочным будет шов. Разберёмся, какие виды электродов применяют чаще всего, чем они отличаются друг от друга, когда применяются.

Конструкция электрода

   Применяемый для дуговой ручной или полуавтоматической сварки электрод – это достаточно длинный стержень (сердечник) из металла, на который особым способом нанесено защитное покрытие (обмазка).

   Сердечник служит проводником для сварочного тока, плюс является присадочным материалом, формирующим сварочный шов. Обмазка наносится путем опрессовки. Это сложная композиция из различных компонентов, её состав влияет на прочность и внешний вид сварного шва.

Назначение

   Разберемся, для чего нужны электроды. Металлический сердечник проводит электрический ток, создавая дугу, которая плавит металл. Кроме того, его обмазка электрода, сгорая защищает рабочую зону от негативного влияния атмосферных газов, обеспечивая равномерное затвердевание шва.

Размеры, вес, характеристики

   Разберемся, какие бывают электроды. Основная характеристика – диаметр сердечника. Он указывается на упаковке (от 1.6 до 12 мм). Из каких условий выбирают диаметр электрода? Выбор напрямую зависит от толщины свариваемого металла и силы сварочного тока.

   Второй основной параметр – тип покрытия (обмазки), например, УОНИ, АНО или МР. От него зависят свойства шва, его прочность, устойчивость к образованию пор, а также положение, в котором удобно вести сварку.

Виды и состав обмазки

   От химического состава обмазки зависит, в каких условиях будет протекать процесс сварки. По этому признаку выделяют типы электродов:

1. А – кислые. В его состав входят кремнезём, оксиды металлов. Такой тип отлично подходит для сварки низкоуглеродистой стали, деталей со следами ржавчины.

2. Б – основные. Обеспечивают высокую ударную вязкость сварного шва. Включают соли угольной кислоты и фториды. Подходят такие электроды для соединения крупных, толстостенных деталей.

3. Р – рутиловые. Основу покрытия составляет минерал рутил с добавками магния и карбонатов. Подходит для монтажа различных конструкций из малолегированной стали

4. Ц - целлюлозные. Содержит органические соединения. Сердечник с целлюлозным покрытием обеспечивает глубокий провар элементов из низкоуглеродистой стали.

   Также существуют комбинированные покрытия, например кисло-рутиловое (АР).

Классификация по государственным стандартам

   Все виды электродов для сварки выпускаются и классифицируются согласно стандарту ГОСТ 9466-75. Классифицируют их по нескольким ключевым признакам.

Назначение

   Разберемся, какие бывают электроды для сварки и как их группируют по сфере применения. Используется следующая буквенная маркировка:

• У – для стали с разным процентным содержанием углерода с максимальным пределом прочности 600 МПа;

• Л –для легированной стали с тем же пределом прочности;

• Т – для жаростойких легированных сталей;

• В – особая группа для высоколегированных сплавов

• Н – это вариант для наплавочных работ.

Вид тока

   Выполнение работ производится с применением постоянного либо переменного тока. Первый вариант обеспечивает более качественный аккуратный шов, повышает производительность. Основной минус — оборудование для такой сварки обходится дороже.

Переменный ток выигрывает в доступности — сварочные трансформаторы дешевле. Однако у этого способа есть недостатки. Дуга горит менее стабильно, что увеличивает расход материалов.

   При сварке толстостенных металлических деталей обычно используют ток прямой полярности. А для тонких листов лучше подходит обратная полярность, этот метод помогает избежать прожигания заготовки.

Толщина покрытия

   Для определения толщины обмазки, общий диаметр электрода (D) делят на размер его металлического сердечника (d) – D/d. По этому признаку электроды делят на четыре типа, которые имеют свою маркировку, марка зависит от толщины слоя:

• М – соотношение меньше 1,2;

• С – 1,2 -1,45;

• Д – 1,45-1,8

• Г – более 1,8

Расположение наплава

   В зависимости от того, в каком положении можно вести сварку, сварочные электроды обозначаются цифрами:

• 1 – универсальный вариант;

• 2 – любое, исключение – вертикальное сверху вниз;

• 3 – нижнее, вертикальное (по направлению вверх), горизонтальное

• 4 – только нижнее.

   Неправильный выбор электродов приведет к невозможности создания качественного шва.

Разновидности сварочных электродов

   Производители выпускают широкий ассортимент сварочных электродов, рассчитанных на разные технологические условия. Выбирают их с учётом поставленных целей.

Точечная сварка

   При применении данного метода детали сохраняют свою форму, а место соединения обладает хорошей электропроводностью. В этом процессе вместо обычных сварочных электродов используются медные стержни-контакты. Минус такого метода — полученный шов негерметичен

Наплавка

   Методику применяют, чтобы восстановить размеры детали, усилить её поверхность, повысив стойкость к истиранию, коррозии, механическим нагрузкам. Технология заключается в том, что сердечник электрода расплавляется, образуя наплав.

Плавящиеся сердечники

   Плавящиеся электроды встречаются чаще всего. Отличие данного типа в том, что сердечник электрода плавится, этот расплавленный металл смешивается с расплавленным металлом деталей, формируя прочное соединение. А специальное покрытие электрода создает газовую защиту, которая не дает кислороду воздуха запустить процессы окисления, препятствующие образованию качественного шва.

Неплавящиеся сердечники

   Неплавящийся электрод отличается от обычного тем, что его стержень изготавливают тугоплавких материалов. Например, из вольфрама или прессованного угля. Сам сердечник не расплавляется, а шов формируется за счет присадочной проволоки, что позволяет добиваться аккуратных, четких соединений.

Для сварки углеродистых и низколегированных сталей

   Углеродистые и низколегированные стали обладают двумя основными недостатками – они плохо переносят высокие температуры, имеют сравнительно невысокий предел разрывного усилия — до 500 МПа. Для сварки таких сталей применяют электроды с рутиловым, основным или комбинированным покрытием. 

Для нержавеющей стали

   Коррозионно-стойкая сталь отличается пониженной теплопроводностью в сочетании с большим электрическим сопротивлением, поэтому для работы с ней требуется особая разновидность сварочных электродов. Есть два метода сварки, первый – используется постоянный ток обратной полярности, второй (используется реже) – используется переменный ток.

Постоянный ток

   Этот метод сварки выбирают, когда работают с тонкими листами из нержавейки. На пачке электродов производитель всегда указывает рекомендуемые настройки сварочного оборудования, которых нужно придерживаться. Чаще всего, используют марки МЭЗЦЛ-11 или НЖ-13. Поскольку сварка нержавейки чаще всего ведется на постоянном токе, именно электроды для этого вида тока пользуются наибольшим спросом.

Переменный ток

   При переменном значении тока качественные швы способны обеспечить электроды с рутиловой или комбинированной обмазкой. Реже используются варианты с основным покрытием. Примеры марок ЛЭЗ-8, ОЗЛ-14. Для создания конструкций, которые будут эксплуатироваться в условиях высоких температур применяется марка электродов АНВ-36.

Электроды для сварки и наплавки чугуна

   Чугун имеет массу особенностей, влияющих на качество сварки. Кроме того, при выборе расходников для сварки следует принимать во внимание марку чугуна. Для работы с чугуном требуется специальные сварочные электроды, которые должны решить несколько задач – создавать тонкий, но прочный сварочный шов, хорошо сплавляться с основными деталями и иметь схожие с ним показатели сужения при остывании. Используются электроды с кислым или (реже) с основным покрытием, также есть специальные марки, предназначенные для наплавки и так называемой холодной сварки (например, ОЗЧ-4)

   Виды электродов для ручной дуговой сварки и их применение зависят от типа свариваемого чугуна, условий работы, требований к качеству шва. Так для работы на пониженных значения силы тока выбирают покрытие электродов, обогащенное графитом (например, ОК 92-18). Для сваривания деталей из серого чугуна рекомендуются медные электроды с кислым покрытием.

Электроды для сварки цветных металлов

   Для цветных металлов и их сплавов существуют специально разработанные сварочные электроды.

Алюминий

   Для работы с деталями из алюминия и его сплавов применяют графитовые электроды МПГ-6. Также возможно использование стержней со специальным покрытием. В состав их обмазки входят металлы металлами IIA группы, а также фториды и хлориды. Эти компоненты разрушают плотный слой окислов, образующихся на поверхности деталей, способствуя стабилизации процесса.

Никель и никелевые сплавы

   Никель и его сплавы характеризуются высокой чувствительностью к примесям, склонностью к появлению трещин. Чтобы получить хороший результат, необходимо применять электроды повышенной чистоты.

   Для каждого типа сплава важно использовать именно предназначенные для него марки электродов. В случае неправильного применения, пострадает качество шва.

Медь и сплавы

   Медь обладает высокой электропроводностью и теплопроводностью. Ее расплавленный металл очень текуч, кроме того, медь активно вступает в реакцию с кислородом и водородом, что может приводить к появлению трещин при сварке, поэтому для медных деталей используют специальные электроды.

Пример

  На каждом электроде можно увидеть буквенно-цифровой код, который рассказывает о его свойствах. Разберем маркировку электродов на примере. Марка МР-3 указывает на специфику электродов:

• М – монтажные;

• Р – обмазка с содержанием рутила;

• 3 – модель электродов.

   При применении для сварочных работ импортных электродов иногда возникает путаница, так как производители иначе маркируют продукцию. Например, может возникнуть вопрос, чем отличаются электроды МР 3 от ОК 46, если они имеют одинаковый состав? Отличия – только в производителе, на практике – это аналоги

Популярные марки

   Выбирают виды электродов для сварки ручной дуговой с учётом поставленных задач. Например, популярные марки для сварки:

• нержавейки – ЦЛ-11, НЖ-13, НИИ-48Г;

• никеля без примесей – Н-10, Н-37;

• чугунных заготовок – МНЧ-2, ЦЧ-4

• сталей с высоким содержанием углерода – АНО-4, МР-3С, ОЗС-6, УОНИ 13/45.

• алюминия без примесей – ОЗАНА-1, ОЗА-1, ОК 96.10

• меди и ее сплавов рекомендуют марки электродов – ОМЗ-2, ОМЗ-3, ОМЗ-4.

Правила хранения электродов (регламентируются ГОСТ 9466-75)

   От того, как вы храните и подготавливаете электроды перед сваркой, напрямую зависит прочность и надежность сварного шва. 

Хранение

   Главная задача — защитить электроды от влаги, чтобы они не потеряли своих сварочных свойств. Для этого нужно.

• Держать их в помещении с хорошей вентиляцией и низкой влажностью.

• Поддерживать температуру в пределах +15 °C до +25 °C. Уровень влажности в воздухе не должен превышать 80%.

• Не вскрывать заводскую упаковку до применения — это гарантирует герметичность.

• Размещать пачки электродов на стеллажах или полках, приподнятых как минимум на полметра над полом.

Прокалка

   Для просушки используют специальные сушильные печи или шкафы, где можно точно выставить температуру. Время и температура прогрева зависят от типа покрытия. Точные параметры всегда смотрите в ГОСТ 9466-75 и инструкции от производителя.

   После прогрева электроды лучше всего сразу использовать (в течение 8 часов) либо хранить в сушилке при 100–150 °C. Повторно сушить электроды нельзя, если это прямо не разрешено заводом-изготовителем.

Очистка поверхности

   Качественный шов невозможен без тщательной подготовки свариваемых деталей.

• Механически или химически очистите кромки от всего лишнего – ржавчины, окалины, масляных пятен, краски и грязи.

• Поверхность должна быть абсолютно сухой. Любая влага приведет к дефектам в виде пор.

Решение проблем при сварке электродами

   Разберем частые проблемы, выясним, почему они появляются, и как их можно исправить.

Прилипание электрода к металлу

Эта проблема знакома многим сварщикам, электрод прилипает к детали, из-за чего процесс останавливается, а шов получается некачественным.

Почему это происходит и что делать.

• Марка электрода выбрана неверно. Необходимо подбирать расходники с учетом свойств материалов и рода тока.

• Слишком слабый ток. Измените настройки оборудования, как правило, производители электродов указывают рекомендуемые параметры на упаковке.

• Обмазка электрода сырая или повреждённая. Перед работой проверяйте целостность покрытия и проведите просушку по инструкции.

Образование пор в выполненном шве

   Поры — это пустоты внутри шва, негативно влияющие на его механические свойства.

Почему это происходит и что делать:

• Поверхность была грязной. Тщательно очищайте металл от масел, ржавчины и окалины.

• Неправильные настройки. Проверьте силу тока, выдерживайте дугу длиной 2–3 мм и грамотно подбирайте скорость движения электрода.

• Диаметр стержня и его состав не подходят для материала, с которым ведётся работа. Подбирайте сварочные электроды в соответствии с назначением и толщиной заготовки.

• Недостаточно просушенные электроды. Перед началом работы убедитесь в отсутствии излишков влаги, храните электроды в условиях, исключающих проникновение сырости.

Растрескивание сварного шва

  Трещины в шве — это самый опасный дефект, который может привести к внезапному разрушению всей конструкции.

Почему это происходит и что делать.

• Водород из-за влажных электродов. Проблема решается использованием только сухих и прокаленных стержней.

• Детали не прогрели перед сваркой. Особенно при работе с толстым металлом обязателен предварительный подогрев.

• Ошибки в многослойной сварке. После каждого прохода тщательно удаляйте шлак.

Неравномерное горение дуги

   Когда дуга горит нестабильно, подпрыгивает и тухнет, работать становится сложно, а в шве появляются дефекты.

Почему это происходит и что делать.

• Проблемы с электродами. Все те же причины — сырое или поврежденное покрытие.

• Ошибочные настройки аппарата. Выставьте правильную силу тока и напряжение, которые рекомендованы для используемого диаметра электрода.

Общие рекомендации

   Следование простым правилам помогает избежать большинства проблем в процессе сварки и гарантировать прочное и надежное соединение.

• Следите за их условиями хранения электродов. Держите в сухом месте и при необходимости всегда прокаливайте перед использованием.

• Подготовка поверхностей. Не пренебрегайте очисткой. Удаляйте с металла все лишнее: масло, краску, ржавчину и окалину.

• Настройка оборудования. Параметры выставляют в зависимости от толщины свариваемых деталей и типа электрода.

• Техника сварки. Подбирайте скорость движения сварочного электрода так, чтобы металл успевал проплавляться, а шов получался ровным.

Выбор электродов – чем нужно руководствоваться

   Выбор оборудования и расходных материалов – одно из условий качественно выполненной работы. Выбор электродов определяется несколькими моментами:

• Материал сердечника и заготовки. Состав стержня должен соответствовать составу деталей, которые вы собираетесь варить.

• Тип покрытия. Если вам нужны особо прочные конструкции, выбирайте электроды с основным покрытием. А вот рутиловые аналоги хорошо показывают себя при работе с углеродистой сталью, даже если ее поверхность покрыта ржавчиной или немного влажная.

• Диаметр сердечника. От толщины стержня зависит плотность тока. Чем больше диаметр используемого для сварки электрода, тем менее стабильной может гореть дуга, и тем шире получится сварочный шов.

• Сила тока. Придерживайтесь значений, которые производитель указывает на упаковке.

Дополнительные рекомендации по выбору электродов:

• Смотрите на срок годности, желательно, чтобы с момента производства прошло не больше полугода.

• Обмазка должна лежать ровно, без каких-либо трещин, сколов или других повреждений.

• Упаковочная коробка должна быть целой и сухой. На стержнях не должно быть видно ржавых пятен или белесоватого налёта.

   Правильное хранение и выбор подходящих для запланированной работы электродов — это основа для создания надежных соединений.