Покрытие электродов: основное, рутиловое, кислое, целлюлозное

Назад

Время на чтение: 13 мин

0

306

• Какие бывают электроды
• Основное покрытие электродов — характеристики
• Из истории покрытий
• Назначение покрытия электродов Какие функции обеспечивает качественное покрытие

Какие бывают электроды

Электроды, применимые для работ с ручной дуговой сваркой разделяются на плавящиеся и неплавящиеся. Стержни, плавящиеся при сварке, изготавливают из чугуна, стали, меди или другого металла, в зависимости от материала. Они играют роль анода или катода, а также выполняют функцию присадочного материала. Бывают покрытые или непокрытые.

Покрытие в плавящихся стержнях выполняет много функций от удержания дуги, до формирования газового облака, препятствующего окислению шва. Неплавящиеся электроды для сварки, изготавливают из различных тугоплавких материалов – графит, вольфрам или уголь. Служат они для розжига и удержания дуги, а заполнение шва присадками выполняется с помощью ручной подачи плавкого материала.

Основное покрытие электродов — характеристики

Любое электродное покрытие представляет из себя смесь измельчённых компонентов и связующего вещества. Порошкообразная смесь наносится на металлический стержень и служит для защиты от различных факторов внешнего воздействия.
Основное покрытие обозначается буквой «Б». Производится такая смесь из карбонатов кальция и магния. К ним относятся такие элементы, как мрамор, магнезит, доломит. В качестве разбавителя шлака к перечисленным минералам добавляют также плавиковый шпат (CaF2). Поэтому их также называют электроды с фтористо-кальциевым покрытием.

Характеристики:

• Газозащитная среда, которая образуется в процессе сварки, почти полностью состоит из CO и CO2.
• Низкое содержание водорода позволяет формировать прочные швы без риска появления трещин.
• Низкое содержание кислорода и различных примесей (например, серы и фосфора) в металле шва.
• Работу в большинстве случаев следует вести на постоянном токе. Наличие пластикового шпата в составе покрытия ухудшает работу электродов с переменным током. Поэтому чаще всего нужен постоянный ток обратной полярности.

Компоненты электродных покрытий

Размеры электродов

Таблица 3.1

Основными требованиями для всех типов электродов являются:

1) обеспечение стабильного горения дуги и хорошего формирования шва;

2) получение металла сварного шва заданного химического состава;

3) спокойное и равномерное расплавление электродного стержня и покрытия;

4) минимальное разбрызгивание электродного металла и высокая производительность сварки;

5) легкая отделимость шлака и достаточная прочность покрытий;

6) сохранение физико-химических и технологических свойств электродов в течение определенного промежутка времени;

7) минимальная токсичность при изготовлении и при сварке.

Свойства электродов определяются химическим составом электродного стержня и покрытия, а также диаметром стержня и весом покрытия. Наиболее сильно влияет на состав наплавленного металла и его механические свойства состав электродного стержня.

Электродные покрытия (обмазки) состоят из шлакообразующих, газообразующих, раскисляющих, легирующих, стабилизирующих и связующих (клеящих) компонентов.

Шлакообразующие компоненты

защищают расплавленный металл от воздействия кислорода и азота воздуха и частично рафинируют (очищают) его. Они образуют шлаковые оболочки вокруг капель электродного металла, проходящих через дуговой промежуток, и шлаковый покров на поверхности металла шва, шлакообразующие составляющие уменьшают скорость охлаждения металла и способствуют выделению из него неметаллических включений. Шлакообразующие компоненты могут включать титановый концентрат, марганцевую руду, полевой шпат, каолин, мел, мрамор, кварцевый песок, доломит.

Газообразующие компоненты

при сгорании создают газовую защиту зоны сварки, которая также предохраняет расплавленный металл от кислорода и азота воздуха. Газообразующие компонетны состоят из древесной муки, хлопчатобумажной пряжи, крахмала, пищевой муки, декстрина и целлюлозы.

Раскисляющие компоненты

необходимы для раскисления расплавленного металла сварочной ванны. К ним относятся элементы, которые обладают большим сродством к кислороду, чем железо, например марганец, кремний, титан, алюминий и др. Большинство раскислителей вводится в электродное покрытие в виде ферросплавов.

Легирующие компоненты

необходимы в составе покрытия для придания металлу шва специальных свойств: жаростойкости, износостойкости, сопротивляемости коррозии и повышения механических свойств. Легирующими элементами служат марганец, хром, титан, ванадий, молибден, никель, вольфрам и некоторые другие элементы.

Стабилизирующими компоненты

являются те элементы, которые имеют небольшой потенциал ионизации, например калий, натрий и кальций.

Связующие компоненты

применяют для связывания составляющих покрытия между собой и со стержнем электрода. В качестве них применяют калиевое или натриевое жидкое стекло, декстрин, желатин и другие. Основным связующим веществом служит жидкое стекло. Жидкое стекло является силикатом — солью кремниевой кислоты щелочных металлов (натрия или калия). Обычно используют натровое жидкое стекло — силикат натрия, химическая формула которого Na2О· SiO2. Отношение называется модулем жидкого стекла. Чем выше модуль, тем больше клейкость жидкого стекла. Для электродных покрытий применяется жидкое стекло с модулем от 2,2 до 3. Калиевое жидкое стекло вводится в некоторые покрытия для повышения устойчивости горения дуги.

Все покрытия должны удовлетворять следующим требованиям:

1) обеспечивать стабильное горение дуги;

2) физические свойства шлаков, образующихся при плавлении электрода, должны обеспечивать нормальное формирование шва и удобное манипулирование электродом;

3) реакции между шлаками, газами и металлом, способные вызвать образование пор в сварных швах, не должны происходить;

4) материалы покрытия должны хорошо измельчаться и не вступать в реакцию с жидким стеклом или между собой в замесе;

5) состав покрытий должен обеспечивать приемлемые санитарно-гигиенические условия труда при изготовлении электродов и в процессе их сгорания.

Физические свойства образующихся шлаков оказывают значительное влияние на процесс сварки и формирование сварного шва. Во всех электродных покрытиях при их плавлении плотность шлака должна быть ниже плотности металла сварочной ванны, что обеспечит его всплывание из сварочной ванны. Температурный интервал затвердевания шлака должен быть ниже температуры кристаллизации металла сварочной ванны, в противном случае слой шлака не будет пропускать выделяющиеся из сварочной ванны газы. Шлак должен покрывать сварной шов по всей поверхности ровным слоем.

Шлаки, образующиеся при плавлении электродных покрытий, бывают «длинные» и «короткие». «Длинными» называют такие шлаки, в составе которых содержится значительное количество кремнезема. Возрастание их вязкости при понижении температуры происходит медленно. Электроды, имеющие покрытия, образующие при плавлении «длинные» шлаки, не пригодны для сварки в вертикальной и потолочных плоскостях, так как сварочная ванна длительное время находится в жидком состоянии. Для сварки во всех пространственных положениях применяют электроды, покрытия которых при плавлении дают «короткие» шлаки: возрастание вязкости расплавленного шлака с понижением температуры происходит быстро, поэтому закристаллизовавшийся шлак препятствует отеканию металла шва, находящегося еще в жидком состояний. «Короткие» шлаки дают электроды с рутиловым и основным покрытием.

Достаточно хорошую отделимость шлаковой корки от поверхности металла получают при применении шлаков, имеющих коэффициент линейного расширения, отличающийся от коэффициента линейного расширения металла.

Размеры электродов

Таблица 3.1

Основными требованиями для всех типов электродов являются:

1) обеспечение стабильного горения дуги и хорошего формирования шва;

2) получение металла сварного шва заданного химического состава;

3) спокойное и равномерное расплавление электродного стержня и покрытия;

4) минимальное разбрызгивание электродного металла и высокая производительность сварки;

5) легкая отделимость шлака и достаточная прочность покрытий;

6) сохранение физико-химических и технологических свойств электродов в течение определенного промежутка времени;

7) минимальная токсичность при изготовлении и при сварке.

Свойства электродов определяются химическим составом электродного стержня и покрытия, а также диаметром стержня и весом покрытия. Наиболее сильно влияет на состав наплавленного металла и его механические свойства состав электродного стержня.

Электродные покрытия (обмазки) состоят из шлакообразующих, газообразующих, раскисляющих, легирующих, стабилизирующих и связующих (клеящих) компонентов.

Шлакообразующие компоненты

защищают расплавленный металл от воздействия кислорода и азота воздуха и частично рафинируют (очищают) его. Они образуют шлаковые оболочки вокруг капель электродного металла, проходящих через дуговой промежуток, и шлаковый покров на поверхности металла шва, шлакообразующие составляющие уменьшают скорость охлаждения металла и способствуют выделению из него неметаллических включений. Шлакообразующие компоненты могут включать титановый концентрат, марганцевую руду, полевой шпат, каолин, мел, мрамор, кварцевый песок, доломит.

Газообразующие компоненты

при сгорании создают газовую защиту зоны сварки, которая также предохраняет расплавленный металл от кислорода и азота воздуха. Газообразующие компонетны состоят из древесной муки, хлопчатобумажной пряжи, крахмала, пищевой муки, декстрина и целлюлозы.

Раскисляющие компоненты

необходимы для раскисления расплавленного металла сварочной ванны. К ним относятся элементы, которые обладают большим сродством к кислороду, чем железо, например марганец, кремний, титан, алюминий и др. Большинство раскислителей вводится в электродное покрытие в виде ферросплавов.

Легирующие компоненты

необходимы в составе покрытия для придания металлу шва специальных свойств: жаростойкости, износостойкости, сопротивляемости коррозии и повышения механических свойств. Легирующими элементами служат марганец, хром, титан, ванадий, молибден, никель, вольфрам и некоторые другие элементы.

Стабилизирующими компоненты

являются те элементы, которые имеют небольшой потенциал ионизации, например калий, натрий и кальций.

Связующие компоненты

применяют для связывания составляющих покрытия между собой и со стержнем электрода. В качестве них применяют калиевое или натриевое жидкое стекло, декстрин, желатин и другие. Основным связующим веществом служит жидкое стекло. Жидкое стекло является силикатом — солью кремниевой кислоты щелочных металлов (натрия или калия). Обычно используют натровое жидкое стекло — силикат натрия, химическая формула которого Na2О· SiO2. Отношение называется модулем жидкого стекла. Чем выше модуль, тем больше клейкость жидкого стекла. Для электродных покрытий применяется жидкое стекло с модулем от 2,2 до 3. Калиевое жидкое стекло вводится в некоторые покрытия для повышения устойчивости горения дуги.

Все покрытия должны удовлетворять следующим требованиям:

1) обеспечивать стабильное горение дуги;

2) физические свойства шлаков, образующихся при плавлении электрода, должны обеспечивать нормальное формирование шва и удобное манипулирование электродом;

3) реакции между шлаками, газами и металлом, способные вызвать образование пор в сварных швах, не должны происходить;

4) материалы покрытия должны хорошо измельчаться и не вступать в реакцию с жидким стеклом или между собой в замесе;

5) состав покрытий должен обеспечивать приемлемые санитарно-гигиенические условия труда при изготовлении электродов и в процессе их сгорания.

Физические свойства образующихся шлаков оказывают значительное влияние на процесс сварки и формирование сварного шва. Во всех электродных покрытиях при их плавлении плотность шлака должна быть ниже плотности металла сварочной ванны, что обеспечит его всплывание из сварочной ванны. Температурный интервал затвердевания шлака должен быть ниже температуры кристаллизации металла сварочной ванны, в противном случае слой шлака не будет пропускать выделяющиеся из сварочной ванны газы. Шлак должен покрывать сварной шов по всей поверхности ровным слоем.

Шлаки, образующиеся при плавлении электродных покрытий, бывают «длинные» и «короткие». «Длинными» называют такие шлаки, в составе которых содержится значительное количество кремнезема. Возрастание их вязкости при понижении температуры происходит медленно. Электроды, имеющие покрытия, образующие при плавлении «длинные» шлаки, не пригодны для сварки в вертикальной и потолочных плоскостях, так как сварочная ванна длительное время находится в жидком состоянии. Для сварки во всех пространственных положениях применяют электроды, покрытия которых при плавлении дают «короткие» шлаки: возрастание вязкости расплавленного шлака с понижением температуры происходит быстро, поэтому закристаллизовавшийся шлак препятствует отеканию металла шва, находящегося еще в жидком состояний. «Короткие» шлаки дают электроды с рутиловым и основным покрытием.

Достаточно хорошую отделимость шлаковой корки от поверхности металла получают при применении шлаков, имеющих коэффициент линейного расширения, отличающийся от коэффициента линейного расширения металла.

Из истории покрытий

Разработку качественных электродных покрытий и их промышленное освоение можно отнести к крупнейшим научно-техническим достижениям, сыгравшим огромную роль в развитии мировой техники. Несмотря на то, что первый патент на покрытие электродов был получен основателем компании ESAB Оскаром Кельбергом еще в 1906 году, в СССР к производству покрытых электродов приступили только в 30-ые годы XX века. Вначале применялись электроды с тонким покрытием, выполняющим единственную роль — стабилизатора сварочной дуги. В него входило всего два компонента — порошкообразный мел и жидкое стекло. Мел обеспечивал ионизацию дуги, жидкое стекло одновременно с функцией ионизации исполняло также роль связующего компонента.

Сварка электродом с меловой обмазкой хотя и делала возможным сваривание металла в принципе, но не обеспечивала защиту расплавленной ванны от атмосферных газов. Швы, выполненные такими электродами, имели содержание азота в 50 раз, кислорода в 5-10 раз больше, чем основной металл. При этом содержание углерода в наплавленном металле уменьшалось в 4 раза. Все это делало возможным использования меловых электродов только для сварки неответственных конструкций. Выпуск электродов с многокомпонентными покрытиями, обеспечивающими вместе со стабилизацией дуги и защиту сварочной ванны от атмосферных газов, начался в СССР только в 1935 году.

Свойства составляющих покрытия

Стабилизация дуги происходит с применением веществ с низкими ионизационными характеристиками:

• хромат калия, поташ, селитра аммиачная;
• связующий силикатный клей с калием;
• карбонат кальция;
• титановый концентрат.

Для раскисления: алюминий; графит; марганец; титан; хром; молибден.

Защитные газы создают: мрамор; крахмал; целлюлоза; декстрин; древесная мука пищевая.

Присадки для легирования: молибден; титан; кремний; графит; марганец; хром.

Элементы, что влияют на образование шлака: мел; мрамор; калий; шпат; титановый концентрат; марганцевая руда; кварцевый песок; ильменит; рутил.

Добавки для пластичности: коалит; бентонит.

Есть и другие добавки, которые применяются для получения некоторых свойств.

Цвет электродов

Для всех видов существуют свои цвета:

• кислые — серый;
• рутиловые — серый, коричневый, синий, зеленый;
• основные — белый или бежевый;
• целлюлозные — слегка серые с оттенком коричневого.

Большая часть электродов разделена на такие группы и такого же цвета, но можно и зеленые основные найти.

Назначение покрытия электродов

Основная задача, которую возлагают производители на покрытие электродов для ручной дуговой сварки – это защита плавящегося металла. Они предохраняют плавящийся металл от взаимодействия с воздухом, предотвращая окисление, делают готовый шов качественным и прочным.

При работе со сварочным аппаратом защитная обмазка создает оболочку из шлака на капельках электродного металла, продвигающегося по дуговому промежутку, а также на плавящейся поверхности привариваемых друг к другу деталей.

Защитный слой из шлака снижает скорость, с которой остывает металл, и быстроту его отвердевания, благодаря чему из него успевают выйти газовые и другие включения, которые негативно сказываются на прочности конструкции. Как правило, защитное напыление состоит из целого комплекса шлакообразующих элементов, таких как каолин или концентрат титана.

Какие функции обеспечивает качественное покрытие

Обмазка, покрывающая стержни из металла, выполняет целый ряд основных и второстепенных задач. Из первостепенных можно выделить:

• Предохранение самой дуги и металла в области сварочной ванны от взаимодействия с присутствующими в составе атмосферы азота, кислорода, а также водорода, который содержится в паре воды. Обмазка стержня создает двухступенчатую защиту: пары углекислого газа и углеродных окисей, обволакивающие рабочий участок, и пленку шлака на поверхностном слое расплавленного металла;
• обеспечение качественной кристаллизации шва без образования пор, зашлаковки и трещин.

Второстепенные, но не менее важные задачи:

• обеспечение бесперебойного горения дуги в широком спектре режимов работы, упрощение процесса зажигания. Стабильность дуги реализуется за счет присутствия в поверхностном слое стержня компонентов, которые не склонны к ионизации в большом объеме. Это способствует увеличению количества ионов, стабилизирующих горение, в дуговом пространстве;
• удаление из металла сварочной ванны растворенного в нем кислорода. Для этого в состав обмазки добавляют ферросплавы, которые легче и быстрее, чем сам металл, вступают с кислородом в реакцию;
• очистка металла шва от примесей (рафинирование).

Функции покрытия электрода.

Покрытие электрода, под воздействием высоких температур выделяет газ, плавится и стекает в сварочную ванну, выполняя сразу несколько важных функций.

Основные функции электродного покрытия

1. Поддержка электрической дуги и защита от атмосферы. Газ, получающийся из-за нагрева обмазки, содержит большое количество ионов. Он обволакивает электрическую дугу и поддерживает её горение. Кроме того, газовый слой помогает защитить шов от кислорода, азота и водорода, которые содержатся в атмосфере.
2. Создание шлакового слоя. Шлаковый слой образуется при всплывании более лёгких соединений из расплавленного металла. Во время сварки он держится на поверхности жидкого шва, защищая его от атмосферных газов (наравне с газовым облаком). Также шлак замедляет остывание металла, что улучшает качество соединения.
3. Защита от окисления. Несмотря на то, что газовое облако и шлак закрывают расплавленный металл от атмосферных газов и паров воды, кислород всё же может проникнуть в шов. Если это произойдёт, то в соединении останутся окислы железа, значительно снижающие качество проделанной работы. В обмазке содержатся элементы, захватывающие кислород и выводящие его прочь, в шлаковый слой.
4. Придание металлу определённых свойств. Эта функция обмазки является одной из важнейших. Если необходимо обеспечить повышенную стойкость шва к высоким температурам, увеличить его пластичность или прочность, без добавления примесей не обойтись. Используя различные легирующие примеси, можно придать соединению нужные качества.

Эффективность электродов в значительной мере определяется качеством нанесения внешнего слоя.

Основные виды покрытия электродов

Для ручной сварки используются 4 вида покрытий поверхности электродов, которые определяются по маркировке (буквы А, Б, Р, Ц). Рассмотрим особенности их состава и применения.

1. Кислые (А)

Состоят из окислов железа и марганца, кремнезема, ферромарганца, целлюлозы, крахмала. Они образуют стабильно горящую дугу и обеспечат ее быстрый розжиг при питании с невысоким напряжением. Электропитание осуществляется током переменного или постоянного типа. Малочувствительны к проржавевшим кромкам, которые сплавляются. Из минусов – вредные испарения при нагревании, разбрызгивание расплавленного вещества. Для такой разновидности материалов не допускается температурная прокалка перед использованием. Низкая отделяемость шлака может повлечь за собой (при нескольких слоях) зашлаковку наплавки. Основная область применения – сплавка низколегированной стали. Для чугуна рекомендуются расходники ОЗЧ-2, для молибденовых сплавов – ЦЛ-6.

2. Основные или фтористо-кальциевые (Б)

В состав входят карбонаты кальция и магния, плавкого шпата, ферромарганец. Благодаря слабому окислению, они обеспечивают выход кислорода из расплавленного материала. Применение расходного материала способствует защите от образования трещинок на швах, максимальная эффективность достигается при электросварке жестких конструкций с несколькими слоями. Лучшими с таким покрытием считаются японские Kobelco LB-52U, отечественные УОНИ 13/55, ОЗЛ-8 и FUBAG FB 13/55 .

Чтобы поддерживать стабильное горение дуги, потребуется источник постоянного тока обратной полярности. При переменном токе шпат, который входит в состав, создает неравномерное горение. К недостаткам можно отнести восприимчивость к влаге, поэтому расходники нужно хранить в сухом месте и прокаливать непосредственно перед использованием. Края конструкций предварительно нужно очищать от ржавчины, чтобы в швах не появились поры.

3. Рутиловые (Р)

Содержат добавку диоксида титана (рутила), карбонаты кальция и магния, ферромарганец, кремнезем. Из доступных вариантов можно рассмотреть Fubag FB 3 . Расходники дают хорошие результаты при спайке ржавых участков, соединении загрунтованных элементов без образования пор. Ровный стойкий шов получается даже у сварщиков с небольшим опытом, предварительная шлифовка кромки не требуется. Допускается сплавка в любом положении конструкции. Брызги расплава практически отсутствуют.

4. Целлюлозные (Ц)

Расходники применяются в большинстве случаев для сварки трубопроводов, транспортирующих жидкости. Они не подходят для условий, когда планируется транспортировка при высоких температурах. Электроды можно использовать повторно. Перед использованием стержни обязательно нужно подвергать просушке и прокалке.

К органическим веществам (до 50% оксицеллюлозы, крахмала) добавляются шлакообразующие материалы и легирующие присадки (ферромарганец, силикаты, диоксид титана). Они дают хорошее горение дуги при постоянном токе питания, позволяют сварщикам развивать высокую производительность за счет легкости ведения шва. Сварка может выполняться в любом положении. В процессе выделяется немного шлака, поэтому такие расходники удобно применять при вертикальном размещении конструкции. Они подходят также для труднодоступных мест. Из минусов – грубочешуйчатая поверхность швов, поэтому понадобится дополнительная шлифовка. При работе разбрызгивается до 15% расплавленного материала. Кроме основных обмазок, часто применяются также комбинированные виды покрытия электродов, например, кисло-рутиловые (КР) или рутилово-целлюлозныые (РЦ) расходники Fubag FB 46 .

Чтобы определиться, электроды с каким видом покрытия нужны, следует учитывать такие факторы:

• Толщину и состав сварной конструкции (медь, чугун, нержавеющая, низкоуглеродистая или высоколегированная сталь). Например, для высоколегированной стали оптимально подойдут расходники марок ЛМЗ-1, АНВ-1.
• Требования по эксплуатации (предварительная прокалка, положение стержня при работе). Проще всего сварка проводится в горизонтальном положении, при вертикальном положении возможно стекание шлаков. Работу в труднодоступных местах под наклоном выполняют квалифицированные сварщики.
• Марку применяющегося сварочного аппарата. Нередко в названии сварочного оборудования встречаются вставки, указывающие на особенности применения расходных материалов. Ярким примером станет модель IN 226 CEL , в названии которой указана возможность эффективной работы электродами с целлюлозным покрытием.

Чем покрыты сварочные электроды.

• С кислым покрытием
• С целлюлозным покрытием
• С рутиловым покрытием

Многим людям интересно, из чего сделано покрытие электродов. Одни недоумевают, почему при сваривании выделяется едкий дым или зачем вообще нужно покрытие на электродах? Ответы на эти и другие вопросы Вы получите после прочтения этой статьи. Покрытие электродов наносится специально для возможности сваривания металлических частей. Вещество, которым покрыты все электроды, не дает нагреваться и плавиться одновременно всему электроду.
В основном электроды покрыты газообразующими элементами. Также в качестве покрытия могут выступать такие элементы: мука, декстрин или крахмал. Также в состав покрытия электродов могут входить и такие неорганические компоненты как мрамор и магнезит. Еще частенько сварочные электроды покрывают ферросплавами. Ферросплавы – это сплавы железа из марганцем, титаном и кремнием. Также еще есть электроды, которые содержат всевозможные соединения с невысоким потенциалом ионизации. Еще в основу покрытия для электродов могут входить шлакообразующие элементы. К шлакообразующим элементам относятся такие руды: марганцовая или титановая. В состав шлакообразующих покрытий может также входить плавиковый и рутиловый концентрат.

Те электроды, которые имеют в своем составе ионизующие компоненты, содержат разные соединения с невысоким потенциалом ионизации. Также как бы это странно не звучало, но иногда электроды могут быть покрыты жидким стеклом. Жидким стеклом могут быть каолин, различные водные растворы силикатов натрия и слюда.

Однако более половины покрытия всех электродов составляет железная стружка или железный порошок. Практически все материалы, входящие в состав покрытия могут быть как шлаковой, так и газовой защитой при сваривании. Также есть и виды электродов с кислотным покрытием. Кислотное покрытие отличается от других средним уровнем образования пор во время сваривания. Такие электроды способны обеспечить Вам надежное сваривание, потому что при реакции окисления выделяется большое количество теплоты.

Однако кислотные электроды имеют и свои недостатки. Пониженная вязкость и пластичность шва являются основными недостатками этого вида покрытий электрода. Этот недостаток означает то, что возникает огромная вероятность трещины шва. В наше время кислотные электроды уже практически не используются. Их можно использовать при сваривании не очень ответственных объектов, но лучше всего воздержаться от их употребления вообще.

Многие опытные сварщики со стажем поняли, что нужно покупать электроды с обычным шлаковым покрытием. Такие электроды предоставляют много удобств при сваривании металлических частей, в частности они дают газовую и шлаковую защиту. Также многие опытные сварщики знают и то, что заказать качественные электроды можно только через страницу на этом сайте «Контакты». Оформив заказ электродов, Вы сможете получить через несколько дней по-настоящему качественные электроды для сваривания.

• Из чего делают электроды

Электроды АНЖР Электроды ОК-46 Электроды Frunze

Покрытия электродов сварочных для ручной дуговой сварки: типы, состав, обозначения

Электрод для ручной дуговой сварки – это металлический стержень с защитным покрытием-обмазкой. Составляющие покрытия обеспечивают защиту зоны сварки от окисления воздухом, способствуют усилению ионизации. Стержни с обмазкой применяют как для черных, так и для цветных металлов, а также сплавов.

Основная задача, которую возлагают производители на покрытие электродов для ручной дуговой сварки – это защита плавящегося металла. Они предохраняют плавящийся металл от взаимодействия с воздухом, предотвращая окисление, делают готовый шов качественным и прочным.

При работе со сварочным аппаратом защитная обмазка создает оболочку из шлака на капельках электродного металла, продвигающегося по дуговому промежутку, а также на плавящейся поверхности привариваемых друг к другу деталей.

Защитный слой из шлака снижает скорость, с которой остывает металл, и быстроту его отвердевания, благодаря чему из него успевают выйти газовые и другие включения, которые негативно сказываются на прочности конструкции. Как правило, защитное напыление состоит из целого комплекса шлакообразующих элементов, таких как каолин или концентрат титана.

Обмазка, покрывающая стержни из металла, выполняет целый ряд основных и второстепенных задач. Из первостепенных можно выделить:

• Предохранение самой дуги и металла в области сварочной ванны от взаимодействия с присутствующими в составе атмосферы азота, кислорода, а также водорода, который содержится в паре воды. Обмазка стержня создает двухступенчатую защиту: пары углекислого газа и углеродных окисей, обволакивающие рабочий участок, и пленку шлака на поверхностном слое расплавленного металла;
• обеспечение качественной кристаллизации шва без образования пор, зашлаковки и трещин.

Второстепенные, но не менее важные задачи:

• обеспечение бесперебойного горения дуги в широком спектре режимов работы, упрощение процесса зажигания. Стабильность дуги реализуется за счет присутствия в поверхностном слое стержня компонентов, которые не склонны к ионизации в большом объеме. Это способствует увеличению количества ионов, стабилизирующих горение, в дуговом пространстве;
• удаление из металла сварочной ванны растворенного в нем кислорода. Для этого в состав обмазки добавляют ферросплавы, которые легче и быстрее, чем сам металл, вступают с кислородом в реакцию;
• очистка металла шва от примесей (рафинирование).

Рассмотрим, какие покрытия электродов бывают, их компоненты и как обозначается какое из них. Существуют четыре основных вида покрытий, применяемых при производстве электродов для сварки:

1. покрытие кислого типа, обозначаемое буквой А;
2. основное (Б) покрытие;
3. целлюлозная обмазка (Ц);
4. рутиловое (Р).

Покрытие сварочных электродов подбирают исходя из того, какой вид стали планируется варить, силы нагрузки на конструкцию и других факторов.

Диаметр покрытия

В продаже можно встретить много марок электродов, предназначенных для разных видов металла и силы предполагаемых нагрузок на будущую конструкцию.

Стержни с обмазкой имеют два значения диаметра: диаметр самого электрода и общий диаметр стержня и напыления.

При выборе подходящего варианта диаметр является одним из определяющих факторов: чем он больше, тем большую толщину металла можно соединить с помощью стержня.

Важно! Режим работы сварочного аппарата выставляется, исходя из толщины соединяемых деталей и диаметра стрежней. Важно правильно рассчитать силу тока, так как при слишком сильном токе металл можно просто прожечь насквозь, а при слишком слабом не получится образовать дугу.Диаметр стрежня с обмазкой влияет не только на простоту работы с материалом при сварке, но также обеспечивает нужные характеристики выполненного соединения, влияет на прочность получившейся конструкции.

Так, к примеру, электроды, имеющие маркировку Э42А и Э46, используют для сварки деталей из низколегированных видов стали.

Буква «Э» в маркировке означает штучный электрод, повсеместно применяемый для ручной дуговой сварки в домашних условиях.

Число, следующее за буквой, – минимальное значение гарантируемого временного сопротивления на разрыв шва. Чем больше это число, тем большие нагрузки выдержит сваренная деталь.

Например, продукция типа Э42 обеспечивает сопротивление не менее 42 кгс/мм2, а стрежни с маркировкой Э46 – не менее 46 кгс/мм2.

Электроды Э42А применяются для металла с аналогичными качественными показателями на разрыв, но в условиях, когда необходимы более высокие параметры ударной вязкости и относительного удлинения полученного шва.

Об улучшенных характеристиках говорит буква «А» в маркировке, которая обозначает кислый тип обмазки стержня.

Толщина покрытия

Синяя обмазка электрода марки МР-3С

Помимо характеристик нанесенного на электродный стержень покрытия и диаметра самого электрода при подборе материалов для сварки также ориентируются на толщину защитной обмазки.

Толщина обмазки стержня электрода – это соотношение общего диаметра (D) и диаметра внутреннего стержня (d). То есть, более толстый электрод может иметь меньшую толщину покрытия, если у него меньшее значение соотношения D/d.

Для каждого диаметра внутреннего стержня существует своя толщина покрытия. Всего существует 4 категории электродов, различающиеся толщиной покрытия:

1. тонкие или стабилизирующие электроды (для их обозначения используется буква М) с соотношением 1,2 или более;
2. средние электроды (обозначаются буквой С) с соотношением 1,45 или больше;
3. толстые, имеющие соотношение меньше или равное 1,8, которые еще называют качественными (маркируются буквой Д);
4. особо толстые электроды, так же входят в категорию качественных и имеют соотношение диаметров свыше 1,8 (можно узнать по букве Г в маркировке).

Толщина покрытия качественных электродов колеблется в диапазоне от 0,5 до 2,5 мм, что составляет 20-40% от массы внутреннего стержня. Если учитывать железный порошок, то диаметр составит 3,5 мм, а массовая доля – 50%. Такие электроды применяют, когда нужен шов высокого качества, способный выдержать большие нагрузки.

Тонкие или стабилизирующие электроды, толщина обмазки которых примерно 0,1-0,3 мм, делают горение дуги ровным и непрерывным, но никак не влияют на качественные показатели наплавляемой стали.

Особенности покрытия электродов

Весь стержень покрытый обмазкой — веществом, которое пористое и твердое по своей структуре. Не покрыта лишь верхняя часть, которая крепится в электродержателе, это примерно 2-3 см.

Роль покрытия

Что происходит, когда часть электрода сгорает:

1. Появляется угарный дым и газ. Покрытие электрода обеспечивает защиту того, что расплавилось и предотвращает от окисления воздухом.
2. Создаются ионы, которые поддерживают горение. Эти частички переносят заряд.
3. Кислород покидает сталь.
4. Расплав легируется, улучшаются свойства.
5. Шлак покрывает свежий шов, который замедляет остывание, предотвращает трещины, деформацию и защищает от окисления воздухом.

Положительные изменения распространяются на типы покрытия электродов по разному.

Лучшие электроды с основным покрытием

Рассматриваемые в данной статье электроды с основным покрытием, применяются для сварки постоянным током. При сгорании они выделяют много углекислого газа, который служит в качестве защиты сварочной ванны.

Используются такие электроды для сварки ответственных конструкций, обеспечивая при этом качественное и надёжное соединение. Однако не обойтись и без ложки дёгтя, поскольку электроды с основным покрытием имеют повышенную чувствительность к влаге. Варить такими электродами, когда они отсыреют, становится проблематично.

Рассмотрим самые популярные электроды с основным покрытием, которые отличаются повышенным качеством.

Электроды Kobelco LB-52U

Kobelco LB-52U — электроды, которые производятся в Японии, одним из крупнейших концернов страны Kobe Steel, Ltd. Основное назначение этих электродов с основным покрытием, это сварка низкоуглеродистой стали, там, где невозможно использовать двухстороннюю проварку металла (сварка трубопроводов).

Вследствие этого, электроды Kobelco LB-52U отличаются не только возможностью создания пластичного шва, но и очень малым количеством шлака. Сварочный шов, образуемый электродами LB-52U, не имеет раковин, и других дефектов, которые остаются после обычных электродов.

Прочность сварочного шва, достигает 588 Н/мм², что является достаточно высоким показателем. Единственный недостаток электродов Kobelco LB-52U, это, как было сказано выше, чрезмерная подверженность во влажной среде. Поэтому для того чтобы нормально варить данными электродами, их нужно будет обязательно прокалить. Температура прокалки электродов с основным покрытием (Kobelco LB-52U), не менее 300 градусов.

Электроды ОЗЛ-8 (ЛЭЗ)

Основное назначение электродов ОЗЛ-8, это сварка нержавеющих сталей с высоким процентом никеля и хрома. Сварка электродами ЛЭЗ ведётся на постоянном токе обратной полярности. Созданный шов отличается высокой стойкостью к коррозии, а также достойными прочностными показателями.

Здесь, как и при сварке, предыдущими электродами с основным покрытием, образуется малое количество шлака. К тому же, шлак практически сразу же отделяется от поверхности остывшего сварочного шва. Что не менее важно, при остывании шов не растрескивается. При этом все же не следует допускать резкого охлаждения сварочного шва, чтобы не допустить снижение прочности соединения.

Электроды УОНИ 13-55

Пожалуй, самые популярные электроды с основным покрытием среди сварщиков. Основные преимущества УОНИ 13/55 связаны с высокой прочностью сварочного шва, а также с его стойкостью к различным нагрузкам. На вид, поверхность сварочного шва, полученного данными электродами, чем-то напоминает застывшее стекло.

Электроды с рутиловым покрытием

Рутиловые электроды имеют в составе покрытия наибольший процент содержания природного диоксида титана (рутиловый концентрат). Сварочный шов, полученный с использованием рутиловых электродов, обладает меньшим растрескиванием, а по своим характеристикам, он соответствует полуспокойным и спокойным сталям.

По сравнению с другими электродами, рутиловые имеют гораздо больше преимуществ. В первую очередь, к ним относится лёгкое отделение шлака и стабильное поддержание сварочной дуги. Металл при сварке электродами с рутиловым покрытием меньше разбрызгивается, а сами электроды не так сильно подвержены влаге. Они стабильно варят даже на плохо подготовленных, ржавых металлах.

Дополнительные виды электродов

Расходники делятся на группы по способу работы.

Неплавящиеся электроды

Изделия предназначены для автоматической и полуавтоматической сварки.

В рабочую зону подают:

• защитный газ (в большинстве случаев — аргон);
• присадочный материал.

Неплавящиеся электроды предназначены для автоматической сварки.
Тугоплавкие расходники покрытия не имеют.

Они изготавливаются из следующих материалов:

1. Вольфрама. Металл используется в чистом виде или с добавкой тория, лантана, церия, иттрия или циркония. Тип присадки определяют по цветовой маркировке.
2. Искусственного прессованного графита.
3. Электротехнического угля.

Неплавящимися расходниками варят:

• сталь;
• чугун;
• алюминий;
• медь;
• латунь;
• бронзу.

При сварке неплавящимся электродом на постоянном токе анодное пятно (со стороны «плюса») имеет более высокую температуру, чем катодное.

Поэтому для соединения тонкостенных заготовок используют обратную полярность: «+» подключают к расходнику. В противном случае металл прогорит.

Плавящиеся электроды

Изделия данного типа используются в ручной дуговой сварке.

Плавящиеся электроды используются в ручной дуговой сварке.

В процессе работы материал стержня переносится в сварочную ванну.

Расходники изготавливают из сварочной проволоки Св-08 или Св-08А.

Используются следующие виды стали (всего 77 марок):

• углеродистая;
• легированная;
• высоколегированная.

Изделие подбирают в соответствии с материалом заготовок.

При сварке постоянным током более горячим является катодное пятно (со стороны «минуса»). Поэтому тонкостенные заготовки соединяют прямой полярностью: «-» подключают к расходнику.

Электроды из цветмета

Такие расходники используют для соединения заготовок из алюминия, меди, никеля, прочих цветных металлов и их сплавов. Подбирают стержень из того же материала, что и свариваемые детали.

Используют следующие марки:

1. Алюминий — ОЗА-1 и ОЗА-2.
2. Алюминиевые сплавы — АФ-4аКр и А-2.
3. Медь, бронзу, латунь — МН-5, КМ-100, АМНЦ/ЛКЗ-АБ.
4. Никель и его сплавы — ХН-1 или МЗОК.

Электроды из цветмета используют для алюминия, меди, никеля.
Электроды для сварки алюминия делают из проволоки Св-А1 с галогенидным покрытием. Они подходят всем маркам металла.

Параметры процесса:

• постоянный ток;
• обратная полярность;
• нижнее пространственное положение шва.

Расходники КМ-100 и им подобные выполнены из медной проволоки и снабжены основным покрытием (фтористо-кальциевым). Оно характеризуется пониженным выделением кислорода, оказывающего разрушительное действие на металл. Возможно соединение меди с углеродистой сталью.

Параметры процесса:

• постоянный ток;
• обратная полярность;
• нижнее пространственное положение шва.

Электроды для контактной сварки тоже делают из меди или бронзы.

Расходники марки МЗОК и им подобные изготавливают из никелево-медной проволоки с покрытием основного типа.

Параметры процесса:

• постоянный ток;
• прямая и обратная полярность;
• любое пространственное положение шва.

Как наносится покрытие

Как уже было сказано выше, толщина покрытия непосредственно зависит от диаметра самого стержня. Для нанесения такого покрытия могут использоваться различные технологии. Нанесение обмазки выполняется при их изготовлении с помощью специального оборудования. Такое оборудование работает в полностью автоматическом режиме, что позволяет повысить качество нанесения покрытия на электроды. Твердые элементы в составе обмазки могут размалываться, и наноситься дополнительно на вязкую основу обмазки. Для обеспечения единой фракции таких твердых компонентов их просеивают через специальные фильтры, и лишь после этого выполняется их нанесение на поверхность наплавочного материала. В отдельных случаях при нанесении обмазки готовый состав предварительно обжигают, что позволяет удалить серу, которая может ухудшить качество сварного соединения. На последнем этапе нанесения покрытия станок окунает стержни в приготовленную смесь, и на выходе мы получаем равномерный слой обмазки.

Нанесение покрытия электрода.

Производство электродов и нанесения на них покрытия( обмазки) — это сложный технологический процесс, который можно разделить на несколько этапов.

Видео о том, как производят электроды для сварки. В том числе и о покрытии для электродов.

1. Подготовка стержней. Первым делом требуется нарезать выпрямленную сварочную проволоку на части определённой длины. Полученные отрезки очищают от масла, окалины и окислов.
2. Подготовка сухого покрытия. Сначала твёрдые компоненты, которые в будущем войдут в состав обмазки, сушат и обжигают. Затем их измельчают и пропускают получившиеся мелкие частицы через специальное сито с фиксированным размером ячеек. Наконец, разные составные части покрытия смешиваются в нужной пропорции.
3. Подготовка густой обмазки. В качестве основы для получения однородной массы используется раствор жидкого стекла. Ферросплавы при контакте с ним вступают в нежелательную активную реакцию, поэтому их дополнительно прокаливают, «пассивируют». Разведённую в жидком стекле обмазку при механизированном нанесении доводят до плотности влажной земли, при ручном способе допустима более жидкая масса.
4. Нанесение на стержни может делаться вручную или специальным автоматизированным станком. При ручном способе проволоку собирают в рамку и производят окунание в раствор. Вытаскивать рамку следует так, чтобы раствор равномерно распределялся по стержню. При машинном способе обмазка наносится под давлением, затем электрод проходит через специальный мундштук, убирающий лишнее покрытие.
5. Просушка. После нанесения раствора электроды сушат: сначала сутки на открытом воздухе при температуре 25 — 30 °C, а затем 1 — 2 часа в электрических шкафах, где поддерживается температура 150 — 300 °C.

Возможно, вам будет интересно или даже полезно — как выбрать электрод для сварки. Ознакомьтесь!

Критерии отбора

К сожалению, российские электроды проигрывают многим зарубежным аналогам по большинству параметров. Однако «прорывы» в этой области уже наметились. Российская электродная продукция, выпускаемая на немногочисленных пока совместных предприятиях, по стабильности качества уже не уступает многим маститым брендам. Начали «подтягиваться» к ним и некоторые заводы отечественной подчиненности. Однако в случаях, когда требуется уверенно обеспечить высокое качество шва, профессионалы по-прежнему предпочитают использовать более дорогие, но и более качественные электроды зарубежного производства. Для сварочных инверторов подходят электроды любого типа, для сварочных аппаратов переменного тока подходят не все типы.

При выборе лучших электродов для обзора мы руководствовались следующими критериями:

• объемы производства;
• качество продукции;
• попадание производителя в обзоры по электродной промышленности;
• отзывы профессионалов.

Для корректности сравнения цен мы включили в обзор только самый часто применяемые электроды диаметром 3 мм.

Основным параметром любого сварочного электрода, определяющим большинство его свойств – от легкости розжига до качества шва – является состав его обмазки. Наиболее распространенными сегодня являются следующие виды обмазок:

• Рутиловые электроды (и электроды со смешанной обмазкой на этой основе – рутилово-целлюлозные и так далее) стали одними из самых популярных благодаря легкости розжига, в том числе и повторного, сниженной (в разумных пределах) чувствительности к отсыреванию. Они могут использоваться и на переменном, и на постоянном токе во всех направлениях шва, но при выборе рутилового электрода нужно быть внимательным – можно купить как хороший электрод, так и загрязняющий шов огромным количеством шлаковых язв, пригодный разве что для прихваток.
• Электроды с основным покрытием чаще всего используются при сварке постоянным током в особо ответственных местах. При горении обмазки в большом количестве выделяется углекислый газ, надежно защищающий сварочную ванну от воздействия кислорода. Сам шов получается более пластичным, чем при сварке распространенными типами рутиловых электродов. Обратная сторона медали – это повышенная чувствительность к влажности и затрудненный розжиг: варить такими электродами заметно труднее.

Покупка электродов: как определить качество

При покупке данной продукции следует сразу обратить внимание на несколько моментов:

• срок годности (указан на упаковке) — он не должен быть превышен;
• качество обмазки — не должно наблюдаться ее крошения с сердечника, в противном случае она либо очень долго хранилась, либо представляет собой продукцию с изначальным заводским браком;
• помимо этого, покрытие должно быть нанесено на сердечник равномерно, с одинаковой толщиной слоя.

Кроме того, следует сразу исключить риски его отсыревания, поместив электроды в специальные пеналы. Если же всё-таки последнее произошло, возможна просушка или прокалка изделий при t +400 °C.

Маркировка электродов

Виды и марки электродов насчитывают десятки модификаций, поэтому для успешного ориентирования в их разновидностях была введена универсальная маркировка. Разумеется, по маркировке электрода всегда можно понять, какое покрытие он несет. Основные параметры в данном случае – это толщина и тип покрытия. Помимо этого в маркировке упоминается допустимое пространственное положение сварочного шва, а также род тока.

Пример расшифровки маркировки покрытого электрода

Для примера рассмотрим электрод Э46.

• 1 – указывает на толщину покрытия (Д – это толстое);
• 2 – означает тип покрытия (Р – это рутиловое);
• 3 — говорит о допустимом положении шва (1 – подходит для всех положений);
• 4 – это род тока (1 – означает переменный и постоянный любой полярности).

Требования к электродам

Выбирая стержни для работы, стоит их внимательно рассмотреть и оценить. Покрытие должно быть без сколов, повреждений, иначе не удастся добиться однородного разогрева и равномерного получения шва. На кончике электрода толщина смазки должна быть такой же, как на всем стержне – благодаря этому электрическая дуга пройдет по центру.

Проинспектировать стоит влажность покрытия, иногда повышенная влажность обмазки не позволяет легко зажечь стержень. Отсюда, требования к хранению электродов в сухом месте, желательно, герметично упакованными. Народные умельцы рекомендуют в упаковку класть пакетики с солью для устранения излишней влаги. Если случится, что электроды отсыревают, их можно подсушить в кухонной духовке при невысокой температуре. Этот параметр указывается на упаковке изделий. Можно также оставить в проветриваемой сухой комнате.

Во время сварочных работ для получения качественного прочного, устойчивого шва необходимо учитывать основные моменты:

• Правильная для конкретного изделия сила тока.
• Подходящий для изделия и вида работ диаметр сварочного электрода.
• Учет размерности и толщины свариваемых материалов.

Выбрав параметры, сварщик создает устойчивую, хорошо горящую дугу, которая обеспечит реализацию сварочных работ на высоком уровне.

Применение

Электроды с основным покрытием отлично подходят для использования в следующих случаях:

• сварка спокойных сталей с высоким содержанием серы;
• сталей с повышенным содержанием серы, углерода, фосфора;
• сварка закаливающихся сталей, в которых могут формироваться холодные трещины;
• при сварке низколегированных и высоколегированных сталей, которые используются при больших нагрузках и высоких температурах;
• если нужно сварить детали большой толщины;
• при сварке жестких конструкций.