Что такое электроды и где они применяются: виды по материалам

Добиться нужного качества сваривания невозможно без правильного выбора электродов. Избежать ошибки поможет четкое понимание рынка. Необходимо знать о видах продукции от разных производителей, рекомендациях относительно применения конкретной марки, принципах маркировки электродов.

Назначение сварочных электродов

Роль электродов сводится к формированию дуги в электродуговой сварке. Качество электродов напрямую влияет на эффективность работы и результат. Насколько стабильной будет дуга, как глубоко прогреется металл, легко ли разжечь дугу и другие нюансы во время сварки определяются выбором электродов. Они должны:

• поддерживать во время работы стабильную дугу;
• плавиться равномерно;
• формировать аккуратный шов с нужным химическим составом;
• создать условия для минимизации разбрызгивания раскаленного металла;
• способствовать повышению эффективности сварочных работ;
• обеспечивать прочность стыка;
• обладать низкой степенью токсичности.

Помимо этого, должен легко удаляться шлак, который образуется в процессе сварочных работ.

Диаметр

Выбор диаметра электрода (сердечника) определяется толщиной свариваемых деталей и величиной максимального тока применяемого сварочного аппарата. Чем они выше, тем более толстыми могут быть соединяемые элементы.

Все три параметра находятся в зависимости друг от друга. Их значения указаны в специальных таблицах, которыми удобно пользоваться перед работой и закупкой электродов. Так, для деталей толщиной 3-4 мм нужно использовать электроды диаметром 3 мм с регулировкой рабочего тока в пределах 80-160 А.

Какие бывают электроды для сварки

Все представленные на отечественном рынке электроды делятся на типы, которые предназначаются для работы с различными металлами. Есть отдельная группа продукции для сварки по разным маркам стали, по чугуну, цветным металлам, алюминию и его сплавам. Благодаря такому делению сварщику легче выбрать оборудование и оптимальный режим при работе с конкретным металлом. Есть еще и отдельная группа электродов, которые используются исключительно для так называемой «наплавки металлов».

Особенности ручных технологических операций тоже являются определяющим фактором, который влияет на классификацию электродов. Ведь сварочные работы могут выполняться с разным расположением электрода, степенью проплавления металла, глубиной сварочной ванны и другими особенностями.

Толщина электрода определяет его принадлежность к изделиям тонким (М), толстым (Д) или среднего размера (С). В зависимости от типа обмазки продукция делится на четыре группы:

• кислая – маркируется А;
• целлюлозная – Ц;
• основная – Б;
• рутиловая – Р;
• комбинированная или смешанная. Маркируется в зависимости от того, какие виды обмазок использованы – РБ, РЦ, АР или другое.

Если электрод обладает покрытием, которое выходит за рамки приведенной классификации, он обозначается буквой «П» – прочие. В состав обмазки включаются добавки, которые предназначаются для улучшения качества сварного шва из конкретного материала. К примеру, рутиловое покрытие электрода препятствует образованию пустот и трещин в области сварного шва. Еще электроды классифицируются в зависимости от полярности питающего тока, величины напряжения, диаметра, длины стержня.

В случае возникновения крайней необходимости электроды можно изготовить самостоятельно. Для этого понадобится стальная проволока диаметром в диапазоне от 1,6 до 6 мм. Из нее делаются отрезки длиной около 35 сантиметров. Для обмазки подойдет смесь мела и силикатного клея.

Классификация электродов согласно ГОСТу 9466-75

Предназначенные для ручной дуговой сварки металлические покрытые электроды делятся на группы по нескольким параметрам: назначению, химическому составу и механическим свойствам, толщине и виду нанесенного покрытия. Помимо этого, принимаются во внимание и сварочно-технологические показатели.

Виды электродов по назначению

В зависимости от сферы использования продукция предназначается:

• для работы с углеродистыми или низкоуглеродистыми материалами, степень сопротивления на разрыв которых не превышает 600 Мпа. Они маркируются литерой «У»;
• для соединения заготовок из конструкционной легированной стали, сопротивление на разрыв которых не превышает 600 Мпа. Электроды маркируются буквой «Л»;
• для сваривания легированной стали, устойчивой к высоким температурам. Продукты обозначаются литерой «Т»;
• для сварки высоколегированной стали, обладающей особыми характеристиками. Визуальный маркер — буква «В»;
• для создания наплавляемого слоя на поверхности материалов с особыми свойствами. Электроды имеют обозначение — литеру «Н».

Перечисленными стандартами электроды разделяются на типы в зависимости от химического состава наплавленного металла и в соответствии с механическими характеристиками обрабатываемого материала. В маркировке присутствуют цифры, обозначающие минимальное сопротивление на разрыв в кгс/мм2: Э42, Э42А, Э50 и другие. Буква после цифрового маркера обозначает высокие пластические характеристики, хорошую вязкость и ограничения по химическим составляющим.

По толщине покрытия

По данному показателю предусмотрено деление продуктов с учетом соотношения D/d, где D соответствует диаметру покрытия, а d — величине окружности металлического стержня. Принято различать электроды по толщине покрытия:

• тонкое. Соотношение диаметров меньше 1,2. Маркируются буквой «М»;
• среднее. Результат находится в диапазоне 1,2 < х < 4,5. Обозначаются литерой «С»;
• толстое. Коэффициент меньше 1,8, но больше 1,45. Маркер — «Д»;
• особо толстое. Число, полученное от деления двух диаметров, выше 1,8. Маркировка «Г» является отличительной особенностью продукта.

Согласно положениям ГОСТа 9466 — 75 предусмотрено деление на три группы, которые отличаются по качеству. Оно определяется состоянием покрытия, точностью исполнения покрытия и стержня, содержанием фосфора и серы в наплаве.

Типы покрытия электродов

Значения приведены в таблице ниже:

По пространственному расположению наплава

Электроды следует подбирать в зависимости от пространственного расположения стыка:

• рекомендуется для работы в любом положении — обозначается «1»;
• допускается расположение сварного шва в любом положении кроме направления сверху-вниз — «2»;
• для следующего пространственного расположения: вертикаль, горизонталь, низ и вертикаль снизу-вверх — «3»;
• для работы в нижнем положении, в том числе способом в лодочку — «4».

По виду и полярности тока

Все значения собраны в виде таблицы:

Рейтинг лучших марок электродов с покрытием

Если выставлять рейтинг конкретных марок расходников, то критериями нужно брать многие факторы. Чтобы взвешенно решить, какие электроды лучше, нужно принимать во внимание не один и не два фактора. Главными параметрами любого сварочного расходника являются качество шва и скорость розжига, что в целом зависит от состава обмазки, то есть покрытия.

Самые популярные покрытия – это:

• Рутиловые покрытия, в том числе смешанные рутилово-целлюлозные.
• Основные покрытия.

Лучшие расходники с рутиловым покрытием

Виды электродов с рутиловым покрытием.

ESAB-SVEL OK46.00

Марка и предназначение электродов.
На заслуженном первом месте великолепные расходники по всем параметрам, которые производятся на территории России по шведским технологиям и под шведским контролем. Отличные характеристики, возможность работать в обе стороны шва, ток возможен как постоянный, так и переменный.

Даже если они частично отсыреют, с ними можно работать: розжиг остается легким и быстрым. Отличаются очень низким минимальным порогом тока. Работать с этими расходниками легко и комфортно, причем это касается даже опытных профессиональных сварщиков. Ну а для новичков в сварке шведские материалы – просто находка, реально лучшие электроды.

Электроды ESAB-SVEL OK46.00 удивительным образом «лояльны» к грязным поверхностям, они терпят даже металл, тотально пораженный коррозией и не требуют зачистки. Шов высокой прочности, шлак в ванне легко отделяется. Еще одним важнейшим преимуществом является легкость высушивания этих расходников, если они сильно отсыреют, для них достаточно будет прокалки с температурой всего лишь 70°С.

Lincoln Electric Omnia 46

А это уже американские технологии от старейшей компании Lincoln Electric. Компания старая, а электроды со смешанным рутилово-целлюлозным покрытием Omnia 46 новые. В промышленности их часто используют в сварке трубопроводов, которые работают под высочайшим давлением. Дело в том, что швы, образующиеся с помощью этих расходников, отличаются чрезвычайно высокой прочностью.

Они прекрасно работают в условиях ржавых значительно загрязненных поверхностей. В отличие от шведской продукции, они мгновенно теряют технологические свойства при малейшем отсыревании. Но зато и высушить их просто: накалка не требует высоких температур.

В процессе сварки почти не образуются искры, они легко и просто разгораются даже у новичков, причем на примитивных инверторах, у которых нет функции «быстрый розжиг». В дополнение они почти не чувствительны к изменению дуги, поэтому н нужен строгий контроль дуги. Без сомнения, самый оптимальный вариант для новичков, учитывая еще и отличное соотношение цены и качества.

ОЗС-12

Российская продукция от московского СпецЭлектрода, сертифицированная НАКС для работы с низкоуглеродистыми сталями на опасных объектах, что говорит обо многом. Характеристики образующегося шва вполне приемлемые: он ведется ровно, шлак отделяется легко и аккуратно в виде корочки, удовлетворительная прочность, не растрескивается.

Вместе со всеми этими положительными свойствами имеются два не самых приятных условия, которые необходимо соблюдать в обязательном порядке. ОЗС-12 ведут себя очень нетипично для рутилового покрытия: они весьма чувствительны к малейшему отсыреванию вплоть до того, что их приходится прогревать перед каждой сваркой в течение часа при температуре 150°С.

Марки электродов.
Если уж на то пошло, то так же приходится мучиться с основной обмазкой, которая традиционно капризна с влагой. Но расходники с основным покрытием дают более прочный шов… Вторым обязательным условием для предварительной подготовки является тщательная зачистка зоны.

Ресанта МР-3

С этими рутиловыми расходниками произошла не очень приятная история. Дело в том, что они – абсолютные чемпионы по популярности и распространенности среди армии отечественных сварщиков. Это привело к тому, что тип МР-3 производится на разных заводах с серьезной разницей в качестве.

История довольно печальная, так как из-за некоторых производителей с посредственным качеством идет недоверие к этой марке в целом. Ресантовской продукции свойственен легкий розжиг, лояльность к коррозии, ведение дуги в обоих направлениях. Эти расходники быстро отсыревают, что требует довольно жесткой прокалки в течение часа при температуре 170°С.

Лучшие электроды с основным покрытием

Сразу заметим, что этот вид расходников стоит значительно дороже рутиловых собратьев. Цена за килограмм может достигать пятисот рублей, в то время как самые дорогие рутиловые от шведского производителя ESAB стоят всего 160 рублей за килограмм.

Особенностью данного вида является требование обязательной предварительной прокалки с довольно высокой температурой – вплоть до 300°С. Таким образом удаляется влага, которая, если ее не удалить, приведет к ухудшению горения дуги и снижению финального качества шва.

Вторым отличием основных расходников является их чувствительность к постоянному и переменному току. В отличие от рутиловых швы с ними формируются с видимой разницей.

Kobelco LB-52U

Великолепные японские электроды от металлургического гиганта Kobe Steel, Ltd. Их основная специализация – сварка низкоуглеродистой стали в трубопроводах, например. Эта технология содержит в себе довольно специфические требования. Швы в таких соединениях должны быть очень пластичными.

Еще одним требованием в таких процессах является малое количество образуемого шлака, потому его практически невозможно вывести из сварочной ванны. Японцы сумели решить эти задачи и выпустили расходники, полностью отвечающие всем специальным условиям. Они легко разжигаются и удерживают дугу.

Шов получается отличным: ровным, без раковин и проваров с весьма высокими показателями прочности – свыше 550 Н/мм². У LB-52U есть только один недостаток, который обязательно нужно учитывать: они быстро впитывают влагу.

Поэтому, по отзывам специалистов, они не очень удобны в работах на выезде, где невозможно устроить предварительную прокалку. Если же работать в стационарных условиях, то это, пожалуй, самый лучший вариант.

ОЗЛ-8 ЛЭЗ

Электроды для сварки по ГОСТ.
Расходники отечественного производства с точной направленностью – для сварки нержавеющих сталей с высокой долей никеля и хрома. Допускает работы только при короткой дуге с постоянным током обратной полярности.

Если точно соблюдать технологические требования, с ОЗЛ-8 формируются отличные и прочные швы высокого качества по всем параметрам, которые вполне подходят для ответственных работ с узлами высокой нагрузки. Шлака образуется немного, нет растрескиваний.

Единственное, за чем нужно следить – чтобы остывание было постепенным, в противном случае при резком охлаждении может произойти кристаллизация, что в итоге негативно скажется на прочности шва. Дополнительный плюс расходника – неплохой баланс цены и качества, это не самый дорогой электрод по нержавейке, но весьма неплохого качества.

УОНИ 13/55

Специализация расходника – сварка углеродистых сталей. Весьма ценная особенность – стойкость полученных швов к нагрузкам в виде перемен знака. Они отлично ведут себя при постоянных циклических сжатиях и растяжениях: нет трещин, нет технологической усталости. Все дело в сырье и качестве покрытия.

В расплавленном состоянии оно похоже на смолу, которая после остывания легко убирается. Недостаток УОНИ – непростой розжиг, что является серьезным психологическим барьером для новичков. С кончиками этих расходников тоже нужно возиться: при повторном розжиге нужна их зачистка.

Эти минусы совсем незначительны, с ними вполне можно справиться. Особенно если учесть, что швы с УОНИ получаются эстетичными и одновременно прочными. Можно сказать, что УОНИ – инструмент с непростым характером, который поддается профессионалам и в итоге отлично с ними ладит.

Из чего состоит электрод для сварки

По большому счету электрод представляет собой отрезок проволоки, по которому во время сварки проходит электрический ток. Поверхность укрыта специальным химическим составом, определяющим свойства продукта. Есть электроды, которые представляют собой только кусок проволоки и не имеют дополнительного покрытия. Они так и называются — непокрытыми.

Плавящиеся и неплавящиеся электроды

Стержень внутри электроды выполнен из металлического и реже — из медного прутка. Его задача состоит в том, чтобы заполнить сварочною ванну расплавом, соединяющим две заготовки между собой. Обмазка вокруг металлического стержня определяет химические характеристики электрода и содержит вещества, улучшающие качество шва.

Неплавящиеся электроды изготавливают из порошкообразных материалов. Наиболее часто используется уголь или вольфрам. Они повышают качество сцепления соединяемых частей. Шов формируется без расплава металлического стержня, а материал электрода расходуется как присадочная проволока. Наиболее распространенный материал, который применяется в производстве таких электродов — аморфный уголь. Готовый продукт представляет собой удлиненный овальный стержень.

Такого рода угольные электроды применяются для формирования швов с высокими эстетическими показателями. Они востребованы и для воздушно-дуговой резки толстых металлических заготовок.

Электроды для точечной сварки

Отдельно нужно уделить внимание оборудованию, предназначенное для точечной сварки. Особенности технологии заключаются в том, чтобы сохранить начальную форму соединяемых частей и обеспечить нужную степень электропроводности.

Для решения задач подобного рода предусмотрены специальные аппараты, работающие без привычных электродов. Их роль замещена специальными медными контактами, выполненными в форме заостренных стержней. В домашних условиях такие контакты можно изготовить самостоятельно. К примеру, приспособить отработанные жала от мощных паяльников.

Как установить качество электродов при покупке?

Лучшим вариантом будет опробование нескольких электродов из приобретаемой партии в рабочем процессе сварки. Если это невозможно, нужно обратить внимание на следующие факторы:

• срок годности изделий;
• название компании-производителя (для опытных сварщиков это важная информация);
• качество обмазки в части равномерности толщины нанесения вокруг стержня, отсутствие крошения.

Если при опробовании появляются признаки излишней влажности, следует просушить электроды и провести проверку повторно.

Чтобы сварка деталей была выполнена по всем правилам нормативов, а качество шва не подвергалось критике, крайне важно хорошо изучить сварочные технологии. Выбор типа электрода — это составная часть этих знаний, которые нужно постоянно пополнять и совершенствовать.

Виды и состав обмазки сварочных электродов

Для ручной дуговой сварки применяются электроды, состоящие из стержней длиной 25-45 см, на поверхность которых нанесен слой специального покрытия. На рынке представлено их несколько классов:

• стабилизирующие. В своем составе имеют элементы, которые отлично ионизируют сварочную дугу. В большинстве своем покрытие наносится на стержни тонком слоем — тонкопокрытые электроды;
• защитные. Покрытие выполнены из смеси разных материалов. Основная задача состава — защитить зону расплава от воздействия атмосферного воздуха. Помимо этого, они способствуют стабильному горению дуги, рафинируют и легируют шов;
• магнитные. Наносятся на стержень непосредственно в процессе выполнения сварочных работ. Напыление осуществляется под воздействием электромагнитных сил, которые образуются между проволокой под напряжением и ферримагнитным порошком, засыпанным в специальный бункер. Проволока или стержень подаются в сварочную зону именно через этот бункер.

Существуют такие основные виды электродных покрытий:

• руднокислые. В их составе есть окислы марганца и железа, кремнезема и много ферромарганца. Чтобы создать защитную среду в состав включаются органические вещества — крахмал, древесная мука, целлюлоза и прочие;
• рутиловые. Становятся все более популярными, благодаря развитию технологий по добыче рутиловых минералов. Основной его компонент — двуокись титана (TiO2). Помимо рутила в покрытиях содержатся и другие элементы: карбонаты калия и магния, ферромарганец, кремнезем;
• фтористо-кальциевые. В состав включены карбонаты кальция и магния, ферросплавов и плавикового шпата;
• органические. В составе преимущественно органические соединения. Чаще всего используется оксицеллюлоза с добавлением шлакообразующих материалов, раскислителей и легирующих присадок.

Особенности покрытия

При изготовлении электродов могут использоваться самые различные покрытия. Стоит учитывать, что покрытия могут быть в чистом или смешенном виде. Чистое покрытие электродов для ручной дуговой сварки классифицируется следующим образом:

1. кислое;
2. рутиловое;
3. основное;
4. целлюлозное;
5. прочее.

Специальная обмазка электродов для ручной дуговой сварки может стабилизировать образующуюся дугу и обеспечить наиболее благоприятные условия для работы. С каждым годом появляются новые виды покрытия электродов для ручной дуговой сварки, которые обладают более привлекательными эксплуатационными качествами.

Используются электроды достаточно просто, у сварочного аппарата есть соответствующий зажим. Не стоит забывать, что у этого расходного материала условия хранения и транспортировки точно, такие же, как и у сварочной проволоки. При необходимости проводится прокалывание электродов для ручной электродуговой сварки не позднее, чем за 5 суток перед сваркой. Не стоит забывать о том, что хранение должно проводиться в закрытых запаянных полиэтиленовых пакетах. Существенно продлить срок службы можно при исключении вероятности попадания воздуха внутрь. Также стоит учитывать, что нельзя выполнять прокалывание более двух раз, так как это ухудшит основные эксплуатационные качества.

Правила маркировки

Для маркировки всех типов существующих электродов используется определенная схема. Согласно ее построению, первая цифра определяет тип электрода, следующая позиция информирует о марке продукта, а за ней следует обозначение диаметра.

Четвертой в данной схеме идет шифр, определяющий назначение, а пятым – толщину покрытия. Шестым расположен шифр, который характеризует сварочный шов или наплав металла. Далее можно прочитать информацию о покрытии стержня. Восьмая позиции предоставляет сведения о пространственном расположении электрода во время сварки, а девятая – о напряжении и виде тока.

Для большего понимания стоит рассмотреть конкретный пример:

Первые четыре символа «Э46А» несут информацию о виде электродного стержня. Расшифровывается она так:

• Э – предназначен для электродугового способа сваривания;
• 46 – единица сопротивляемости разрыва дуги согласно нормативов ГОСТ 9467-75;
• А – усовершенствованный класс стержня.

Следующий в маркировке индекс «У» обозначает то, что электрод может использоваться в работе с легированной и низкоуглеродистой сталью. «Д2» присвоена второй группе продуктов по толщине покрытия.

Маркировка в знаменателе 432(5) – это параметр наплавленного соединения, которое формирует шов. «Б» — тип покрытия электрода основной. Положение электрода во время выполнения работ соответствует значению «1». Токовый режим «0» — это обратная полярность постоянного тока.

Ниже приведена таблица о значении маркировок покрытия металлического стержня:

Электрические вопросики: параметры сварочного тока

Цветные маркировки сварочных электродов.
Одним из важнейших параметров выбора правильного стержня и, главное, грамотно выполненной работы являются показатели сварочного тока для электродов. В них нужно разбираться, поэтому есть смысл притормозить на электрической теме. Род тока и его полярность – вот два показателя, которые постоянно упоминаются в обзорах сварочной техники любого рода.

Наш любимый сварочный инвертор в основном вырабатывает постоянный ток. Сразу фиксируем это факт в голове, потому что для инвертора нужны электроды для сварки постоянным током. Этот постоянный ток может быть прямой полярности и обратной полярности.

Полярность зависит от того, по какой схеме подключена заготовка:

• Прямая полярность – к электроду подключён минус, а к массе подключен плюс.
• Обратная полярность – соответственно, к держателю с электродом идет плюс, а к массе — минус.

Сушка и прокалка электродов

Во время транспортировки или хранения электроды могут отсыреть. В таком случае нужна предварительная сушка, а еще лучше – прокалка. Это очень важная процедура, которая в конечном итоге положительно влияет на загорание дуги.

Не стоит часто прибегать к прокалке электродов, поскольку неоднократное нагревание способно повредить покрытие стержня. Подвергать процедуре желательно только требуемое для текущих работ количество электродов. Или же их должно остаться совсем немного.

Прокалывание практично еще и тем, что поднимает температуру электродов непосредственно перед работой. Это важно, например, для сварки труб или при работе с толстыми заготовками. Предварительный прогрев дает возможность получать герметичные стыки во время «сварки под давлением». Но следует иметь ввиду, что важен постепенный нагрев. При резком перепаде температуры не исключено образование известкового налета.

Прокалка связана с предельными сроками и длительностью хранения электродов. Согласно общепринятым нормативам максимальный срок годности отечественной продукции составляет пять лет. На практике электроды могут храниться несколько дольше, не теряя при это своих характеристик.