Виды покрытий электродов для ручной дуговой сварки. Толщина и тд.

Электрод для ручной дуговой сварки можно представить себе как отрезок специальной проволоки, покрытый особым веществом — обмазкой. Стержень и обмазка выполняют при сварке разную работу: проволока соединяет металл, а покрытие улучшает сварочный шов и поддерживает дугу. Финальное качество работы зависит от грамотного выбора обоих этих компонентов. Основная часть сварочного электрода — его покрытие. В данной статье мы и виды покрытий электродов для сварки рассмотрим от и то.

Сварочная проволока бывает разной толщины (от 1 до 12 мм), её диаметр считается диаметром электрода. Чаще всего используют стержни толщиной 3 — 6 мм, так как они подходят для большинства типичных технических задач. А вот выбор обмазки не так прост: он зависит как от специфики работы, так и от тех качеств, которыми сварщик хочет наделить получаемый шов. Именно поэтому в функциях и видах обмазки стоит разобраться получше.

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

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.
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.
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.
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.

Электроды с низким содержанием диффузионного водорода

Электроды с низким содержанием диффузионного водорода: история и рекомендацииАвторы: инструктор Школы сварки Линкольн Электрик Джозеф Коласа и Джозеф Марлин, менеджер по сварочным электродам Достижения в области металлургии привели к появлению штучных электродов для дуговой сварки, которые впервые стали применяться для сварки на судоверфях во время Первой Мировой войны. По мере того, как в цехах и в монтажных условиях стали использовать все более сложные рабочие процедуры, во многих связанных со сваркой отраслях возникла потребность в надежных электродах, способных обеспечить низкое содержание диффузионного водорода в наплавленном металле.

В результате на рынке появилась отдельная категория «низководородных» сварочных электродов. Эти универсальные электроды стали предпочтительным выбором для множества задач и быстро получили широкое распространение в промышленности. Они идеально подходят для применения там, где основной металл подвержен растрескиванию, где предполагается сварка секций большой толщины или где основной металл имеет повышенное содержание легирующих элементов, как, например, высокоуглеродистая и низколегированная сталь.

Сварочные электроды имеют токопроводящий сердечник, который в большинстве случаев производится из стали. Через этот сердечник сварочный ток проходит от электрододержателя к рабочему изделию. При этом он плавится и становится наплавленным металлом. В ходе производства на сердечник методом экструзии наносится химическое покрытие, которое во время сварки образует слой флюса. После этого электроды проходят сушку при заданных параметрах. Это позволяет снизить содержание влаги до такого уровня, чтобы покрытие электрода смогло оптимальным образом выполнить свою функцию — испариться и образовать защитный газ и слой флюса для защиты сварочной ванны от контакта с азотом, водородом и кислородом. Состав покрытия электрода также позволяет контролировать легирование и свойства наплавленного металла.

Сегодня предлагается множество электродов для ручной дуговой сварки с низким содержанием диффузионного водорода в наплавленном металле. Например, к ним относятся серии EXX15, EXX16, EXX18, EXX18-X, EXX28 и EXX48. Их применение часто требуется в тех случаях, когда необходимо сократить вероятность водородного растрескивания при ручной дуговой сварке.

Такие электроды рекомендуются для трех широких сфер применения: • для трудносвариваемых сталей: низколегированных, высокоуглеродистых, высокосернистых и других подверженных образованию трещин сталей; • случаи, когда того требуют применимые кодексы; • для высокопроизводительной сварки толстопрофильных материалов в сложных пространственных положениях.

Свойства электродов Низководородные электроды могут иметь повышенную производительность наплавки или быстрое застывание (для сварки в сложных пространственных положениях) и способны обеспечить надежность соединений, соответствие требованиям рентгенографического контроля и высокую ударную вязкость и жидкотекучесть.
Некоторые водороды с низким содержанием диффузионного водорода в наплавленном металле имеют в классификации AWS суффикс -1. Этот суффикс означает, что данный электрод отвечает требованиям по повышенным прочностным характеристикам.

Сварочные материалы также могут иметь дополнительный идентификатор содержания диффузионного водорода. Этим идентификатором могут быть H4, H8 и H16. «H» и соответствующий номер обозначают миллилитры диффузионного водорода на 100 грамм наплавленного металла. Например, идентификатор H4 означает 4 мл диффузионного водорода на 100 грамм наплавленного металла.

Идентификатор «R» указывает на то, что электрод имеет влагоустойчивое покрытие. Чтобы получить такой индентификатор, после извлечения из упаковки или повторного прокаливания электроды в течение 9 часов подвергаются воздействию температуры 27°C при относительной влажности 80%. Содержание влаги после этой процедуры не должно превышать 0,4% по весу. Даже небольшое превышение этого порога может привести к появлению пористости и других дефектов.

Хотя электроды с низким содержанием диффузионного водорода в наплавленном металле лучше всего подходят для сварки на постоянном токе обратной полярности (особенно при диаметре 0,4 мм или меньше), они также пригодны для сварки на переменном токе. Более того, некоторые электроды серии EXX18, например, Excalibur® 7018 от компании Линкольн Электрик, предназначены специально для сварки на переменном токе.

Самые распространенные электродыЭлектроды с низким содержанием диффузионного водорода — это самый распространенный вид сварочных материалов в таких отраслях, как энергетика, общее производство, судостроение, трудносвариваемые стали, сварка в сложных пространственных положениях и трубопроводы (по ASME на подъем).

В частности, самые популярные электроды E7018 имеют некоторые особенности, которые отличают их от всех остальных серий. Они хорошо подходят для сварки в сложных пространственных положениях за исключением сварки на спуск и имеют высокое содержание железного порошка, что позволяет получить стабильную и тихую дугу с низким уровнем разбрызгивания, средней глубиной проплавления и высокой производительностью наплавки. E7018 образует достаточно много шлака, который легко удалить.

Этот класс электродов также хорошо подходит для сварки соединений в высокоуглеродистой или низколегированной стали с высокими механическими характеристиками. Универсальность электродов E7018 делает их хорошим выбором для многих задач.

Техника сварки и частые проблемыУспешность применения электродов E7018 с требованиями рентгеновского контроля и обеспечением низкого содержания диффузионного водорода в наплавленном металле во многом зависит от техники сварки. Самыми частыми дефектами при этом являются порообразование и растрескивание.

Какое-то время после установления дуги ее нужно сохранять очень короткой, потому что длинная дуга увеличивает вероятность появления пористости на этапе поджига. Поэтому между электродом и рабочим изделием не должно быть большого зазора. Длинная дуга потенциально может привести к проблемам с образованием шлака и появлению механических дефектов.

Большая длина дуги — это самая частая причина пористости при ручной дуговой сварке низководородными электродами. Большинство сварщиков привыкло касаться электродом рабочей поверхности, поднимать его и затем опять опускать ниже. Если дуга становится длинной, возрастает фактическое напряжение, из-за чего дуга становится горячее и возрастает расстояние между сварочной ванной и электродом. Если слишком далеко отодвинуть электрод от соединения, шлак не сможет обеспечить достаточную защиту зоны сварки. Из-за прорех в облаке защитного газа материал может преждевременно плавиться до образования шлака.

Перед сваркой нужно проверить настройки сварочного аппарата. Флюс имеет несколько важных функций, одной из которых является защита сварного соединения. Но при слишком высокой силе тока происходит преждевременное разрушение покрытия, которое приводит к дефектам соединения. Также избегайте слишком высокого значения функции Горячий старт — это тоже может привести к удлинению дуги, преждевременному сгоранию покрытия электрода и, как следствие, недостаточной газовой защите и появлению пористости.

Можно запомнить простое правило: для электродов с низким содержанием диффузионного водорода каждая тысячная дюйма диаметра электрода соответствует одному амперу, например, ¼» = 0,25 = 250 ампер, ⅛» = 0,125 = 125 ампер).

Далее, не делайте «копательных» движений электродом. Хотя существуют электроды, для которых это возможно, низководородные электроды лучше подходят для сварки с постоянным отставанием электрода под углом 5-10 градусов. Старайтесь поддерживать угол постоянным. Слишком большой угол отставания приведет к образованию «козырька» — неравномерному сгоранию покрытия электрода, из-за чего в соединение может попасть крупный фрагмент покрытия.

Во время второго прохода примените технику сварки с поперечными колебаниями или с валиками. В первом случае делайте поперечные колебания в виде горизонтальной восьмерки. Также следите за шириной шва. Чтобы получить максимальную общую ширину, старайтесь ограничить ширину каждого прохода 2 сантиметрами. При сварке валиками «нарисуйте» букву I и продолжите прямолинейное движение.

Еще важно помнить, что электроды приходится часто менять. Каждого электрода хватает лишь на определенную длину соединения, после чего работу придется прервать. Помните, что неправильный повторный поджиг дуги может привести к различными проблемам.
Одна из самых частых — это слишком вертикальное положение электрода, которое приводит к образованию козырька или удлинению дуги. Многие сварщики начинают сварку слишком высоко и проводят электродом по кратеру. Чтобы избежать этого, при повторном поджиге расположите электрод на высоте 6-12 мм от рабочего изделия или предыдущего шва.

Представьте, что у Вас есть пластина 20 см и шов 7 см. Многие сварщики установили бы дугу в конце предшествующего шва и затем провели электрод в краю пластины. Вместо этого, чтобы соединение получилось как можно ровнее, лучше начать в 6-12 мм до кратера. Электрод нужно направлять прямо в соединение под углом не больше 5-10 градусов.

Иногда приходится прервать сварку еще неизрасходованным электродом и затем продолжить работу. Вероятно, что при этом кончик электрода успеет затвердеть, а покрытие станет жестким и ломким. Большинство операторов в таком случае вставляют электрод в электрододержатель и стучат им по поверхности, как молотком. Этого делать не нужно, потому что так можно отломить часть покрытия электрода, что скажется на образовании шлака и может привести к смещениям и растрескиванию металла шва.

Вместо этого отсоедините электрод и с силой потрите его о поверхность сварочного стола. Не стучите им. Нужно, чтобы после трения на кончике проступил сердечник электрода — это позволит установить хороший электрический контакт и обеспечить хорошую газовую защиту.

Кроме того, чтобы после вскрытия упаковки электроды не накапливали влагу, их нужно хранить в подходящих условиях. Электроды с низким содержанием диффузионного водорода в наплавленном металле можно подвергнуть прокалке для удаления влаги. Рекомендуемые параметры для этой процедуры можно узнать у производителя электродов.

Таким образом, чтобы обеспечить высокое качество РДС, особенно с применением электродов с пониженным содержанием диффузионного водорода в наплавленном металле, нужно знать соответствующую технику сварки. Понимание того, как работают эти электроды, и изучение методов высококачественной сварки полностью себя окупят за счет надежных сварных швов и отсутствия проблем с пористостью.

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.

Подготовка стержней. Первым делом требуется нарезать выпрямленную сварочную проволоку на части определённой длины. Полученные отрезки очищают от масла, окалины и окислов.
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.
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.
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.
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!

Маркировка рутиловых электродов

На упаковках и в технической документации в маркировке отечественных электродов присутствует буква Р, у зарубежных производителей – R. Полное условное обозначение состоит из цифр и букв. Например, обозначение:

Э46-МР-3- 4-УД

Е430 (3) – Р26

расшифровывается так:

Э46 – тип электрода;
МР-3 – марка;
4 – диаметр, указываемый в мм;
У – для сварки углеродистых и низколегированных сталей;
Д – с толстым покрытием;
Е430 (3) – индексы, характеризующие металл шва и наплавленный металл;
Р – рутиловое покрытие;
2 – для сварки во всех положениях, кроме вертикального, выполняемого сверху вниз;
6 – постоянный ток обратной полярности.

В торговой сети можно купить электрод рутиловый с аббревиатурой МР-3С. Добавка этого индекса указывает на присутствие в покрытии добавок ионизирующего типа. Также выпускают электрод с добавкой целлюлозы. В этом случае к букве Р будет добавлена буква Ц.

Виды покрытий электродов для ручной дуговой сварки.

Существует несколько основных видов электродных покрытий:

кислое;
целлюлозное;
рутиловое;
основное.

Также имеется несколько наиболее распространённых, смешанных видов обмазки электродов:

кисло-рутиловое;
рутилово-основное;
рутилово-целлюлозное;
рутиловое с железным порошком;
прочие.

Попробуем разобраться в них получше.

Виды покрытий электродов для сварки РДС.

Кислое.

Отличается тем, что позволяет соединять детали, на которых имеется некоторое количество ржавчины или других загрязнений. Сварка без предварительной подготовки деталей особенно эффективна в труднодоступных местах, которые сложно нормально очистить. Также значительно ускоряет работу обилие кислорода, выделяемого из покрытия.

К сожалению, прочность соединения оставляет желать лучшего, а по окончании работы электродами с кислым покрытием на шве могут возникать горячие трещины. Неприятными фактами также являются сильное разбрызгивание металла и токсичность газов, из-за чего подрывается здоровье сварщика. По этим причинам кислую обмазку вытесняют рутиловая и кисло-рутиловая.

Своё название этот тип получил из-за состава, в котором преобладают окислы. Благодаря им при сварке выделяется кислород, поддерживающий интенсивное горение дуги.

Типы электродов: Э38, Э42. Максимальная прочность шва на растяжение достигает 412 МПа.

В российской маркировке данное покрытие известно под буквой «А», в международной — буквой «A» (английской).

Основные характеристики кислого покрытия электродов

Рутиловое покрытие.

За счёт множества положительных качеств электроды с рутиловным покрытием приобрели широкую популярность. Они рекомендуются новичкам и любителям. Сварка упрощается за счёт лёгкого образования дуги (в том числе и повторного) и низкого разбрызгивания металла.

Качество шва получается хорошим даже у начинающих сварщиков. Рутиловое покрытие не выделяет вредных для здоровья человека веществ. Единственное, к чему можно придраться — это стоимость электродов. Из-за более высокой цены профессиональные сварщики нередко отдают предпочтение кисло-рутиловому, рутилово-основному или рутилово-целлюлозному покрытиям.

Рутиловое покрытие названа так из-за высокого содержания двуокиси титана, которая в минералогии известна как рутил. В составе присутствуют и другие элементы: карбонат магния, слюда, ферромарганец, гранит и полевой шпат.

Типы электродов: Э42 — Э46. Швы, полученные такими электродами, имеют максимальное значение прочности 410 — 450 МПа.

Рутиловая обмазка в России обозначается символом «Р», в иностранной документации — «R».

Характеристики рутилового покрытия электродов для сварки

Основное покрытие для электрода.

Электроды с основным покрытием идеально подходит для ремонта ответственных конструкций и трубопроводов. Благодаря низкому выделению водорода и кислорода швы долгое время сохраняют свою прочность. Соединения устойчивы к появлению трещин, в том числе из-за сероводородных смесей (потому газопроводы лучше варить электродами с основной обмазкой).

Но данный материал покрытия имеет и неприятные особенности. Перед работой электроды нужно избавить от влаги, что достигается высокотемпературной прокалкой. Применение переменного тока недопустимо, а место соединения должно быть хорошо зачищено. Если эти условия не соблюдаются, то шов теряет свою прочность.

Свойства основного покрытия определяет её состав: флюорит (фторид кальция), карбонат кальция и карбонат магния. Фторид кальция, в частности, плохо работает с переменным током. Чтобы не образовывался нежелательный водород, обмазка должна быть сухой. К несчастью, она хорошо впитывает влагу, из-за чего перед началом сварочных работ требуется прокаливание.

Типы электродов: Э42А — Э50А. Предел прочности у швов, получаемых с их помощью, достигает 490 МПа.

В РФ данный вид покрытия( обмазки) маркируется литерой «Б», по международному стандарту — литерой «B».

Характеристики основного покрытия

Целлюлозное покрытие электродов.

Основные отличительные черты этого типа покрытия в том, что оно создаёт хорошую газовую защиту шва и производит совсем немного шлака. Газовое облако не даёт проникать в металл кислороду, азоту и водороду из атмосферы, улучшает горение дуги. Минимум шлака упрощает работу по вертикальным швам.

Хотя газы, образующиеся при сгорании органических частей целлюлозного покрытия, и поддерживают процесс сварки, наличие среди них водорода делает шов более хрупким. Электродами с целлюлозным покрытием нельзя варить закаливающуюся сталь. Ещё один неприятный момент: разлёт брызг при сварке может достигать 15%. Электроды с целлюлозным покрытием, как правило, прокаливают, но температура должна быть не выше 120 °C.

Целлюлозное покрытие названо так из-за целлюлозы, которая преобладает в составе. Также в этом покрытии присутствуют смола и железосодержащие элементы. Компоненты органического происхождения чувствительны к высоким температурам: при превышении 120 градусов они начинают разлагаться.

Типы электродов: Э42, Э46 и Э50. Предел прочности достигает 490 МПа.

Это покрытие в отечественной документации обозначается буквой «Ц», по стандарту ISO — «C».

Характеристики целлюлозного покрытия

Обязательно к прочтению каждому! Техника безопасности при проведении сварочных работ. Не шутите со своим здоровьем и здоровьем окружающих!

Отличительные черты

Электроды рутил имеют ряд положительных характеристик, которые выгодно отличают рутиловые и основные электроды. Вот некоторые отличия:

Нетоксичность газа при сварке.
Сильное горение дуги даже при перепадах напряжения в сети.
Минимальное разбрызгивание с минимальной потерей металла.
Шов – аккуратный, надежный, качественный с мелким рисунком.
Швы не сгибаются и не ломаются впоследствии.
Легко отделить шлаковую корку.
Позволяет производить сварку в любом положении – как вертикально, так и горизонтально.

Важно! Из-за состава рутиловые электроды при сварке способствуют увеличению вязкости металла, что предотвращает на шве деформации, пористость и трещины.

Из чего состоит покрытие электрода.

Для создания электродного покрытия, с заданными свойствами, используются различные ингредиенты и их сочетания. Все их можно разделить на категории по той роли, которую они выполняют при сварке.

Основное составляющее электродного покрытия

Газообразующие. Создают при сварке газовое облако вокруг дуги. Этот газ не даёт проникнуть в металл кислороду, водороду и азоту из атмосферы. К этой категории можно причислить: целлюлозу, пищевую муку, древесную муку, декстрин, крахмал и карбонаты.
Шлакообразующие. Формируют шлаковый слой, который защищает металл от атмосферы и замедляет его остывание. Сюда относят: доломит, мрамор, каолин, марганцевую руду, кварцевый песок, мел, полевой шпат, титановый концентрат и другие вещества, способные преобразовываться в шлак.
Легирующие. Эти добавки придают металлу шва особенные свойства: прочность, пластичность, стойкость к окислению, высоким и низким температурам. Среди таких веществ: вольфрам, молибден, титан, марганец, никель, ванадий и хром.
Раскисляющие. Кислород в сварных соединениях приводит к повышению хрупкости металла. Убрать его можно, если добавить в расплавленный металл алюминий, кремний, титан или марганец.
Стабилизирующие. Их можно было бы отнести и к газообразующим, так как они тоже выделяют газ. Но этот газ предназначен не для защиты сварочной ванны, а для поддержания горения дуги. Сюда входят хромат, селитра, поташ и другие калиевые соединения.
Связующие. Назначение этих компонентов обмазки — соединение элементов покрытия друг с другом и со сварочной проволокой. Наибольшее распространение в качестве связующего компонента получило жидкое стекло.
Формующие. Улучшают пластические свойства покрытия, что важно при машинном способе нанесения обмазки. К этим веществам относятся каолин, бентонит и другие.

Для увеличения эффективности сварочного процесса в состав покрытия для электрода может добавляться железный порошок.

Некоторые ингредиенты могут выполнять не одну, а несколько функций: например, создавать защитное газовое облако, поддерживающее горение дуги, а затем обращаться в шлак, защищающий металл шва.

Электроды с рутиловым покрытием

Основой покрытия рутиловых электродов выступает диоксид титана. При сгорании он обеспечивает надежную защиту сварочной ванны газом, что обеспечивает сварочному шву большую стойкость от растрескиваний.

При сгорании рутиловых электродов нет сильного разбрызгивания металла, а сварочная дуга имеет более стабильное горение. К сожалению, слабые стороны электродов с рутиловым покрытием, это боязнь влаги. Также рутиловые электроды не рекомендуется использовать для сварки металлоконструкций, которые будут подвергаться серьёзным температурным нагрузкам в процессе эксплуатации.