Чем покрыты электроды для сварки

Из чего состоит сварочный электрод – виды покрытий, маркировка, классификация

Чтобы создать условия для стабильного горения дуги, а также придать сварному шву требуемые свойства, используется специальное покрытие сварочных электродов, представляющее собой порошкообразный материал, которым покрывается изделие. От качества такого покрытия напрямую зависят эффективность выполняемой сварки и прочность свариваемых конструкций.

Покрытые сварочные электроды

Свойства компонентов покрытия электрода

Для того чтобы шов вышел хорошего качества, нужны специальные компоненты. Итак, выполняя сварочные работы, в зоне сварки нужно обеспечить создание самых подходящих условий для быстрого и надежного соединения металлических поверхностей. Перечислим основные задачи, которые выполняют электроды со спецпокрытием.

Стабилизация разряда дуги

Чтобы сварная дуга имела максимальную стабильность, электроды покрываются специальными веществами, которые имеют низкую величину потенциала ионизации. Это приводит к тому, что при выполнении сварочных работ дуга насыщается свободными ионами, стабилизирующими процесс горения. Сегодня покрытие электродов может включать в себя такие компоненты, как поташ, натриевое или калиевое жидкое стекло, мел, титановый концентрат, барий углекислый и прочее. Данные покрытия носят название ионизирующих.

Защита области сварки от атмосферных газов

Компоненты, входящие в состав покрытия электрода, способствуют созданию защитного облака, состоящего из диоксида углерода и монооксида углерода, а также участвуют в образовании шлакового слоя, образующегося на сварном шве и укрывающим сварочную ванну от газов, содержащихся в окружающем воздухе. К образующим газ компонентам относятся декстрин, целлюлоза, крахмал, пищевая мука и другие. А шлак образуют каолин, мрамор, мел, кварцевый песок, титановый концентрат и прочее.

Компоненты покрытия электрода и их свойства

Помимо защиты шва от содержащихся в воздухе газов шлак способствует снижению скорости охлаждения металла и его последующей кристаллизации, что в свою очередь благоприятно сказывается на выходе из свариваемого металла газов и ненужных примесей.

Легирование металла шва

Легирование способствует улучшению ряда свойств сварного шва. Основные металлы, которые способствуют легированию, – это титан, марганец, кремний и хром.

Раскисление расплава

Во время сварки очень важно удалить кислород из металла, для чего используются специальные раскислители – это вещества, вступающие в реакцию с кислородом эффективнее железа, и связывающие его. Это титан, молибден, алюминий или хром, добавляемые как ферросплавы в состав покрытия электрода.

Связывание всех составных элементов воедино

Покрытые электроды нуждаются в крепкой связи покрытия со стержнем, а также всех составляющих элементов покрытия между собой. При этом главным связующим компонентом является силикат натрия или жидкое калиевое стекло. Стоит напомнить, что жидкое стекло (по сути силикатный клей) еще и отлично стабилизирует сварочную дугу, что делает его незаменимым компонентом электродов всех видов.

Особенности покрытий

Состав и толщина используемых покрытий оказывает непосредственное влияние на такие показатели как стабильность электродуги, вязкость расплавленного металла, а также шлака, особенности поведения металла при переходе в сварочную ванну и прочее.

Химический состав покрытия

Выделяют следующие виды покрытий в зависимости от входящих в его состав компонентов.

Рутиловые

В их основе – минерал рутил, который составляет основную часть покрытия, остальные компоненты — это кремнезем, карбонат магния или кальция, ферромарганец. Электроды с рутиловым покрытием отличаются тем, что переход металла в сварочную ванну происходит с минимальным разбрызгиванием. Шов получается ровным, характеризуется легким отделением окалины, что способствует высокому качеству выполняемой работы. Рутиловые электроды также обеспечивают повторное легкое зажигание дуги, делая процесс сваривания более быстрым. Также к достоинствам такого покрытия относится то, что оно безопаснее для здоровья сварщика.

Рутиловые электроды бывают не только чистого типа, но еще и смешанного: рутилово-основные, рутилово-целлюлозные, рутилово-кислые. Вся совокупность электродов с рутиловыми покрытиями позволяет работать практически с любыми видами швов.

Схема сварки покрытым электродом

Основная особенность покрытий этого вида – создание в процессе сваривания большого объема газов и небольшого процента шлаков, что весьма удобно при варке вертикальных швов. Электроды с целлюлозным покрытием могут включать в свой состав органические смолы, тальк, собственно целлюлозу и разные ферросплавы. Единственным недостатком такого покрытия является низкая пластичность металла шва, которая вызвана большим объемом водорода, выделяющимся при сгорании органики, а также повышенная разбрызгиваемость металла.

Основные

В состав таких электродов входят карбонаты магния и кальция, в качестве которых чаще всего выступают мрамор, доломит и магнезит. Лучше всего сварочные работы на таких электродах выполнять при постоянном токе, поскольку при переменном добавляемый в такие электроды (для разбавления шлака) плавиковый шпат может ухудшать качество шва. Но при небольшом количестве плавикового шпата в составе покрытия вполне допускается работать с переменным током.

Электроды с основным покрытием используют при сваривании ответственных стальных конструкций, так как металл получаемого шва обладает высокой пластичностью. К особенностям при работе с такими электродами можно отнести тот факт, что швы получаются довольно грубыми и выпуклыми. Хранить их необходимо в сухом месте, потому что электроды такого типа отличаются высокой гигроскопичностью.

С железным порошком

Внедрение в состав покрытия железного порошка значительно увеличивает производительность труда. Проплавляющая способность дуги увеличивается, что положительно сказывается на качестве сварки соединений с повышенными или неравномерными зазорами, а также облегчает повторное зажигание дуги.

Кислые покрытия

Эти электроды покрываются оксидами железа и марганца, которые выделяют в сварочную дугу значительный объем кислорода. Это уменьшает поверхностное натяжение, придавая металлу большую тягучесть, повышая тем самым ее температуру и делая расплавленный металл более текучим. Что благоприятно сказывается на скорости работы, но повышает опасность подрезов.

Также марганец образует опасные оксиды, которые отрицательно влияют на здоровье сварщика, поэтому в последнее время такие покрытия заменили на рутилово-кислые.

При выборе сварочных электродов следует обязательно учитывать состав их покрытия, вид которого указан в маркировке.

Схема сварочного электрода

Толщина покрытия электродов

ГОСТ 9466-75 регламентирует разделение электродов на несколько типов по толщине, отталкиваясь от соотношения внешнего диаметра электрода D к диаметру стержня d.

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).

Влияние влажности на электроды

Содержащаяся во влажных электродах вода (а именно входящий в ее состав водород) крайне негативно влияет на качество сварных соединений, способствуя образованию трещин и ухудшая стабильность дуги. Чтобы удалить лишнюю влагу перед началом работы рекомендует прокалить электроды, что значительно повышает устойчивость электродуги и благоприятно сказывается на качестве швов. Для сварки особо важных конструкций необходимо использовать электроды с пониженным содержанием водорода.

Маркировка сварочных электродов

Производство покрытий для электродов

При производстве сварочных электродов необходимо не только точно соблюсти количественное содержание всех необходимых компонентов, но и обеспечить их равномерное распределение по всей длине покрытия. Для этого применяется точное оборудование, которое качественно измельчает используемые вещества, просеивает через систему сит, формирует обмазочный состав в нужной консистенции и наносит его на стержень.

После смешивания сухих компонентов к ним добавляют жидкое стекло, которое выступает в качестве связующего элемента, способствующего эффективному превращению сырья в единую массу. Получаемая в итоге паста наносится на электроды методом опрессовки, после чего они поступают в специальные камеры на просушку и дальше – на прокалку.

Грамотный выбор электродов для сварки поможет даже не самому опытному сварщику обеспечить должное качество сварочных работ, а также сэкономит время и средства.

Покрытие электродов

Содержание:

1. Назначение покрытия
2. Размеры покрытия
3. Виды покрытия
4. Интересное видео

Электрод, предназначенный для соединения отдельных деталей, в большинстве случаев, представляет собой стержень из металла, который снаружи защищен специальным покрытием. Оно также известно под названием обмазка.

Покрытие электродов осуществляет функцию преграды между зоной сварки и воздухом, что исключает возникновение окислительного процесса. Обмазка применяется для электродов, предназначенных для соединения изделий из различных материалов, но имеет некоторые различия в зависимости от типов этих расходных элементов.

Назначение покрытия

Все виды электродов делятся на неметаллические, к которым относятся графитовые и угольные, и металлические. В свою очередь электроды, изготовленные из металла, разделяются на неплавящиеся и плавящиеся. Неплавящимся электродам покрытие не требуется, зато плавящиеся элементы нуждаются в защите. Эту функцию осуществляет специальная обмазка металлического внутреннего стержня, состоящая из нескольких компонентов.

Электроды с покрытием способствую образованию прочного, качественного шва без трещин и пор. Во время сварочного процесса образует оболочка из шлака, которая осуществляет защиту от негативного внешнего влияния. Она увеличивает время остывания соединения, благодаря чему из шва успевают выходить все посторонние включения, снижающие его качество.

Сварка покрытыми электродами обеспечивает стабильность горения дуги и простоту ее зажигания. Благодаря содержанию в обмазке ферросплавов из сварочной ванны происходит удаление кислорода – главного виновника образования пор в месте соединения.

Покрытие позволяет формировать облачко, состоящее из угарного и других газов. Оно осуществляет предохранение от окисления атмосферным воздухом. Насыщение расплава легирующими элементами улучшает качество соединения. Следствием удаления из расплава кислорода является процесс раскисления, что обеспечивается находящимися в обмазке таких веществ, как алюминий, титан, молибден, хром, марганец, графит. Эти компоненты более активно, чем кислород взаимодействуют с кислородом, связывая его.

Для придания соединению пластичности в обмазку добавляют бентонит и каолин. Для некоторых видов электродов в обмазку добавляют железный порошок, чтобы увеличить коэффициент наплавки.
Ручная дуговая сварка покрытыми электродами обеспечивает получение надежного и долговечного соединения металлических изделий.

Размеры покрытия

При осуществлении различных сварочных работ большую роль играет правильный выбор электродов. Чем большую толщину имеет свариваемое изделие, тем большим диаметром должен обладать электрод. В зависимости от этого выставляется величина тока на оборудовании.

Дуговая сварка покрытыми электродами требует грамотный выбор этих расходных элементов. При выборе электродов следует подвергать анализу величину размеров покрытия на нем. Каждое значение диаметра требует конкретную толщину покрытия. Обмазка наносится на определенной длине стержня.

Градация этого габарита, определенная в ГОСТе 9466-75, начинается с тонких, и заканчивается особо толстыми. Между ними находятся средние и толстые. Покрытия, имеющие статус тонких, обозначаются как «М», средние как «С». Толстые имеют обозначение «Д», а особо толстые носят обозначение «Г».
Эти буквы являются частью общего обозначения электродов с покрытием.

Для электродов, считающихся наиболее качественными, толщина обмазки находится в диапазоне от 0,5 до 2,5 миллиметров. У электродов с маленьким диаметром этот размер не превышает 0,3 миллиметра. Масса покрытия составляет примерно половину от значения общего веса расходного элемента.

Обмазкой, представляющей собой твердое пористое вещество, покрывают практически весь стержень, за исключением небольшого участка на его краю, размером приблизительно 20-30 миллиметров. Этот участок оставляют для того, чтобы поместить электрод в специальный держатель для его фиксации, что приводит к удобству работы с ним.

Виды покрытия

Виды покрытия электродов разделяются на некоторое количество групп, каждая из которых имеет свое обозначение. Типы покрытия электродов разделяются на:

• основное, обозначаемое как «Б», белого или бежевого цвета;
• кислое, обозначаемое «А», серого цвета;
• целлюлозное, имеющее обозначение «Ц», светло-серое с коричневатым оттенком;
• рутиловое, имеющее обозначение «Р», различных цветов, таких как серый, синий, зеленый, красноватый.

Также существуют покрытия смешанного типа, что отражается в их обозначении. Так, например, сочетание букв РЦ следует расшифровывать как рутилово-целлюлозное, а «РА» соответственно как рутилово-кислое. Буква «П» – обозначение других видов покрытий. Такая градация определяется наличием химических элементов, входящих в состав покрытия. Выбор покрытия следует осуществлять в зависимости от металлов, подвергаемых соединению.

Основное

Основное покрытие электродов содержит в основной массе карбонаты кальция и магния. Для того, чтобы произошло разбавление шлаковой корки в обмазку добавляют особый элемент в виде плавикового шпата. Это несколько ухудшает возможность работы при использовании переменного тока, поэтому электроды с основным покрытием рекомендуется использовать при работе с током постоянной величины.

Отличие этого вида покрытия состоит в том, что в образующейся газовой среде отсутствует водород, который может привести к образованию трещин холодного вида. Шов при использовании электродов с основным покрытием получается повышенной пластичности.

Большим преимуществом является возможность выполнения сварки при всех положениях, однако, следует учитывать, что шов вследствие значительной вязкости будет несколько выпуклым и не совсем эстетичным.

Кислое

Электроды с кислым покрытием обладают обмазкой, содержащей железную и марганцевую руды. Это способствует выделению на место сварки значительного количества кислорода. Результатом является повышение температуры и одновременно снижение поверхностного натяжения, что придает ему текучесть.

Увеличивается скорость сварочного процесса, но возникает опасность возникновения подрезов. Кислые электроды несут с собой некоторую опасность, поскольку в их покрытии содержатся оксиды марганца, обладающие токсичностью. Существуют марки электродов с кислым покрытием, однако более предпочтительными являются электроды с рутилово-кислым покрытием.

Целлюлозное

Соответственно названию основной элемент этого вида покрытия – целлюлоза. Также туда входят органические вещества в виде смол. Особенностью является то, что при сгорании в сварной дуге образуется значительное количество защитного газа. При этом шлака, наоборот, образуется мало.

Электроды с целлюлозным покрытием имеют некоторый недостаток, заключающийся в том, что при сварке появляются раскаленные брызги металла. Кроме того, металл шва имеет низкую пластичность. Это обусловлено наличием немалого количества водорода, выделяющегося при горении органических веществ.

Существующие марки электродов с целлюлозным покрытием характерны высокой скоростью осуществления сварочного процесса. К их достоинствам является возможность сварки во всех положениях, даже такому, при котором движение электрода происходит сверху вниз, что не под силу большинству электродов. Недостатками являются большое разбрызгивание горячего металла, образование подрезов на кромках, грубая поверхность получаемого шва.

Рутиловое

Такое покрытие содержит такой элемент, как природный концентрат рутил. Добавками являются полевой шпат, магнезит. Двуокись титана гарантирует легкое разжигание дуги. Брызг образуется немного.

Электроды обладают хорошими технологическими характеристиками. Вредность работы с ними менее, чем с другими электродами. Еще одно достоинство состоит в том, что зажигание дуги может происходить без непосредственного контакта электрода с поверхностью детали, поскольку пленка, образуемая в кратере, играет роль проводника. Особое значение это имеет, когда сваривание осуществляется короткими стежками.

Электродами можно осуществлять соединение даже загрунтованных поверхностей и шов при этом не будет уступать по прочности и надежности. Дуга обладает стабильностью, имеется возможность использования любого вида тока. Практически отсутствуют брызги раскаленного металла. Шов получается свободным от пор.

Интересное видео

Основные виды покрытий сварочных электродов, которые обязательно нужно знать

Покрытие сварочных электродов – гомогенизированная масса смешанных химических соединений, нанесенных на специальный металлический стержень. Главная задача таких веществ состоит в обеспечении требуемых свойств сварного шва и способствовать правильному, бесперебойному горению дуги при сварке. В зависимости от конечных целей производятся те или иные разновидности электродов с определенными свойствами. Их разнообразие, ассортимент постоянно обновляются на рынке. Разберемся детально в наиболее важных разновидностях.

Целлюлозные электроды

Такие покрытия изготовляются из целлюлозы (до 50%), которая состоит из органических материалов, где в основном используется древесная мука. В состав также могут входить ферросплавы, смолы органического происхождения, тальк. Целлюлозные электроды тонкие, образуют малое количество легкоудаляемого шлака и являются наиболее подходящими для позиционной сварки (при работе с вертикальными швами шлак не сползает вниз). Хорошие результаты получают при односторонней сварке в любом положении, при сваривании корня шва на трубопроводах. В таком случае обратный валик шва ровный и относительно аккуратный. При нагревании электроды диссоциируют на водород и диоксид углерода, которые, в свою очередь, служат в качестве защитных газов. Обычно используется источник постоянного тока. С помощью стабилизаторов для целлюлозных электродов может использоваться переменный ток. По ГОСТу соответствуют таким типам электродов: Э 42, Э 46 и Э 50.

Недостатки

Наплавленный метал содержит относительно повышенное количество водорода, понижающее пластичность сварного шва, в связи с чем вероятны холодные трещины. Характерны брызги.

Электроды с рутиловым покрытием

Как известно, рутил – титановый минерал. Для этой разновидности электродов в покрытии используют концентрат диоксида титана (TiO2), наносимый на стальные стержни. Он дает кислый шлак, обеспечивает газовую защиту из водорода, окислов азота и углерода. Эти электроды используются для низкоуглеродистых сталей в любых пространственных положениях. В классификации ГОСТа по механических свойствам сопоставимы с типом Э 42 и Э 46. Добавление небольшого количества целлюлозы в рутиловые электроды, обеспечивает дополнительный запас для газовой защиты. Иногда незначительное добавление целлюлозы в рутил дает дальнейшее повышение производительности, такая комбинация называется рутил-целлюлозное покрытие (RC). Кроме того, могут быть комбинации с основными и кислыми покрытиями (RB и RA соответственно).

Особенности. По сравнению с электродами на кислой основе, рутиловые «собратья» при сварке производят металл более стойкий к трещинам, они дают меньше брызг и стабильное, сильное горение сварочной дуги при переменном токе. Относительно не восприимчивы к ржавчине, окислениям, влаге. Рутиловые электроды дают просто отделяемый шлак, отлично показывают себя при сваривании вертикальных швов. Пористость возможна в редких случаях при нарушении технологии сварки, например, если для тонкого металла применяются слишком толстые электроды или есть зазоры в тавровых соединениях. Замечательно показывают себя на участках с короткими швами, где необходимы частые перерывы и повторные поджигания дуги.

Слабые стороны

Рутиловые электроды, попавшие под влияние влаги, можно использовать лишь через сутки (потребуется предварительное прокаливание около часа при температуре выше двухсот градусов по Цельсию). Нежелательно их эксплуатация для сваривания конструкций, подвергающихся высоким температурам и ползучести.

Электроды с кислым покрытием

Указанный тип покрытия электродов содержит оксиды металлов, включая оксид железа, силикаты и оксида марганца, которые производят кислый шлак. Соотносятся по ГОСТу с типами э 38 и Э 42. Могут использоваться постоянный и переменный ток. В связи с высоким содержанием кислорода, кислые электроды повышают температуру, делая металл сильно текучим. С одной стороны, перечисленные особенности способствуют быстрой сварке, а с другой могут привести к появлению пор и низкой прочности сварного шва, и подрезам. Для нивелирования этого добавляются некоторые раскислители, улучшающие механические свойства и способность шлака легко удаляться.

Недостатки

Удлиненная дуга, наличие ржавчины, окислов существенно повышают вероятность горячих трещин и пор в сварочном шве. Кислые электроды повышают содержание водорода в сварочной ванне. Они токсичны, обладают повышенным брызгообразованием.

Основные электроды или низководородные электроды

Базовый электрод разновидности содержит карбонат кальция, карбонат магния, фторид кальция и другие минералы (такие как плавиковый шпат). Эти электроды должны храниться в сухом состоянии и правильно подогреваться перед использованием. Газовая защита включает в себя углекислый газ с низким содержанием водорода и кислорода. Контроль водорода обеспечивает защиту от воздействия атмосферы, делает электроды пригодными для высоко- и низколегированных сталей, для сталей с низким содержанием углерода. При сварке под воздействием высоких температур дуги происходит диссоциация карбонатов, которая в конечном итоге способствует повышенной основности шлаков, появлению защитной среды газов практически без выделения водорода. Дополнительно водородную составляющую связывает фтористый кальций. Из-за таких особенностей разновидность получила свое второе название – фтористо-кальциевые электроды. Они незаменимы для сооружений с жесткой основой, для закалывающихся сталей, предрасположенных для появления холодных трещин, а также образуют швы не склонные к быстрому старению. Низководородные электроды в ручной дуговой сварке используют вне зависимости от пространственного положения. Швы могут быть значительной толщины.
Тип в соответствии с ГОСТ 9467-75 по механике наплавлений: сопоставляется с Э42А — Э50А.

Слабые стороны

Возможно возникновение пор в случае если свариваемый металл будет иметь ржавчину, окисления. Дуга при горении менее стабильна чем у других видов электродов. Применяется преимущественно с постоянным током. Для переменного потребуется поташ или специальный калий-натриевые соединения сочетании с прогревом электродов (до 400 °C).

Электроды с примесью железного порошка

Железный порошок добавляют во все типы покрытий для повышения эффективности электродов. Дополнительный порошок железа увеличивает скорость осаждения. Это уменьшает напряжение, позволяет целлюлозным электродам справиться с переменным током. Кроме того, добавка контролирует вязкость шлака. Свойство весьма полезное в позиционной сварке.

Выводы

Подведем краткие итоги в табличном виде.

Покрытие сварочных электродов отличается своими параметрами, свойствами, сферой применения. Мы рассмотрели основные виды покрытий, обозначили главные преимущества, недостатки. Надеемся, что материал будет максимально полезным для вас, наши уважаемые читатели.

Состав покрытия электрода

Начинающему сварщику необходимо узнать, из чего состоит электрод и как правильно его выбрать. В случае ошибки даже опытный мастер не сможет выполнить шов качественно. Выпускается более 200 видов расходников под разные задачи.

Сварочный электрод – металлический стержень, сделанный из электропроводных материалов.

Сведения об электродах

Изделие представляет собой стержень длиной 25-45 см из электропроводящего материала.

Назначение материалов

Сварочный электрод нужен для создания стабильного электродугового разряда.
Благодаря его высокой температуре кромки соединяемых заготовок плавятся и сливаются воедино.

Дуга возникает при следующих условиях:

• расходник и детали подключены к источнику тока;
• промежуток между ними составляет 2-4 мм.

Классификация элементов

Расходники делятся на типы:

1. Плавящиеся. Снабжены покрытием, выполняющим защитную и другие функции.
2. Неплавящиеся.

Электроды делятся на типы по составу покрытия.

Первый тип по составу покрытия делится на виды:

1. Кислые.
2. Основные.
3. Целлюлозные.
4. Рутиловые.

Толщина покрытия характеризуется отношением диаметров D электрода и d стержня.

Различают 4 вида:

1. Особо толстое – D/d больше 1,8.
2. Толстое – менее 1,8.
3. Среднее – менее 1,45.
4. Тонкое – менее 1,2.

Особенности эксплуатации

По типу электрода подбирают ток:

• постоянный;
• переменный.

Первый вариант обеспечивает более высокое качество шва. Различают 2 подвида:

1. Постоянный с прямой полярностью. Положительный полюс источника подключают к заготовке.
2. С обратной полярностью. «Плюс» подключен к электроду.

Постоянный ток обеспечивает высокое качество шва.

От полярности зависит температура нагрева расходника и заготовки.

Различают 4 вида швов:

1. Потолочные.
2. Вертикальные снизу вверх.
3. Те же в противоположном направлении.
4. Нижние.

Некоторые электроды не позволяют выполнять потолочные и вертикальные швы из-за высокой текучести металла в сварочной ванне.

Надежность соединения зависит от следующих параметров:

1. Силы тока.
2. Длины дуги.
3. Диаметра расходника.
4. Скорости и характера его перемещения.
5. Угла наклона к поверхности заготовок.

Надежность соединения зависит от диаметра электрода.

Длину дуги стремятся делать наименьшей. В противном случае происходит следующее:

1. Металл расходника успевает окислиться за время пути к сварочной ванне.
2. Дуга «гуляет» по стыку, что приводит к распределению тепла по большой площади. В результате уменьшается глубина провара, усиливается разбрызгивание основного материала (он отскакивает от нерасплавленной поверхности).

При большой величине промежутка между расходником и заготовкой шов получается грязным и неаккуратным.

Коротко о марках электродов

ГОСТ 9467-75 устанавливает единую буквенно-цифровую систему обозначения расходников.

Марку записывают в виде дроби, например:

1. Числитель – Э46-МР-3 АРС-3-УД.
2. Знаменатель – Е432(3)-Р21.

Первый символ числителя обозначает способ сварки. В данном случае – ручная дуговая (литера Э).

Далее указывают временное сопротивление наплавки разрыву в кгс/кв. мм. В указанном примере – 46. Если изделие придает шву повышенные прочность и пластичность, после числа ставят литеру «А» (например, Э50А).

ГОСТ устанавливает систему обозначения электродов.

Следующая позиция – марка электрода (МР-3).

АРС – сокращенное обозначение производителя (завод «Арсенал»).

Следующий символ обозначает тип стали:

• У – углеродистую и низколегированную;
• Л – легированную;
• Т – теплостойкую;
• В – высоколегированную с особыми свойствами.

Литера «Н» на этом месте означает «наплавочный электрод». Такие изделия используются для восстановления стертых участков (например, седла вентиля).

Следующая буква обозначает толщину покрытия:

• М – тонкое;
• С – среднее;
• Д – толстое;
• Г – особо толстое.

Первый символ знаменателя – тип электрода по международной системе обозначений. В данном примере – плавящийся (литера E).

На электродах указывается их тип.

Далее указывают прочность на разрыв в десятках МПа. Для данного расходника это 430 (МПа).

Следующая цифра означает относительное удлинение расходника. 2 – это 24% и более.

Далее цифрой обозначают допустимую температуру. Например, 3 – до -20°С, 6 – до -50°С и т.д.

Следующим символом зашифрован тип покрытия:

• Р – рутиловое;
• А – кислое;
• Б – основное;
• Ц – целлюлозное.

Обмазку смешанного типа обозначают сочетанием букв. Например, РЦ расшифровывается как рутилово-целлюлозный.

Присутствие в покрытии железного порошка показывают литерой Ж: РЖ, АЖ и т.д.

Предпоследней цифрой в марке зашифрованы допустимые пространственные положения шва:

• 1 – все;
• 2 – все, кроме вертикальных в направлении сверху вниз;
• 3 – нижние, горизонтальные на вертикальной плоскости и вертикальные снизу вверх;
• 4 – нижние и нижние в лодочку.

Последняя цифра обозначает род тока. Например, 0 – постоянный обратной полярности («плюс» подключается к электроду), 1 – постоянный и переменный и т.д.

Особенности покрытия электродов

Обмазка – это твердое пористое вещество. Ей покрывают весь стержень за исключением крайнего участка длиной в 20-30 мм, предназначенного для фиксации в электрододержателе.

Обмазкой покрывают весь стержень электрода.

Какую роль выполняет покрытие

В результате сгорания смеси происходит следующее:

1. Формируется облако из угарного и прочих газов. Они нужны для защиты расплава от окисления атмосферным воздухом.
2. Образуются свободные ионы, поддерживающие горение дуги. Частицы выступают переносчиками заряда.
3. Из стали удаляется кислород (происходит раскисление).
4. Расплав насыщается легирующими элементами. Они улучшают свойства материала.
5. Свежий шов покрывается шлаком. Он защищает металл от окисления атмосферным воздухом и замедляет его остывание. В результате газы и примеси успевают покинуть шов до кристаллизации, предотвращается появление трещин.

Перечисленные эффекты проявляются в разной степени в зависимости от вида обмазки.

Свойства компонентов покрытия

Для стабилизации дуги используются вещества с низким ионизационным потенциалом:

1. Поташ, аммиачная селитра, хромат калия.
2. Силикатный клей с натрием или калием (жидкое стекло). Одновременно играет роль связующего вещества.
3. Бария карбонат.
4. Титановый концентрат.
5. Карбонат кальция (мел).

Покрытие состоит из силикатного клея и титанового концентрата.

Облако защитных газов образуют компоненты:

1. Целлюлоза.
2. Декстрин.
3. Пищевая и древесная мука.
4. Крахмал.
5. Мрамор.

Шлак образуется благодаря следующим элементам:

1. Мрамору.
2. Калию, полевому и плавиковому шпату.
3. Мелу.
4. Титановому концентрату.
5. Кварцевому песку.
6. Марганцевой руде.
7. Рутилу, ильмениту.

1. Титан.
2. Кремний.
3. Марганец.
4. Хром.
5. Ванадий.
6. Графит.
7. Молибден.

Шлак образуется благодаря мрамору и калию.

Для раскисления вводятся в виде ферритов следующие вещества:

1. Алюминий.
2. Титан.
3. Молибден.
4. Хром.
5. Марганец.
6. Графит.

Эти элементы активнее железа реагируют с кислородом, связывая его.

Помимо перечисленных компонентов, применяются и другие.

Для придания пластичности вводятся т.н. формующие добавки – бентонит и каолин.

Некоторые марки содержат железный порошок, увеличивающий коэффициент наплавки.

Цвет электродов

Обмазки имеют следующий окрас:

1. Основные – бежевый или белый.
2. Кислые – серый.
3. Целлюлозные – светло-серый с коричневым оттенком.
4. Рутиловые – серый, синий, зеленый или коричневый.

Цвет электродов может быть серым.

Приведенный перечень соответствует большинству изделий, но встречаются и зеленые основные расходники, белые кислые и т.д.

Как производится электродное покрытие

Оболочка изготавливается в следующем порядке:

1. Компоненты перетирают в муку.
2. Их просеивают через систему сит и смешивают с точным соблюдением пропорций.
3. В сухую смесь вводят жидкое стекло (связующее).
4. Покрытие тщательно перемешивают.

Применяют 2 способа нанесения обмазки на проволоку:

• опрессовку;
• окунание.

Нанесение обмазки на проволоку происходит опрессовкой или окунанием.

Необходимо точно соблюдать количество компонентов и равномерно распределять их. Поэтому для производства покрытия требуется специальное оборудование.

Как влага влияет на материалы

Все виды покрытия электродов из-за высокой пористости хорошо впитывают воду. В результате они теряют защитные и другие свойства, что приводит к ухудшению качества шва.

Необходимо делать следующее:

1. Хранить изделия из открытой пачки в специальном герметичном пенале с теплоизолированными стенками, которые предотвращают конденсацию влаги.
2. Перед работой подсушивать расходники в особых печах, соблюдая длительность и температуру, указанные на упаковке.

Если изделие не было использовано в течение 2-3 часов, его снова придется прокаливать.

Число процедур ограничено 3-4 (указано на упаковке). Многократный прогрев приводит к осыпанию покрытия.

Рабочие свойства рутиловой оболочки в полной мере проявляются при наличии небольшого количества влаги. Поэтому такие изделия сушат при температуре не выше +200°С, а к работе приступают только через сутки.

Основные типы электродов

Состав покрытия электродов оказывает существенное влияние на эксплуатационные характеристики расходника.

Кислые

В покрытиях этого типа шлакообразующими компонентами выступают оксиды железа и марганца, реже титана. Есть марки с добавлением кремнезема. С целью формирования газовой защиты в состав смеси вводят органические вещества: оксицеллюлозу, декстрин, крахмал.

В кислые электроды добавляют кремнезем.

1. Заготовки можно не зачищать от ржавчины и окалины. Поры в шве не образуются, поскольку шлаки кислых покрытий связывают окислы железа.
2. Есть возможность варить длинной дугой (при повышенном напряжении). Некоторые другие расходники в таких условиях дают пористый шов.
3. Стабильность дуги высокая, что позволяет выполнять сварку переменным током. Разряд легко зажигается повторно. Подходит трансформатор с относительно небольшим напряжением холостого хода – 60-70 В.
4. Высокий коэффициент наплавки обеспечивает хорошую производительность. Для некоторых марок он достигает 11-12 г/А*ч.
5. Швы можно выполнять во всех пространственных положениях.

1. Покрытие продуцирует большой объем свободного кислорода, связывающего легирующие элементы. Это не позволяет применять кислые электроды для сварки конструкций из высоколегированных марок стали.
2. Органические компоненты насыщают наплавку водородом. Из-за этого расходники не подходят для закаливающихся сталей (высокоуглеродистых и легированных). Водород проникает в пришовную зону и лишает материал пластичности, вследствие чего появляются холодные трещины. Кроме того, в процессе кристаллизации он формирует поры: если доля кремния составляет более 0,1-0,2%, марганца – более 0,8-0,9% (раскисленная сталь).
3. Выделяются газообразные соединения марганца, вредные для здоровья.
4. Материал шва проявляет склонность к горячим трещинам при доле углерода в стали свыше 0,15%. По этой причине кислыми расходниками варят только низкоуглеродистые стали.
5. Образуется большое количество брызг.
6. Шов обладает низкой ударной вязкостью и проявляет склонность к механическому старению из-за насыщения его кислородом.

Расходники не подходят для закаливающихся сталей.

По химическому составу металл, наплавленный кислыми электродами из низкоуглеродистой сварочной проволоки, соответствует кипящей стали (доля кремния – ниже 0,1%). По его механическим свойствам расходники соответствуют значению Э38-Э42.

Изделия с кислым покрытием выпускают под марками ЦМ-7, СМ-5, ОММ-5, МЭЗ-4. Из-за высокой токсичности их применяют ограниченно. Рекомендуется замена на рутилово-кислые.

Основные (б)

В покрытии преобладают минералы с содержанием карбоната кальция и магния: мрамор, доломит, плавиковый шпат или магнезит. При сгорании содержащийся в них углерод превращается в углекислый и угарный газы. Одновременно образуются оксиды магния и кальция.

1. Отсутствие органического компонента. Благодаря этому металл не насыщается водородом, как в случае с другими типами обмазок. Уже имеющийся в расплаве данный элемент связывается фторидом кальция, содержащимся в покрытии. Это предотвращает охрупчивание стали, позволяя применять основные электроды для сварки закаливающихся марок (высокоуглеродистых и легированных). Такие расходники называют низководородистыми.
2. Высокая ударная вязкость шва. Расходники подходят для изготовления конструкций, работающих при низких температурах и испытывающих динамические нагрузки.
3. Более низкая, чем у других покрытий, склонность наплавленного металла к старению.
4. Высокий коэффициент основности шлаков. Это обеспечивает хорошее усвоение легирующих элементов. Основные электроды – единственные из плавящихся, которые подходят для сварки высоколегированных сталей.
5. «Короткие» шлаки. Они быстро твердеют при остывании, что позволяет выполнять вертикальные и потолочные швы.
6. Высокая стойкость наплавки к образованию горячих трещин.

Электроды имеют высокий коэффициент основности шлаков.

Последнее обстоятельство делает расходники с основным покрытием самыми подходящими для следующих задач:

• изготовления жестких конструкций;
• выполнения многослойных швов большой толщины;
• сварки стали с высоким содержанием углерода и серы.

Недостаток – низкая стабильность дуги. Содержащийся в обмазке фтор служит деионизатором. Поэтому электродами с основным покрытием варят преимущественно на постоянном токе обратной полярности. Исключением являются изделия с добавкой поташа или жидкого стекла, способные работать с переменным напряжением. Эти вещества служат источником калия и натрия – элементов с низким потенциалом ионизации. Поташ хорошо впитывает воду, для просушки требуется температура в 350-400°С.

Факторы повышенной пористости:

1. Наличие на поверхности заготовок окалины и ржавчины. Шлаки основного покрытия не связывают окислы железа, и те вызывают нарушения в структуре металла.
2. Влажность покрытия от 2-2,5%. Вода выступает источником водорода, который активно впитывается раскисленной сталью.
3. Длинная дуга и большие зазоры. Ухудшается газовая защита материала, и он насыщается азотом. Помимо пористости, наблюдаются охрупчивание стали и склонность к старению.

По химическому составу металл, наплавленный электродом из низкоуглеродистой сварочной проволоки, соответствует спокойной стали (доля Si составляет 2-5%). По его механическим характеристикам расходники соответствуют обозначению Э42А-Э50А.

Марки электродов с основным покрытием: ЛКЗ-70, СМ-11, УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, НИАТ-3М и др.

Изделиями УП-1/55 и УП-2/55 можно варить на переменном токе.

Целлюлозные (ц)

Данный вид покрытия сделан в основном из горючих органических веществ. В этом качестве используют целлюлозу, древесную и травяную муку. Добавляют тальк, органические смолы, ферросплавы.

Целлюлозные электроды состоят из горючих органических веществ.

1. Большой объем защитных газов и малое количество шлаков. Это позволяет выполнять качественные швы с низкой пористостью во всех пространственных положениях.
2. Большая глубина провара. Она объясняется оттеснением металла из сварочной ванны потоком газов.
3. Стабильное горение дуги.

Недостаток – повышенная разбрызгиваемость.

Большая глубина провара играет важную роль в следующих соединениях:

• в односторонних, выполняемых на весу;
• стыках трубопроводов (это формирует корень шва);
• в прочих, производимых в монтажных условиях.

Данный тип расходников не подходит для следующих конструкций:

1. Выполненных из высокоуглеродистых и легированных сталей (склонных к закаливанию). Органическая составляющая насыщает металл в сварочной ванне водородом. Тот проникает в пришовную зону и лишает сталь пластичности, вследствие чего появляются холодные трещины.
2. Сделанных из высокоуглеродистой стали с большой долей серы. Шов проявляет склонность к горячим трещинам.
3. С жесткими требованиями к качеству сборки по зазорам.

Целлюлозные расходники не подходят для высокоуглеродистой стали.

Целлюлозным покрытием обладают электроды марок ОМА-2, ЦЦ-1, ВСЦ-2, ВСЦ-3, ВСЦ-4А, ВСЦ-60, ОМА-2. В основном они используются для сварки низкоуглеродистых сталей. При соединении заготовок из низколегированной стали с помощью таких расходников проваривают только корень шва.

Рутиловые (р)

Минерал рутил в основном состоит из диоксида титана. Кроме него, в обмазке присутствуют ферромарганец, кремнезем, мел или карбонат магния.

1. Минимальное разбрызгивание.
2. Легкое отделение окалины. Шов имеет аккуратный вид.
3. Стабильность дуги, быстрое повторное зажигание. Это обеспечивает высокую производительность.
4. Безопасность для здоровья сварщика.
5. Универсальность. Выпускаются разновидности для любых задач, в т.ч. смешанные (рутилово-целлюлозные и др.).
6. «Короткие» шлаки.
7. Способность надежно соединять заготовки, покрытые ржавчиной, окалиной или грунтовкой (при толщине до 20-25 мкм).
8. Стойкость к горячим трещинам.
9. Плавный переход от шва к основному металлу. Благодаря этому соединения, испытывающие знакопеременные нагрузки, обладают высоким сопротивлением усталости.

Рутиловые электроды состоят из диоксида титана.

По химическому составу материал, наплавленный изделиями из низкоуглеродистой сварочной проволоки, соответствует полуспокойной стали (доля Si составляет 0,1-0,2%). По его механическим свойствам электроды соответствуют обозначению Э42-Э46.

В большинстве случаев в качестве газообразующих вводятся органические присадки. Это приводит к насыщению расплава водородом и, как следствие, повышенной пористости шва. Данные показатели находятся в допустимых пределах, если покрытие не пересушено.

Для этого соблюдают условия:

• расходники прокаливают при температуре +200°С в течение 60 минут;
• к работам приступают спустя сутки после процедуры.

Прочие факторы повышенной пористости:

• чрезмерная сила тока;
• сварка тонкого металла расходниками большого диаметра;
• выполнение тавровых соединений с зазором.

Рутиловое покрытие имеют электроды марок МР-3, АНО-1, ОЗС-4, ОЗС-6, ЗРС-1, ЗРС-2.

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.

• 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.

• 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.

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

Как выбирать электроды

Тип расходника определяется материалом конструкции и условиями ее эксплуатации.

Рекомендуются следующие марки:

Назначение электрода	Марка расходника
Углеродистые и низколегированные стали	ОЗС-4, МР-3, АНО-4, GOODEL-OK46, ОЗС-6, ОЗС-12, ОЗС-21, МР-3С, АНО-21, АНО-6, АНО-25, УОНИ-13/45, УОНИ-13/55У, УОНИ-13/65, УОНИ-13/85, ЦУ-5, ВП-6
Конструкции, работающие при минусовых температурах и знакопеременных нагрузках	АНО-11, GOODEL-OK48, УОНИ-13/55
Трубопроводы	ТМУ-21У, GOODEL-52U
Высоколегированные антикоррозионные стали	ОЗЛ-7, ОЗЛ-8, ЦЛ-9, ЦЛ-11, НЖ-13, ОЗЛ-17У, ЭА-400/10, ЭА-395/9, НИАТ-1, НИАТ-5
Жаростойкие и жаропрочные высоколегированные стали	ОЗЛ-6, ЦТ-15, ЦТ-28, ОЗЛ-25Б, АНЖР-1, АНЖР-2
Соединение разнородных сталей – низколегированных с хромоникелевыми аустенитными сталями	НИИ-48Г
Работа с серым и ковким чугунами, заварка дефектов чугунного литья	ШЭЗ-Ч1, ОЗЧ-1, ОЗЧ-2, ОЗЧ-6
Холодная сварка конструкций из чугуна: высокопрочного с шаровидным графитом и серого – с пластинчатым	ЦЧ-4
Соединение, наплавка и заварка дефектов литых деталей из серого, ковкого и высокопрочного чугуна	МНЧ-2
Работа с медью и бронзой	«Комсомолец-100», АНЦ/ОЗН-3; ОЗБ-2М (для бронзы)
Электродуговая наплавка	ОЗШ-1, ОЗШ-3, ВСН-10, ОЗН-300М, ОЗН-400М, ОЗН-6, ОМГ-Н, ЭН-60М, ОЗН-7, ОЗН-7М, НР-70, ЦН-6Л, ЦН-12М, ШЭЗ-Н13, 13КН/ЛИВТ, Т-590, Т-620, ЦНИИН-4, УОНИ-13/НЖ 20Х13
Наплавка поверхностей кузнечно-прессовой оснастки и деталей металлургического оборудования	ОЗШ-6, ОЗШ-8
Наплавка исполнительных деталей штампов холодной штамповки и горячей – с нагревом контактных поверхностей до 650°С	ОЗИ-3
Легированные теплоустойчивые стали	ТМЛ-1У, ТМЛ-3У, ЦЛ-39

Диаметр электрода подбирают по толщине заготовки:

Толщина заготовки, мм	Диаметр расходника, мм
1,5-2	2
3	2,5 или 3
4-5	3 или 4
6-12	4 или 5
Более 13	5 или 6

Заготовки толщиной менее 1,5 мм вручную не сваривают.

С диаметром расходника взаимосвязана сила сварочного тока. Рекомендуемая величина указана на упаковке.

Примерные значения приведены в таблице:

Диаметр электрода, мм	2	2,5	3	4	5	6
Сила тока, А	40-64	65-80	70-130	130-160	180-210	200-350

По требуемой силе тока выбирают сварочный аппарат.