Классификация сварочных электродов

Что такое?

Устройство электродов, несмотря на различные области применения, одинаково. Из чего состоят электроды? Основные элементы следующие:

стержень – из металлических либо неметаллических материалов;
покрытие (у некоторых разновидностей может не быть);
контактный кончик.

Основной частью изделия является стержень, расплавляющийся при высокотемпературном нагреве током и заполняющий металлом сварочную ванну. Качество создаваемого шва получается тем выше, чем ближе состав стержня к материалу соединяемых элементов.

Покрытие предназначено для создания вокруг электрода инертной газовой среды в процессе сваривания, не допускающей попадания в ванну посторонних примесей. Правильный подбор типа электрода по его покрытию во многом обусловлен условиями сварочного процесса и рода соединяемого металла.

Непокрытый кончик электрода используется для поджига дуги, расплавляющей стержень и находящееся вокруг него пространство изделий.

Для создания шва и соединения деталей сварщик передвигает электрод по спирали – именно так обеспечивается прочная связь веществ. Благодаря такой технологии пик температурного воздействия постоянно смещается, еще несоединенные элементы расплавляются, заполненная в других местах ванна постепенно остывает, образуется прочное неразъемное соединение.

Также широко используются способы, которые принято называть безэлектродными, осуществляющиеся путем нагрева и соединения полимеров, к примеру, кровельных мембранных покрытий.

Выбор электродов для труб

То, какими электродами лучше варить стыковые соединения труб, определяется двумя ключевыми факторами. Первый — это способ их соединения, при котором осуществляется сварка. Он может представлять собой соединение внахлест, встык, в угол или в тавр. Второй и главный — толщина стенки трубы: чем она больше, тем больше должен быть и диаметр электродного стержня. При монтаже газо- и нефтепроводов, резервуаров, рассчитанных на высокое давление, широко применяются электроды марок:

LB-52U;
УОНИ 13/55 →;
ЦУ-5 →;
ТМЛ-1У →;
ЗИО-20.

В бытовых условиях для выполнения данных работ хорошо подходят сварочные электроды с рутиловой обмазкой — такие, как МР-3 ЛЮКС →, ОК 46.00, МР-3С, АНО-4.

Новичку

Какие же сварочные электроды для начинающих сварщиков и сварки в домашних условиях подойдут лучше всего? Как правило, речь в данном случае идет о сварке конструкционных сталей или нержавейки. Практика показывает, что наиболее удобными для новичков расходниками при работе с инверторными сварочными аппаратами являются:

МР-3 ЛЮКС →;
АНО -21 →;
УОНИ 13/55 →;
ОЗЛ-8 →, ЦЛ-11 → (для нержавейки)

Среди перечисленных специалисты чаще всего рекомендуют электроды с рутиловой обмазкой — такие, как МР-3 →. Даже при отсутствии опыта, на начальном этапе освоения сварочных работ они позволяют получить хорошее качество шва благодаря легкому поджигу, несложному контролю положения сварочной ванны и ее хорошей защите от кислорода. Расходники позволяют варить металл на постоянном (инверторы, выпрямители) или переменном (трансформаторы) токе. Подключение к инверторам осуществляется на обратной полярности (на электроде +).

Рутиловая обмазка дает возможность выполнять сварку в любом пространственном положении, кроме вертикального сверху вниз, при этом — даже по загрязненным, влажным или окисленным поверхностям. При затрудненном поджиге рекомендуется прокалить электрод в течение 30-40 минут при температуре 150-180 °C.

Чем покрыты электроды

Одновременно с материалом, который нужен при работах, выбирают и вид покрытия деталей. Это напрямую зависит от металла, с которым предстоит работа. Обмазка защищает металл от негативного воздействия.

Качество улучшается под воздействием шлака. Сварочное соединение становится более прочным. Последние 10 лет применяют такие электродные покрытия:

Кислое. Маркируется в виде буквы «А», которая расположена на коробке и механизме. Может использоваться для нижних соединений. Возможна работа со статичным и активным током.
Рутиловое. Маркировка – буква «Р». Его выбирают как новички, так и мастера с 15-летним опытом. С его помощью можно получить прочное соединение и покрытие, которые не будут токсичными. По мере того, как материал горит, получается шлак. Он защищает конструкцию от погодных условий и температуры.
Целлюлоза. Обозначается буквой «Ц». Металл при работе с такими электродами сильно разбрызгивается, но при этом соединение получается прочное. Можно работать с любыми швами. Если вы хотите варить трубопровод, то такое покрытие будет служить долго.
Базовое. Определяется буквой «Б». Выделяет углекислый газ во время горения арки. Применяется так же часто, как и рутиловое покрытие. Используйте этот материал только тогда, когда варите при статическом напряжении и обратной полярности, иначе соединения будет неровным. Вы будете вынуждены переделывать работу.
Другие направления. Обозначаются буквой «П». Используются легирующие компоненты. Шов получается ровным и прочным. Такое покрытие используют в одном случае из 10.
Специальное напыление. Если вы видите букву «С» – тогда речь идет о таком покрытии. Используется тогда, когда металлообработка происходит под водой.

К выбору электродов нужно подходить ответственно. Все зависит от того, какие задачи стоят перед мастером. Рутиловые стержни считаются универсальными, когда используют ручную арочную сварку.

Назначение покрытия

Главная задача обмазки (верхней части электрода) — это защита металла во время сварки. Окисление, возникающее при взаимодействии с воздухом, отрицательно сказывается на качестве соединения. Шов становится непрочным. В нем могут образовывать трещины и поры, из-за чего он просто разрушится.

Покрытие работает таким образом. Во время сварки на каплях электродного металла образуется шлаковая оболочка. При движении дуги вдоль расплавленной поверхности, шов покрывается шлаковой коркой, защищающей его от внешних воздействий.

Шлаковая корка замедляет остывание металла и снижает скорость его застывания. Благодаря этому из него выходят деструктивные включения, снижающие прочность шва. Защитное напыление стержней состоит из большого количества защитных элементов. Основными компонентами являются концентрат титана и каолин.

Обмазка выполняет несколько очень важных функций:

Защита дуги и сварочной ванны от имеющихся в воздухе кислорода, азота и водорода. Защита состоит из 2 уровней. Первый — это пары углекислого газа, второй — углеродные окиси, укрывающие рабочую зону и шлаковые образования.
Обмазка способствует образованию шва без пор, трещин и зашлакованных участков.

Среди других, не менее важных функций, нужно отметить:

Стабильное горение дуги в различных режимах работы и простое зажигание. Стабильность достигается за счет наличия в покрытии элементов, стойких к ионизации в больших объемах. В результате ионы стабилизируют горение дуги.
Благодаря ферросплавам из сварочной ванны удаляется кислород, являющийся причиной образования пор. Ферросплавы связываются с кислородом и выводятся в виде испарений.
Покрытие способствует очистке металла соединения от лишних примесей.

Виды покрытий

Электроды для сварки подбираются так, чтобы материал стержня максимально точно совпадал со свариваемым металлом. Только так можно получить качественный шов с равномерной структурой, повышающей его прочность

Не менее важной является обмазка, которая должна обеспечить стабильную дугу, равномерное плавление сварочной ванны и защитить ее от внешних факторов. Некоторые составы даже позволяют варить по ржавой или масляной поверхности без предварительной подготовки

Различают несколько видов:

Кислое маркируется буквой А. Композиция состоит из кремния, марганца, титана, оксидов железа и других элементов. Преимущество обмазки – отсутствие порообразования в шве даже на ржавых заготовках или при наличии окалины. Основной недостаток покрытия – высокий риск появления горячих трещин при сваривании. Электроды с кислой обмазкой хорошо работают на постоянном и переменном токе, применяются для нижних швов. Такой тип используется для марок Э-42 и Э-38.
Основное, или флористо-кальциевое, которое обозначается буквой Б. Используется для ручной дуговой сварки. Состоит из шлаковой основы с добавлением карбоната кальция, фтористого калия и минералов, которые выделяют защитный газ. Основная обмазка отличается высоким процентом шлакообразования, а наплавленный металл содержит малую часть водорода, потому что отсутствуют органические соединения-поставщики. Наплавляемый металл окисляется слабо, что снижает риск образования трещин. По сравнению с рутиловым покрытием обеспечивается высокое сопротивление сероводородному растрескиванию, поэтому электроды с такой обмазкой успешно применяют для соединения трубопроводов. Работают от постоянного тока обратной полярности.
Рутиловое маркируется буквой Р. Считается универсальным и самым распространенным. В составе обмазки около половины занимает рутил (двуокись титана), а также ферромарганец, карбонаты и жидкое стекло. Небольшой процент кремния и кислорода снижает риск образования горячих трещин. Наплавленный металл имеет высокий показатель ударной вязкости. Газ от сгорания карбонатов и органических материалов защищает сварочную ванну. Наплавленный металл склонен к образованию окислов под воздействием пара или углекислого газа. При соблюдении режимов содержание водорода минимальное, что исключает появление пор. Сварные швы получаются качественными.

Электроды с рутиловым покрытием перед началом работы необходимо прокаливать, что повысит качество шва. Такие расходные материалы позволяют накладывать шов по ржавчине. Отличаются чувствительностью к температуре и повышенным режимам, что приводит к браку.

Технические характеристики рутилового слоя превосходят основной и кислый. Стержни легко поджигаются и работают во всех пространственных положениях.

Целлюлозное с маркировкой Ц. Характеризуется самым высоким содержанием органических компонентов: целлюлозы, талька, рутила и ферромарганца. Готовый шов по химическому составу соответствует спокойным (с) и полуспокойным сталям (пс). Отмечается большое количество выделяемого водорода и разбрызгивание металла. При односторонней сварке наплавляемый валик ложится равномерно. Обмазка используется в марках Э-46 и Э-50. Электроды отличаются производительностью и позволяют сваривать в вертикальном пространственном положении. Применяются для сварки трубопроводов.
Смешанные и прочие покрытия П: кисло-рутиловое (АР), рутилово-целлюлозное (РЦ), рутиловое с железным порошком (РЖ), рутилово-основное (РБ).

Несмотря на отличие свойств и составов, у электродов есть общие характеристики:

Толщина наносимого покрытия должна составлять 1/3 общей толщины.
Степень влагопоглощения, от которого зависит необходимость в предварительной просушке.
Температура горения, влияющая на легкость поджига дуги.

Как наносится покрытие

Технология нанесения одинакова для всех видов. Толщина покрытия зависит от сечения стержня электрода. Работы ведутся на специальном станке в автоматическом цикле, что обеспечивает высокую производительность. Твердые фрагменты подсушиваются и измельчаются. Компоненты просевают для отделения однородной фракции нужного размера. Смесь обжигают, чтобы вышла сера. Потом она поступает в смеситель, где соединяется с жидкими компонентами. На завершающей стадии стержни погружаются в готовую смесь.

Принцип работы электрода

Работа электродом начинается с того, что верхняя часть стержня без обмазки устанавливается в держателе, который одновременно является электрическим контактом. Второй вывод от сварочного аппарата крепится к привариваемой металлической детали, тем самым образуя разомкнутую электрическую цепь. Как только сварщик касается концом стержня металла, происходит замыкание цепи, и появляется дуга.

Дальнейшие действия проводятся в виде удерживания электрода на небольшом расстоянии от металла, и его перемещение вдоль участка для наложения сварочного шва. В ходе образования дуги происходит плавление стального сердечника, который образует сварочную ванну, соединяя при этом металлические детали. Поверхность свариваемого металла не плавится.

Технологии изготовления

Для изготовления электродов используют следующие материалы:

особенная проволока определенного диаметра;
мел и добавки;
натриевые или калиевые глыбы.

Технология изготовления сварочных электродов.

Заводы по производству электродов, в большинстве своем, используют следующую технологию. Кусковые материалы промывают, очищают от пустой породы, загрязнений в специальных моечных машинах, а затем дробят в дробильных камерах.

На следующем этапе электродные материалы высушивают в сушильных установках, размалывают в шаровых мельницах.

Электродную проволоку режут на заготовки актуальной длины при помощи правильно-рубильных станков. Активные ферросплавы пассируют в автоклавах в процессе варки жидкого стекла, используемого в качестве связующего вещества для обмазочной массы.

Далее готовят шихту, обмазочную массу, дозируя компоненты согласно рецепту.

Обмазка готовится из двух частей: сухой и мокрой. Сухие компоненты смешиваются в смесителях, обмазочная или мокрая масса готовится в противоточных или бегунковых смесителях, а брикеты формируются на брикетировочных прессах.

Приготовленную обмазочную массу наносят на проволоку двумя способами: путем обмакивания или опрессовкой. Выбор способа обмазки определит особенности изготовленных электродов.

При обмакивании электродную заготовку погружают в емкость с обмазочной массой и медленно извлекают наружу. Такой способ характерен для мини-производств.

Опрессовку осуществляют путем проталкивания проволоки через специальное оборудование – электродный пресс для производства электродов. Обмазка наносится на проволоку в цилиндре установки за счет высокого давления. Далее они протаскиваются вместе с обмазочной массой через специальные отверстия.

На заметку! Данный метод изготовления расходных материалов для сварки считается более современным и совершенным, потому что позволяет изготовить большие партии товара. Но при его использовании электроды потребуется просушить.

Сушка наделит обмазку высокой прочностью, но изделия потребуется прокалить в специальных печах, чтобы она крепко держалась на них.

Что такое?

стержень – из металлических либо неметаллических материалов;
покрытие (у некоторых разновидностей может не быть);
контактный кончик.

Производители сварочных электродов

Ниже, представлена тройка лучших производителей сварочных, покрытых электродов России:

НПП «Сварка Евразии». За более, чем 70 летнюю историю компания успела освоить полный цикл производства электродов и на данный момент выпускает все виды электродов – плавящиеся, сварочные, для легированных сталей и многие другие.
ЗАО «Электродный завод». Производитель славится своими изделиями, поставляющимися на крупнейшие машиностроительные заводы страны, также компания выпускает продукцию и для рядового потребителя. Профессиональные сварщики отмечают удобство работы и качество продукции данной компании.
ООО «НПО Спецэлектрод». Изделия этой фирмы это более 50 различных марок потребительских стержней толщиной до 6мм. Также производство принимает индивидуальные заказы.

Не стоит забывать и про мировых лидеров, тройка лучших:

Esab – компания с вековой историей и продукцией, признанной лучшей в мире. Эти Шведские электроды знают на всех континентах как самые качественные.
Kobe Steel – Японская компания, получившая популярность за счет поставок их продукции нефтедобывающим предприятиям.
Klöckner & Co SE – немецкая компания, производящая сталь и расходные материалы для сварочных работ. Электроды для сварки данной фирмы очень популярны и широко используются в России.

Как правильно выбирать покрытые электроды

В первую очередь, при выборе покрытых электродов необходимо проверить будет ли металл шва соответствовать требованиям по механическим свойствам: прочности на растяжение, относительному удлинению и ударной прочности. Применительно к электродами для нелегированных сталей механические свойства могут быть определены по маркировке.

Сварочно-технологические свойства. Сварочно-технологические свойства электродов определяются, в первую очередь, видом его покрытия. Две последние цифры в обозначении электрода дают информацию о стабильности процесса в различных положениях сварки, а также о роде и полярности тока. Электродами рутилового типа выполнять сварку, как правило, легче и поэтому они применяются чаще других типов. Однако этот электродов, также как и электроды с кислым видом покрытия характеризуются достаточно высоким содержанием водорода в металле шва. Электродами с основным видом покрытия выполнять сварку значительно сложнее, так как ими трудно зажигать дугу и, к тому же, ее необходимо поддерживать очень короткой. Однако эти электроды обеспечивают прекрасные механические свойства металла шва.

Легирование металла шва. При сварке легированных сталей выбор электрода, как правило, зависит от требуемого химического состава металла шва. Обычно стремятся, чтобы металл шва имел тот же химический состав, что и основной металл. При сварке разнородных металлов легирование электрода обычно должно соответствовать менее легированному металлу. Однако, при сварке нелегированной и нержавеющей стали предпочтение должно отдаваться высоколегированным электродам с тем, чтобы снизить склонность к закаливанию металла шва, представляющего собой смесь обоих указанных сталей.

Экономические факторы. При выборе покрытых электродов немаловажным фактором является его скорость наплавки, измеряемая в кг/час. Высокопроизводительные электроды, как правило, более предпочтительные в этом отношении, однако их применение ограничено сваркой в нижнем и, иногда, в горизонтальном положениях. Оценить указанное свойство электродов можно по каталогам, которые предоставляются предприятиями изготовителями

При этом, естественно, необходимо обращать внимание на стоимость электродов от разных производителей

При сварке покрытыми электродами сварщик должен стремиться использовать электрод полностью, оставляя огарок длиной не более 50 мм. К сожалению, плохой привычкой некоторых сварщиков является выбрасывание всего лишь наполовину использованного электрода, что приводит к неоправданно высокому их потреблению и частым остановкам при выполнении сварки.

Классификация стальных покрытых электродов для ручной дуговой сварки

Классификация покрытых электродов, в зависимости от их назначения

Электроды для ручной дуговой сварки изготавливают в соответствии с требованиями
ГОСТ9466. В зависимости от области применения, согласно ГОСТ9467, стальные покрытые
электроды для дуговой сварки делятся на следующие группы:

У – для сварки углеродистых и низкоуглеродистых конструкционных сталей с временным
сопротивлением разрыву 600МПа. Для этой цели, согласно ГОСТ9476, используются
следующие марки электродов: Э38, Э42, Э42А, Э46, Э50, Э50А, Э55, Э60.

Л – электроды данной группы применяют для сварки легированных сталей, а также
для сварки конструкционных сталей с временным сопротивлением разрывы более 600МПа.
Это такие марки электродов, как Э70, Э85, Э100, Э125, Э150.

Т – данные электроды предназначены для сварки легированных теплостойких сталей.
В – электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами (ГОСТ10052).Н
– электроды для наплавки поверхностных слоёв с особыми свойствами.

Классификация электродов, в зависимости от вида покрытия

А – электроды с кислым покрытием (например, АНО-2, СМ-5 и др.). Эти покрытия
состоят из оксидов железа, марганца, кремнезёма, ферромарганца. Эти электроды
обладают высокой токсичностью из-за содержания оксида марганца, но, при этом,
обладают высокой технологичностью.

Б – основное покрытие (электроды УОНИ-13/45, УП-1/45, ОЗС-2, ДСК-50 и др.).
В состав этих покрытий не входят оксиды железа и марганца. В состав покрытия
для электродов УОНИ-13/45 входят мрамор, плавиковый шпат, кварцевый песок, ферросилиций,
ферромарганец, ферротитан, замешанные на жидком стекле. При сварке электродами
с основным покрытием, получается сварной шов с высокой пластичностью. Данные
электроды используют для сварки ответственных сварных конструкций.

Р – электроды с рутиловым покрытием (АНО-3, АНО-4, ОЭС-3, ОЗС-4, ОЗС-6, МР-3,
МР-4 и др.). Основу покрытия данных электродов составляет рутил TiO₂, давший
название этой группе электродов. Рутиловые электроды для ручной дуговой сварки
менее вредные для здоровья, чем другие. При сварке металла такими электродами
толщина шлака на сварном шве небольшая и жидкий шлак быстро твердеет. Это позволяет
использовать данные электроды для выполнения швов в любом положении.

Ц – группа электродов с целлюлозным покрытием (ВСЦ-1, ВСЦ-2, ОЗЦ-1 и др.).
Компонентами для таких покрытий являются целлюлоза, органическая смола, тальк,
ферросплавы и некоторые другие составляющие. Электроды с таким покрытием можно
использовать для выполнения сварки в любом положении. Преимущественно они используются
при сварке металлов малой
толщины. Недостатком их является пониженная пластичность сварного шва.

Классификация электродов по толщине покрытия

В зависимости от толщины покрытия (отношения диаметра электрода D к диаметру
электродного стержня d), электроды подразделяются на группы:

М – с тонким покрытием (соотношение D/d не более 1,2).
С – со средним покрытием (соотношение D/d в пределах от 1,2 до 1,45).
Д – с толстым покрытием (соотношение D/d в пределах от 1,45 до 1,8).
Г – электроды с особо толстым покрытием (соотношение D/d более 1,8).

Классификация электродов по качеству

Классификация по качеству включает в себя учёт таких показателей, как точность
изготовления, отсутствие дефектов в сварном шве, выполненном электродом, состояние
поверхности у покрытия, содержание серы и фосфора в металле сварного шва. В
зависимости от этих показателей, электроды делятся на группы 1,2,3. Чем больше
номер группы, тем лучше качество электрода и выше качество
сварки.

Классификация электродов по пространственному положению при
сварке

Различают 4 группы электродов, в зависимости от допускаемого пространственного
расположения свариваемых деталей:

1 – допускается сварка в любом положении;
2 – сварка в любом положении, кроме выполнения вертикальных швов сверху вниз;
3 – сварка в нижнем положении, а также выполнение горизонтальных швов и вертикальных
снизу вверх;
4 – сварка в нижнем положении и нижнем “в лодочку”.

Кроме вышеперечисленных способов классификации, ГОСТ9466 предусматривает классификацию
электродов в зависимости от полярности сварочного тока, напряжения холостого
хода, вида источника питания сварочной дуги. Исходя из этих показателей, электроды
делятся на десять групп и обозначаются цифрами от 0 до 9.

Целлюлозное покрытие электродов

Целлюлозное покрытие (обозначается по ГОСТ 9466-75 буквой «Ц») создается на основе органических соединений (до 50%) – целлюлозы, муки, крахмала, обеспечивающих газовую защиту. Для шлаковой защиты в небольшом количестве применяются рутиловый концентрат, мрамор, карбонаты, алюмосиликаты и другие вещества. На сварном шве образуется тонкий слой шлака. Легирование наплавленного металла выполняется легирующими добавками стержня, а также за счет добавления в покрытие ферросплавов и металлических порошков. В качестве раскислителей используют ферросплавы марганца. Металл шва по химическому составу соответствует полуспокойной или спокойной стали.

Преимущества сварочных электродов с целлюлозным покрытием:

качественный провар корня шва;
возможность сварки в труднодоступных местах в связи с малой толщиной покрытия;
сварка во всех пространственных положениях.

Недостатки целлюлозного покрытия:

повышенное разбрызгивание (до 15%) из-за небольшого количества шлакообразующих компонентов и высокого поверхностного натяжения расплавленного металла;
повышенное количество водорода в металле шва.

Область применения электродов с целлюлозным покрытием – сварка первого(труднодоступного) слоя не поворотных стыков трубопроводов.

Также используются и смешанные покрытия: кислорутиловое (обозначается по ГОСТ 9466-75 буквами «АР»), рутилово-основное (обозначается по ГОСТ 9466-75 буквами «РБ»), рутилово-целлюлозное (обозначается по ГОСТ 9466-75 буквами «РЦ»), а также прочие (обозначаются по ГОСТ 9466-75 буквой «П»).

Обозначение покрытий сварочных электродов

Классификация сварочных электродов

Что такое?