Электроды для ручной дуговой сварки

Чем графит отличается от угля

Графитовые стержни для работ по свариванию проводов считаются более практичными, чем угольные. При обработке они удобнее и смогут обеспечить прочное, долговечное соединение.

У изделий с угольной обмазкой электропроводность ниже из-за повышенного сопротивления. Работа с ними требует от оператора наличия опыта, поскольку во время процесса образуется дуга с повышенной температурой, способная разрушить свариваемую скрутку.

Для проведения сварочных работ с использованием инверторного аппарата, дополненного регулятором усиления, лучше выбирать расходные материалы из графита. Швы, полученные с их помощью, получаются более прочными, чем при сварке угольными электродами, у них высокая сопротивляемость к окислению.

Виды покрытия электродов

Каждый тип покрытия электродов обладает своими свойствами и имеет специальное уникальное обозначение.

Сварочные электроды для сварки

Кислое. Обозначается буквой «А» в маркировке. В основе состава лежит кремний, марганец, оксиды железа и прочие элементы. Главным недостатком является то, что шов, который выполнен такими электродами, имеет достаточно высокую вероятность покрыться горячими трещинами во время процесса сваривания. Такое покрытие имеют электроды Э 42 и Э 38. В качестве преимуществ можно отметить, что кислая разновидность покрытия электродов для ручной дуговой сварки не обладает склонностью к появлению пор в шве. Это касается даже ржавых заготовок или деталей с окалиной. Они хорошо проявляют себя при дуге любой длине и нормально работают как при постоянном, так и при переменном токе.

Сварочные электроды с кислым покрытием

Целлюлозное. В маркировке обозначается буквой «Ц». Состав покрытия сварочных электродов данного типа содержит наибольшее количество органических веществ, так здесь их около половины. Исходя из названия можно понять, что в основном это целлюлоза. Исходя из степени раскисления, металл в готовом шве соответствует сталям в спокойном и полуспокойном состоянии. Но в нем содержится достаточно большое количество водорода. Обмазка используется на электродах Э46 и Э50. Здесь происходит равномерное образование валика наплавленного металла, если речь идет об односторонней сварке. Электроды хорошо проявляют себя в вертикальном пространственном положении.

Сварочные электроды Э46 с целлюлозным покрытием

Рутиловое. Обозначается буквой «Р» в маркировке. Покрытые сварочные электроды с такой обмазкой содержат в своем составе почти половину рутила. Здесь низкое содержание кремния и кислорода, так что нет риска образования горячих трещин. Наплавленный металл обладает хорошей ударной вязкостью. Газ, который выделяется во время горению дуги, и который служит для защиты сварочной ванны, образуют карбонаты и органические материалы в обмазке. Наплавка покрытыми электродами с такой обмазкой может страдать от окисления только при наличии углекислого газа и паров воды. При правильном соблюдении режимов здесь намечается минимальное содержание водорода, так что в шве не возникает пор. Здесь нужно прокаливать материалы, чтобы избежать подобных проблем. Но слишком высокая температура прокалки может также привести к последующему порообразованию. Электроды с рутиловым покрытием могут применяться даже в тех случаях, когда на поверхности основного металла имеется ржавчина. Они чувствительны к температуре и повышение режима может привести к браку даже при идеально чистой поверхности. По техническим свойствам они превосходят такие виды покрытий сварочных электродов как кислое и основное. Электроды легки в зажигании дуги и могут применяться в разных пространственных положениях.

Основное. В маркировке обозначается буквой «Б». такие виды покрытия электродов для ручной дуговой сварки обладают шлаковой основой для покрытия, в которой содержатся разнообразные минералы. Их еще называются флористо-кальциевыми. В них очень высокий коэффициент образования шлаков. Газ для защиты выделяют минералы, которые входят в состав обмазки сварочных электродов. Наплавленный металл получается слабонасыщенным водородом. Здесь нет органических материалов, что избавляет электроды от источника водорода. Наплавленный металл не склонен к окислению, так что здесь не наблюдается риск образования трещин. В отличие от рутилового покрытия, здесь имеется большое сопротивление сероводородному растрескиванию. Это позволяет применять материалы для сварки трубопроводов.

Сварочные электроды с обычным покрытием

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.

Рекомендуем ознакомиться
Подробнее вы можете узнать из нашей статьи что такое дуга.

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.

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»).

3 – диаметр.

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.

Что такое переменный ток в сварке

Плохо это или хорошо, какой ток лучше? Переменный или постоянный? Однозначного ответа вам не даст никто.

Классификация сварки.

Для начала лучше разобраться с особенностями процессов при переменном токе, они следующие:

• Поведение дуги оставляет желать лучшего: при переменном напряжении она самая нестабильная.
• Сварочный шов не самого высокого качества из-за отклонения от оси сварочной дуги.
• Если дуга гаснет, то возобновить ее горение можно только при повышении напряжения.
• Металл разбрызгивается в значительной степени.

При всех этих сложностях оборудование, необходимое для сварки переменным током, является простым и недорогим. Это, прежде всего, трансформаторы – аппараты, которые по-прежнему весьма популярны среди мастеров сварки.

Казалось бы, что электроды для переменного тока должны постепенно терять свою актуальность: ведь на рынке появилось множество выпрямителей – недорогие и с удобными для работы небольшими габаритами. Тем не менее, эти расходники по-прежнему востребованы на многих производствах и в кустарных мастерских.

Большая часть марок универсальна, что также чрезвычайно устраивает отечественных сварщиков старшего поколения.

Сварочный трансформатор

Диаметр электродов и толщина стали.

Для осуществления сварки с помощью трансформатора необходимые следующие обязательные элементы конструкции:

• Обмотки первичная и вторичная. Первичная – из специального изолированного провода, на вторичной обмотке изоляции нет.
• Магнитный провод.
• Винт для контроля положения двух обмоток и изменения расстояния между ними.
• Защитный корпус для всего агрегата.
• Рукоятка винта, ходовая гайка.
• Вентилятор и другие элементы в зависимости от модели трансформатора.

Несмотря на то, что многие профессионалы сварки расценивают трансформаторы как оборудование «уходящего поколения», на рынке они представлены в виде широкой линейки моделей самого разного значения и для кошельков любой толщины.

Трансформаторы различаются по следующим критериям:

• габаритам и весу;
• силе тока на выходе;
• уровню напряжения на выходе при холостом ходе;
• объему потребляемого электричества;

Сварочный генератор

Он оценивается как самостоятельный аппарат, необходимый для работы, если нет полноценного сетевого электричества.

Маркировки электродов.

Устройство генератора включает в себя обязательные конструкционные элементы:

• Важнейшая часть – преобразователь состоит из электрогенерирующего элемента с двигателем переменного напряжения. Они обеспечивают изменение показателей тока.
• Приводной двигатель внутреннего сгорания.
• Индикатор для мониторинга и фиксации силы тока.
• Переключатели режимов.
• Специальный прерыватель цепи.
• Регуляторы силы тока и поведения электрической дуги.
• Клеммы для подключения кабелей и выходы ан 230В.

Такого рода генераторы выпускаются в двух вариантах:

1. Коллекторные генераторы.
2. Вентильные генераторы.

Главными преимуществами газового генератора в сравнении с другими аппаратами для сварки являются:

• Компактность и, следовательно, высокая мобильность.
• Удобство, относительная дешевизна, бесшумность.
• Широкая функциональность и высокая надежность.
• Достаточно высокие технические характеристики.

Технология сварки электродами УОНИ

Используется инверторный аппарат. Сварочники-выпрямители, вооруженные этими расходниками, не обеспечивают стабильность дуги.

Действуют в следующем порядке:

1. Соединяемые детали очищают от масложировых пятен, ржавчины и грязи.
2. При большой толщине разделывают кромки в соответствии с ГОСТами.
3. Складывают детали вместе и размещают их на подкладках из меди для охлаждения.
4. Подключают к заготовкам отрицательную клемму, к электроду — положительную.
5. Прокаливают расходники.
6. Регулятор тока на инверторе устанавливают в позицию, соответствующую диаметру электрода. Тот подбирается с учетом толщины соединяемых деталей.
7. Кратким касанием или чирканьем возбуждают дугу.
8. Выполняют шов, двигая электрод «елочкой». Варят углом назад, чтобы шлак ложился на уже пройденный отрезок.
9. Переворачивают заготовки и выполняют шов с обратной стороны, двигая электрод прямолинейно.

Столкнувшись с неустойчивым горением дуги и залипанием расходника, необходимо проанализировать следующие возможные причины:

1. Исполнителю не хватает опыта.
2. Попался бракованный электрод. Рекомендуется приобрести по нескольку пачек от разных торговых марок и опытным путем подобрать надежного изготовителя.
3. Фактический ток не соответствует показаниям на регуляторе. Рекомендуется проверить его измерительными клещами.
4. В сети низкое напряжение либо периодически наблюдаются его просадки. В таких условиях дешевые аппараты плохо работают с основными электродами.

В последнем случае помогают такие меры:

1. В цепь включают дроссель.
2. Находят стабильную сеть.
3. Приобретают дорогой сварочник профессионального уровня.

При соблюдении технологии шов получается высокого качества.

Схема направления сварки.

Классификация сварочных электродов

Большое разнообразие электродов, а также принципов их классификации затрудняет разработку единой общепринятой системы классификации электродов. Марки электродов стандартами не регламентируются. Подразделение электродов на марки производится по техническим условиям и паспортам. Каждому типу электродов может соответствовать одна или несколько марок. Возможно то, что электрод не относится к маркам. Все сварочные электроды можно разделить на две группы, которые в свою очередь подразделяются на подгруппы:

Неметаллические сварочные электроды	Металлические сварочные электроды
Неплавящиеся	Неплавящиеся	Плавящиеся
Покрытые	Непокрытые
Стальные Чугунные Медные Алюминиевые Бронзовые и другие	Использовались на ранних стадиях развития сварочных технологий. Сейчас применяются в виде непрерывной проволоки для сварки в среде защитных газов.

Классификация покрытых металлических сварочных электродов по ГОСТ 9466-75

В соответствии с ГОСТ 9466-75 электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки классифицируются по назначению, механическим свойствам и химическому составу наплавленного металла (типам), видам и толщине покрытий, а также некоторым сварочно-технологическим характеристикам.

Виды электродов по назначению

• для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 60 кгс/мм² (600 МПа). Обозначаются буквой У (ГОСТ 9467-75);
• для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 60 кгс/мм² (600 МПа). Обозначаются буквой Л (ГОСТ 9467-75);
• для сварки легированных теплоустойчивых сталей. Обозначаются буквой T (ГОСТ 9467-75);
• для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами. Обозначаются буквой В (ГОСТ 10052-75);
• для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами. Обозначаются буквой H (ГОСТ 10051-75).

Вышеуказанными стандартами предусмотрено разделение электродов на типы, в соответствии с механическими свойствами и химическим составом наплавленного металла. Цифры, обозначающие каждый тип электрода — Э42, Э42А, Э50 и т. д., характеризуют гарантированное минимальное временное сопротивление разрыву в кгс/мм², а буква А — повышенные пластические свойства, вязкость и ограничения по химическому составу.

Виды электродов по толщине покрытия

По толщине покрытия электроды разделяются в зависимости от отношения D/d (D — диаметр покрытого электрода; d — диаметр стержня):

• с тонким покрытием (D/d < 1,2). Обозначаются буквой М;
• со средним покрытием (D/d < 1,45). Обозначаются буквой С;
• с толстым покрытием (D/d < 1,8). Обозначаются буквой Д;
• с особо толстым покрытием (D/d > 1,8). Обозначаются буквой Г.

ГОСТ 9466 — 75 предусматривает также три группы электродов — 1, 2, 3, характеризующиеся требованиями к качеству (точности) изготовления электродов, состоянием поверхности покрытия, а также содержанием серы и фосфора в наплавленном металле.

Виды электродов по типу покрытия

• с кислым покрытием (А);
• с основным покрытием (Б);
• с целлюлозным покрытием (Ц);
• с рутиловым покрытием (Р);
• с покрытием смешанного вида (с двойным буквенным обозначением);
• с прочими видами покрытий (П).

Таблица соответствия маркировок электродов по типу покрытия:

Тип покрытия	Обозначение по ГОСТ 9466-75	Международное обозначение ISO
Кислое	А	A
Основное	Б	B
Рутиловое	Р	R
Целлюлозное	Ц	C
Смешанные покрытия
Кисло-рутиловое	АР	AR
Рутилово-основное	РБ	RB
Рутилово-целлюлозное	РЦ	RC
Прочие (смешанные)	П	S
Рутиловые с железным порошком	РЖ	RR

Виды электродов по допустимым пространственным положениям сварки или наплавки

• для сварки во всех положениях с условным обозначением 1;
• для сварки во всех положениях, кроме вертикального сверху вниз — 2;
• для положений нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх — 3;
• для нижнего и нижнего в лодочку — 4.

Виды электродов по роду и полярности сварочного тока

Рекомендуемая полярность постоянного тока	Напряжение холостого хода источника переменного тока, В	Обозначение
Номинальное напряжение	Предельное отклонение
Обратная	—	—
Любая	50	±5	1
Прямая	2
Обратная	3
Любая	70	±10	4
Прямая	5
Обратная	6
Любая	90	±5	7
Прямая	8
Обратная	9

Цифрой 0 обозначают электроды, предназначенные для сварки или наплавки только на постоянном токе обратной полярности (сварочный электрод соединяется с плюсом).

Сушка и прокалка электродов

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

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

Прокалывание практично еще и тем, что поднимает температуру электродов непосредственно перед работой

Это важно, например, для сварки труб или при работе с толстыми заготовками. Предварительный прогрев дает возможность получать герметичные стыки во время «сварки под давлением»

Но следует иметь ввиду, что важен постепенный нагрев. При резком перепаде температуры не исключено образование известкового налета.

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

Виды электродов по назначению

В зависимости от свариваемого металла выбирается режим работы сварочного аппарата и электроды. Для разных металлов необходимы разные электроды, это называется назначением. Назначение указывается одной буквой на упаковке и на самом стержне.

Электроды с маркировкой «У» используются для сварки низколегированных и углеродистых сталей. Буквой «Л» обозначают стержни, используемые для сварки легированных конструкционных сталей, а для высоколегированных используется обозначение «В». Буквой «Т» обозначают стержни для теплостойких металлов, а буквой «Н» — стержни для наплавки.

Какие бывают электроды

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

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

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.

Технология изготовления электродов

На крупных предприятиях производство электродов осуществляется по следующей технологической схеме:

• Смотанная в бухты проволока подается на правильно-отрезные станы, которые осуществляют выравнивание материала и нарезку его на мерные стержни. Подготовленные заготовки подаются к обмазочному оборудованию.
• Смесь для обмазки готовится из различных компонентов, состав в зависимости от марки электрода может существенно отличаться. Все материалы подвергаются предварительной просушке, дроблению, просеиванию для получения определенной фракции компонентов. Смесь готовится на основе жидкого стекла (водного раствора силикатов), все компоненты подвергаются тщательному перемешиванию. На этом этапе осуществляется тщательный контроль соответствия рецептуры обмазки, именно от этого этапа во многом зависит качество конечной  продукции.
• Основное оборудование, которое отличает завод изготовитель электродов высокого качества, пресс для нанесения обмазки на проволочные стержни. Смесь наносится под высоким давлением (до 650 атмосфер), благодаря чему и получают однородное покрытие, которое сможет обеспечить качественную сварку.
• После обработки торцов электроды подвергаются термообработке и упаковке.

Такая продукция редко когда имеет требуемый химический состав, а это сказывается на качестве сварки и комфортности выполнения работ. Лучше отдайте предпочтение проверенным поставщикам.