с чего состоит электрод
Из чего состоит сварочный электрод
Сварочные электроды являются основным расходным материалом, который используется для сварки. Существует масса разновидностей этих изделий, которые насчитывают более двухсот штук. Они отличаются по следующим параметрам:
Материал, из этого состоит изделие, служит для образования шва. Но он состоит не только из одного вида металла, поэтому, перед выбором нужно определиться из чего состоит электрод, чтобы знать, на что обращать внимание. От правильности выбора зависит успех сваривания, примерно на столько же, насколько и от мастерства сварщика.
Принцип работы электрода 
Принцип работы электрода заключается в следующем. Его помещают одним концом в электрододержатель, который является одним из контактов сети, которая идет от трансформатора. Второй контакт цепи закрепляется на свариваемой детали или сварочном столе, который также является токопроводящим. Когда электрод соприкасается с деталью, то цепь замыкается. Сварщик поддерживает его в слегка приподнятом от поверхности состоянии, чтобы замыкание было не полным, иначе электрод залипает и трансформатор может сгореть. Поэтому, создаются условия, чтобы образовывалась электрическая дуга. На качество работы влияет и материал из чего сделаны электроды для сварки, так как от этого зависит надежность эксплуатации шва.
В большинстве случаев электрическая дуга является негативным явлением, но при сварке помогает расплавлять металл, преобразуя электрическую энергию в тепловую. Расплавленный металл будет заделывать трещины, сваривать две детали и прочие сварочные процедуры. Практически каждый электрод имеет защитное покрытие, которое придает ему некоторые дополнительные свойства, в зависимости от состава, а также защищает сварочную ванну от постороннего воздействия и попадания лишних предметов, не говоря уже об улучшении свойств плавления.
Конструктивные особенности различных типов
Электроды различаются по типу своего применения, так как от этого зависят все их характеристики. От этого же зависит и из чего делают электроды для сварки, так как его материал должен полностью совпадать с материалом заготовки. Встречаются модели из:
Применение электродов для различных материалов
В чистом виде металл очень редко используется и практически в каждом случае состав электрода для сварки может иметь свои легирующие примеси, создающие нужные свойства электрода. На конструкцию это мало чем влияет, помимо длинны и толщины, что уже больше зависит от того, где их будут применять.
Характеристики элементов электрода
Устройство электрода для сварки является предельно простым, так как он состоит из таких элементов как:
Устройство сварочного электрода
Разобравшись, из чего состоит сварочный электрод, можно более подробно рассмотреть характеристики, ведь у каждого из этих элементов имеются свои особенности, которые влияют на сферу его применения и качество сварки.
Стержень является тем элементом, из которого получается сварочный шов, так как именно он расплавляется от дуги и заполняет ванну. Толщина стержня влияет на глубину, на которую будет залегать шов, а соответственно и на величину ванны. Длина электрода помогает более длительное время вести шов непрерывно, что оказывается очень важным для ответственных объектов, так как каждое прерывание ухудшает общее качество. Материал стержня может считаться основной характеристикой, так как он должен соответствовать тому, что именно будет свариваться.
Покрытие служит для поддержания стабильного горения дуги. Встречаются такие типы как:
Виды покрытий электродов для сварки
Выбор электрода для сварки
Выбор электрода является ответственным делом, так как здесь нужно учесть:
Сварочные электроды. Назначение, виды и характеристики
Сварочные электроды необходимы при создании конструкций из металла, соединении и ремонте различных металлических деталей.
Именно они формируют сварочный шов, являющийся прочным связующим «мостиком» между соединяемыми элементами.
Существует свыше 200 видов сварочных стержней, из которых примерно половина разработана специально для ручной сварки.
Где и как используют сварочные электроды?
Сварочные электроды применяют как в домашнем строительстве, так и при возведении массовых промышленных объектов.
В обоих случаях, как правило, используют одинаковые виды этих расходников.
Приобретают их всегда под конкретный сварочник, с учетом условий эксплуатации, и технологических параметров.
В процессе сварки стержни плавятся, и расплавляют места соединения металлических элементов, следствием чего становится прочная молекулярная связь последних.
Посредством сварочных электродов можно выполнять:
Также сварочные электроды нередко применяют для наплавки металла на различные детали, которые в процессе эксплуатации, подверглись износу, и утратили изначальные геометрические размеры.
Сварочными стержнями можно работать в различных положениях, в зависимости от их типа:
Кроме прочего, существует сварка «в лодочку».
Тут свариваемые элементы располагаются по отношению друг к другу под углом.
Сварка производится преимущественно в нижнем положении, за счет чего повышается скорость работы.
Что касается позиционирования самого электрода, в процессе работы он может быть расположен под 90-градусным углом по отношению к шву, а также под 30 – 60 градусов в наклоне вперед или назад.
Устройство и характеристики
Сварочный электрод представляет собой сердечник, выполненный в виде проволоки, покрытый обмазкой из специального состава.
В процессе работы плавится как внутренняя, так и внешняя часть, причем первая заполняет место стыка двух деталей, а вторая выделяет газ, предотвращающий проникновение кислорода в сварочную зону.
В дополнение электродное покрытие обладает такими свойствами, как защита шва от разрушительного воздействия кислорода, в частности, от окисления, дополнительно предотвращая рассеивание сварочной энергии.
Размеры и вес сварочных электродов
Диаметр – основная величина электрода.
Обычно этот параметр находится, как правило, в пределах 1,6 – 8 мм, но ГОСТами предусмотрены варианты на 10 и 12 мм.
В быту обычно используют 2,5-миллиметровые стержни.
На вес каждого стержня влияет материал изготовления, его длина (обычно это 250 – 450 мм, однако далеко не всегда), толщина покрывающего слоя, иные факторы.
Изделия упаковываются в пачки весом от 1 до 7 кг.
Материал и виды покрытия
Электродное покрытие по соотношению общего диаметра электрода к диаметру сердечника делится на следующие категории (коэффициент):
По составу также существует отдельная классификация:
Приведенные буквы участвуют в маркировке.
Предусмотрено дополнительное деление электродов на несколько групп, в зависимости от состояния обмазки, точности изготовления этих изделий.
Вольфрамовые электроды отдельно имеют цветовую маркировку, указывающую на тип и процентный вес содержащегося в составе оксида:
Сиреневым и бирюзовым цветами отмечаются смешанные оксиды, состоящие из редкоземельных элементов. Зеленые стержни производятся из чистого вольфрама.
Для покрытых стержней, посредством которых выполняется дуговая сварка, разработан ГОСТ 9466-75.
Кроме него существуют стандарты, распространяющиеся на электроды, исходя из их назначения.
Для примера, это ГОСТ 9467-75, ГОСТ 10052-75 и ГОСТ 1051-75.
Маркировка сварочных электродов
Маркировка электродов бывает простой, например, состоящей буквально из 3-х символов, и крайне сложной.
В качестве примера можно привести изделия Э50А и, например, Э42А, где:
Также в наплавке содержатся самые разные химические элементы, которые маркируются буквами Х, М, Б и Ф, что соответствует хрому, молибдену, ниобию и ванадию.
Касательно непосредственно сердечника, он маркируется следующим образом (последовательно):
Сварочные электроды, виды и цена
Универсальной классификации сварочных стержней по причине огромного их разнообразия попросту не существует, тем более что никакими универсальными стандартами не регламентированы марки этих изделий.
Из-за этого разумно разделить их на виды по определенным критериям.
В зависимости от материала, из которого изготовлен стержень, все электроды можно отнести к неметаллическим, либо же металлическим.
Неметаллические варианты состоят исключительно из неплавящихся изделий, делятся на:
Графитовые
Бывают обычные и омедненные, используются для соединения медных проводов.
Угольные
Необходимы для строжки, резки и прошивки отверстий.
Применяются по легированным, низколегированным и углеродистым сталям.
Металлические электроды, в свою очередь, делятся еще на две подгруппы:
Неплавящиеся
Как и в случае с неметаллическими вариантами, в работе либо вовсе не плавятся, либо же плавятся, но незначительно, так как сам материал этих расходников не участвует в процессе образования шва и наплавленного металла.
Плавящиеся
Материал сердечника плавится, одновременно расплавляя и кромки соединяемого материала, что в купе и формирует шов.
Группа неплавящихся металлических электродов состоит из следующих типов изделий:
Вольфрамовые
Так называемые чистые (без добавлений, перечисленных ниже) электроды, необходимые для работы в среде аргона (метод сварки TIG). Температура плавления вольфрама составляет 3410°С, за счет чего этот металл является самым тугоплавким.
Торированные
Предыдущий вариант, но с добавлением тория-232 в количестве 1,7 – 2,2%. Обладает минимальным расходом, устойчив к коррозии и высоким температурам, отличается отличными рабочими показателями, из-за чего применяется в автоматизированном создании швов.
Лантанированные
С добавлением лантана. Отличаются отличным возбуждением высокостабильной дуги, низкой скоростью расплавления присадочной проволоки.
Иттрированные
Расходники повышенной стойкости за счет введения в вольфрам окиси иттрия (Y2O3).
Группа плавящихся металлических электродов содержит варианты без покрытия (представляют собой непрерывную проволоку) и изделия с покрытием.
Последние необходимы в ММА-сварке, а по материалу сердечника распространения получили:
Стальные
Изготавливаются из специальной сварочной проволоки толщиной от 0,3 до 12 мм, имеющей несколько марок.
Из них 5 марок – углеродистая, 23 – легированная, а 28 – высоколегированная стали.
Чугунные
Широкое распространение получили в промышленности, имеют намного меньше подвидов.
Сварочные электроды из цветных металлов
Бывают медные, алюминиевые, бронзовые и другие.
Электродные покрытия также получили классификацию, исходя из химического состава:
Руднокислые
Обладают довольно высокой скоростью плавления.
По сути, это универсальные электроды, причем одновременно и инверторные, и трансформаторные, то есть подходят для работы как на постоянном, так и на переменном токе.
Следует помнить, что при сварочных работах выделяется едкий дым, из-за содержания большого количества марганцевой руды, который оказывает негативное влияние на легкие сварщика.
Рутиловые
Производятся, соответственно из рутила, да еще и с двуокисью титана.
Эти дуговые электроды по своим характеристикам схожи с предыдущим вариантом, но меньше выделяют газ, не так интенсивно разбрызгивают материал и обеспечивают лучшее формирование.
Рутил-целюлозные (РЦ) варианты – хороший пример покрытия смешанного типа, обладающего свойствами одновременно двух представленных категорий.
Фтористо-кальциевые
Низководородистые покрытия, которые еще называют основными.
Стержни работают на постоянном обратном токе.
Яркий представитель – марка УОНИ, которую используют в случаях, когда требуется получить высококачественный шов.
Органические
Изготавливаются из различных органических материалов, вроде оксицеллюлозы.
Само целюлозное покрытие обеспечивает низкую чувствительность к состоянию поверхности и качеству сборки материала.
Такие расходники используют на постоянном и переменном токе, причем в любом доступном положении.
Отдельно следует упомянуть ильменитовые покрытия, которые занимают свое место где-то между кислыми и рутиловыми.
Такие электроды обеспечивают плавное и стабильное горение дуги, что дает возможность полностью контролировать рабочий процесс.
Необходимо уточнить, что многие марки электродов в тех же интернет-магазинах рассортированы по материалам, для работы с которыми они предназначены:
Учитывая огромное разнообразие видов и размеров сварочных электродов, а также тот факт, что этот расходник поставляется в упаковках с разным количеством, стоимость последних варьируется в широких пределах.
Обычно ценник составляет 160 – 1300 рублей за пачку.
Для сварки пластика, следует отметить справедливости ради, изготавливают специальные электроды.
По сути, это присадочные пластиковые прутки или полоски (плоские электроды), которые применяют для ремонта распространенных видов термопластика, вроде полиамида, полибутилентерефталата, и, конечно, полипропилена с полиэтиленом.
Что нужно знать о сварочных электродах?
На электродный стержень любые покрытия (если предполагается их наличие) наносятся окунанием (обмакиванием) или опрессовкой.
В первом случае проволочный пруток буквально окунают в специально подготовленный раствор.
Это фактически паста, которую готовят путем смешивания требуемых компонентов до образования сметанообразной консистенции.
На первом этапе перемешивается сухая смесь, после чего уже происходит добавление связующего вещества, например, жидкого стекла.
После обмакивания в эту пасту, стержень отправляют на сушку, а затем на упаковку.
Что касается опрессовки, паста наносится под давлением от 400 до 800 атмосфер.
Это более эффективный способ, позволяющий полностью сформировать до 600 готовых изделий в течение всего 1 минуты.
Сушка происходит при температуре 150 – 180 °С.
Перед упаковкой, что касается и первого метода нанесения покрытия, все электроды проходят обязательную проверку на качество.
Сварочные электроды, учитывая, что это расходники, обычно закупают с запасом, это часто приводит к их длительному хранению в складских помещениях.
К последним предъявляются два условия:
Подобные условия хранения требуются для вин большой выдержки.
Срок годности сварочных электродов может быть неограничен.
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.
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.