Сварочные электроды следует делить по назначению, составу обмазки (её типу), методам использования (род применяемого сварочного тока). Принципы сварки стержнями, покрытыми обмазкой, основаны на их плавлении с использованием электрического тока. При этом материал покрытия одновременно превращается в смесь газов и защитный шлак, которые защищают зону сварки. Состав металла стержня зависит от состава свариваемых деталей: это может быть сталь, чугун, смесь меди или алюминия с другими (вспомогательными) элементами.
Марки электродов для сварки стали
Раз существуют десятки типов сталей, значит для них разработано столько же электродов. Чтобы варить сталь электродами необходимо иметь навыки ручной дуговой сварки, выбрать подходящие электроды и знать особенности самого металла. Обо всем этом мы и расскажем далее.
Чаще всего на прилавках магазинов можно встретить электроды для сварки углеродистых сталей. А все потому, что этот металл используется чаще всего. Поэтому любой более-менее крупный производитель выпускает электроды для сварки углеродистой стали. Самые распространенные марки — МР, УОНИ, ОЗС и АНО. Давайте подробнее разберемся, какие именно разновидности этих марок используются для стали.
По покрытию
Всего существует четыре отдельных вида покрытия (основное, рутиловое, целлюлозное, кислое) и его комбинации. Покрытие защищает сварочную ванну от контакта с внешней средой и дополнительно насыщает металл нужными элементами.
Рутиловое
Наиболее распространены рутиловые электроды, которыми часто пользуются сварщики на предприятиях. Примеры марок расходников с рутиловым покрытием — это: АНО-21, ОК-46, МР-3 и др. Они подойдут для сварки ворот, калитки, забора, теплицы, навеса, козырька и прочих конструкций.
Стержни с рутиловым покрытием подходят для постоянного и переменного тока, сварки во всех пространственных положениях, кроме вертикала на спуск. Среди плюсов использования таких расходников следующие:
- легкая постановка прихваток;
- малочувствительны к изменяющейся длине воздушного зазора;
- хорошо поджигаются как впервые, так и повторно;
- не требовательны к чистоте заготовки — можно варить по ржавому металлу;
- удобны для соединения тонких деталей;
- образуют гладкий ровный валик;
- шлак легко отделяется;
- подходят для сварки прерывистой дугой.
Это оптимальный вариант для сварки дома, на даче или в мастерской. Лучше всего накладывать короткие швы.
Основное
Электроды с основным покрытием поджигаются труднее, особенно повторно. Нельзя варить с отрывом дуги, иначе придется долго стучать по изделию кончиком стержня. Свариваемые стороны нужно зачищать от загрязнений, краски, ржавчины, иначе дуга будет тухнуть и «плеваться». Некоторыми электродами с основным покрытием можно варить только на постоянном токе обратной полярности. Зато такие расходные материалы обладают следующими преимуществами:
- хорошо проваривают толстый металл;
- отчетливо видна сварочная ванна;
- при сгорании выделяется меньше шлака;
- отлично подходят для корневых швов и заполняющих слоев;
- соединение обладает повышенным сопротивлением на разрыв.
Популярные марки электродов с основным покрытием: УОНИ 13/55, 13/45, 13/65, ОК 48.
Такие расходники востребованы для сварки ответственных конструкций, но новичку будет с ними сложнее. Поэтому, если нет производственной необходимости, выбирайте электроды с рутиловым покрытием.
Кислое
Электроды с кислым покрытием используются для сборки малоответственных конструкций на стройке и производстве. Предназначены для всех пространственных положений, кроме вертикала на спуск. Отлично варят на переменном и постоянном токе, но сильно «плюются». Подходят для металлопроката из низколегированной стали. Дуга горит стабильно, стоимость расходников минимальная, но прочностные характеристики швов низкие.
Целлюлозное
Обмазка тоньше, чем у остальных, что облегчает сварку в труднодоступным местах через технические отверстия. Пригодны для работы во всех пространственных положениях, а потому часто применяются при монтаже на строительных площадках. Содействуют высокому качеству шва на постоянном и переменном токе. Подходят для сварки низколегированных и углеродистых сталей, магистральных трубопроводов.
Смешанное
Комбинирование двух покрытия позволяет объединять их полезные свойства. Среди возможных вариантов бывают сочетания основного и рутилового покрытия, кислого и целлюлозного, рутилового и целлюлозного. Совмещение рутиловой и целлюлозной обмазки обеспечивает легкий поджиг и повышенные прочностные характеристики. Если хотите попробовать такие электроды, купите ESAB OK 46.00 или RB-26 KOBELCO.
Особенности сварки
Чтобы обеспечить достойное качество швов вам необходимо знать некоторые нюансы сварки сталей. Разумеется, мы не сможем их все перечислить, но вы узнаете основы основ, которые упростят вашу работу.
При сварке высокоуглеродистой стали рекомендуется предварительно прогреть металл до температуры не более 650 градусов. Для сварки применяйте контактную, газовую или дуговую технологию. Желательно использовать флюсы и присадочную проволоку. Состав проволоки должен быть идентичен составу стали.
Для сварки аустенитных сталей применяйте технологию контактной сварки, используя пониженное значение плотности сварочного тока.
Разнородные стали
Что касается сварки разнородных сталей, то и здесь есть свои особенности. Разнородными считаются те металлы, которые принадлежат к разным классам. Например, аустенитная сталь и перлитная сталь разнородны. Также разнородными считаются высоколегированные и низколегированные стали. Для подобных работ при РДС сварке нужно использовать специальные электроды для сварки разнородных сталей. Но РДС сварка все же не рекомендуется. Желательно варить такие металлы не электродуговой сваркой, а лазером или плазмой. Такие технологии предполагают малую глубину плавления металла. Поэтому качество швов намного лучше, чем при дуговой сварке.
Специально для сварки перлитной и аустенитной стали была придумана отдельная технология. Суть этой технологии проста. На деталь из перлитной стали наплавляется небольшой слой аустенитной стали. Затем подогреваются кромки и обе детали свариваются вместе. При этом нужно выбирать тот режим сварки, который подойдет для аустенитной детали.
Применяйте электроды с низким содержанием водорода, если варите разнородные стали. Ведь при избыточном количестве водорода у деталей начинают образовываться трещины в их начальной стадии. Также при избытке водорода увеличивается вероятность образования пор.
Что лучше переменный или постоянный ток
Ответ на этот вопрос достаточно простой— это постоянный ток. У источников переменного тока есть определенный ряд преимуществ таких как невысокий потери электроэнергии, но качество сварочного шва на переменном токе ниже. Это связано с тем, что при сварке на переменном токе дуга имеет нулевое напряжение за период 3 раза. Фактически она обрывается на долю секунды и снова разжигается.
Чтобы стабилизировать горение дуги в электронное покрытие добавляют специальные компоненты, улучшающие ионизацию. Также на переменном токе происходит смена полярности за секунду 120 раз при промышленной частоте в 60 Гц, что в свою очередь сказывается на нестабильности сварочного процесса.
Расскажем немножко о полярности. При использовании обратной полярности максимальный нагрев идёт на электрод что в свою очередь снижает количество тепла вводимая деталь, а это уменьшает деформацию.
При использовании прямой полярности соответственно ситуация обратная, максимальное тепло выводится в деталь что может обеспечивать более глубокое проплавление металла и применяется для сварки детали с большими толщинами. Также применяется для сварки тиг чтобы не ввести дополнительный перегрев вольфрамовую электрода.
При сварке на переменном токе полярность пол периода прямая, а после меняется на обратную что в свою очередь негативно сказывается на качестве сварки.
Рекомендации для новичков
Как вы видите, сварка стали сопряжена с множеством нюансов, о которых нужно знать. Новички часто боятся браться за сварку стали, думая, что не смогут выполнить такую сложную работу. Но, поверьте, чем больше ваш опыт — тем выше ваши профессиональные навыки. А значит проще и сама работа.
Можно сколько угодно избегать сложных сварочных работ, но так вы никогда не научитесь главному. А имея надежную базу из теории и навыков вы уже можете выполнять сложную сварку. Даже не имея достаточного опыта.
Вашу работу упростит правильный подбор электродов. Варите жаропрочную сталь? Придите в магазин и четко объясните продавцу, что вам нужны электроды для жаропрочных сталей. С этого и можно начинать. В дальнейшем вы уже получите достаточно опыта, чтобы самостоятельно выбирать электроды без посторонней помощи.
По требованиям к готовой конструкции
Подбор электродов для ММА сварки зависит от предъявляемых требований к готовой конструкции. Это может быть:
- предел прочности при разрыве;
- ударная вязкость;
- жаростойкость;
- коррозионностойкость;
- прочность при растяжении;
- относительное удлинение.
Например, для малоответственных конструкций достаточно предела прочности при разрыве 43 кг/мм², а для изделий, подвергающихся повышенным нагрузкам, больше подойдут электроды с пределом прочности 55 кг/мм². Предел прочности при растяжении измеряется в МПа и может быть от 380 до 650 и более МПа. Относительное удлинение важно при перепаде температур и механическом воздействии и бывает 10-45%. Ударная вязкость измеряется в Дж/см². Чем ниже температура, тем более хрупким становится стык.
Устойчивость шва к коррозии обозначается в маркировке электродов по 5 ступеням — чем выше цифра, тем лучше. Жаропрочность и жаростойкость указываются по 9 уровням, за каждым из которых стоит свой диапазон температур. Более подробно узнать, как определить эти показатели электродов по маркировке, можно из соседней статьи. (здесь перелинковка со статьей про маркировку, которая еще не опубликована).
Государственный стандарт
Ключевые требования, которые предъявляются к физико-химическим свойствам стали 20, содержатся в ГОСТ 1050-2013. В рамках существующих регламентирующих документов также содержится указание на то, в каком виде должна поставляться данная сталь с завода – в виде полуфабрикатов (рулонами, листами) либо в виде готовых изделий (уголков, швеллеров, труб, прутков и иных, доступных для завода-изготовителя при соблюдении технологических процессов).
ГОСТ 1050-2013 «Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей» введен в действие 1 января 2015 года и призван осуществлять межгосударственное регулирование процессов изготовления металлической продукции, изготовленной способами горячего проката, ковки, калибровки, а также для продукции со специальной разделкой поверхностей, которая будет использоваться в различных отраслях промышленности.
Классификация сварных соединений разнородных сталей
Таким образом, сварные соединения материалов разнородного типа были разделены на 4 группы. Разграничение проведено в зависимости от температуры их эксплуатации. Для каждой категории существует собственная оптимальная величина, являющаяся допустимой для используемой в ней неаустенитной стали:
- 1-ая группа – до 350°С;
- 2-ая – 350-450°С;
- 3-ья – 450-550°С;
- 4-ая – более 550°С.
Электроды ЦЛ 9 в упаковке.
Исследования показали, что наплавленный металл соединений 1-ой группы должен иметь не менее 8% никеля, 2-ой – 19%, 3-ьй – 31%, 4-ой – 47%. Соответственно, для создания соединений, которые эксплуатируются при температурах до 350°С, можно использовать следующие марки электродов: ГС-1, ОЗЛ-6, ОЗЛ-27 и ЦЛ-9.
Сварочные материалы ОЗЛ-6 обеспечивают наплавленный металл типа Э-10Х25НВГ2. Электроды ЦЛ-9 дополнительно легируются ниобием и имеют тип наплавленного металла 10Х25Н13Г2Б. Электроды ОЗЛ-27 дополнительно снабжаются молибденом и гарантируют наплавленный металл химического состава следующего вида: углерод – 0,18%, кремний – 0,6%, марганец – 1,63%, никель – 10,3%, хром – 25,3%, молибден – 3,1%. Материалы ГС-1 обеспечивают химический состав указанных ниже пропорций: углерод – 0,09%, кремний – 2,5%, марганец – 6,3%, никель – 9,4%, хром – 23,3%.
