Электрод для ручной дуговой сварки можно представить себе как отрезок специальной проволоки, покрытый особым веществом — обмазкой. Стержень и обмазка выполняют при сварке разную работу: проволока соединяет металл, а покрытие улучшает сварочный шов и поддерживает дугу. Финальное качество работы зависит от грамотного выбора обоих этих компонентов. Основная часть сварочного электрода — его покрытие. В данной статье мы и виды покрытий электродов для сварки рассмотрим от и то.
Сварочная проволока бывает разной толщины (от 1 до 12 мм), её диаметр считается диаметром электрода. Чаще всего используют стержни толщиной 3 — 6 мм, так как они подходят для большинства типичных технических задач. А вот выбор обмазки не так прост: он зависит как от специфики работы, так и от тех качеств, которыми сварщик хочет наделить получаемый шов. Именно поэтому в функциях и видах обмазки стоит разобраться получше.
Функции покрытия электрода.
Покрытие электрода, под воздействием высоких температур выделяет газ, плавится и стекает в сварочную ванну, выполняя сразу несколько важных функций.
Основные функции электродного покрытия
- Поддержка электрической дуги и защита от атмосферы. Газ, получающийся из-за нагрева обмазки, содержит большое количество ионов. Он обволакивает электрическую дугу и поддерживает её горение. Кроме того, газовый слой помогает защитить шов от кислорода, азота и водорода, которые содержатся в атмосфере.
- Создание шлакового слоя. Шлаковый слой образуется при всплывании более лёгких соединений из расплавленного металла. Во время сварки он держится на поверхности жидкого шва, защищая его от атмосферных газов (наравне с газовым облаком). Также шлак замедляет остывание металла, что улучшает качество соединения.
- Защита от окисления. Несмотря на то, что газовое облако и шлак закрывают расплавленный металл от атмосферных газов и паров воды, кислород всё же может проникнуть в шов. Если это произойдёт, то в соединении останутся окислы железа, значительно снижающие качество проделанной работы. В обмазке содержатся элементы, захватывающие кислород и выводящие его прочь, в шлаковый слой.
- Придание металлу определённых свойств. Эта функция обмазки является одной из важнейших. Если необходимо обеспечить повышенную стойкость шва к высоким температурам, увеличить его пластичность или прочность, без добавления примесей не обойтись. Используя различные легирующие примеси, можно придать соединению нужные качества.
Эффективность электродов в значительной мере определяется качеством нанесения внешнего слоя.
Как устроен электрод
Электрод представляет собой металлический сердечник, покрытый специальным составом, который называется «обмазкой». В процессе работы сердечник плавится и вместе с металлом изделия формирует шов. Обмазка в это же время сгорает с образованием газа, который необходим для защиты сварочной зоны от вредного влияния воздуха (речь идет прежде всего об отрицательном воздействии на расплавленный металл кислорода и азота).
Ручная дуговая сварка
Нанесение покрытия электрода.
Производство электродов и нанесения на них покрытия( обмазки) — это сложный технологический процесс, который можно разделить на несколько этапов.
Видео о том, как производят электроды для сварки. В том числе и о покрытии для электродов.
- Подготовка стержней. Первым делом требуется нарезать выпрямленную сварочную проволоку на части определённой длины. Полученные отрезки очищают от масла, окалины и окислов.
- Подготовка сухого покрытия. Сначала твёрдые компоненты, которые в будущем войдут в состав обмазки, сушат и обжигают. Затем их измельчают и пропускают получившиеся мелкие частицы через специальное сито с фиксированным размером ячеек. Наконец, разные составные части покрытия смешиваются в нужной пропорции.
- Подготовка густой обмазки. В качестве основы для получения однородной массы используется раствор жидкого стекла. Ферросплавы при контакте с ним вступают в нежелательную активную реакцию, поэтому их дополнительно прокаливают, «пассивируют». Разведённую в жидком стекле обмазку при механизированном нанесении доводят до плотности влажной земли, при ручном способе допустима более жидкая масса.
- Нанесение на стержни может делаться вручную или специальным автоматизированным станком. При ручном способе проволоку собирают в рамку и производят окунание в раствор. Вытаскивать рамку следует так, чтобы раствор равномерно распределялся по стержню. При машинном способе обмазка наносится под давлением, затем электрод проходит через специальный мундштук, убирающий лишнее покрытие.
- Просушка. После нанесения раствора электроды сушат: сначала сутки на открытом воздухе при температуре 25 — 30 °C, а затем 1 — 2 часа в электрических шкафах, где поддерживается температура 150 — 300 °C.
Возможно, вам будет интересно или даже полезно — как выбрать электрод для сварки. Ознакомьтесь!
Виды покрытий электродов для ручной дуговой сварки.
Существует несколько основных видов электродных покрытий:
- кислое;
- целлюлозное;
- рутиловое;
- основное.
Также имеется несколько наиболее распространённых, смешанных видов обмазки электродов:
- кисло-рутиловое;
- рутилово-основное;
- рутилово-целлюлозное;
- рутиловое с железным порошком;
- прочие.
Попробуем разобраться в них получше.
Виды покрытий электродов для сварки РДС.
Кислое.
Отличается тем, что позволяет соединять детали, на которых имеется некоторое количество ржавчины или других загрязнений. Сварка без предварительной подготовки деталей особенно эффективна в труднодоступных местах, которые сложно нормально очистить. Также значительно ускоряет работу обилие кислорода, выделяемого из покрытия.
К сожалению, прочность соединения оставляет желать лучшего, а по окончании работы электродами с кислым покрытием на шве могут возникать горячие трещины. Неприятными фактами также являются сильное разбрызгивание металла и токсичность газов, из-за чего подрывается здоровье сварщика. По этим причинам кислую обмазку вытесняют рутиловая и кисло-рутиловая.
Своё название этот тип получил из-за состава, в котором преобладают окислы. Благодаря им при сварке выделяется кислород, поддерживающий интенсивное горение дуги.
Типы электродов: Э38, Э42. Максимальная прочность шва на растяжение достигает 412 МПа.
В российской маркировке данное покрытие известно под буквой «А», в международной — буквой «A» (английской).
Основные характеристики кислого покрытия электродов
Рутиловое покрытие.
За счёт множества положительных качеств электроды с рутиловным покрытием приобрели широкую популярность. Они рекомендуются новичкам и любителям. Сварка упрощается за счёт лёгкого образования дуги (в том числе и повторного) и низкого разбрызгивания металла.
Качество шва получается хорошим даже у начинающих сварщиков. Рутиловое покрытие не выделяет вредных для здоровья человека веществ. Единственное, к чему можно придраться — это стоимость электродов. Из-за более высокой цены профессиональные сварщики нередко отдают предпочтение кисло-рутиловому, рутилово-основному или рутилово-целлюлозному покрытиям.
Рутиловое покрытие названа так из-за высокого содержания двуокиси титана, которая в минералогии известна как рутил. В составе присутствуют и другие элементы: карбонат магния, слюда, ферромарганец, гранит и полевой шпат.
Типы электродов: Э42 — Э46. Швы, полученные такими электродами, имеют максимальное значение прочности 410 — 450 МПа.
Рутиловая обмазка в России обозначается символом «Р», в иностранной документации — «R».
Характеристики рутилового покрытия электродов для сварки
Основное покрытие для электрода.
Электроды с основным покрытием идеально подходит для ремонта ответственных конструкций и трубопроводов. Благодаря низкому выделению водорода и кислорода швы долгое время сохраняют свою прочность. Соединения устойчивы к появлению трещин, в том числе из-за сероводородных смесей (потому газопроводы лучше варить электродами с основной обмазкой).
Но данный материал покрытия имеет и неприятные особенности. Перед работой электроды нужно избавить от влаги, что достигается высокотемпературной прокалкой. Применение переменного тока недопустимо, а место соединения должно быть хорошо зачищено. Если эти условия не соблюдаются, то шов теряет свою прочность.
Свойства основного покрытия определяет её состав: флюорит (фторид кальция), карбонат кальция и карбонат магния. Фторид кальция, в частности, плохо работает с переменным током. Чтобы не образовывался нежелательный водород, обмазка должна быть сухой. К несчастью, она хорошо впитывает влагу, из-за чего перед началом сварочных работ требуется прокаливание.
Типы электродов: Э42А — Э50А. Предел прочности у швов, получаемых с их помощью, достигает 490 МПа.
В РФ данный вид покрытия( обмазки) маркируется литерой «Б», по международному стандарту — литерой «B».
Характеристики основного покрытия
Целлюлозное покрытие электродов.
Основные отличительные черты этого типа покрытия в том, что оно создаёт хорошую газовую защиту шва и производит совсем немного шлака. Газовое облако не даёт проникать в металл кислороду, азоту и водороду из атмосферы, улучшает горение дуги. Минимум шлака упрощает работу по вертикальным швам.
Хотя газы, образующиеся при сгорании органических частей целлюлозного покрытия, и поддерживают процесс сварки, наличие среди них водорода делает шов более хрупким. Электродами с целлюлозным покрытием нельзя варить закаливающуюся сталь. Ещё один неприятный момент: разлёт брызг при сварке может достигать 15%. Электроды с целлюлозным покрытием, как правило, прокаливают, но температура должна быть не выше 120 °C.
Целлюлозное покрытие названо так из-за целлюлозы, которая преобладает в составе. Также в этом покрытии присутствуют смола и железосодержащие элементы. Компоненты органического происхождения чувствительны к высоким температурам: при превышении 120 градусов они начинают разлагаться.
Типы электродов: Э42, Э46 и Э50. Предел прочности достигает 490 МПа.
Это покрытие в отечественной документации обозначается буквой «Ц», по стандарту ISO — «C».
Характеристики целлюлозного покрытия
Обязательно к прочтению каждому! Техника безопасности при проведении сварочных работ. Не шутите со своим здоровьем и здоровьем окружающих!
Пространственное положение
Насчитывается пять основных пространственных положений электродов, в которых можно вести сварочные работы:
- Нижнее горизонтальное считается самым удобным и производительным. Его частным случаем является положение «в лодочку».
- Тавровое похоже на нижнее горизонтальное, но требует большего мастерства сварщика. В этом случае возможно образование подрезов на вертикальной поверхности и наплывов на горизонтальной.
- Горизонтальное положение электрода на вертикальной поверхности считается достаточно сложным. Для его применения на практике чаще всего выполняется скос на верхней кромке соединяемых элементов.
- Вертикальные швы могут вариться двумя способами: на подъем или на спуск. В первом случае обеспечивается лучшее качество швов, а во втором – более высокая скорость.
- Потолочное пространственное положение считается самым сложным. Оно не подходит для соединения тонких элементов и используется только при невозможности выполнения сварочных работ другим способом.
Производители в обязательном порядке указывают, в каких пространственных положениях с помощью электродов можно вести сварочные работы.
Пространственные положения электрода
Важность шлака
Шлак, образующийся во время ручной дуговой сварки, делится на два вида: «длинный» и «короткий». У первого вязкость при понижении температуры возрастает медленно. По этой причине электроды с покрытиями, образующими «длинные» шлаки, не подходят для сварки в вертикальных и потолочных пространственных положениях. У «коротких» шлаков вязкость возрастает значительно быстрее, поэтому они эффективно препятствуют вытеканию жидкого металла из сварочной ванны. Такой результат дают электроды с основным или рутиловым покрытием.
Из чего состоит покрытие электрода.
Для создания электродного покрытия, с заданными свойствами, используются различные ингредиенты и их сочетания. Все их можно разделить на категории по той роли, которую они выполняют при сварке.
Основное составляющее электродного покрытия
- Газообразующие. Создают при сварке газовое облако вокруг дуги. Этот газ не даёт проникнуть в металл кислороду, водороду и азоту из атмосферы. К этой категории можно причислить: целлюлозу, пищевую муку, древесную муку, декстрин, крахмал и карбонаты.
- Шлакообразующие. Формируют шлаковый слой, который защищает металл от атмосферы и замедляет его остывание. Сюда относят: доломит, мрамор, каолин, марганцевую руду, кварцевый песок, мел, полевой шпат, титановый концентрат и другие вещества, способные преобразовываться в шлак.
- Легирующие. Эти добавки придают металлу шва особенные свойства: прочность, пластичность, стойкость к окислению, высоким и низким температурам. Среди таких веществ: вольфрам, молибден, титан, марганец, никель, ванадий и хром.
- Раскисляющие. Кислород в сварных соединениях приводит к повышению хрупкости металла. Убрать его можно, если добавить в расплавленный металл алюминий, кремний, титан или марганец.
- Стабилизирующие. Их можно было бы отнести и к газообразующим, так как они тоже выделяют газ. Но этот газ предназначен не для защиты сварочной ванны, а для поддержания горения дуги. Сюда входят хромат, селитра, поташ и другие калиевые соединения.
- Связующие. Назначение этих компонентов обмазки — соединение элементов покрытия друг с другом и со сварочной проволокой. Наибольшее распространение в качестве связующего компонента получило жидкое стекло.
- Формующие. Улучшают пластические свойства покрытия, что важно при машинном способе нанесения обмазки. К этим веществам относятся каолин, бентонит и другие.
Для увеличения эффективности сварочного процесса в состав покрытия для электрода может добавляться железный порошок.
Некоторые ингредиенты могут выполнять не одну, а несколько функций: например, создавать защитное газовое облако, поддерживающее горение дуги, а затем обращаться в шлак, защищающий металл шва.
Диаметр и толщина покрытия
Существует огромное количество марок и моделей электродов, рассчитанных на работу с разным материалом. Они учитывают нагрузку и условия, в которых будут находиться сваренные конструкции и изделия.
Электроды имеют 2 значения диаметра: с обмазкой и без. Диаметр прутка очень важен при выборе расходных материалов для предстоящих работ. Как мы знаем, чем толще металл, тем больший диаметр электродов требуется для его сварки.
Исходя из диаметра стержня и толщины металла, выставляется сила тока на аппарате. Необходимо правильно ее подобрать. Если она окажется слишком большой, вы прожжете металл, а если слишком маленькой, то не сможете зажечь дугу.
В большинстве случаев за диаметр принимается величина сердечника вместе с покрытием, поскольку эффективность работы обеспечивается как раз за счет обмазки. Без нее было бы сложно сделать качественное и надежное соединение.
При выборе электродов большое внимание уделяется толщине самой обмазки. Под каждый диаметр сердечника подбирается определенная толщина обмазки. Можно выделить 4 группы электродов, которые отличаются между собой толщиной покрытия:
В качественных электродах толщина покрытия варьируется от 0,5 до 2,5 мм. С учетом железного порошка, диаметр составит 3,5 мм, а масса примерно половину от общего веса изделия. Электроды с таким соотношением покрытия и сердечника применяются когда нужно сделать надежное соединение, рассчитанное на большие нагрузки.
У тонких электродов толщина обмазки не превышает 0,3 мм. Оно предназначено для стабилизации горения дуги и не оказывает влияния на качество полученного металла.
