Покрытия сварочных электродов

Классификация электродов для ручной дуговой сварки

Рассматривая различные виды электродов для ручной дуговой сварки, следует уделить внимание тому, что различные обмазки могут стабилизировать образующуюся дугу во время горения. Все виды покрытия стержня имеют свои особенности, которые следует учитывать, рассматривая типы электродов для ручной дуговой сварки

Одни и те же марки могут изготавливаться различными производителями. Стоит учитывать, что качество расходного материала может существенно отличаться.

Предназначение электродов может быть самым различным. По этому критерию проводится следующая классификация электродов ручной дуговой сварки:

1. Довольно большое распространение получили легированные металлы, так как за счет добавления различных химических веществ существенно улучшаются эксплуатационные характеристики. Некоторые химические вещества могут существенно повысить теплоустойчивость металла. Для подобных сплавов применяются электроды, которые в маркировке имеют букву «Т».
2. Для сваривания сталей, которые имеют низкую концентрацию примесей, применяют варианты исполнения, при маркировке которого применяется буква «У». Кроме этого, подобные электроды для ручной дуговой сварки подходят соединения металлов со средней концентрацией углерода. Достигаемое значение сопротивления на разрыв составляет 600 МПа.
3. Конструкционные стали также получили весьма широкое распространение. В их составе также встречаются легирующие элементы. Сопротивление на разрыв в этом случае составляет 600 МПа.
4. В некоторых случаях может проводиться напайка металла на поверхность. Металл может обладать исключительными эксплуатационными качествами. Для этого случая подходит вариант исполнения, при обозначении которого применяется буква «Н».
5. В продаже встречаются электроды, предназначенные для сталей с высокой концентрацией легирующих элементов.
6. В отдельную группу отводят стали, которые обладают высокими пластичными свойствами. Работать с подобным материалом достаточно сложно, поэтому стали выпускать электроды по алюминию или другим подобным сплавам. В маркировке указывается буква «А».

Виды электродов для сварки

Диаметры электродов для ручной дуговой сварки могут существенно отличаться, что связано с особенностями проводимой работы. Классификация проводится также по толщине создаваемого покрытия. Выделяют следующие виды электродов:

1. С тонким покрытием. При обозначении применяется буква «М». Как правило, в этом случае поверхностный слой около 20% (показатель берут от общего значения диаметра).
2. Со средней толщиной покрытия. При обозначении указывается буква «С». В этом случае наносится слой, толщина которого составляет 45% от диаметра применяемого стержня при изготовлении.
3. Толстое покрытие составляет 80% от диаметра, в маркировке указывается буква «Д».
4. Есть и особо толстые варианты исполнения, при обозначении которых указывается буква «Г». В этом случае толщина более 80%.

Не стоит забывать о том, что электроды могут иметь ограничения по применению и относительно положения во время проведения работ. Примером можно назвать то, что некоторые вещества обладают повышенной текучестью, и проводить работы у потолочной поверхности будет сложно. Для того чтобы можно было быстро определить предназначение электродов для ручной дуговой сварки применяется определенная схема маркировки:

• 1 – варианты исполнения, которые можно использовать практически в любом положении. Это связано с тем, что применяемая обмазка сохраняет свою форму и не слишком текучая.
• 2 – можно использовать практически во всех положениях, за исключением работы при вертикальном расположении применяемого инструмента.
• 3 – эти электроды предназначены для горизонтального и вертикального применения, исключается потолочное положение
• 4 – электроды для ручной дуговой сварки, которые могут применяться только в горизонтальном положении.

Разные марки электродов для сварки

Стоит учитывать, что в разных странах применяются различные стандарты маркировки. В продаже встречаются электроды для ручной дуговой сварки отечественных и зарубежных производителей, классификация которых может существенно отличаться.

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:

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:

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:

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

Характеристика электродов с кислым покрытием

Электроды с кислым покрытием, по ГОСТ 9466-75 «Электроды покрытые металлические для
ручной дуговой сварки и наплавки. Классификация и общие технические условия», в структуре условного обозначения электродов обозначаются индексом — А.

Марки электродов с кислым
покрытием: ОММ-5, СМ-5, ЦМ-7, МЭЗ-4 и др.

По механическим свойствам
наплавленного металла электроды с
кислым покрытием, нанесенными на стержни из Св-08, Св-08А (ГОСТ 2246-70), соответствует типу электродов Э38
и Э42 по ГОСТ 9467-75.

Шлаковую основу кислых покрытий составляют руды, содержащие в основном окислы железа (гематит — Fe₂O₃) и
марганца (марганцевая руда —  MnO₂), иногда титана, кремнезем.

Все кислые покрытия имеют окислительный характер, который обусловлен выделением в сварочную дугу при их плавлении свободного кислорода из руд, связывание которого происходит недостаточно. Это приводит к большим потерям легирующих элементов в процессе
сварки, поэтому
электроды с кислыми покрытиями не рекомендуются для сварки высоколегированных сталей.

В качестве газозащитного материала кислые покрытия содержат органические вещества (крахмал, декстрин, оксицеллюлозу и др.), которые при разложении в дуге вместе с образованием защитного газа — окиси углерода образуют также водород, растворяющийся в жидком металле.

Наводороживание металла шва, а вследствие диффузии и металла околошовной зоны является существенным недостатком кислых покрытий, что ограничивает возможность их использования для сварки закаливающихся углеродистых и легированных сталей, склонных к образованию холодных
трещин вследствие охрупчивающего действия водорода.

Металл, наплавленный электродами с кислыми покрытиями, нанесенными на стержни из
Св-08 и Св-08А, по составу соответствует, как правило, кипящей стали и содержит до 0,1% кремния.

При увеличении раскисленности металла шва (повышении содержания в нем кремния более 0,1—0,2% и марганца более 0,8—0,9%) появляется склонность к образованию пор, основной причиной которых является выделение водорода в процессе кристаллизации
сварочной ванны.

Металл шва, выполненный электродами с кислыми покрытиями, склонен к образованию горячих трещин при содержании в нем углерода более 0,15%, поэтому их не следует применять для ручной дуговой сварки углеродистых и низколегированных сталей, содержащих более 0,3% углерода.

Относительно высокое содержание кислорода в металле, наплавленном кислыми электродами, обусловливает умеренную величину его ударной вязкости (9-15 кгс·м/см2) и большую склонность к «механическому старению», которое снижает ударную вязкость примерно в два раза.

К недостаткам электродов с покрытиями этого вида следует отнести также повышенное разбрызгивание металла и токсичность вследствие выделения при сварке значительного количества марганцовистых соединений.

Вместе с тем электроды с кислыми покрытиями имеют ряд существенных преимуществ. Они малочувствительны к образованию пор в швах при наличии ржавчины и окалины на кромках свариваемого металла, что объясняется способностью их шлаков связывать закись железа в нерастворимые в металле комплексные соединения — силикаты и титанаты (FeO·Si0₂, FeO·Ti0₂). Это способствует интенсивному протеканию процессов диффузионного раскисления жидкого металла на границе металл-шлак и уменьшает насыщение металла шва кислородом.

Этим же обусловлена малая чувствительность электродов с кислыми покрытиями к пористости металла шва при сварке длинной дугой (при повышенном напряжении на дуге). Их достоинством является также хорошая стабильность горения дуги при сварке переменным током, легкое зажигание дуги при относительно небольшом напряжении холостого хода сварочного трансформатора (60—70В) и высокая производительность. Для ряда
марок электродов (ЦМ-7 и др.)
коэффициент наплавки достигает 11 —12 г/А·ч. При умеренной
толщине покрытия (вес покрытия составляет не более 35% веса покрытой части стержня) кислые электроды пригодны для сварки во всех пространственных положениях
швов (положения
сварки плавлением — ГОСТ 11969-79).

Перечисленные особенности этих электродов определяют область их применения в основном для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей, применяемых в строительстве и машиностроении,
но ввиду их токсичности, применение их ограничено.

• Классификация
  сварочных электродов по толщине и виду покрытия
• Классификация компонентов электродных покрытий по назначению
• Характеристика электродов с кислым покрытием
• Характеристика электродов с основным (фтористо-кальциевым) покрытием
• Характеристика электродов с целлюлозным (органическим) покрытием
• Характеристика электродов с рутиловым покрытием

.

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

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.

Характеристики материала

С ними можно познакомиться, рассмотрев таблицу:

Размеры, которые могут иметь электроды:

Характеристики сварочного шва:

Производство рутиловых расходных материалов для сварки происходит в соответствии с ГОСТ 9466-75, 9467-75, а также с европейскими и международными стандартами ISO 2560, DIN 1913, AWS 5.1. В продаже есть упаковки массой 1, 2,5, 3 или 5 кг.

Маркировка

Требования для стержней определяют ГОСТ 9466—75, ГОСТ 9467—75 и ГОСТ 10052—75.

Так как в наше время благополучно существуют многие марки электродов, то сложно дать точную характеристику всех их видов, ведь со временем (с ростом повсеместной востребованности выполнения сварки в любых отраслях и сферах) увеличивается количество марок сварочных электродов. Производители стараются привнести что-то новое в свои разработки, но суть по-прежнему заключается в том, чтобы сделать процесс электросварки максимально удобным. Полная информация о свойствах конкретного электрода указывается производителем в маркировке. Ее расшифровка лучше всех поможет сварщику понять, подойдёт данный электрод для создания крепкого шва или нет.

1. Э – изделие для электродуговой сварки, электрод.
2. Следующая за «Э» цифра – показатель сопротивления разрыву.
3. Прописанные следом буквы обозначают назначение изделия. Например, А – улучшенный вид пластичности, Н – наплавление на поверхности, У – подходит для углеродистых и низколегированных конструкционных сталей, Т – для теплоустойчивых легированных сталей.
4. На четвертой позиции находится информация о толщине покрытия.
5. Особые индексы, описывающие металл.
6. Обмазка обозначается следующими буквами: А, Б, Р, Ц, П. Ими характеризуется тип покрытия, соответственно: кислое, основное, рутиловое или же целлюлозное. «П» – это прочие покрытия.
7. Здесь есть такая важная информация, как положение сварочного шва в пространстве: 1 – во всех положениях, 2 – во всех, за исключением направления сверху вниз вертикально, 3 – нижнее, горизонтальное вертикально и снизу вверх вертикально. Четверка в маркировке значит возможность сварки в нижнем и нижнем «в лодочку» положении шва.
8. 0 – обратная полярность при постоянном напряжении, 1, 4, 7 – любая полярность (соответственно, здесь и далее для переменного напряжения 50–55 В, 70–80 В, 90–95 В), 2, 5, 8 – прямая полярность, 3, 6, 9 – это обратная полярность.

Типы покрытий электродов

Распространенные на сегодняшний день разновидности покрытий электродов обладают уникальными свойствами и имеют свое собственное обозначение маркировки.

Электроды с кислым покрытием

Кислая обмазка. Такие электроды имеют в маркировке букву А. Основой такого покрытия является марганец, разнообразные оксиды железа, кремний и прочие элементы. Необходимо сказать, что основным недостатком использования таких электродов с кислой обмазкой является опасность появления на сварочном шве горячих трещин. Такие трещины значительно ухудшают качество полученного соединения, и зачастую приходится проводить сварку заново. Из преимуществ кислой обмазки электродов можем выделить высокую сопротивляемость появлению в шве воздушных каналов, а также возможность выполнения сварки ржавых заготовок и деталей с окалиной. Такой наплавочный материал с кислым покрытием получил широкое распространение при выполнении сварки дугой любой длины переменным и постоянным током.

Электроды с целлюлозным покрытием

Целлюлозное покрытие. Электроды с такой обмазкой обозначаются буквой Ц. Особенностью наплавочных стержней с целлюлозной обмазкой является содержание органических веществ, массовая доля которых в составе может составлять 50%. Из  таких органических веществ распространена целлюлоза, которая позволяет обеспечить равномерное образование сварного валика наплавляемого материала. Такие электроды отлично себя зарекомендовали при вертикальной сварке. Характеристики металла в сварном шве соответствуют стали в спокойном и полуспокойном состоянии. Необходимо лишь учитывать, что в таких сварочных электродах содержится большое количество водорода, который при работе со сталью может существенно ухудшить характеристики металла в области сварного шва.

Электроды с рутиловым покрытием

Рутиловые электроды имеют в маркировке букву Р. Как вы можете понять из названия, обмазка содержит большое количество рутила с небольшим вкраплением кислорода и кремния. Наличие таких дополнительных элементов позволяет существенно уменьшить вероятность образования горячих трещин в сварочном шве. Полученный наплавленный материал отличается повышенной ударной прочностью. Во время сварки при горении газовой дуги выделяется газ, который позволяет защитить сварочную ванну, путем образования на поверхности органических соединений и карбонатов. Отметим лишь, что при выполнении сварки в условиях повышенной влажности и воздействия углекислого газа может существенно ухудшиться качество соединения и появляться  признаки окисления. Поэтому проводить работы необходимо в условиях нормальной влажности и предварительно прокаливать заготовки.

Такие стержни чувствительны к изменениям режимов сварки и скачкам температуры в шве. В подобном случае даже при чистой поверхности и правильном выборе используемой разновидности наплавочного материала возможен брак соединения. Именно поэтому необходимо выдерживать условия проведения сварочных работ, что и позволит гарантировать качество соединения. Опытные сварщики рекомендуют первоначально прокалывать соединяемые материалы, что и позволит избежать проблем с окислением соединительного шва. Электроды с рутиловым покрытием могут использоваться в тех случаях, когда на поверхности соединяемых металлов заметны ярковыраженные следы ржавчины. Отметим, что благодаря легкости использования такие электроды с рутиловым покрытием пользуются популярностью при выполнении сварочных работ в быту.

Электроды с основным покрытием

Основное покрытие электродов. Такая обмазка имеет обозначение буквой Б. Предназначаются эти стержни для ручной дуговой сварки, и содержат в шлаковой основе различные минералы. Выполняя сварку такими электродами, следует помнить о том, что в процессе работы образуется большое количество шлаков. Минералы выделяют газ, защищающий раскаленный и остывающий сварной шов от воздействия окружающей среды. Из преимуществ такого основного покрытия можем отметить слабую насыщенность водородом, что позволяет исключить ухудшение характеристик стали и других металлов. В наплавленном материале отсутствует водород, который отрицательно сказывается на качестве выполненного соединения. Наплавленный металл не отличается склонностью к окислению, и имеет повышенную устойчивость к сероводородному растрескиванию. Электроды с основным покрытием благодаря своим отличным характеристикам могут использоваться для сварки трубопроводов.

Назначение сварки

Сварка — распространенный способ создания неразъемных соединений при помощи образования новых межатомных связей. Различают несколько ее разновидностей, каждая из которых имеет свою область использования:

• электродуговая. Выполняется с помощью плавящегося электрода (метод Н. Г. Славянова) — универсальная, повсеместно используемая методика, применяемая для всех типов соединений. Главные ее достоинства — высокая производительность за счет максимальной механизации рабочих процессов, а также хорошие механические характеристики соединения;
• ручная дуговая. Применяется при монтаже строительных систем из стали, соединения элементов трубопроводов. Она может выполняться даже в сложных для доступа местах и разных пространственных положениях;
• газовая. Используется при работе со стальными элементами относительно небольшой толщины, а также при работе с алюминиевыми и медными сплавами.

Есть и другие способы созданий неразъемных соединений: контактная, жидкая сварка или скрепление специальным аппаратом-полуавтоматом.

Что касается области применения, то, наверное, нет такой отрасли, будь то промышленное или сельскохозяйственное производство, где бы не использовались сварочные работы. Самые распространенные примеры — строительные работы (конструкции из арматуры), соединение трубопроводов разного назначения. Многие владельцы подержанных машин знают, что значит варить кузов автомобиля. Найдется место для сварочного аппарата и на даче (например, для изготовления металлического забора).

Достоинства сварных соединений:

• полное использование поверхностей сечений для соединения элементов;
• высокий уровень надежности соединений;
• относительно небольшая масса конструкции;
• уменьшение припусков для дополнительной обработки. Этим сварка выгодно отличается от литой конструкции;
• уменьшение трудо- и ресурсоемкости работ, что приводит к их удешевлению;
• хорошая альтернатива литью и ковке. Использование сварочных соединений позволяет создавать сложные конструкции из отлитых или штампованных деталей;
• возможность работы с инновационными сплавами, облегченными профилями, листовым прокатом, особо чистыми металлами и т. д.;
• повышение безопасности работ.

Минусы:

• высокий риск различных дефектов швов, что не лучшим образом сказывается на прочности конструкции;
• необходимость строгого соблюдения технологии;
• появление остаточных напряжений из-за термических деформаций;
• изменение механических свойств металла возле шва;
• необходимость визуального (а в случае с ответственными конструкциями и выборочного инструментального) контроля.