Сварочные электроды. назначение, виды и характеристики

Storage

Figure 5-32: Electrode Drying Oven

Electrodes must be kept dry. Moisture destroys the desirable characteristics of the coating and may cause excessive spattering and lead to porosity and cracks in the formation of the welded area. Electrodes exposed to damp air for more than two or three hours should be dried by heating in a suitable oven (fig 5-32) for two hours at 500°F (260°C).

After they have dried, they should be stored in a moisture-proof container. Bending the electrode can cause the coating to break loose from the core wire. Electrodes should not be used if the core wire is exposed.

Electrodes that have an “R” suffix in the AWS classification have a higher resistance to moisture.

DRY SYSTEM

Böhler Welding DRY SYSTEM is the efficient alternative for costly climate controlled storage and handling procedure, providing “oven dry” stick electrodes straight from the vacuum packaging. Böhler Welding DRY SYSTEM avoids the necessity of re-drying, and use of holding ovens and quivers in welding applications with a potential risk of hydrogen induced or hydrogen assisted cracking. Safe welding with low-hydrogen weld metal is assured up to nine hours after opening the vacuum pack.

Optimal quantity for high demanding industries

Stick electrodes ensure easy and flexible handling without gases and simple power sources. Böhler Welding DRY SYSTEM vacuum packages together with user friendly packaging sizes offer optimal packaging content in industries where stick electrodes are of high priority.

Виды электродов

Несмотря на то, что электроды тяжело поддаются классификации, есть решение этого вопроса.

Все стержни отличаются по виду материала, который лежит в их основе. Стержни могут быть разными по своему покрытию.

Основные виды электродов:

• Тающий механизм. Материал, из которых производят такие электроды – это металлы. Часто берут чугун, сталь или алюминий. Выбор связан с тем, какой материал нужно обрабатывать. Такие электроды являются и анодом, и катодом одновременно. Стержни применяют в 9 случаях из 10.
• Электроды, которые не плавятся. Для работы используют провода. Механизм изготовлен из угля, вольфрама или графитовых соединений. Ровный шов создают с проволокой. Рекомендовано работать с прямой полярностью. РД сварка подразумевает использование стержней из вольфрама. Причина этому – высокая температура плавления.
• Непокрытая конструкция. Их применяют тогда, когда нужно их связать флюсом. Он будет быстро плавиться во время работ. Не подходит для РД сварки.
• Электроды с облицовкой. Их берут в 8 случаях из 10. Такой материал при РДС помогает защитить конструкцию от негативного воздействия воздуха, сделать горение арки более стабильным и улучшить качество всех швов. Активно используют при работе полуавтомата и автоматики.

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.

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.

Вид покрытия электродов

Выбор того или иного типа покрытия зависит от свариваемых материалов, а также нагрузок, которые предстоит испытать конструкции. Различают 4 разновидности покрытий.

Основное (маркировка Б)

Расходники с основным покрытием применяют для получения высококачественного шва, отличающегося значительной ударной вязкостью, прочностью, пластичностью. Шов устойчив к образованию кристаллизационных трещин и естественному старению. Эту продукцию применяют при изготовлении ответственных конструкций, которые приходится эксплуатировать в условиях сурового климата.

Преимущества:

• хорошие механические характеристики и высокая химическая чистота шва;
• минимум водорода в навариваемом металле.

Есть и минусы:

• иногда в сварном шве образуются поры. Это может быть при увлажнении покрытия. Поры образуются и при наличии по краям соединяемых деталей окалины, ржавчины или масляных следов;
• сложности с хранением;
• отделение шлака очень трудоемкое;
• короткая и нестабильная дуга.

Рутиловое (маркировка Р)

Область использования продукции с рутиловым покрытием — электросварка деталей из низкоуглеродистых сталей. К технологическим преимуществам относятся:

• стойкое горение дуги при использовании постоянного и переменного тока;
• минимум разбрызгивания материала при инверторной сварке;
• хорошая отделяемость шлака;
• эстетичность шва;
• возможность применения для соединения ржавых и (или) загрязненных заготовок.

Главный минус рутилового покрытия — ограниченная область использования. В частности, такими электродами нельзя соединять элементы, которые планируется эксплуатировать при высоких температурах. Есть и другой недостаток: низкая химическая чистота и высокая текучесть металла.

Кислое (маркировка А)

Основное преимущество обмазок с маркировкой А — нулевой риск образования пор в области сварочного шва, даже при наличии на соединяемых элементах слоя окалины и (или) ржавчины. К особенностям этого варианта также относится легкость зажигания и равномерное горение дуги. Данный вариант используют при минимальных требованиях к готовой конструкции. Стержни с кислым покрытием можно использовать при переменном и постоянном токе.

Достоинства:

• низкая себестоимость работ;
• минимальная трудоемкость удаления шлака;
• возможность применения при постоянном и переменном токе;
• простота хранения;
• высокий уровень раскисления.

К минусам относят:

• вредные для здоровья испарения;
• высокий уровень текучести металла;
• брызги при сварке;
• большая вероятность образования горячих трещин.

Целлюлозное

Изделия с обмазкой, выполненной из целлюлозы, маркируют буквой Ц. Их отличает стабильное горение дуги при постоянном токе. Такие расходные материалы применяют при сварке магистральных труб из низкоуглеродистых сортов стали.

Преимущества:

• качественный провар;
• минимум шлака.

Данная категория не рекомендуется для работы со сплавами с большим содержанием углерода. Еще один недостаток — раскаленные металлические брызги во время работы. При использовании с переменным током требуется дополнительное оборудование.

В зависимости от соотношения между двумя диаметрами: общим и внутренней части изделия, электроды разделяют на 4 категории:

• тонкие (маркировка М). Соотношение от 1,2;
• средние (С) — от 1,45;
• толстые (Д) — до 1,8;
• особо толстые (Г) от 1,8.

Толщина покрытия для качественной продукции колеблется в пределах 0,5-2,5 мм. По массе это составляет 20-40% от одноименного параметра внутреннего стержня.

Назначение электрода

Таблица видов электродов для сварки.

По назначению электроды разделяют для:

• работы со сталями с высоким уровнем легирующих элементов;
• со средним содержанием легирующих элементов;
• сварки конструкционных сталей;
• пластичных металлов;
• наплавления;
• теплоустойчивых сталей.

Таким образом, можно подобрать электроды для каждой конкретной задачи.

Отдельное внимание следует обратить на защитное покрытие. Обмазка электродов – важная составляющая, к которой предъявляются особые требования

Кроме того для нее характерен определенный состав.

Они представляют собой стержень, покрытый особой оболочкой. Мощность зависит от того, какой у него диаметр.

Наиболее популярными являются электроды УОНИ. Существует несколько марок данного материала и все они используются для ручного сваривания.

УОНИ 13-45 позволяют получать швы приемлемой вязкости и пластичности. Они применяются для сварки при литье и поковки. В составе таких стержней содержится никель и молибден.

УОНИ 13-65 подходят для работы на конструкциях с повышенными требованиями. Они могут осуществлять соединения в любых положениях. Диаметр варьируется от двух до пяти миллиметров, чем он больше, тем больше сварочный ток.

Кроме того соединения, полученные с их помощью, характеризуются высокой ударной вязкостью и в них не формируются трещины. Все это делает их наиболее перспективными в работе с ответственными конструкциями, к которым предъявляются жесткие требования.

Помимо этого данные конструкции оказываются устойчивыми к перепадам температур, вибрациям и нагрузкам

Важной особенностью стержней данного типа является существенная стойкость к действию влаги и возможность длительного прокаливания

Виды покрытия

Покрытия электродов включают следующие составляющие:

• раскисляющие вещества;
• компоненты для стабильного горения дуги;
• элементы, обеспечивающие пластичность, такие как каолин или слюда;
• алюминий, кремний;
• связующие вещества.

Ко всем электродам для точечных или ручных сварочных работ с покрытием предъявляют ряд требований:

• высокая эффективность;
• возможность получение результата с необходимым составом;
• незначительная токсичность;
• надежный шов;
• стабильное горение дуги;
• прочность покрытия.

Виды покрытия электродов.

Выделяют следующие виды покрытий электродов:

• целлюлозное;
• кислое;
• рутиловое;
• основное.

Первый тип позволяет выполнять работу во всех пространственных положениях постоянным и переменным током. Они наиболее широко применяются в монтаже. Характеризуются существенными потерями на разбрызгивание и не допускают перегрева.

Рутиловое и кислое позволяют варить во всех положениях, кроме вертикального, постоянным и переменным током. Второй тип покрытия не целесообразен для работы со сталями с высоким содержанием серы и углерода.

Перечисленные выше типы оболочек подразумевают использование только одного конкретного вида покрытия. Однако возможны сочетания нескольких вариантов. Комбинации могут складываться из нескольких типов в зависимости от решаемой задачи.

Комбинированные оболочки относятся к отдельному классу и их не причисляют к основным четырем видам.

Существует также классификация в зависимости от толщины покрытия.

Каждой толщине присваивается отдельное буквенное обозначение:

• тонкие – М;
• средней толщины – С;
• толстые – Д;
• особо толстые Г.

Конечно же, стержни выбираются в соответствии с поставленными целями. Правильный выбор гарантирует высокое качество выполняемой работы.

https://www.youtube.com/watch?v=AvCg7p3no98

Марки электродов

Расшифровка маркировки электрода.

Существуют различные марки электродов, предназначенные для решения определенных задач. Они характеризуются определенными свойствами, что позволяет подобрать наиболее подходящий материал.

Марка ОК-92.35 характеризуется удлинением в шестнадцать процентов и пределом текучести и прочности в 514 МПа и 250 НВ соответственно. Предел текучести ОК-92.86 составляет 409 МПа.

Марки электродов для ручной сварки Ок-92.05 и ОК-92.26 обладают относительным удлинением в 29% и 39%, а пределом текучести – 319 и 419 МПа соответственно.

Предел текучести ОК-92.58 составляет 374 МПа.

Все вышеперечисленные электроды используются для ручной дуговой сварки по чугуну. В зависимости от того, с каким металлом предстоит работать, выбирают также специальный тип стержня. Например, для меди – АНЦ/ОЗМ2, чистого никеля – ОЗЛ-32, алюминия – ОЗА1, монеля – В56У, силумина – ОЗАНА2 и т.д.

Кроме того, сварщику необходимо также контролировать качество свариваемых деталей. В зависимости от материала, условий работы, положения шва и других факторов, выбирают соответствующий электрод, который обеспечит наилучшее качество соединения.

Classification of Welding Electrodes

This classification is based on practical approach towards using and selecting welding electrodes. The American Welding Society has classified electrodes in different formats for proper understanding of different electrodes easily and to identify them comfortably.

Suppose we consider the electrode named as E6018-X

• Here the E indicates that this is an electrode.
• The consecutive two digits after the letter E gives you the tensile strength of the electrode. This tensile strength is measured in psi and this strength is 1000 times the given number. That means here this tensile strength of the given electrode is 60,000 psi.
• Here 1 indicates the welding position. The welding position is indicated by 1,2 and 4.

1 indicates flat, horizontal, vertical position.

2 indicates flat, horizontal position.

4 indicates flat, horizontal, vertically downward position.

• The number 8 gives you information about the type of coating and current used. It also tells about the penetration of electrode means the electrode may penetrate deep, low, medium.
• The X in the E6018-X tell us about the additional specifications of an electrode. Here the term X is not always mentioned. It is used only when an electrode has some additional features. This classification is applicable to mild steel coated electrode. If you consider other types of electrodes, the classification will be same but only the feature represented by X letter may vary.
• Some additional properties represented by letter X:

-1: It indicates that the electrode is more ductile and has high toughness.

-M: It is comfortable for military applications and low moisture content.

-H4, -H8,-H16: All represents maximum diffusible hydrogen limit measured in millimetres per 100 Grams. For instance, -H4 = 4 mL per 100 grams.

Precautions that you must take while handling welding electrodes:

1. You must always keep electrodes dry.
2. As moisture destroys electrode coating and is very harmful for electrodes. So, as soon as electrodes get dried, you must keep welding electrodes in moisture free environment. There are various containers available which give you moisture free experience.
3. Last but not the least, never bend the electrodes as bending can harm electrode coating.

In short, after reading this article you must get a clear information about different types of welding electrodes, classification system of welding electrodes, etc. Hope this article will help you. Share this knowledge maximum because sharing is caring.

Coating types

According to the European Norm DIN EN ISO 2560, there are a total of eight different types of coated stick electrodes for arc welding of unalloyed steels and fine-grained steel. The four main types are named after their main components:

• C (Cellulose) cellulose electrodes
• A (Acid) acid electrodes*
• R (Rutile) rutile electrodes
• B (Basic) basic electrodes

*Acid electrodes can hardly be found anymore and have been almost completely replaced by rutile electrodes.

These coating types are a very important differentiator for the unalloyed stick electrodes. Stick electrodes for high strength, creep resistant or high-alloyed steels according to the other EN standards are mostly coated with rutile or basic coating elements.

Cellulose-coated stick electrodes

Due to the high level of cellulose in the coating, they have excellent properties for out-of-position welding, but poor properties for horizontal welding. They are therefore mainly used for vertical-down welding on large pipes.

Rutile-coated stick electrodes

These electrodes are very popular due to their good welding properties. The welding arc is stable and calm and is easy to reignite, the seams are finely rippled, and most of the slag comes off by itself. Rutile-coated electrodes have sufficient toughness properties, but are only suitable for out-of-position welding to a limited extent (high-alloy). BÖHLER electrodes for under water welding are a special type namely rutile acid (RA). They have a special sealing to protect against the water.

Basic-coated stick electrodes

The main advantages of basic electrodes are the outstanding toughness properties of the weld metal and its resistance to hot and cold cracks. Basic-coated electrodes have a coarse droplet material transfer, can be used to weld in all positions and have somewhat coarsely rippled seams. The slag can be relatively easily removed, but not as easily as with rutile-coated electrodes.

Как выбрать диаметр электрода, как его подключить и какую выставить силу тока

Выбрать марку электродов для инвертора еще не все. Даже если вы определились, остаются, как минимум, три вопроса:

• какой диаметр электрода использовать при сварке;
• какой ток выставить;
• к какому выходу «+» или «-» подключить электрод.

Обо всем по порядку. Начнем с того, какой диаметр электрода необходим для сварки. В общем рекомендуют исходить из толщины свариваемых металлов: при небольших толщинах электрод берут с диаметром того же размера, что и металл. Если вы варите металл 3 мм толщины, то и электроды берете аналогичного размера. Если варите что-то более толстое, соответственно берете 4 мм. Но большими электродами новичкам работать будет сложно. Начинайте осваивать сварку с толщины металла 3-4 мм. Для этого используйте электроды 3 мм, или как говорят «тройку».

Общие рекомендации по выбору диаметра электрода в зависимости от толщины металла

Относительно того, как какому выходу подключать электроды. В технических характеристиках на пачке, скорее всего, указано, для какой полярности предназначен электрод. При обратном подключении к положительному выходу подключают электрод, к отрицательному зажим, который цепляют на деталь. При прямой полярности на деталь сажают плюс, на электрод подают минус. Как это выглядит на сварочном инверторе, показано на фото.

Прямая и обратная полярность подключения на сварочном инверторе

Чем отличаются эти два типа подключения? Разное направление имеет поток электронов. Как известно, электроны движутся от «минуса» к «плюсу». Потому при сварке получается, что тот элемент, который подключен к «+» греется сильнее. Меняя режимы подключения можно управлять интенсивностью нагрева металла.

Рассмотрим несколько ситуаций. Например, у вас электрод 3 мм, металл 2 мм. Если на деталь подать «+» может получиться прогар. Потому в этом случае лучше использовать обратную полярность, при которой будет больше греться электрод. Если вы той же тройкой хотите сварить 6 мм металл, лучше это делать на прямой полярности: так разогрев металла будет более глубоким и шов получится более прочным.

Сила тока при сварке

В общем случае при установке электрода сила сварного тока для инвертора выставляется в зависимости от диаметра используемого электрода. Вообще, на каждой пачке есть рекомендации, но можно обойтись и без них: на каждый миллиметр диаметра берут 20-30 Ампер тока. Получается довольно широкий диапазон, но далее нужно еще учесть как будете класть шов: с отрывом или без. Для сварки без отрыва ставят более низкие токи, с отрывом — более высокие.

Каким током нужно варить при разных электродах (общие рекомендации, точно подбирайте опытным путем)

Например, для электрода диаметром 3 мм расчетный ток получается от 60 А до 90 А. Реально работают в диапазоне от 30 Ампер до 140 Ампер. При сварке без отрыва выставляют ток порядка 70-90 А, с отрывом — 90-120 А. Эти параметры могут «гулять» в обе стороны: зависит еще от скорости движения кончика электрода, от марки и «текучести» свариваемой стали, от положения шва (для вертикального и горизонтального шва ставят чуть меньше, для потолочного — еще меньше).

В общем, даже рекомендованные производителем токи  — это далеко не требование. Начинайте с них, а потом подбирайте так, чтобы вам было удобно работать и шов получался хороший. У вас должно получиться качественное соединение, а соотношение силы тока и скорости движения вы подберете экспериментальным путем. При этом ориентируйтесь на состояние сварной ванны. Она — ваш главный показатель качества.

Ошибки, которые могут возникнуть при сварке

Теперь вы знаете не только, как выбрать электроды для инверторной сварки, но и как их подключить, какого диаметра они вам нужны для этой работы, и как для каждого типа электрода и шва подобрать ток.  Теперь поговорим немного о держателях для электродов.

Заключение

Наше стремительное и яркое путешествие в необъятный мир сварочных электродов подходит к концу. Мы разобрали только самые крупные и значимые вопросы, без которых невозможно выбрать действительно качественный продукт. Чтобы раскрыть все тонкости и нюансы, не хватит и десятка статей, поскольку многообразие изделий растёт с каждым годом, а мастера своего дела открывают всё больше интересных подробностей в сфере сварки.

Может, именно вы обладаете редкой и ценной информацией по данной теме? Будем рады комментариям к нашей статье. В завершение, хотим пожелать вам удачной работы и потрясающих результатов!

Без правильного подбора электродов вряд ли можно достичь успеха даже самому опытному профессионалу ФОТО: cbapka.by

Watch this video on YouTube

Предыдущая СтроительствоОсобенности монтажа сэндвич-панелей: технология, виды, инструкции
Следующая СтроительствоКак правильно варить сваркой — советы бывалого мастера