Для чего необходимо покрытие сварочных электродов
Покрытие сварочных электродов — особенности и виды
Электроды для сварки представляют собой стержень, защищенный специальным покрытием. Его также называют обмазкой. Покрытие сварочных электродов выполняет роль барьера между сварочной зоной и воздухом. Оно исключает окислительный процесс. Обмазка применяется для всех типов электродов, работающих как с черными, так и с цветными металлами и сплавами.
Назначение покрытия
Главная задача обмазки (верхней части электрода) — это защита металла во время сварки. Окисление, возникающее при взаимодействии с воздухом, отрицательно сказывается на качестве соединения. Шов становится непрочным. В нем могут образовывать трещины и поры, из-за чего он просто разрушится.
Покрытие работает таким образом. Во время сварки на каплях электродного металла образуется шлаковая оболочка. При движении дуги вдоль расплавленной поверхности, шов покрывается шлаковой коркой, защищающей его от внешних воздействий.
Шлаковая корка замедляет остывание металла и снижает скорость его застывания. Благодаря этому из него выходят деструктивные включения, снижающие прочность шва. Защитное напыление стержней состоит из большого количества защитных элементов. Основными компонентами являются концентрат титана и каолин.
Обмазка выполняет несколько очень важных функций:
Среди других, не менее важных функций, нужно отметить:
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.
Виды покрытия
Давайте подробнее рассмотрим виды обмазок. Всего можно выделить 4 главных типа покрытия, которые наносятся при изготовлении прутков:
Покрытие выбирается в зависимости от типа металла, с которым вы собираетесь работать, нагрузки на конструкцию или деталь и т. д. Теперь рассмотрим каждый вид покрытия.
Основное
Покрытие позволяет легко избавляться от кислорода в металле. Шов, выполненный электродом с основным покрытием не будет иметь горячих трещин. Чтобы в соединении не появлялось пор, электроды нужно прокаливать.
Поддерживать стабильное горение с таким покрытием сложно. Поэтому для большинства подобных электродов потребуется постоянный ток обратной полярности.
Основное покрытие подходит для сварки изделий и конструкций, сделанных из закаливающейся стали, в которых могут появляться холодные трещины. Такими электродами выполняется сварка материалов с большим содержанием серы и фосфора.
Стержни с такой обмазкой часто используются при сварке в несколько слоев для конструкций с повышенными требованиями жесткости.
Кислое
Кислое покрытие позволяют почти полностью исключить возможность образования пор в швах. Поэтому стержни с такой обмазкой применяют при сварке ржавых поверхностей. Данное покрытие обеспечивает стабильное горение дуги и ее легкое зажигание.
Такие электроды применяют, когда к конструкциям и деталям предъявлены минимальные требования. Их можно использовать как при постоянном, так и при переменном токе. Среди основных недостатков можно отметить: большие брызги, токсичные испарения, возможность появления горячих трещин.
Целлюлозное
Электроды с таким покрытием отличаются качественным горением дуги. Зачастую их используют с постоянным током. Их применяют при установке корневых швов в трубопроводах, сделанных из стали с небольшим содержанием углерода.
Стержни с данным покрытием используются для односторонней сварки с хорошим проплавлением корневых швов. Ими можно эффективно работать в вертикальном положении.
Целлюлозное покрытие не подходит для работы с металлами с большим содержанием углерода и легирующих компонентов. Также оно плохо переносит большую температуру и дает много брызг во время работы.
Рутиловое
Это очень распространенная обмазка. Она позволяет без проблем варить даже стали со ржавчиной и следами окалины. Шов, образуемый при работе такими электродами, полностью защищен от горячих трещин.
Рутиловое покрытие дает возможность соединять даже загрунтованные поверхности. Шов будет прочным и надежным. Стержни с такой обмазкой дают возможность работать с любым типом тока и обеспечивают стабильную дугу. Брызги во время сварки практически отсутствуют, что экономит материал и защищает сварщика от ожогов. При работе рутиловыми электродами, в швах не появляются поры.
При работе средними и толстыми стержнями, сварка допускается в любом положении. Если свариваемый материал имеет очень большую толщину, его сварку следует проводить в нижнем положении.
Конструкции и изделия, к которым предъявлены требования стойкости к высоким температурам не желательно варить рутиловыми электродами.
Заключение
Покрытие сварочных электродов напрямую влияет на эффективность работы и качество соединения. Кроме того обмазка определяет функции и назначение электродов.
Покрытия и изделия в целом, создаются в соответствии с правилами ГОСТа, написанными для конкретных сварочных работ и электродов. Стержни с разной обмазкой могут отличаться по цене и параметрам. Это зависит от сферы применения и задач, которые они должны выполнять.
Электродные покрытия: назначение и состав
изготавливаются из электропроводного материала и предназначены для подвода электрического тока к месту сварки. Виды электродов:
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:
Классификация элементов
Расходники делятся на типы:
Электроды делятся на типы по составу покрытия.
Первый тип по составу покрытия делится на виды:
Толщина покрытия характеризуется отношением диаметров D электрода и d стержня.
Особенности эксплуатации
По типу электрода подбирают ток:
Первый вариант обеспечивает более высокое качество шва. Различают 2 подвида:
Постоянный ток обеспечивает высокое качество шва.
От полярности зависит температура нагрева расходника и заготовки.
Различают 4 вида швов:
Некоторые электроды не позволяют выполнять потолочные и вертикальные швы из-за высокой текучести металла в сварочной ванне.
Надежность соединения зависит от следующих параметров:
Надежность соединения зависит от диаметра электрода.
Длину дуги стремятся делать наименьшей. В противном случае происходит следующее:
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:
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 ).
Следующий символ обозначает тип стали:
Литера «Н» на этом месте означает «наплавочный электрод». Такие изделия используются для восстановления стертых участков (например, седла вентиля).
Следующая буква обозначает толщину покрытия:
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.
Следующим символом зашифрован тип покрытия:
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:
Последняя цифра обозначает род тока. Например, 0 — постоянный обратной полярности («плюс» подключается к электроду), 1 — постоянный и переменный и т.д.
Целлюлозные электроды
Целлюлозная обмазка, которую получают из различной органики (в 90% случаев древесная мука), позволяет получать тонкий электрод, с помощью которого довольно легко выгоняется шлак. При сгорании целлюлоза выделяет водород и углекислоту (СО2), которая и выступает в роли защитной атмосферы. Сварочный ток – DC, однако, при добавлении некоторых стабилизирующих добавок в покрытие электроды можно жечь и при AC токе. Применяются для позиционной сварки, особенно хороши при прохождении вертикальных швов.
Особенности покрытия электродов
Обмазка — это твердое пористое вещество. Ей покрывают весь стержень за исключением крайнего участка длиной в 20-30 мм, предназначенного для фиксации в электрододержателе.
Обмазкой покрывают весь стержень электрода.
Какую роль выполняет покрытие
В результате сгорания смеси происходит следующее:
Перечисленные эффекты проявляются в разной степени в зависимости от вида обмазки.
Свойства компонентов покрытия
Для стабилизации дуги используются вещества с низким ионизационным потенциалом:
Покрытие состоит из силикатного клея и титанового концентрата.
Облако защитных газов образуют компоненты:
Шлак образуется благодаря следующим элементам:
Шлак образуется благодаря мрамору и калию.
Для раскисления вводятся в виде ферритов следующие вещества:
Эти элементы активнее железа реагируют с кислородом, связывая его.
Помимо перечисленных компонентов, применяются и другие.
Для придания пластичности вводятся т.н. формующие добавки — бентонит и каолин.
Некоторые марки содержат железный порошок, увеличивающий коэффициент наплавки.
Цвет электродов
Обмазки имеют следующий окрас:
Цвет электродов может быть серым.
Приведенный перечень соответствует большинству изделий, но встречаются и зеленые основные расходники, белые кислые и т.д.
Как производится электродное покрытие
Оболочка изготавливается в следующем порядке:
Применяют 2 способа нанесения обмазки на проволоку:
Нанесение обмазки на проволоку происходит опрессовкой или окунанием.
Необходимо точно соблюдать количество компонентов и равномерно распределять их. Поэтому для производства покрытия требуется специальное оборудование.
Как влага влияет на материалы
Все виды покрытия электродов из-за высокой пористости хорошо впитывают воду. В результате они теряют защитные и другие свойства, что приводит к ухудшению качества шва.
Необходимо делать следующее:
Если изделие не было использовано в течение 2-3 часов, его снова придется прокаливать.
Число процедур ограничено 3-4 (указано на упаковке). Многократный прогрев приводит к осыпанию покрытия.
Рабочие свойства рутиловой оболочки в полной мере проявляются при наличии небольшого количества влаги. Поэтому такие изделия сушат при температуре не выше +200°С, а к работе приступают только через сутки.
Покрытие сварочных электродов — особенности и виды
Электроды для сварки представляют собой стержень, защищенный специальным покрытием. Его также называют обмазкой. Покрытие сварочных электродов выполняет роль барьера между сварочной зоной и воздухом. Оно исключает окислительный процесс. Обмазка применяется для всех типов электродов, работающих как с черными, так и с цветными металлами и сплавами.
Назначение покрытия
задача обмазки (верхней части электрода) — это защита металла во время сварки. Окисление, возникающее при взаимодействии с воздухом, отрицательно сказывается на качестве соединения. Шов становится непрочным. В нем могут образовывать трещины и поры, из-за чего он просто разрушится.
Покрытие работает таким образом. Во время сварки на каплях электродного металла образуется шлаковая оболочка. При движении дуги вдоль расплавленной поверхности, шов покрывается шлаковой коркой, защищающей его от внешних воздействий.
Шлаковая корка замедляет остывание металла и снижает скорость его застывания. Благодаря этому из него выходят деструктивные включения, снижающие прочность шва. Защитное напыление стержней состоит из большого количества защитных элементов. Основными компонентами являются концентрат титана и каолин.
Обмазка выполняет несколько очень важных функций:
Среди других, не менее важных функций, нужно отметить:
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.
Основные типы электродов
Состав покрытия электродов оказывает существенное влияние на эксплуатационные характеристики расходника.
Кислые
В покрытиях этого типа шлакообразующими компонентами выступают оксиды железа и марганца, реже титана. Есть марки с добавлением кремнезема. С целью формирования газовой защиты в состав смеси вводят органические вещества: оксицеллюлозу, декстрин, крахмал.
В кислые электроды добавляют кремнезем.
Расходники не подходят для закаливающихся сталей.
По химическому составу металл, наплавленный кислыми электродами из низкоуглеродистой сварочной проволоки, соответствует кипящей стали (доля кремния — ниже 0,1%). По его механическим свойствам расходники соответствуют значению Э38-Э42.
Изделия с кислым покрытием выпускают под марками ЦМ-7, СМ-5, ОММ-5, МЭЗ-4. Из-за высокой токсичности их применяют ограниченно. Рекомендуется замена на рутилово-кислые.
Основные (б)
В покрытии преобладают минералы с содержанием карбоната кальция и магния: мрамор, доломит, плавиковый шпат или магнезит. При сгорании содержащийся в них углерод превращается в углекислый и угарный газы. Одновременно образуются оксиды магния и кальция.
Электроды имеют высокий коэффициент основности шлаков.
Последнее обстоятельство делает расходники с основным покрытием самыми подходящими для следующих задач:
Недостаток — низкая стабильность дуги. Содержащийся в обмазке фтор служит деионизатором. Поэтому электродами с основным покрытием варят преимущественно на постоянном токе обратной полярности. Исключением являются изделия с добавкой поташа или жидкого стекла, способные работать с переменным напряжением. Эти вещества служат источником калия и натрия — элементов с низким потенциалом ионизации. Поташ хорошо впитывает воду, для просушки требуется температура в 350-400°С.
Факторы повышенной пористости:
По химическому составу металл, наплавленный электродом из низкоуглеродистой сварочной проволоки, соответствует спокойной стали (доля Si составляет 2-5%). По его механическим характеристикам расходники соответствуют обозначению Э42А-Э50А.
Марки электродов с основным покрытием: ЛКЗ-70, СМ-11, УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, НИАТ-3М и др.
Изделиями УП-1/55 и УП-2/55 можно варить на переменном токе.
Целлюлозные (ц)
Данный вид покрытия сделан в основном из горючих органических веществ. В этом качестве используют целлюлозу, древесную и травяную муку. Добавляют тальк, органические смолы, ферросплавы.
Целлюлозные электроды состоят из горючих органических веществ.
Недостаток — повышенная разбрызгиваемость.
Большая глубина провара играет важную роль в следующих соединениях:
Данный тип расходников не подходит для следующих конструкций:
Целлюлозные расходники не подходят для высокоуглеродистой стали.
Целлюлозным покрытием обладают электроды марок ОМА-2, ЦЦ-1, ВСЦ-2, ВСЦ-3, ВСЦ-4А, ВСЦ-60, ОМА-2. В основном они используются для сварки низкоуглеродистых сталей. При соединении заготовок из низколегированной стали с помощью таких расходников проваривают только корень шва.
Рутиловые (р)
Минерал рутил в основном состоит из диоксида титана. Кроме него, в обмазке присутствуют ферромарганец, кремнезем, мел или карбонат магния.
Рутиловые электроды состоят из диоксида титана.
По химическому составу материал, наплавленный изделиями из низкоуглеродистой сварочной проволоки, соответствует полуспокойной стали (доля Si составляет 0,1-0,2%). По его механическим свойствам электроды соответствуют обозначению Э42-Э46.
В большинстве случаев в качестве газообразующих вводятся органические присадки. Это приводит к насыщению расплава водородом и, как следствие, повышенной пористости шва. Данные показатели находятся в допустимых пределах, если покрытие не пересушено.
Для этого соблюдают условия:
Прочие факторы повышенной пористости:
Рутиловое покрытие имеют электроды марок МР-3, АНО-1, ОЗС-4, ОЗС-6, ЗРС-1, ЗРС-2.
Где применяются электроды?
Целлюлозное покрытие полезно при работе с низколегированными сталями. Благодаря небольшому диаметру, их можно использовать при любом монтаже. Чаще всего их применяют при сборке трубопроводов.
Основное преимущество обмазки такого типа, по сравнению с другими покрытиями — это легкое зажигание дуги и ее стабильное горение. Электроды могут работать как от постоянного, так и от переменного тока, однако для лучшей проварки лучше использовать постоянный ток. В этом случае в соединении не будет подрезов или пор.
При работе подобными стержнями нужно помнить:
Сильно перегревать электроды нельзя. После просушки в них должно оставаться порядка 3-4% влаги.При превышении температуры прокалки, во время сварки в металле будет скапливаться большое количество углерода.
На этом видео можно увидеть процесс сварки целлюлозными электродами:
Дополнительные виды электродов
Расходники делятся на группы по способу работы.
Неплавящиеся электроды
Изделия предназначены для автоматической и полуавтоматической сварки.
В рабочую зону подают:
Неплавящиеся электроды предназначены для автоматической сварки.
Тугоплавкие расходники покрытия не имеют.
Они изготавливаются из следующих материалов:
Неплавящимися расходниками варят:
При сварке неплавящимся электродом на постоянном токе анодное пятно (со стороны «плюса») имеет более высокую температуру, чем катодное.
Поэтому для соединения тонкостенных заготовок используют обратную полярность: «+» подключают к расходнику. В противном случае металл прогорит.
Плавящиеся электроды
Изделия данного типа используются в ручной дуговой сварке.
Плавящиеся электроды используются в ручной дуговой сварке.
В процессе работы материал стержня переносится в сварочную ванну.
Расходники изготавливают из сварочной проволоки Св-08 или Св-08А.
Используются следующие виды стали (всего 77 марок):
Изделие подбирают в соответствии с материалом заготовок.
При сварке постоянным током более горячим является катодное пятно (со стороны «минуса»). Поэтому тонкостенные заготовки соединяют прямой полярностью: «-» подключают к расходнику.
Электроды из цветмета
Такие расходники используют для соединения заготовок из алюминия, меди, никеля, прочих цветных металлов и их сплавов. Подбирают стержень из того же материала, что и свариваемые детали.
Используют следующие марки:
Электроды из цветмета используют для алюминия, меди, никеля.
Электроды для сварки алюминия делают из проволоки Св-А1 с галогенидным покрытием. Они подходят всем маркам металла.
Расходники КМ-100 и им подобные выполнены из медной проволоки и снабжены основным покрытием (фтористо-кальциевым). Оно характеризуется пониженным выделением кислорода, оказывающего разрушительное действие на металл. Возможно соединение меди с углеродистой сталью.
Электроды для контактной сварки тоже делают из меди или бронзы.
Расходники марки МЗОК и им подобные изготавливают из никелево-медной проволоки с покрытием основного типа.
Состав и назначение
Рутиловые электроды, как и все остальные, состоят из стержня-сердцевины и покрытия. Стержень у всех состоит из металла, а вот покрытие – разное. В нашем случае это – рутил, именно покрытие придает материалам вязкость, определенные свойства, которые влияют на качество и внешний вид шва. Рутиловое покрытие электродов это равномерное нанесение на металлическую основу порошкообразного вещества, состоящего из элементов:
Такой состав рутилового покрытия способствует сварке разных материалов и образует после работ шов из низкоуглеродистого сплава, который отличается:
Важно! Рутиловые электроды при сварке не выделяют опасные смеси и газы, как некоторые другие электроды, что важно для самого сварщика – он может работать без респиратора.
Базовые электроды
Обмазка содержит СаСО3 и MgCO3, фториды кальция и др. минералы. Эти электроды необходимо хранить только в сухих проветриваемых помещениях или в плотно запечатанной полиэтиленовой упаковке. Перед применением рекомендуется сушка в электропечи или прокалка. Образуют основной шлак и прочные швы. Применяются для особоответственных конструкций, испытывающих большие нагрузки или температурное воздействие ( резкий нагрев, охлаждение). Газовый щит состоит в основном из углекислоты с малым содержанием Н и О2. Получают швы не склонные к водородному разрушению, что делает эти электроды пригодными для сварки высокопрочных, слаболегированных и углеродистых сталей с содержанием С до 0,3%.