Для чего нужна обмазка на электроде сварки

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.

Источник

Покрытие электродов

Содержание:

Электрод, предназначенный для соединения отдельных деталей, в большинстве случаев, представляет собой стержень из металла, который снаружи защищен специальным покрытием. Оно также известно под названием обмазка.

Покрытие электродов осуществляет функцию преграды между зоной сварки и воздухом, что исключает возникновение окислительного процесса. Обмазка применяется для электродов, предназначенных для соединения изделий из различных материалов, но имеет некоторые различия в зависимости от типов этих расходных элементов.

Назначение покрытия

Все виды электродов делятся на неметаллические, к которым относятся графитовые и угольные, и металлические. В свою очередь электроды, изготовленные из металла, разделяются на неплавящиеся и плавящиеся. Неплавящимся электродам покрытие не требуется, зато плавящиеся элементы нуждаются в защите. Эту функцию осуществляет специальная обмазка металлического внутреннего стержня, состоящая из нескольких компонентов.

Электроды с покрытием способствую образованию прочного, качественного шва без трещин и пор. Во время сварочного процесса образует оболочка из шлака, которая осуществляет защиту от негативного внешнего влияния. Она увеличивает время остывания соединения, благодаря чему из шва успевают выходить все посторонние включения, снижающие его качество.

Покрытие позволяет формировать облачко, состоящее из угарного и других газов. Оно осуществляет предохранение от окисления атмосферным воздухом. Насыщение расплава легирующими элементами улучшает качество соединения. Следствием удаления из расплава кислорода является процесс раскисления, что обеспечивается находящимися в обмазке таких веществ, как алюминий, титан, молибден, хром, марганец, графит. Эти компоненты более активно, чем кислород взаимодействуют с кислородом, связывая его.

Для придания соединению пластичности в обмазку добавляют бентонит и каолин. Для некоторых видов электродов в обмазку добавляют железный порошок, чтобы увеличить коэффициент наплавки.
Ручная дуговая сварка покрытыми электродами обеспечивает получение надежного и долговечного соединения металлических изделий.

Размеры покрытия

При осуществлении различных сварочных работ большую роль играет правильный выбор электродов. Чем большую толщину имеет свариваемое изделие, тем большим диаметром должен обладать электрод. В зависимости от этого выставляется величина тока на оборудовании.

Дуговая сварка покрытыми электродами требует грамотный выбор этих расходных элементов. При выборе электродов следует подвергать анализу величину размеров покрытия на нем. Каждое значение диаметра требует конкретную толщину покрытия. Обмазка наносится на определенной длине стержня.

Градация этого габарита, определенная в ГОСТе 9466-75, начинается с тонких, и заканчивается особо толстыми. Между ними находятся средние и толстые. Покрытия, имеющие статус тонких, обозначаются как «М», средние как «С». Толстые имеют обозначение «Д», а особо толстые носят обозначение «Г».
Эти буквы являются частью общего обозначения электродов с покрытием.

Для электродов, считающихся наиболее качественными, толщина обмазки находится в диапазоне от 0,5 до 2,5 миллиметров. У электродов с маленьким диаметром этот размер не превышает 0,3 миллиметра. Масса покрытия составляет примерно половину от значения общего веса расходного элемента.

Обмазкой, представляющей собой твердое пористое вещество, покрывают практически весь стержень, за исключением небольшого участка на его краю, размером приблизительно 20-30 миллиметров. Этот участок оставляют для того, чтобы поместить электрод в специальный держатель для его фиксации, что приводит к удобству работы с ним.

Виды покрытия

Виды покрытия электродов разделяются на некоторое количество групп, каждая из которых имеет свое обозначение. Типы покрытия электродов разделяются на:

Основное

Основное покрытие электродов содержит в основной массе карбонаты кальция и магния. Для того, чтобы произошло разбавление шлаковой корки в обмазку добавляют особый элемент в виде плавикового шпата. Это несколько ухудшает возможность работы при использовании переменного тока, поэтому электроды с основным покрытием рекомендуется использовать при работе с током постоянной величины.

Отличие этого вида покрытия состоит в том, что в образующейся газовой среде отсутствует водород, который может привести к образованию трещин холодного вида. Шов при использовании электродов с основным покрытием получается повышенной пластичности.

Большим преимуществом является возможность выполнения сварки при всех положениях, однако, следует учитывать, что шов вследствие значительной вязкости будет несколько выпуклым и не совсем эстетичным.

Кислое

Электроды с кислым покрытием обладают обмазкой, содержащей железную и марганцевую руды. Это способствует выделению на место сварки значительного количества кислорода. Результатом является повышение температуры и одновременно снижение поверхностного натяжения, что придает ему текучесть.

Увеличивается скорость сварочного процесса, но возникает опасность возникновения подрезов. Кислые электроды несут с собой некоторую опасность, поскольку в их покрытии содержатся оксиды марганца, обладающие токсичностью. Существуют марки электродов с кислым покрытием, однако более предпочтительными являются электроды с рутилово-кислым покрытием.

Целлюлозное

Электроды с целлюлозным покрытием имеют некоторый недостаток, заключающийся в том, что при сварке появляются раскаленные брызги металла. Кроме того, металл шва имеет низкую пластичность. Это обусловлено наличием немалого количества водорода, выделяющегося при горении органических веществ.

Существующие марки электродов с целлюлозным покрытием характерны высокой скоростью осуществления сварочного процесса. К их достоинствам является возможность сварки во всех положениях, даже такому, при котором движение электрода происходит сверху вниз, что не под силу большинству электродов. Недостатками являются большое разбрызгивание горячего металла, образование подрезов на кромках, грубая поверхность получаемого шва.

Рутиловое

Такое покрытие содержит такой элемент, как природный концентрат рутил. Добавками являются полевой шпат, магнезит. Двуокись титана гарантирует легкое разжигание дуги. Брызг образуется немного.

Электроды обладают хорошими технологическими характеристиками. Вредность работы с ними менее, чем с другими электродами. Еще одно достоинство состоит в том, что зажигание дуги может происходить без непосредственного контакта электрода с поверхностью детали, поскольку пленка, образуемая в кратере, играет роль проводника. Особое значение это имеет, когда сваривание осуществляется короткими стежками.

Электродами можно осуществлять соединение даже загрунтованных поверхностей и шов при этом не будет уступать по прочности и надежности. Дуга обладает стабильностью, имеется возможность использования любого вида тока. Практически отсутствуют брызги раскаленного металла. Шов получается свободным от пор.

Интересное видео

Источник

Состав покрытия электрода

Начинающему сварщику необходимо узнать, из чего состоит электрод и как правильно его выбрать. В случае ошибки даже опытный мастер не сможет выполнить шов качественно. Выпускается более 200 видов расходников под разные задачи.

Сварочный электрод – металлический стержень, сделанный из электропроводных материалов.

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:

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:

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:

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 производителя (завод «Арсенал»).

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.

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:

Облако защитных газов образуют компоненты:

Шлак образуется благодаря следующим элементам:

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:

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:

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.

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.

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.

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:

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.

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.

Дополнительные виды электродов

Расходники делятся на группы по способу работы.

Неплавящиеся электроды

Изделия предназначены для автоматической и полуавтоматической сварки.

В рабочую зону подают:

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 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.

Как выбирать электроды

Тип расходника определяется материалом конструкции и условиями ее эксплуатации.

Рекомендуются следующие марки:

Диаметр электрода подбирают по толщине заготовки:

Заготовки толщиной менее 1,5 мм вручную не сваривают.

С диаметром расходника взаимосвязана сила сварочного тока. Рекомендуемая величина указана на упаковке.

Примерные значения приведены в таблице:

По требуемой силе тока выбирают сварочный аппарат.

Источник