Состав обмазки электродов для ручной дуговой 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:

• Защита дуги и сварочной ванны от имеющихся в воздухе кислорода, азота и водорода. Защита состоит из 2 уровней. Первый — это пары углекислого газа, второй — углеродные окиси, укрывающие рабочую зону и шлаковые образования.
• Обмазка способствует образованию шва без пор, трещин и зашлакованных участков.

Среди других, не менее важных функций, нужно отметить:

• Стабильное горение дуги в различных режимах работы и простое зажигание. Стабильность достигается за счет наличия в покрытии элементов, стойких к ионизации в больших объемах. В результате ионы стабилизируют горение дуги.
• Благодаря ферросплавам из сварочной ванны удаляется кислород, являющийся причиной образования пор. Ферросплавы связываются с кислородом и выводятся в виде испарений.
• Покрытие способствует очистке металла соединения от лишних примесей.

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:

• основное — в маркировке обозначается буквой Б;
• кислое — обозначается буквой А;
• целлюлозное — Ц;
• рутиловое — Р.

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.

Покрытие сварочных электродов

Стабилизация дугового разряда

Обеспечение необходимых характеристик шва

• Защита зоны сварки от азота, кислорода и водорода (водорода в составе паров воды), содержащихся в воздухе. Защитные компоненты покрытия создают на пути атмосферных газов два барьера — газовое облако, состоящее из углекислого газа, окиси углерода и прочих газов, и шлаковый слой сложного состава, плавающий на поверхности расплавленного металла. К газообразующим компонентам относятся крахмал, древесная зола, хлопчатобумажная пряжа, пищевая мука, декстрин, целлюлоза. К шлакообразующим — титановый концентрат, каолин, марганцевая руда, мел, мрамор, кварцевый песок. Шлак не только защищает сварочную ванну от вредных газов, но и снижает скорость охлаждения и кристаллизации металла, способствуя тем самым более полному выходу из него газов и вредных включений.
• Раскисление расплавленного металла, т.е. удаление из него кислорода путем его связывания. В качестве раскислителей выступают вещества, которые легко (легче, чем железо) вступают в реакцию с кислородом. Это такие металлы, как молибден, титан, хром, алюминий, входящие в состав покрытия в форме ферросплавов.
• Легирование металла шва с целью улучшения его физических, механических и химических свойств. Эту функцию выполняют в основном хром, молибден, марганец, кремний, ниобий, титан — в виде чистых металлов или ферросплавов. Легирование шва может выполняться также с помощью присадочной проволоки.
• Связывание всех компонентов, входящих в покрытие, друг с другом, а всего покрытия в целом — со стержнем электрода. Основным связующим веществом является натриевое (силикат натрия) или калиевое жидкое стекло, которое выполняет одновременно и функцию стабилизации дуги. Жидкое стекло (силикатный клей), кстати сказать, является веществом, которое входит в покрытие электродов всех типов — настолько удачным оказалось соединение в нем связующих и стабилизирующих качеств.

Важен не только химический состав, но и физические свойства покрытия, в частности, температура его плавления. Она не имеет строго определенного значения, поскольку покрытие является многокомпонентным. Обычно её значение варьируется в пределах 1100-1200°С.

Виды, состав и характеристика различных типов покрытий электродов

Толщина. В соответствии с ГОСТ 9466-75, по толщине, определяемой отношением наружного диаметра электрода (D) к диаметру его стержня (d), покрытия подразделяются на следующие типы в зависимости от отношения D/d:

Химический состав. В зависимости от химического состава различают следующие виды покрытий электродов:

• кислое — обозначается А (А);
• основное — Б (B);
• целлюлозное — Ц (C);
• рутиловое — Р (R);
• смешанного типа — (RB, RA, RC и пр.);
• прочие виды покрытий — П.

В скобках приведены обозначения по европейскому стандарту DIN EN 499 (C — cellulose, A — acid, R — rutile, B — basic). Встречающееся иногда обозначение RR означает «рутиловое толстое».

Кислые покрытия. Кислые покрытия, состоящие в основном из железной и марганцевой руды (оксидов железа и марганца), выделяют в дугу большое количество кислорода, который повышает ее температуру и снижает поверхностное натяжение расплавленного металла, делая его очень текучим. Это дает возможность увеличивать скорости сварки, но одновременно повышает опасность подрезов. Кроме этого, наличие в покрытии токсичных оксидов марганца делает сварку такими электродами небезопасной для здоровья сварщика. Поэтому чисто кислые покрытия используются в наше время ограничено. Их заменили смешанные рутилово-кислые (RA).

Рутиловые покрытия. Рутиловые покрытия состоят преимущественно из природного концентрата рутила (двуокиси титана TiO₂), кремнезема (гранита, полевого шпата, слюды), карбонатов кальция и магния, ферромарганца. Электроды с рутиловым покрытием обеспечивают переход металла стержня в ванну малыми или средними каплями и характеризуются спокойным расплавлением с небольшим количеством брызг. Шов имеет тонкий рисунок, шлак легко отделяется от металла шва.

Очень важной особенностью электродов с рутиловым покрытием является легкость повторного зажигания дуги, обусловленная наличием TiO₂. При этом не требуется даже удалять пленку в кратере электрода, поскольку она (при достаточно высоком содержании TiO₂) обладает проводимостью полупроводника и обеспечивает зажигание дуги без соприкосновения стержня с основным металлом. Это достоинство рутиловых покрытий создает большое удобство при работе короткими швами, когда требуется часто прерывать дугу.

Рутиловые покрытия менее вредны для здоровья сварщика, чем другие.

Помимо чисто рутиловых покрытий, широко распространены смешанные: рутилово-целлюлозный тип (RC), рутилово-основной (RB), рутилово-кислый (RA), которые также обладают хорошими технологическими свойствами. Электродами с чисто рутиловыми и смешанными покрытиями (МР-3, АНО-21, АНО-4, ОЗС-6 и пр.) можно варить швы практически любого положения.

Основные покрытия. Покрытия основного типа состоят преимущественно из карбонатов магния и кальция (доломит, мрамор, магнезит). К ним добавляют в качестве разбавителя шлака плавиковый шпат (CaF₂). Последний ухудшает работу при переменном токе, поэтому электроды с чисто основным покрытием предназначены для работы только на постоянном токе. Однако смешанные типы, имеющие меньшее содержание плавикового шпата, можно использовать и для работы с переменным током. Перенос металла в сварочную ванну происходит средними и крупными каплями, расплавленный металл получается вязкотекучим.

В отличие от прочих покрытий, образующаяся газозащитная среда минерального происхождения, состоящая в основном из СО и СО₂, лишена водорода, приводящего к образованию холодных трещин в наплавленном металле. Из-за низкого содержания водорода, на базе основного покрытия изготавливают так называемые низководородные покрытия электродов.

Металл шва, сваренного электродами с основным покрытием, обладает повышенной пластичностью. Этими электродами сваривают ответственные конструкции.

Электродами с основным покрытием можно выполнять швы любого пространственного положения, однако из-за повышенной вязкости металла, швы получаются выпуклыми и грубоватыми.

Покрытия основного типа обладают повышенной гигроскопичностью, поэтому хранить их нужно в сухости. Основное покрытие имеют такие популярные электроды, как УОНИ 13/45 и УОНИ 13/55.

Целлюлозные покрытия. Целлюлозные покрытия состоят из целлюлозы, органических смол, ферросплавов, талька и прочих веществ. Главной особенностью сгорания в дуге покрытий с органическими веществами является образование большого количества защитных газов, и очень малого — шлака. Это делает их удобными для сварки вертикальных швов (шлак не стекает вниз).

К недостаткам электродов с целлюлозным покрытием относится значительное количество брызг при сварке и пониженная пластичность металла шва, обусловленная большим (относительно других покрытий) количеством водорода, образующегося при сгорании органических компонентов.

Покрытия с железным порошком. Иногда в покрытие вводят железный порошок. Электроды с железным порошком обеспечивают повышенную производительность труда, отчего их и называют иногда «высокопроизводительными электродами». Железный порошок повышает проплавляющую способность сварочной дуги и обеспечивает качественную сварку стыковых соединений с нерегулярными или повышенными зазорами — даже при отсутствии подкладок. Кроме того, он улучшает повторное зажигание дуги.

Если покрытие содержит более 20% железного порошка, в его обозначение дополнительно вводится буква Ж. Например, обозначение РЖ означает — «рутиловое с железным порошком». В качестве примера электрода с железным порошком в покрытии можно привести АНО-1.

Влажность покрытия электродов

Электроды с пониженным содержанием водорода в покрытии используются для сваривания ответственных конструкций из сталей с контролируемой вязкостью металла, в частности, корпусов судов.

Обозначение покрытий

Особенности производства покрытий

В общем виде технология приготовления и нанесения покрытий сводится к измельчению всех компонентов в несколько стадий (от грубого к тонкому), просеиванию на ситах, приготовлению обмазочной пасты с консистенцией влажной земли, нанесению ее на стержень методом опрессовки. Сначала смешиваются сухие компоненты, потом к ним добавляется связующее вещество (жидкое стекло). Было время, когда обмазка наносилась окунанием электродов. В настоящее время эта операция заменена на опрессовку, что позволило использовать менее сырую смесь.

Нанесение пасты производится на специальных прессах под большим давлением. При этом обращается особое внимание на концентричность расположения стержня относительно покрытия с целью обеспечения его равнотолщинности.

После опрессовки электроды отправляются на сушку и прокалку. В некоторых случаях из-за малой влажности обмазочной пасты операцию сушки пропускают, отправляя электроды сразу на прокалку, температура которой колеблется в зависимости от вида покрытия — от 150 до 400°C и выше.

Из истории покрытий

Сварка электродом с меловой обмазкой хотя и делала возможным сваривание металла в принципе, но не обеспечивала защиту расплавленной ванны от атмосферных газов. Швы, выполненные такими электродами, имели содержание азота в 50 раз, кислорода в 5-10 раз больше, чем основной металл. При этом содержание углерода в наплавленном металле уменьшалось в 4 раза. Все это делало возможным использования меловых электродов только для сварки неответственных конструкций. Выпуск электродов с многокомпонентными покрытиями, обеспечивающими вместе со стабилизацией дуги и защиту сварочной ванны от атмосферных газов, начался в СССР только в 1935 году.

Основные виды покрытий сварочных электродов, которые обязательно нужно знать

Покрытие сварочных электродов – гомогенизированная масса смешанных химических соединений, нанесенных на специальный металлический стержень. Главная задача таких веществ состоит в обеспечении требуемых свойств сварного шва и способствовать правильному, бесперебойному горению дуги при сварке. В зависимости от конечных целей производятся те или иные разновидности электродов с определенными свойствами. Их разнообразие, ассортимент постоянно обновляются на рынке. Разберемся детально в наиболее важных разновидностях.

Целлюлозные электроды

Такие покрытия изготовляются из целлюлозы (до 50%), которая состоит из органических материалов, где в основном используется древесная мука. В состав также могут входить ферросплавы, смолы органического происхождения, тальк. Целлюлозные электроды тонкие, образуют малое количество легкоудаляемого шлака и являются наиболее подходящими для позиционной сварки (при работе с вертикальными швами шлак не сползает вниз). Хорошие результаты получают при односторонней сварке в любом положении, при сваривании корня шва на трубопроводах. В таком случае обратный валик шва ровный и относительно аккуратный. При нагревании электроды диссоциируют на водород и диоксид углерода, которые, в свою очередь, служат в качестве защитных газов. Обычно используется источник постоянного тока. С помощью стабилизаторов для целлюлозных электродов может использоваться переменный ток. По ГОСТу соответствуют таким типам электродов: Э 42, Э 46 и Э 50.

Недостатки

Наплавленный метал содержит относительно повышенное количество водорода, понижающее пластичность сварного шва, в связи с чем вероятны холодные трещины. Характерны брызги.

Электроды с рутиловым покрытием

Как известно, рутил – титановый минерал. Для этой разновидности электродов в покрытии используют концентрат диоксида титана (TiO2), наносимый на стальные стержни. Он дает кислый шлак, обеспечивает газовую защиту из водорода, окислов азота и углерода. Эти электроды используются для низкоуглеродистых сталей в любых пространственных положениях. В классификации ГОСТа по механических свойствам сопоставимы с типом Э 42 и Э 46. Добавление небольшого количества целлюлозы в рутиловые электроды, обеспечивает дополнительный запас для газовой защиты. Иногда незначительное добавление целлюлозы в рутил дает дальнейшее повышение производительности, такая комбинация называется рутил-целлюлозное покрытие (RC). Кроме того, могут быть комбинации с основными и кислыми покрытиями (RB и RA соответственно).

Особенности. По сравнению с электродами на кислой основе, рутиловые «собратья» при сварке производят металл более стойкий к трещинам, они дают меньше брызг и стабильное, сильное горение сварочной дуги при переменном токе. Относительно не восприимчивы к ржавчине, окислениям, влаге. Рутиловые электроды дают просто отделяемый шлак, отлично показывают себя при сваривании вертикальных швов. Пористость возможна в редких случаях при нарушении технологии сварки, например, если для тонкого металла применяются слишком толстые электроды или есть зазоры в тавровых соединениях. Замечательно показывают себя на участках с короткими швами, где необходимы частые перерывы и повторные поджигания дуги.

Слабые стороны

Рутиловые электроды, попавшие под влияние влаги, можно использовать лишь через сутки (потребуется предварительное прокаливание около часа при температуре выше двухсот градусов по Цельсию). Нежелательно их эксплуатация для сваривания конструкций, подвергающихся высоким температурам и ползучести.

Электроды с кислым покрытием

Указанный тип покрытия электродов содержит оксиды металлов, включая оксид железа, силикаты и оксида марганца, которые производят кислый шлак. Соотносятся по ГОСТу с типами э 38 и Э 42. Могут использоваться постоянный и переменный ток. В связи с высоким содержанием кислорода, кислые электроды повышают температуру, делая металл сильно текучим. С одной стороны, перечисленные особенности способствуют быстрой сварке, а с другой могут привести к появлению пор и низкой прочности сварного шва, и подрезам. Для нивелирования этого добавляются некоторые раскислители, улучшающие механические свойства и способность шлака легко удаляться.

Недостатки

Удлиненная дуга, наличие ржавчины, окислов существенно повышают вероятность горячих трещин и пор в сварочном шве. Кислые электроды повышают содержание водорода в сварочной ванне. Они токсичны, обладают повышенным брызгообразованием.

Основные электроды или низководородные электроды

Базовый электрод разновидности содержит карбонат кальция, карбонат магния, фторид кальция и другие минералы (такие как плавиковый шпат). Эти электроды должны храниться в сухом состоянии и правильно подогреваться перед использованием. Газовая защита включает в себя углекислый газ с низким содержанием водорода и кислорода. Контроль водорода обеспечивает защиту от воздействия атмосферы, делает электроды пригодными для высоко- и низколегированных сталей, для сталей с низким содержанием углерода. При сварке под воздействием высоких температур дуги происходит диссоциация карбонатов, которая в конечном итоге способствует повышенной основности шлаков, появлению защитной среды газов практически без выделения водорода. Дополнительно водородную составляющую связывает фтористый кальций. Из-за таких особенностей разновидность получила свое второе название – фтористо-кальциевые электроды. Они незаменимы для сооружений с жесткой основой, для закалывающихся сталей, предрасположенных для появления холодных трещин, а также образуют швы не склонные к быстрому старению. Низководородные электроды в ручной дуговой сварке используют вне зависимости от пространственного положения. Швы могут быть значительной толщины.
Тип в соответствии с ГОСТ 9467-75 по механике наплавлений: сопоставляется с Э42А — Э50А.

Слабые стороны

Возможно возникновение пор в случае если свариваемый металл будет иметь ржавчину, окисления. Дуга при горении менее стабильна чем у других видов электродов. Применяется преимущественно с постоянным током. Для переменного потребуется поташ или специальный калий-натриевые соединения сочетании с прогревом электродов (до 400 °C).

Электроды с примесью железного порошка

Железный порошок добавляют во все типы покрытий для повышения эффективности электродов. Дополнительный порошок железа увеличивает скорость осаждения. Это уменьшает напряжение, позволяет целлюлозным электродам справиться с переменным током. Кроме того, добавка контролирует вязкость шлака. Свойство весьма полезное в позиционной сварке.

Выводы

Подведем краткие итоги в табличном виде.

Покрытие сварочных электродов отличается своими параметрами, свойствами, сферой применения. Мы рассмотрели основные виды покрытий, обозначили главные преимущества, недостатки. Надеемся, что материал будет максимально полезным для вас, наши уважаемые читатели.

Покрытые электроды для ручной дуговой сварки

Электроды для ручной дуговой сварки состоят из стержней, изготовленных из сварочной проволоки, на которые нанесён слой защитного покрытия. Покрытие для электродов состоит из смеси компонентов, усиливающих ионизацию и защищающих зону сварки от воздействия воздуха. Покрытые электроды используются как для сварки чёрных металлов, так и для сварки цветных металлов и сплавов.

Сварочная проволока для электродных стержней

Для ручной дуговой сварки применяют специальные марки сварочной и наплавочной проволоки. ГОСТ2246 предусматривает около 80 марок стальной сварочной проволоки с различным содержанием химических элементов. В зависимости от этого, различают проволоку из низкоуглеродистой стали (марки Св-08, Св-08А, Св-08АА, Св-08ГА, Св-10ГА, Св-10Г2), из легированной стали (марки Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-18ХГС и др.) и из высоколегированной стали (марки Св-12Х11НМФ, Св-10Х17Т, Св-06Х18Н9Т и др.).

Стальную сварочную проволоку, изготавливаемую в соответствии с требованиями ГОСТ2246, применяют для изготовления электродов и используют для всех видов сварки плавлением. Для ручной дуговой сварки покрытыми электродами применяется проволока, диаметром от 1,6 до 6мм.

Стальная наплавочная проволока для электродов

Стальная наплавочная проволока изготавливается в соответствии с требованиями ГОСТ10543. Диаметр проволоки составляет от 0,3 до 8,0мм. Материал — низкоуглеродистая, легированная или высоколегированная сталь.

Различают наплавочную проволоку из углеродистой стали (марки Нп-25, Нп-40 и др.), из легированной стали (марки Нп-40Г, Нп-50Г, Нп-30ХГСА и др.) и из высоколегированной стали (марки Нп-20Х14, Нп-30Х13, Нп-30Х10Г10Т и др.). Марку проволоки выбирают исходя из требуемой прочности сварного соединения, в зависимости от назначения сварной конструкции.

По виду поверхности стальная сварочная и наплавочная проволока может быть омеднённой и неомеднённой. Омеднённую проволоку поставляют по требованию заказчика. Наплавочная проволока, из которой изготавливают электроды для ручной дуговой сварки, имеет условное обозначение буквой Э.

Защитные покрытия электродов для ручной дуговой сварки

В состав защитных покрытий, наносимых на электроды, входят различные компоненты, выполняющие определённые функции:

1. Газообразующие компоненты. К ним относятся неорганические вещества, такие как мрамор CaCO₃ и магнезит MgCO₃ и др. и органические, такие как крахмал, древесная мука и т.п.

2. Шлакообразующие компоненты. Эти вещества составляют основу защитного покрытия. Чаще всего роль шлакообразователей играют руды (марганцовая, титановая) или различные минералы (ильменитовый концентрат, рутиловый концентрат, полевой шпат, кремнезём, гранит, мел, плавиковый шпат и др.).

3. Легирующие элементы и элементы раскислители. Это кремний, марганец, титан, никель, хром и др. Как раскислитель, часто используется алюминий, который вводится в поскрытие в виде металлического порошка.

4. Связующие компоненты. Основным компонентом, применяемым для связки всех составляющих, является жидкое стекло. Жидкое стекло представляет собой водные растворы силикатов калия и натрия.

5. Формовочные элементы. Это вещества, которые придают покрытию пластичность. Для этой цели используют бетонит, каолин, декстрин, слюда и другие компоненты.

Для ровного горения электрической дуги в состав покрытия входят соли щелочных металлов, жидкое стекло и др. Для увеличения производительности в состав покрытия входит железный порошок, доля которого может достигать 60% от всей массы покрытия.

Классификация стальных покрытых электродов для ручной дуговой сварки

Классификация покрытых электродов, в зависимости от их назначения

Электроды для ручной дуговой сварки изготавливают в соответствии с требованиями ГОСТ9466. В зависимости от области применения, согласно ГОСТ9467, стальные покрытые электроды для дуговой сварки делятся на следующие группы:

У — для сварки углеродистых и низкоуглеродистых конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву 600МПа. Для этой цели, согласно ГОСТ9476, используются следующие марки электродов: Э38, Э42, Э42А, Э46, Э50, Э50А, Э55, Э60.

Л — электроды данной группы применяют для сварки легированных сталей, а также для сварки конструкционных сталей с временным сопротивлением разрывы более 600МПа. Это такие марки электродов, как Э70, Э85, Э100, Э125, Э150.

Т — данные электроды предназначены для сварки легированных теплостойких сталей.
В — электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами (ГОСТ10052).
Н — электроды для наплавки поверхностных слоёв с особыми свойствами.

Классификация электродов, в зависимости от вида покрытия

А — электроды с кислым покрытием (например, АНО-2, СМ-5 и др.). Эти покрытия состоят из оксидов железа, марганца, кремнезёма, ферромарганца. Эти электроды обладают высокой токсичностью из-за содержания оксида марганца, но, при этом, обладают высокой технологичностью.

Б — основное покрытие (электроды УОНИ-13/45, УП-1/45, ОЗС-2, ДСК-50 и др.). В состав этих покрытий не входят оксиды железа и марганца. В состав покрытия для электродов УОНИ-13/45 входят мрамор, плавиковый шпат, кварцевый песок, ферросилиций, ферромарганец, ферротитан, замешанные на жидком стекле. При сварке электродами с основным покрытием, получается сварной шов с высокой пластичностью. Данные электроды используют для сварки ответственных сварных конструкций.

Р — электроды с рутиловым покрытием (АНО-3, АНО-4, ОЭС-3, ОЗС-4, ОЗС-6, МР-3, МР-4 и др.). Основу покрытия данных электродов составляет рутил TiO₂, давший название этой группе электродов. Рутиловые электроды для ручной дуговой сварки менее вредные для здоровья, чем другие. При сварке металла такими электродами толщина шлака на сварном шве небольшая и жидкий шлак быстро твердеет. Это позволяет использовать данные электроды для выполнения швов в любом положении.

Ц — группа электродов с целлюлозным покрытием (ВСЦ-1, ВСЦ-2, ОЗЦ-1 и др.). Компонентами для таких покрытий являются целлюлоза, органическая смола, тальк, ферросплавы и некоторые другие составляющие. Электроды с таким покрытием можно использовать для выполнения сварки в любом положении. Преимущественно они используются при сварке металлов малой толщины. Недостатком их является пониженная пластичность сварного шва.

Классификация электродов по толщине покрытия

В зависимости от толщины покрытия (отношения диаметра электрода D к диаметру электродного стержня d), электроды подразделяются на группы:

М — с тонким покрытием (соотношение D/d не более 1,2).
С — со средним покрытием (соотношение D/d в пределах от 1,2 до 1,45).
Д — с толстым покрытием (соотношение D/d в пределах от 1,45 до 1,8).
Г — электроды с особо толстым покрытием (соотношение D/d более 1,8).

Классификация электродов по качеству

Классификация по качеству включает в себя учёт таких показателей, как точность изготовления, отсутствие дефектов в сварном шве, выполненном электродом, состояние поверхности у покрытия, содержание серы и фосфора в металле сварного шва. В зависимости от этих показателей, электроды делятся на группы 1,2,3. Чем больше номер группы, тем лучше качество электрода и выше качество сварки.

Классификация электродов по пространственному положению при сварке

Различают 4 группы электродов, в зависимости от допускаемого пространственного расположения свариваемых деталей:

1 — допускается сварка в любом положении;
2 — сварка в любом положении, кроме выполнения вертикальных швов сверху вниз;
3 — сварка в нижнем положении, а также выполнение горизонтальных швов и вертикальных снизу вверх;
4 — сварка в нижнем положении и нижнем «в лодочку».

Кроме вышеперечисленных способов классификации, ГОСТ9466 предусматривает классификацию электродов в зависимости от полярности сварочного тока, напряжения холостого хода, вида источника питания сварочной дуги. Исходя из этих показателей, электроды делятся на десять групп и обозначаются цифрами от 0 до 9.

Типы покрытых электродов для ручной дуговой сварки конструкционных сталей

Согласно ГОСТ9467, электроды для сварки конструкционных сталей классифицируются в зависимости от механических свойств сварного соединения, полученного при сварке тем или иным электродом и делятся на типы, представленные в таблице:

Из чего состоит сварочный электрод – виды покрытий, маркировка, классификация

Чтобы создать условия для стабильного горения дуги, а также придать сварному шву требуемые свойства, используется специальное покрытие сварочных электродов, представляющее собой порошкообразный материал, которым покрывается изделие. От качества такого покрытия напрямую зависят эффективность выполняемой сварки и прочность свариваемых конструкций.

Покрытые сварочные электроды

Свойства компонентов покрытия электрода

Для того чтобы шов вышел хорошего качества, нужны специальные компоненты. Итак, выполняя сварочные работы, в зоне сварки нужно обеспечить создание самых подходящих условий для быстрого и надежного соединения металлических поверхностей. Перечислим основные задачи, которые выполняют электроды со спецпокрытием.

Стабилизация разряда дуги

Чтобы сварная дуга имела максимальную стабильность, электроды покрываются специальными веществами, которые имеют низкую величину потенциала ионизации. Это приводит к тому, что при выполнении сварочных работ дуга насыщается свободными ионами, стабилизирующими процесс горения. Сегодня покрытие электродов может включать в себя такие компоненты, как поташ, натриевое или калиевое жидкое стекло, мел, титановый концентрат, барий углекислый и прочее. Данные покрытия носят название ионизирующих.

Защита области сварки от атмосферных газов

Компоненты, входящие в состав покрытия электрода, способствуют созданию защитного облака, состоящего из диоксида углерода и монооксида углерода, а также участвуют в образовании шлакового слоя, образующегося на сварном шве и укрывающим сварочную ванну от газов, содержащихся в окружающем воздухе. К образующим газ компонентам относятся декстрин, целлюлоза, крахмал, пищевая мука и другие. А шлак образуют каолин, мрамор, мел, кварцевый песок, титановый концентрат и прочее.

Компоненты покрытия электрода и их свойства

Помимо защиты шва от содержащихся в воздухе газов шлак способствует снижению скорости охлаждения металла и его последующей кристаллизации, что в свою очередь благоприятно сказывается на выходе из свариваемого металла газов и ненужных примесей.

Легирование металла шва

Легирование способствует улучшению ряда свойств сварного шва. Основные металлы, которые способствуют легированию, – это титан, марганец, кремний и хром.

Раскисление расплава

Во время сварки очень важно удалить кислород из металла, для чего используются специальные раскислители – это вещества, вступающие в реакцию с кислородом эффективнее железа, и связывающие его. Это титан, молибден, алюминий или хром, добавляемые как ферросплавы в состав покрытия электрода.

Связывание всех составных элементов воедино

Покрытые электроды нуждаются в крепкой связи покрытия со стержнем, а также всех составляющих элементов покрытия между собой. При этом главным связующим компонентом является силикат натрия или жидкое калиевое стекло. Стоит напомнить, что жидкое стекло (по сути силикатный клей) еще и отлично стабилизирует сварочную дугу, что делает его незаменимым компонентом электродов всех видов.

Особенности покрытий

Состав и толщина используемых покрытий оказывает непосредственное влияние на такие показатели как стабильность электродуги, вязкость расплавленного металла, а также шлака, особенности поведения металла при переходе в сварочную ванну и прочее.

Химический состав покрытия

Выделяют следующие виды покрытий в зависимости от входящих в его состав компонентов.

Рутиловые

В их основе – минерал рутил, который составляет основную часть покрытия, остальные компоненты — это кремнезем, карбонат магния или кальция, ферромарганец. Электроды с рутиловым покрытием отличаются тем, что переход металла в сварочную ванну происходит с минимальным разбрызгиванием. Шов получается ровным, характеризуется легким отделением окалины, что способствует высокому качеству выполняемой работы. Рутиловые электроды также обеспечивают повторное легкое зажигание дуги, делая процесс сваривания более быстрым. Также к достоинствам такого покрытия относится то, что оно безопаснее для здоровья сварщика.

Рутиловые электроды бывают не только чистого типа, но еще и смешанного: рутилово-основные, рутилово-целлюлозные, рутилово-кислые. Вся совокупность электродов с рутиловыми покрытиями позволяет работать практически с любыми видами швов.

Схема сварки покрытым электродом

Основная особенность покрытий этого вида – создание в процессе сваривания большого объема газов и небольшого процента шлаков, что весьма удобно при варке вертикальных швов. Электроды с целлюлозным покрытием могут включать в свой состав органические смолы, тальк, собственно целлюлозу и разные ферросплавы. Единственным недостатком такого покрытия является низкая пластичность металла шва, которая вызвана большим объемом водорода, выделяющимся при сгорании органики, а также повышенная разбрызгиваемость металла.

Основные

В состав таких электродов входят карбонаты магния и кальция, в качестве которых чаще всего выступают мрамор, доломит и магнезит. Лучше всего сварочные работы на таких электродах выполнять при постоянном токе, поскольку при переменном добавляемый в такие электроды (для разбавления шлака) плавиковый шпат может ухудшать качество шва. Но при небольшом количестве плавикового шпата в составе покрытия вполне допускается работать с переменным током.

Электроды с основным покрытием используют при сваривании ответственных стальных конструкций, так как металл получаемого шва обладает высокой пластичностью. К особенностям при работе с такими электродами можно отнести тот факт, что швы получаются довольно грубыми и выпуклыми. Хранить их необходимо в сухом месте, потому что электроды такого типа отличаются высокой гигроскопичностью.

С железным порошком

Внедрение в состав покрытия железного порошка значительно увеличивает производительность труда. Проплавляющая способность дуги увеличивается, что положительно сказывается на качестве сварки соединений с повышенными или неравномерными зазорами, а также облегчает повторное зажигание дуги.

Кислые покрытия

Эти электроды покрываются оксидами железа и марганца, которые выделяют в сварочную дугу значительный объем кислорода. Это уменьшает поверхностное натяжение, придавая металлу большую тягучесть, повышая тем самым ее температуру и делая расплавленный металл более текучим. Что благоприятно сказывается на скорости работы, но повышает опасность подрезов.

Также марганец образует опасные оксиды, которые отрицательно влияют на здоровье сварщика, поэтому в последнее время такие покрытия заменили на рутилово-кислые.

При выборе сварочных электродов следует обязательно учитывать состав их покрытия, вид которого указан в маркировке.

Схема сварочного электрода

Толщина покрытия электродов

ГОСТ 9466-75 регламентирует разделение электродов на несколько типов по толщине, отталкиваясь от соотношения внешнего диаметра электрода D к диаметру стержня d.

Маркировка электродов

Виды и марки электродов насчитывают десятки модификаций, поэтому для успешного ориентирования в их разновидностях была введена универсальная маркировка. Разумеется, по маркировке электрода всегда можно понять, какое покрытие он несет. Основные параметры в данном случае – это толщина и тип покрытия. Помимо этого в маркировке упоминается допустимое пространственное положение сварочного шва, а также род тока.

Пример расшифровки маркировки покрытого электрода

Для примера рассмотрим электрод Э46.

• 1 – указывает на толщину покрытия (Д – это толстое);
• 2 – означает тип покрытия (Р – это рутиловое);
• 3 — говорит о допустимом положении шва (1 – подходит для всех положений);
• 4 – это род тока (1 – означает переменный и постоянный любой полярности).

Влияние влажности на электроды

Содержащаяся во влажных электродах вода (а именно входящий в ее состав водород) крайне негативно влияет на качество сварных соединений, способствуя образованию трещин и ухудшая стабильность дуги. Чтобы удалить лишнюю влагу перед началом работы рекомендует прокалить электроды, что значительно повышает устойчивость электродуги и благоприятно сказывается на качестве швов. Для сварки особо важных конструкций необходимо использовать электроды с пониженным содержанием водорода.

Маркировка сварочных электродов

Производство покрытий для электродов

При производстве сварочных электродов необходимо не только точно соблюсти количественное содержание всех необходимых компонентов, но и обеспечить их равномерное распределение по всей длине покрытия. Для этого применяется точное оборудование, которое качественно измельчает используемые вещества, просеивает через систему сит, формирует обмазочный состав в нужной консистенции и наносит его на стержень.

После смешивания сухих компонентов к ним добавляют жидкое стекло, которое выступает в качестве связующего элемента, способствующего эффективному превращению сырья в единую массу. Получаемая в итоге паста наносится на электроды методом опрессовки, после чего они поступают в специальные камеры на просушку и дальше – на прокалку.

Грамотный выбор электродов для сварки поможет даже не самому опытному сварщику обеспечить должное качество сварочных работ, а также сэкономит время и средства.