Сварочные электроды. Назначение, виды и характеристики

Сварочные электроды необходимы при создании конструкций из металла, соединении и ремонте различных металлических деталей.

Именно они формируют сварочный шов, являющийся прочным связующим «мостиком» между соединяемыми элементами.

Существует свыше 200 видов сварочных стержней, из которых примерно половина разработана специально для ручной сварки.

Где и как используют сварочные электроды?

Сварочные электроды применяют как в домашнем строительстве, так и при возведении массовых промышленных объектов.

В обоих случаях, как правило, используют одинаковые виды этих расходников.

Приобретают их всегда под конкретный сварочник, с учетом условий эксплуатации, и технологических параметров.

В процессе сварки стержни плавятся, и расплавляют места соединения металлических элементов, следствием чего становится прочная молекулярная связь последних.

Посредством сварочных электродов можно выполнять:

• Соединение двух металлических частей. Это, в принципе, основное их назначение.
• Заваривание трещин.
• Резка металлических конструкций и отдельных элементов.

Также сварочные электроды нередко применяют для наплавки металла на различные детали, которые в процессе эксплуатации, подверглись износу, и утратили изначальные геометрические размеры.

Сварочными стержнями можно работать в различных положениях, в зависимости от их типа:

• Нижнее расположение сварочного соединения – используют в тех случаях, когда к соединению не предъявляется каких-либо особых требований. Считается самым производительным и оптимальным способом. Электрод располагается вертикально, а соединяемые поверхности – горизонтально.
• Горизонтальное расположение – горизонтальный шов, горизонтальное положение электрода, вертикальное положение свариваемых элементов.
• Вертикальное – вертикальный шов, вертикальное расположение свариваемых элементов, горизонтальное позиционирование электрода.
• Потолочное – вертикальное расположение электрода, горизонтальное размещение соединяемых элементов. Это самый трудновыполнимый вид шва, так как мастер выполняет сварку снизу, из-за чего расплав может стекать, минуя сварочную ванну.

Кроме прочего, существует сварка «в лодочку».

Тут свариваемые элементы располагаются по отношению друг к другу под углом.

Сварка производится преимущественно в нижнем положении, за счет чего повышается скорость работы.

Что касается позиционирования самого электрода, в процессе работы он может быть расположен под 90-градусным углом по отношению к шву, а также под 30 – 60 градусов в наклоне вперед или назад.

Устройство и характеристики

Сварочный электрод представляет собой сердечник, выполненный в виде проволоки, покрытый обмазкой из специального состава.

В процессе работы плавится как внутренняя, так и внешняя часть, причем первая заполняет место стыка двух деталей, а вторая выделяет газ, предотвращающий проникновение кислорода в сварочную зону.

В дополнение электродное покрытие обладает такими свойствами, как защита шва от разрушительного воздействия кислорода, в частности, от окисления, дополнительно предотвращая рассеивание сварочной энергии.

Размеры и вес сварочных электродов

Диаметр – основная величина электрода.

Обычно этот параметр находится, как правило, в пределах 1,6 – 8 мм, но ГОСТами предусмотрены варианты на 10 и 12 мм.

В быту обычно используют 2,5-миллиметровые стержни.

На вес каждого стержня влияет материал изготовления, его длина (обычно это 250 – 450 мм, однако далеко не всегда), толщина покрывающего слоя, иные факторы.

Изделия упаковываются в пачки весом от 1 до 7 кг.

Материал и виды покрытия

Электродное покрытие по соотношению общего диаметра электрода к диаметру сердечника делится на следующие категории (коэффициент):

• Типа М – тонкое покрытие (до 1,2).
• С – среднее (до 1,45).
• Д – толстое (до 1,8).
• Г – особо толстое (свыше 1,8).

По составу также существует отдельная классификация:

• А – кислое.
• Б – основное.
• Ц – целлюлозное.
• Р – рутиловое.
• Две буквы (указанные выше, а также рутилово-железные с обозначением РЖ) – смешанный тип.
• П – прочие типы.

Приведенные буквы участвуют в маркировке.

ПРИМЕЧАНИЕ:

Предусмотрено дополнительное деление электродов на несколько групп, в зависимости от состояния обмазки, точности изготовления этих изделий.

Цвет

Вольфрамовые электроды отдельно имеют цветовую маркировку, указывающую на тип и процентный вес содержащегося в составе оксида:

• Торий – голубые (0,35 – 0,55%), желтые (0,8 – 1,2%), красные (1,7 – 2,2%), сиреневые (2,8 – 3,2%), оранжевые (3,8 – 4,2%).
• Цирконий – коричневые (0,15 – 0,5%) и белые (0,7 – 0,9%).
• Оксид лантана – черные (0,9 – 1,2%), золотые (1,4 – 1,6%), синие (1,8 – 2,2%).
• Оксид церия – серые, соответствующие 1,8 – 2,2%.

Сиреневым и бирюзовым цветами отмечаются смешанные оксиды, состоящие из редкоземельных элементов. Зеленые стержни производятся из чистого вольфрама.

ГОСТ

Для покрытых стержней, посредством которых выполняется дуговая сварка, разработан ГОСТ 9466-75.

Кроме него существуют стандарты, распространяющиеся на электроды, исходя из их назначения.

Для примера, это ГОСТ 9467-75, ГОСТ 10052-75 и ГОСТ 1051-75.

Маркировка сварочных электродов

Маркировка электродов бывает простой, например, состоящей буквально из 3-х символов, и крайне сложной.

В качестве примера можно привести изделия Э50А и, например, Э42А, где:

• Первая бука Э буквально означает «электрод».
• Идущее следом число означает минимальное время сопротивления разрыву.
• Последующие буквы указывают на назначение изделия (А – допускается применение пластичного наплавляемого металла, имеющего повышенную вязкость, Н – изделия для наплавления на поверхности, У – для углеродистых сталей, Т – для теплоустойчивых легированных сталей).

Также в наплавке содержатся самые разные химические элементы, которые маркируются буквами Х, М, Б и Ф, что соответствует хрому, молибдену, ниобию и ванадию.

Касательно непосредственно сердечника, он маркируется следующим образом (последовательно):

• Св – буквенное обозначение сварочного типа проволоки.
• Число, указывающее на процентное содержание углерода.
• Буквы, в которых зашифрован код содержащихся легирующих веществ.
• Число, указывающее на процентное содержание легирующих веществ.

Сварочные электроды, виды и цена

Универсальной классификации сварочных стержней по причине огромного их разнообразия попросту не существует, тем более что никакими универсальными стандартами не регламентированы марки этих изделий.

Из-за этого разумно разделить их на виды по определенным критериям.

В зависимости от материала, из которого изготовлен стержень, все электроды можно отнести к неметаллическим, либо же металлическим.

Неметаллические варианты состоят исключительно из неплавящихся изделий, делятся на:

Графитовые

Бывают обычные и омедненные, используются для соединения медных проводов.

Угольные

Необходимы для строжки, резки и прошивки отверстий.

Применяются по легированным, низколегированным и углеродистым сталям.

Металлические электроды, в свою очередь, делятся еще на две подгруппы:

Неплавящиеся

Как и в случае с неметаллическими вариантами, в работе либо вовсе не плавятся, либо же плавятся, но незначительно, так как сам материал этих расходников не участвует в процессе образования шва и наплавленного металла.

Плавящиеся

Материал сердечника плавится, одновременно расплавляя и кромки соединяемого материала, что в купе и формирует шов.

Группа неплавящихся металлических электродов состоит из следующих типов изделий:

Вольфрамовые

Так называемые чистые (без добавлений, перечисленных ниже) электроды, необходимые для работы в среде аргона (метод сварки TIG). Температура плавления вольфрама составляет 3410°С, за счет чего этот металл является самым тугоплавким.

Торированные

Предыдущий вариант, но с добавлением тория-232 в количестве 1,7 – 2,2%. Обладает минимальным расходом, устойчив к коррозии и высоким температурам, отличается отличными рабочими показателями, из-за чего применяется в автоматизированном создании швов.

Лантанированные

С добавлением лантана. Отличаются отличным возбуждением высокостабильной дуги, низкой скоростью расплавления присадочной проволоки.

Иттрированные

Расходники повышенной стойкости за счет введения в вольфрам окиси иттрия (Y2O3).

Группа плавящихся металлических электродов содержит варианты без покрытия (представляют собой непрерывную проволоку) и изделия с покрытием.

Последние необходимы в ММА-сварке, а по материалу сердечника распространения получили:

Стальные

Изготавливаются из специальной сварочной проволоки толщиной от 0,3 до 12 мм, имеющей несколько марок.

Из них 5 марок – углеродистая, 23 – легированная, а 28 – высоколегированная стали.

Чугунные

Широкое распространение получили в промышленности, имеют намного меньше подвидов.

Сварочные электроды из цветных металлов

Бывают медные, алюминиевые, бронзовые и другие.

Электродные покрытия также получили классификацию, исходя из химического состава:

Руднокислые

Обладают довольно высокой скоростью плавления.

По сути, это универсальные электроды, причем одновременно и инверторные, и трансформаторные, то есть подходят для работы как на постоянном, так и на переменном токе.

Следует помнить, что при сварочных работах выделяется едкий дым, из-за содержания большого количества марганцевой руды, который оказывает негативное влияние на легкие сварщика.

Рутиловые

Производятся, соответственно из рутила, да еще и с двуокисью титана.

Эти дуговые электроды по своим характеристикам схожи с предыдущим вариантом, но меньше выделяют газ, не так интенсивно разбрызгивают материал и обеспечивают лучшее формирование.

Рутил-целюлозные (РЦ) варианты – хороший пример покрытия смешанного типа, обладающего свойствами одновременно двух представленных категорий.

Фтористо-кальциевые

Низководородистые покрытия, которые еще называют основными.

Стержни работают на постоянном обратном токе.

Яркий представитель – марка УОНИ, которую используют в случаях, когда требуется получить высококачественный шов.

Органические

Изготавливаются из различных органических материалов, вроде оксицеллюлозы.

Само целюлозное покрытие обеспечивает низкую чувствительность к состоянию поверхности и качеству сборки материала.

Такие расходники используют на постоянном и переменном токе, причем в любом доступном положении.

Отдельно следует упомянуть ильменитовые покрытия, которые занимают свое место где-то между кислыми и рутиловыми.

Такие электроды обеспечивают плавное и стабильное горение дуги, что дает возможность полностью контролировать рабочий процесс.

Необходимо уточнить, что многие марки электродов в тех же интернет-магазинах рассортированы по материалам, для работы с которыми они предназначены:

• По нержавейке (в зависимости от марки самой стали) – это электроды ОЗЛ-8, НЖ-13, ОЗЛ-6 и другие.
• По чугуну – это популярные ОЗЧ-2 и 4, ОК 92.18, ОЗЖН-1, МНЧ-2 и другие. Для правильного выбора марки необходимо знать вид чугуна: серый, высокопрочный или ковкий.
• По алюминию и сплавам – применяются в основном для работы в полевых условиях и частном производстве. Предварительно свариваемые алюминиевые детали требуют серьезной подготовки, в частности это очистка от загрязнений и обезжиривание. Для сварки применяют стрежни типа ОЗАНА, ОК, ОЗА, УАНА и ЭВЧ.
• Для сварки меди и ее сплавов используют стержни К-100, ЗТ, Комсомолец, ММ3-2, ОЗЧ-1 и другие.
• По углеродистым сталям – подбирают электроды, соответствующие конкретной марке свариваемого материала. Это стержни МР, АНО, УОНИ и ОЗС.

Учитывая огромное разнообразие видов и размеров сварочных электродов, а также тот факт, что этот расходник поставляется в упаковках с разным количеством, стоимость последних варьируется в широких пределах.

Обычно ценник составляет 160 – 1300 рублей за пачку.

Для сварки пластика, следует отметить справедливости ради, изготавливают специальные электроды.

По сути, это присадочные пластиковые прутки или полоски (плоские электроды), которые применяют для ремонта распространенных видов термопластика, вроде полиамида, полибутилентерефталата, и, конечно, полипропилена с полиэтиленом.

Что нужно знать о сварочных электродах?

На электродный стержень любые покрытия (если предполагается их наличие) наносятся окунанием (обмакиванием) или опрессовкой.

В первом случае проволочный пруток буквально окунают в специально подготовленный раствор.

Это фактически паста, которую готовят путем смешивания требуемых компонентов до образования сметанообразной консистенции.

На первом этапе перемешивается сухая смесь, после чего уже происходит добавление связующего вещества, например, жидкого стекла.

После обмакивания в эту пасту, стержень отправляют на сушку, а затем на упаковку.

Что касается опрессовки, паста наносится под давлением от 400 до 800 атмосфер.

Это более эффективный способ, позволяющий полностью сформировать до 600 готовых изделий в течение всего 1 минуты.

Сушка происходит при температуре 150 – 180 °С.

Перед упаковкой, что касается и первого метода нанесения покрытия, все электроды проходят обязательную проверку на качество.

Сварочные электроды, учитывая, что это расходники, обычно закупают с запасом, это часто приводит к их длительному хранению в складских помещениях.

К последним предъявляются два условия:

• Постоянная влажность, не превышающая 50%.
• Температура не ниже 14 °С. Другими словами, помещение должно быть отапливаемым в холодное время года. Причем и тут важна стабильность, так как перепады в отрицательную сторону дают повышение влажности воздуха.

Подобные условия хранения требуются для вин большой выдержки.

Срок годности сварочных электродов может быть неограничен.

Заключение

Выбирать сварочные электроды следует с учетом планируемых работ, и желательно приобретать их с небольшим запасом, пусть лучше останется лишних несколько штук или даже десятков, чем не хватит одного.