Сварочные электроды. Назначение, характеристики и виды

Сварочные электроды следует делить по назначению, составу обмазки (её типу), методам использования (род применяемого сварочного тока). Принципы сварки стержнями, покрытыми обмазкой, основаны на их плавлении с использованием электрического тока. При этом материал покрытия одновременно превращается в смесь газов и защитный шлак, которые защищают зону сварки. Состав металла стержня зависит от состава свариваемых деталей: это может быть сталь, чугун, смесь меди или алюминия с другими (вспомогательными) элементами.

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.

Выбираем комплектующие высокого качества

Современное сварочное оборудование изготавливают по ГОСТу. Электроды – не исключение. Согласно нормам, стержень изготавливают из качественного материала. Последний закупается у поставщика, который предоставляет на него все сертификаты.

Говоря о покрытии комплектующих а, ручная арочная сварка требует использование электродов без дефектов, которые заметны невооружённым глазом. На них должны отсутствовать большие трещины диаметром более 2 см.

Во время того, как стержень будет плавиться, он не должен сыпаться или гореть неравномерно. Разбрызгивание при этом происходит плавно, без видимых отклонений. Нормы зависят от определенного вида обмазки.

Важно то, чтобы стержень не гнулся под нагрузкой. Он должен быть устойчивым к большому весу. Соединение при этом получится прочным, без явных пор. Проверив эти моменты, у вас получится выбрать правильный сварочный стержень для своей работы.

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.

Выбор диаметра электрода в зависимости от толщины свариваемого металла

Как правило, диаметр можно подобрать исходя из толщины металла изделий. Как говорилось выше, чем больше толщина металла, тем больше должен быть диаметр электрода. Стоит отметить, что на выбор диаметра влияет не только толщина металла, но и его свойства. Основные рекомендации по выбору диаметра электрода.

Для деталей толщиной от 1,5 до 2 мм, подойдет электрод Ø 2 мм.
Для соединения заготовок толщиной 3 мм, подойдут электроды Ø 2,5 или 3 мм.
При толщине свариваемых деталей от 4 до 5 мм, следует использовать изделия Ø 3 или 4 мм.
Для конструкций толщиной от 6 до 12 мм, лучше всего выбрать электроды Ø 4 или 5 мм.
Если толщина свариваемых элементов превышает 13 мм, то следует использовать изделия Ø 5 или 6 мм.

При толщине заготовок менее 1,5 мм, ручная сварка, как правило, не применяется.

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.

Пример маркировки

Производитель при определении буквенно-численной комбинации включает в неё данные:

О составе металла.
Особенности обмазки.

Данные о диаметре электрода.

Пример: электроды марки Уони. На пачке видно надпись: Э42А-УОНИ-13/45-3,0-УД)/(Е432(5)-Б10.

Для расшифровки слева направо проще всего указать информацию в столбик:

Э42А — электрод для ручной дуговой сварки. Получаемая в результате прочность шва — 420 МПа. (А) — пластичность повышена:
УОНИ 13 — наименование марки. Первые буквы расшифровываются так: универсальная обмазка Научного-Исследовательского Института №13;
45 — предел прочности наплавки — 450 МПа;
3,0 — диаметр стержня без учёта слоя обмазки;
У — говорит о том, что предназначены для сваривания углеродистых сталей, низколегированных конструкций;
Д — тип покрытия: толстое;
Е432 (5) — индекс говорит о характеристике шва, который должен получиться в идеале;
43 — минимальная прочность на разрыв: не меньше 430 МПа;
2 — относительное удлинение — от 24%;
5 — сварка возможна при температуре (минимум) до -40˚С; при этом обеспечивается значение ударной вязкости металла шва 34 Дж/кв. см;
Б — покрытие по составу: основное;
1 — пространственное положение шва: любое.
0 — сварка допускается лишь дугой с постоянными характеристиками (DC) и прямой полярностью.

Норматив изначально разрабатывался ещё в 40-е годы XX века. Соответствие отечественных ГОСТов импортным регламентирующим документом можно установить по справочным ресурсам в интернете. Но те материалы, которые продаются в России, уже должны иметь сертификаты.

Вас может заинтересовать: Инверторные сварочные аппараты. Рейтинг моделей, как выбрать

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.

Классификация по назначению

Электроды предназначены для сварки:

Сталей: низкоуглеродистых, высокоуглеродистых, легированных — в том числе, нержавеющих и жаропрочных (аустенитных).
Чугунов — сплавов с повышенным содержанием углерода — 2,14% или более.
Алюминия и сплавов.
Меди, латуни и бронзы.

Мнение эксперта
Левин Дмитрий Константинович

Не всегда электроды используют по прямому назначению. Пример: присадку для работы со сталью (и нержавейкой) применяют для сварки некоторых сплавов чугуна.

Для сварки сталей разных марок
Для работы с чугунными сплавами
Для сварки алюминия
Для работы с медью и её сплавами

Чтобы обеспечить качественное соединение, нужно стараться, чтобы материал электрода по составу максимально соответствовал сплаву свариваемых деталей.