Выбор марки электродов для дуговой ручной сварки

Сварка — одно из важнейших ремесел для человека. Благодаря открытиям в этой области мы можем воплотить любые, даже самые смелые идеи: от изготовления распашных ворот до конструирования космических кораблей. Существует множество видов сварки, в том числе и промышленной, но среди них именно ручная дуговая сварка получила наибольшее распространение. Это простая и понятная технология, которой можно обучиться самостоятельно.

Современный рынок предлагает разные типы электродов для ручной дуговой сварки, в которых трудно разобраться начинающим сварщикам. В этой статье мы расскажем, какие бывают марки электродов для электродуговой ручной сварки и как их выбрать исходя из своих задач.

Суть ручной дуговой сварки

Прежде чем мы расскажем об электродах, давайте разберемся, что из себя представляет ручная дуговая сварка. Дугой называют поток частиц, образующихся в ходе ионизации анода и катода. Сам процесс ионизации образуется при взаимодействии тока и короткого замыкания. При этом на процесс сварки влияет также состав обмазки электрода и кислород, получаемый из атмосферы. В совокупности эти процессы приводят к нагреву дуги и выделению большого количества тепла, достаточного для плавления кромок свариваемых деталей. Затем кромки остывают, образуя прочный и надежный шов.

Ключевым элементом этого процесса является электрод. Без него невозможно зажечь дугу и поддерживать ее горение. Сварку можно производить, используя один или несколько электродов для дуговой сварки. Не существует единой классификации стержней, поскольку виды электродов для ручной сварки можно разделить на множество небольших категорий: начиная от назначения, заканчивая материалами изготовления. Кстати, сами электроды для электродуговой сварки могут изготавливаться не только из металла и об этом мы поговорим далее.

Что собой представляет этот метод

На выделение достаточного количества тепла, необходимого для расплавления металла свариваемых изделий, оказывают большое влияние электроды для электродуговой сварки, поэтому их правильный выбор и грамотное использование играют большую роль.

Электрод — это металлический стержень, покрытый снаружи обмазкой, представляющей собой особый состав. Во время сварочного процесса начинается расплав сердечника электрода. Металлы стрежня и изделия, находясь в расплавленном состоянии, вместе образуют шов соединения. Обмазка при сгорании выделяет газ, необходимый для защиты зоны сварки от негативного влияния окружающих кислорода и азота. Электроды для дуговой сварки решают при этом ряд важных задач.

Вещества, входящие в состав обмазки, имеют низкое значение потенциала ионизации. Следствием этого является то, что дуга после ее зажигания насыщается ионами, находящимися в свободном состоянии. Это стабилизирует процесс горения дуги.

Обмазка принимает участие в образовании поверх шва шлака, который уменьшает скорость, с которой происходит охлаждение расплавленного металла. Это создает хорошие условия для удаления из шва примесей и включений неметаллического характера, ухудшающих качество соединения.

Покрытия электродов содержат раскислители, задача которых заключается в том, чтобы вступать в реакцию с кислородом, что приводит к его связыванию. С помощью электродов происходит легирование образующего шов металла, что улучшает его свойства. Это обеспечивают входящие в обмазку вещества, такие как кремний, хром, марганец, титан.

Краткая классификация электродов

Как мы писали выше, электроды сложно классифицировать лишь по одному параметру. Но в основном все стержни прежде всего делятся по типу материала, из которых они изготовлены, а также по покрытию (или обмазке). Вот краткая классификация электродов:

Плавящиеся электроды. Их изготавливают из металла, например, чугуна, алюминия, стали или меди. Материал, из которого изготовлен электрод, подбирается в соответствии с металлом, который необходимо сварить. Плавящиеся электроды одновременно являются и анодом, и катодом. Это самый распространенный тип стержней на данный момент.
Неплавящиеся электроды. Изготавливаются из угля, графита или вольфрама. Их используют в паре со сварочной проволокой, потому что такие стержни не способны сформировать сварочный шов. При использовании угольных стержней используйте прямую полярность вместо обратной. Вольфрамовые стержни незаменимы при аргонодуговой сварке за счет высокой температуры плавления, но редко используются при ручной дуговой сварке.
Электроды без покрытия или обмазки. Они используются в связке с флюсом, который непрерывно подается на протяжении всего сварочного процесса. При ручной дуговой сварке такие стержни не используются.
Электроды с покрытием или обмазкой. Самые распространенные электроды на рынке. Покрытие электродов для ручной дуговой сварки выполняет сразу несколько функций: защищает металл от негативного влияния кислорода, обеспечивает стабильное горение дуги, улучшает качества сварного соединения. Такие электроды используются не только при ручной дуговой сварке, но и при полуавтоматической и автоматической.

Что требуется от электрода?

При сварке от всякого электрода прежде всего требуется:

-устойчивое горение вольтовой дуги,

-равномерное плавление металла и стабильный перенос его в сварочную ванну;

-защита свариваемых металлов от воздействия воздуха;

-получение прочного шва с нужным химическим составом и механическими свойствами;

-минимальные потери металла при сварке на угар и брызги; -чтобы шлак легко удалялся с поверхности шва;

-минимальную токсичность газов, выделяющихся при сварке.

Данные требования обеспечиваются благодаря подбору компонентов покрытия электрода.

Виды электродов по назначению

В зависимости от свариваемого металла выбирается режим работы сварочного аппарата и электроды. Для разных металлов необходимы разные электроды, это называется назначением. Назначение указывается одной буквой на упаковке и на самом стержне.

Электроды с маркировкой «У» используются для сварки низколегированных и углеродистых сталей. Буквой «Л» обозначают стержни, используемые для сварки легированных конструкционных сталей, а для высоколегированных используется обозначение «В». Буквой «Т» обозначают стержни для теплостойких металлов, а буквой «Н» — стержни для наплавки.

Типы электродов, их назначение

Тип электродов	Для сварки	Положение шва
Э42	Ответственных конструкций из низкоуглеродистых и некоторых низколегированных сталей (например, марки 09Г2)	Нижнее наклонное
Э42	Ответственных металлоконструкций и деталей машин из низкоуглеродистых сталей, работающих при статических и динамических знакопеременных нагрузках	Любое
Э42А	Особо ответственных металлоконструкций из низколегированных, низкоуглеродистых сталей, работающих при динамических нагрузках; сосудов, работающих под давлением, а также заварки дефектов отливок Ответственных металлоконструкций из низкоуглеродистых, среднеуглеродистых и низколегированных сталей, а также заварки дефектов чугунных отливок Ответственных металлоконструкций и деталей машин из низкоуглеродистых сталей, работающих при статических и динамических нагрузках	Любое
Э46А	Ответственных металлоконструкций из низколегированных сталей, работающих при статических и динамических нагрузках Ответственных металлоконструкций из низкоуглеродистых сталей	Любое
Э50А	Ответственных металлоконструкций из низкоуглеродистых, среднеуглеродистых и низколегированных сталей, заварки дефектов отливок ремонтной и монтажной сварки Ответственных металлоконструкций из низколегированных сталей, монтажной и ремонтной сварки, а также заварки дефектов отливок	Любое
Э60	Ответственных металлоконструкций из среднеуглеродистых и низколегированных хромистых, хромомолибденовых и хромокремнемарганцовистых сталей, работающих в условиях тяжелых и динамических нагрузок	Любое
Э70	Высоконагруженных ответственных металлоконструкций из конструкционных и низколегированных сталей повышенной прочности, работающих при динамических нагрузках	Нижнее
Э85	Ответственных металлоконструкций из низколегированных сталей повышенной прочности Ответственных конструкций из сталей 40Х и 30ХГСА, подвергающихся термической обработке до высокого предела прочности	Любое
Э100	Ответственных конструкций из среднелегированных высокопрочных сталей	Нижнее

Виды покрытий для электродов

На ряду с материалом изготовления и назначением выбирается и тип покрытия электрода. Выбор покрытия также зависит от свариваемого металла. Покрытие (или обмазка) выполняет защитную функцию. При плавлении электрода покрытие выделяет защитные вещества и шлак, что улучшает качество шва, получаются надежные и долговечные сварные соединения. Производители используются следующие виды покрытий электродов:

Кислое покрытие. Маркируется буквой «А» на упаковке и самом электроде. Используется для узконаправленных задач, например, для нижних сварочных швов. Можно использовать как с переменным, так и с постоянным током.
Рутиловое покрытие. Маркируется буквой «Р». Одно из самых популярных покрытий как у новичков, так и у профессионалов. По сравнению с другими покрытиями почти не токсично и обеспечивает хорошее качества швов. При сгорании образует шлак с защитными свойствами. Состав может быть разнообразным, но в основе всегда двуокись титана или просто рутил. Отсюда и название.
Целлюлозное покрытие. Маркируется буквой «Ц». Подходит для выполнения любых сварных соединений, обеспечивает хорошее качество шва, но при этом способствует сильному разбрызгиванию металла. Мы рекомендуем использовать электроды с целлюлозным покрытием при сварке трубопровода, поскольку при такой работе недостатки не критичны.
Основное покрытие. Обозначается буквой «Б». Самый популярный вид покрытия на ряду с рутиловым. Имитирует сварку под газом за счет выделения углекислоты при горении дуги. Мы рекомендуем использовать стержни с основным покрытием только в сочетании с постоянным током и обратной полярностью. Если использовать переменный ток, то сварочный шов получится некачественным и потребуются дополнительные меры по улучшению прочности шва.
Прочие виды покрытий. Маркируются буквой «П». В составе содержат легирующие вещества. Благодаря этому качество шва улучшается. В целом, прочие виды покрытий используются реже всего.
Специальные виды покрытий. Обозначаются буквой «С» или надписью «специальные» на упаковке. Используются для сложной сварки под водой, поскольку содержат в своем составе жидкое стекло и смолосодержащие вещества.

Как видите, электроды выбираются исходя из конкретных задач. Для ручной дуговой сварки чаще всего используют стержни с рутиловым покрытием, поскольку они универсальны.

Выбор диаметра электрода

Большинство начинающих сварщиков классифицируют сварочные стержни именно по диаметру, что правильно. Ведь от толщины детали напрямую зависит диаметр электрода. И даже если вы выберите стержень с нужным покрытием и из нужного материала, но размер будет неправильным, вы не получите качественный шов.

Диаметр электрода указывается в миллиметрах на упаковке или на самом стержне. При этом от диаметра зависит и длина электрода. Для сварки в домашних условиях обычно используют электродов для дуговой сварки с диаметром от 2 до 4 мм. Это универсальный размер, подходящий для большинства сварочных работ. Более толстые электроды используются на заводах или в частных мастерских.

Особенности сварки

Чтобы обеспечить достойное качество швов вам необходимо знать некоторые нюансы сварки сталей. Разумеется, мы не сможем их все перечислить, но вы узнаете основы основ, которые упростят вашу работу.

При сварке высокоуглеродистой стали рекомендуется предварительно прогреть металл до температуры не более 650 градусов. Для сварки применяйте контактную, газовую или дуговую технологию. Желательно использовать флюсы и присадочную проволоку. Состав проволоки должен быть идентичен составу стали.

Для сварки аустенитных сталей применяйте технологию контактной сварки, используя пониженное значение плотности сварочного тока.

Разнородные стали

Что касается сварки разнородных сталей, то и здесь есть свои особенности. Разнородными считаются те металлы, которые принадлежат к разным классам. Например, аустенитная сталь и перлитная сталь разнородны. Также разнородными считаются высоколегированные и низколегированные стали. Для подобных работ при РДС сварке нужно использовать специальные электроды для сварки разнородных сталей. Но РДС сварка все же не рекомендуется. Желательно варить такие металлы не электродуговой сваркой, а лазером или плазмой. Такие технологии предполагают малую глубину плавления металла. Поэтому качество швов намного лучше, чем при дуговой сварке.

Специально для сварки перлитной и аустенитной стали была придумана отдельная технология. Суть этой технологии проста. На деталь из перлитной стали наплавляется небольшой слой аустенитной стали. Затем подогреваются кромки и обе детали свариваются вместе. При этом нужно выбирать тот режим сварки, который подойдет для аустенитной детали.

Применяйте электроды с низким содержанием водорода, если варите разнородные стали. Ведь при избыточном количестве водорода у деталей начинают образовываться трещины в их начальной стадии. Также при избытке водорода увеличивается вероятность образования пор.

Выбор электродов в зависимости от типа шва

Также целесообразно проводить выбор электродов для ручной дуговой сварки по типу шва, которым вы собираетесь варить металл. Помимо стандартных горизонтальных, вертикальных, наклонных и швов под углом существуют также косые, стыковые, со скосами и многие другие. Это полезно скорее для опытных мастеров, но и начинающим сварщикам стоит знать эту информацию. Теперь поговорим о том, какие бывают марки электродов для ручной дуговой сварки.

Виды и назначение сварочных электродов

С помощью сварки можно:

соединять металлические детали;
изготавливать металлические конструкции любых размеров;
резать металл;
устранять трещины;
прорезать круглые и фасонные отверстия;
наплавлять металл для восстановления мест износа;
выполнять ремонт и другие виды работ.

Промышленность производит множество видов электродов, их около двух сотен. Каждый из них наиболее эффективен в ограниченных рамках характеристик этих работ, поэтому выбор электродов для сварки является весьма ответственным этапом. Делать его следует после тщательного изучения темы либо с помощью специалистов.

Критериями выбора электродов служат конструктивные параметры, характеристики и назначение, указываемое производителем изделий. Основными из них являются:

марка электрода;
назначение;
диаметр сердечника;
тип обмазки электрода;
длина электрода;
величина рабочей силы тока;
род тока и полярность подключения;
состав центрального стержня;
положение сварки;
особые технологические характеристики процесса сварки.

Марки электродов, подходящие для ручной дуговой сварки

Существуют также виды электродов для ручной дуговой сварки, разделяющиеся по маркам. Марка используемого электрода так же зависит от металла, который вам нужно сварить.

Для сварки углеродистых низколегированных сталей используются следующие марки:

Э42: марки АНО-6, АНО-17, ВСЦ-4М.
Э42: УОНИ-13/45, УОНИ-13/45А.
Э46: АНО-4, АНО-34, ОЗС-6.
Э46А: УОНИ-13/55К, АНО-8.
Э50: ВСЦ-4А, 550-У.
Э50А: АНО-27, АНО-ТМ, ИТС-4С.
Э55: УОНИ-13/55У.
Э60: АНО-ТМ60, УОНИ-13/65.

Для сварки легированных сталей (в том числе высокопрочных):

Э70: АНП-1, АНП-2.
Э85: УОНИ-13/85, УОНИ-13/85У.
Э100: АН-ХН7, ОЗШ-1.
Э125: НИИ-3М, Э150: НИАТ-3.

Для наплавки металла: ОЗН-400М/15Г4С, ЭН-60М/Э-70Х3СМТ, ОЗН-6/90Х4Г2С3Р, УОНИ-13/Н1-БК/Э-09Х31Н8АМ2, ЦН-6Л/Э-08Х17Н8С6Г, ОЗШ-8/11Х31Н11ГСМ3ЮФ.

Для сварки чугуна: ОЗЧ-2/Cu, ОЗЧ-3/Ni, ОЗЧ-4/Ni.

Для сварки алюминия и его сплавов: ОЗА-1/Al, ОЗАНА-1/Al.

Для сварки меди и ее сплавов: АНЦ/ОЗМ-2/Cu, ОЗБ-2М/CuSn.

Для сварки никеля и его сплавов: ОЗЛ-32.

Сварочная проволока

Сварочную проволоку сплошного сечения применяют в качестве присадка при ручной аргонодуговой сварке W-электродом, газовой ацетилено-кислородной сварке. Поверхность проволоки должна быть чистой, без окалины, ржавчины, масла и грязи.

Проволоки Св-08МХ, Св-08ХМ и Св-09ХМФА применяют для аргонодуговой сварки только легированных сталей с содержанием кремния не более 0,25%.

Проволоки Св-08МХ, Св-08ХМ и Св-09ХМФА применяют для сварки трубопроводов с температурой среды до 510°С включительно, а также для сварки корневого шва независимо от параметров рабочей среды.

При ручной аргонодуговой сварке корневого шва трубопроводов с толщиной стенки более 10 мм из хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей используют проволоку Св-08Г2С или Св-08ГС.

Область применения

Тип и марка стали		Марка проволоки
Тип и марка стали		Ручная аргонодуговая сварка W-электродом	Ручная газовая сварка ацетиленокислородным пламенем
Углеродистая Ст2; Ст3; Ст4; Ст3Г; 08; 10; 20; 15Л; 20Л; 25Л		Св-08ГА-2; Св-08Г2С; Св-08ГС	Св-08; Св-08А; Св-08ГА; Св-08ГС; Св-08Г2С; Св-08МХ
Низколегированная конструкционная 15ГС; 16ГС; 17ГС; 14ГН; 16ГН; 09Г2С; 10Г2С1; 14ХГС; 20ГСЛ; 17Г1С; 17Г1СУ		Св-08ГС; Св-08Г2С	Св-08ГС; Св-08Г2С
Легированная теплоустойчивая	12МХ; 15ХМ; 20ХМЛ; 12Х2М1	Св-08МХ; Св-08ХМА-2; Св-08ХМ; Св-08ХГСМА	Св-08МХ; Св-08ХМ; Св-08ХМФА
	12Х1МФ	Св-08ХГСМФА; Св-08ХМ; Св-08ХМФА; Св-08МХ; Св-08ХМА-2	Св-08МХ; Св-08ХМ; Св-08ХМФА
	15Х1М1Ф; 20ХМФЛ; 15Х1М1ФЛ; 12Х2МФСР; 15Х1М1Ф-ЦЛ; 12Х2МФБ	Св-08ХМФА; Св-08ХГСМФА; Св-08ХГСМФА2; Св-08ХМФА2	—
Высоколегированная коррозионностойкая, жаростойкая и жаропрочная	08X18H10T; 12X18H12T; 12X18H10T;	Св-04Х19Н11МЗ; Св-08Х19Н10Г2Б; Св-04Х20Н10Г2Б; Св-01Х19Н9; Св-04Х19Н9; Св-06Х19Н9Т	—
	12Х11В2МФ	Св-10Х11НВМФ; Св-12Х11НМФ

Как выбрать качественные электроды

Как и любое оборудование для сварки, электроды подчиняются ГОСТам, которые регулируют их качество. Так, согласно нормативам, стержни должны быть изготовлены из качественных материалов, закупленных у сертифицированных поставщиков.

Покрытие электродов для ручной дуговой сварки не должно иметь существенных дефектов, допускается наличие небольших трещин и вмятин из-за плохой транспортировки. При плавлении покрытие электрода не должно осыпаться или плавиться неравномерно, а также должно разбрызгиваться в пределах нормы для каждого конкретного типа обмазки.

Стержни должны быть прочными и устойчивыми к механической нагрузке. Шов должен получаться качественным, без трещин и пор. Зная эти особенности, вы сможете без труда выбрать качественные электроды и быть уверенным в результате.

Электроды с основным покрытием (символ Б)

В состав электродов с основным видом покрытия входят карбонаты магния и кальция (доломит, мрамор, магнезит) и плавиковый шпат (CaF2). Последний снижает эффективность работы при использовании переменного тока, поэтому сварка такими электродами выполнятся только на постоянном токе. Смешанные типы, содержащие меньшее количество CaF2 допускают выполнение работ на переменном токе.

Металл, наплавленный электродами с основным покрытием, по химическому составу соответствует спокойной стали. По механическим свойствам металла шва электроды с основным покрытием относятся к типам Э42А, Э46А, Э50А, Э55 и Э60 по ГОСТ 9467-75. Наиболее распространенный и востребованный тип Э50А обладает временным сопротивлением разрыву до 490 МПа. Индекс «А» указывает на то, что наплавленный металл обладает повышенными пластическими свойствами.

Электроды с этим видом покрытия характеризуются высокими показателями пластичности и ударной вязкости при нормальных и низких температурах, а также обладает повышенной стойкостью против образования горячих трещин. Это достигается за счет низкого содержания газов, неметаллических включений и вредных примесей. Также газозащитная среда минерального происхождения, состоящая в основном из СО и СО2, лишена водорода, приводящего к образованию холодных трещин в наплавленном металле. Перенос металла в сварочную ванну происходит средними и крупными каплями, расплавленный металл получается вязкотекучим.

Вместе с тем по технологическим характеристикам электроды с основным покрытием имеют свои недостатки. Они достаточно чувствительны к образованию пор при наличии окалины, ржавчины и масла на кромках свариваемых деталей, а также при увлажнении покрытия и удлинении дуги. А также требуют соблюдения условий хранения (в сухом вентилируемом помещении) и обязательной прокалки при высоких температурах перед применением. Сварка, как правило, производится постоянным током обратной полярности.

Плюсы электродов с основным покрытием

Шов обладает хорошей вязкостью и пластичностью
Металл содержит небольшое количество газов и примесей
Стык устойчив к горячему растрескиванию
Возможность сварки во всех пространственных положениях

Минусы электродов с основным покрытием

Чувствительны к влаге – электроды следует хранить в сухом месте
При работе на переменном токе дуга может быть нестабильной
Удлинение дуги приводит к появлению пор
При работе на влажных поверхностях соединение может ухудшиться
Перед работой электроды необходимо прокалить
Перед сваркой необходимо подготовить поверхность
Сложны для начинающих сварщиков

Области применения

Электроды с основным покрытием используются при сварке ответственных конструкций, когда к металлу шва предъявляются высокие требования. Широко используются для сварки нефтегазопроводов, мостов и других ответственных сооружений.

Диаметр

Выбор диаметра электрода (сердечника) определяется толщиной свариваемых деталей и величиной максимального тока применяемого сварочного аппарата. Чем они выше, тем более толстыми могут быть соединяемые элементы.

Все три параметра находятся в зависимости друг от друга. Их значения указаны в специальных таблицах, которыми удобно пользоваться перед работой и закупкой электродов. Так, для деталей толщиной 3-4 мм нужно использовать электроды диаметром 3 мм с регулировкой рабочего тока в пределах 80-160 А.

Положение сварки

Пространственное положение электрода также входит в его маркировку. Цифрой 1 обозначают электроды, для сварки которыми используется только нижнее положение детали (электрод сверху).

Цифрой 2 маркируют изделия, применяемые при горизонтальном или вертикальном расположении шва (потолочное исключается).

Цифра 3 применяется для потолочных электродов (электрод упирается в деталь снизу). Эти маркировки сварщик должен принимать во внимание во избежание получения некачественного шва или травмы.

Как установить качество электродов при покупке?

Лучшим вариантом будет опробование нескольких электродов из приобретаемой партии в рабочем процессе сварки. Если это невозможно, нужно обратить внимание на следующие факторы:

срок годности изделий;
название компании-производителя (для опытных сварщиков это важная информация);
качество обмазки в части равномерности толщины нанесения вокруг стержня, отсутствие крошения.

Если при опробовании появляются признаки излишней влажности, следует просушить электроды и провести проверку повторно.

Чтобы сварка деталей была выполнена по всем правилам нормативов, а качество шва не подвергалось критике, крайне важно хорошо изучить сварочные технологии. Выбор типа электрода — это составная часть этих знаний, которые нужно постоянно пополнять и совершенствовать.

Прокаливание электродов

Обмазка электродов требует герметичности при хранении, однако это условие повсеместно не выполняется. Острые края стержней, как правило, нарушают герметичность полиэтиленовой упаковки уже при первой перекладке пачек. Таким образом, к моменту покупки электроды оказываются напитанными излишней атмосферной влагой.

В таком состоянии из-за опасности получения некачественного шва и возможности слишком сильного разбрызгивания металла сварку ими производить нельзя. Нужно высушить электроды. Производитель даёт чёткие рекомендации относительно параметров процесса, устанавливая время сушки и предельную температуру. Она обычно не превышает 260 ºС.

Диаметр, мм	2	3	4	5
Величина тока, А	35-55	90-130	130-190	190-210

Диаметр, мм	2	2,5	3	4	5
Величина тока, А	30-70	50-90	70-130	140-200	160-260

Диаметр, мм	2,6	3,2	4
Величина тока, А	60-90	90-130	130-180

Диаметр, мм	3	4	5
Величина тока, А	80-150	120-180	150-230

Диаметр, мм	2,5	3,2	4
Величина тока, А	60-90	90-125	125-170

Правильный выбор марки электродов для дуговой ручной сварки