Особенности сварочных электродов с основным покрытием

Сварочные электроды представляют собой металлический сердечник, вокруг которого нанесена особая обмазка. В зависимости от назначения, состав стержня и покрытия может отличаться для обеспечения качественного соединения и процесса сварки.

Покрытие сварочных электродов выполняет защитную функцию, укрывая сварочную ванну от окисления воздухом. Благодаря этому шов получается прочным, в нем не появляется трещин и дефектов.

Есть несколько видов обмазки, но сегодня мы будем говорить об особенностях сварочных электродов с основным покрытием.

Основное покрытие электродов — характеристики

Любое электродное покрытие представляет из себя смесь измельчённых компонентов и связующего вещества. Порошкообразная смесь наносится на металлический стержень и служит для защиты от различных факторов внешнего воздействия.

Основное покрытие обозначается буквой «Б». Производится такая смесь из карбонатов кальция и магния. К ним относятся такие элементы, как мрамор, магнезит, доломит. В качестве разбавителя шлака к перечисленным минералам добавляют также плавиковый шпат (CaF2). Поэтому их также называют электроды с фтористо-кальциевым покрытием.

Характеристики:

• Газозащитная среда, которая образуется в процессе сварки, почти полностью состоит из CO и CO2.
• Низкое содержание водорода позволяет формировать прочные швы без риска появления трещин.
• Низкое содержание кислорода и различных примесей (например, серы и фосфора) в металле шва.
• Работу в большинстве случаев следует вести на постоянном токе. Наличие пластикового шпата в составе покрытия ухудшает работу электродов с переменным током. Поэтому чаще всего нужен постоянный ток обратной полярности.

Какие бывают электроды

Электроды, применимые для работ с ручной дуговой сваркой разделяются на плавящиеся и неплавящиеся. Стержни, плавящиеся при сварке, изготавливают из чугуна, стали, меди или другого металла, в зависимости от материала. Они играют роль анода или катода, а также выполняют функцию присадочного материала. Бывают покрытые или непокрытые.

Покрытие в плавящихся стержнях выполняет много функций от удержания дуги, до формирования газового облака, препятствующего окислению шва. Неплавящиеся электроды для сварки, изготавливают из различных тугоплавких материалов – графит, вольфрам или уголь. Служат они для розжига и удержания дуги, а заполнение шва присадками выполняется с помощью ручной подачи плавкого материала.

Применение

Электроды с основным покрытием отлично подходят для использования в следующих случаях:

• сварка спокойных сталей с высоким содержанием серы;
• сталей с повышенным содержанием серы, углерода, фосфора;
• сварка закаливающихся сталей, в которых могут формироваться холодные трещины;
• при сварке низколегированных и высоколегированных сталей, которые используются при больших нагрузках и высоких температурах;
• если нужно сварить детали большой толщины;
• при сварке жестких конструкций.

Другие параметры выбора

Еще несколько параметров, определяющих выбор электродов для сварки. Один из важнейших показателей – это полярность подключения, а соответственно и род тока.

Если для сварки используется инвертор, то необходимо понимать, что он выдает ток постоянного типа. Поэтому подключение электрода для сварки может производиться по двум схемам.

1. Полярность прямая. Схема такова: минус подключается к сварочному электроду, плюс к массе.
2. Полярность обратная. Здесь наоборот: минус к массе, плюс к держаку.

В чем особенность каждой схемы подключения. Все зависит от силы проварки металлов. При прямой полярности металлические свариваемые изделия подвергаются высокому нагреву. При обратной полярности температура нагрева не столь высокая. Поэтому, когда нужно сварить два металлических листа небольшой толщины, то лучше использовать обратную полярность, что обеспечит защиту от прожога. К тому же обратную полярность используют, когда сваривают изделия из высоколегированных сталей. Они чувствительны к высоким температурам.

Есть еще три показателя, на которые необходимо обращать внимание.

Толщина сварочного изделия

Диаметр электрода необходимо связать толщиною свариваемых деталей. То есть, эти два параметра взаимосвязаны между собой. Вот некоторые соотношения.

Выбирать электрод по диаметру важно. Все дело в том, что чем больше данный показатель, тем хуже плотность шва, при учете соотношений в таблице. К тому же неправильный подбор приводит к неустойчивости сварочной дуги, ухудшению провара, увеличению ширины самого шва.

Еще одна зависимость диаметра сварочного электрода. В данном случае от силы тока.

Получается так, что три параметра: сила тока, толщина свариваемых металлов и диаметры электродов взаимосвязаны. Поэтому, отвечая на вопрос, какие электроды выбрать, необходимо учитывать эту взаимосвязь. Правда, отметим, что сила тока в каждой категории может немного отличаться от представленных в таблице. Электроды МР диаметром 2 мм могут варить и при силе тока в 40 А. УОНИ при 30 А. Поэтому обязательно перед тем как выбрать электроды, изучите их характеристики, которые указываются производителем на упаковке сварочного материала.

Типы свариваемых металлов

Подбирать сварочные материалы под необходимые металлы не всегда просто, потому что на глаз можно определить лишь сталь, нержавейку, чугун или цветмет. Понятно, что кроме стальных конструкций, где используются вышеописанные электроды, во всех остальных случаях используются специальные сварочные изделия: для чугуна, для нержавеющей стали, для алюминия и так далее.

Что касается стальных изделий, тот тут есть определенные трудности, зависящие от определения типа стали. Но если с этим разобраться, то на вопрос, как правильно выбрать электроды, станет проще отвечать.

• Для сварки сталей кипящего типа можно использовать любые марки с любой обмазкой. К таким сталям относятся: низкоуглеродистая и слабораскисленная.
• Для сварки полуспокойных сталей лучше использовать электроды с рутиловой или основной обмазкой.
• Для сварки конструкций из спокойной стали, которые подвергаются высоким динамическим нагрузкам, и которые эксплуатируются при достаточно низких минусовых температурах, лучше использовать марки с основной обмазкой.

На качество шва будет влиять и стабильность горения дуги. Поэтому выбранный вами электрод должен соответствовать типу используемого тока. Для сварочных материалов с основной обмазкой требуется только постоянный ток, для остальных типов можно использовать и постоянный, и переменный. У электродов с рутиловой, целлюлозной и кислой обмазкой, которые работают от сварочных трансформаторов, то есть на переменном токе, дуга горит стабильно. А значит, и шов получается качественный.

Что касается направления сварки, то в нижнем положении и вертикально хорошо варят электроды с целлюлозным покрытием. Потому что у этих электродов получается достаточно вязким шлак и плюс металл проволоки переносится на шов мелкими каплями, что позволяет равномерно заполнить стык между металлическими деталями. В этом плане хуже всех формируется сварочный шов у электродов с основным покрытием.

Когда стоит вопрос сварки толстостенных изделий, то технология определяет многослойность наносимого шва. Поэтому такой параметр, как хорошая отделяемость шлака, становится основной при выборе электродов. В этом плане электроды с основной обмазкой опять проигрывают. Сюда же добавим, что сварочные изделия данного типа требуют определенной чистоты свариваемых металлов.

Плюсы и минусы

При сравнении основного покрытия электродов с другими видами можно выделить как преимущества, так и недостатки этого вида.

К преимуществам относится:

1. Высокий показатель пластичности и ударной вязкости.
2. Низкое содержание газов и различных примесей в металле шва.
3. Стойкость к образованию горячих трещин.
4. Высокое сопротивление сероводородному растрескиванию. Идеально подходят для сварки трубопроводов, по которым проходят сероводородные соединения.
5. Надёжно сваривают ответственные конструкции.
6. Удобно выполнять швы любого пространственного положения.
7. Малая окислительная способность. Улучшается процесс раскисления и легирования металла.

Из недостатков можно выделить:

1. Повышенная чувствительность к влаге. Электроды с таким покрытием нужно хранить в сухом месте.
2. Сварочная дуга может гореть нестабильно, если используется переменный ток.
3. Удлинение дуги при сварке часто приводит к появлению пор в шве.
4. Если покрытие увлажнено, в наплавленном металле повышается содержание водорода. Это также может привести к образованию пор.
5. Нужно прокаливать электроды непосредственно перед сваркой, так как оптимальный уровень влажности покрытия должен составлять 0,3%.
6. Если на поверхности свариваемых конструкций есть ржавчина, это тоже часто становится причиной появления пор в шве.

[ads-pc-2][ads-mob-2]

Как наносится покрытие

Как уже было сказано выше, толщина покрытия непосредственно зависит от диаметра самого стержня. Для нанесения такого покрытия могут использоваться различные технологии. Нанесение обмазки выполняется при их изготовлении с помощью специального оборудования. Такое оборудование работает в полностью автоматическом режиме, что позволяет повысить качество нанесения покрытия на электроды. Твердые элементы в составе обмазки могут размалываться, и наноситься дополнительно на вязкую основу обмазки. Для обеспечения единой фракции таких твердых компонентов их просеивают через специальные фильтры, и лишь после этого выполняется их нанесение на поверхность наплавочного материала. В отдельных случаях при нанесении обмазки готовый состав предварительно обжигают, что позволяет удалить серу, которая может ухудшить качество сварного соединения. На последнем этапе нанесения покрытия станок окунает стержни в приготовленную смесь, и на выходе мы получаем равномерный слой обмазки.

Лучшие электроды с основным покрытием: марки

Kobelco LB-52U

Производятся на дочернем предприятии крупнейшего японского металлургического концерна Kobe Steel. Предназначены для сварки ответственных конструкций из сталей с низким содержанием углерода. Широко применяются в случаях, где невозможно реализовать двустороннюю проварку. Отлично подходят для сварки трубопроводов.

После сварки этими электродами остаётся минимальное количество остаточных шлаков. Шов равномерный, имеет высокую пластичность, нет трещин или зазоров. Узнать больше про LB-52U.
ВАЖНО! Электроды имеют высокую чувствительность к влаге. Перед использованием их необходимо прокаливать при температуре до 300оС. В противном случае электрод может плохо гореть, и, соответственно, качество шва ощутимо понижается.

ОЗЛ-8

Используются при работе с видами стали, содержащими хром и никель. Обеспечивают прочный шов, стойкий к коррозийному воздействию. Идеально подходят для сварки высоконагруженных узлов. При остывании шов сохраняет прочность и не растрескивается. Однако нельзя допускать резкого охлаждения шва, так как это способствует быстрой кристаллизации и образованию трещин.

Среди преимуществ этой марки:

• доступная цена (по сравнению с другими электродами этого класса);
• лёгкость ведения шва.

УОНИ 13/55

Одни из лучших для сварки ответственных конструкций. Лучше всего подходят для работы с углеродистой сталью. Преимущества:

• Особый материал обмазки, в расплавленном виде напоминающий смолу, исключает возможность образования шлаковых язв. Все шлаки эффективно выводятся из шва.
• Шов высокой прочности, стойкий к знакопеременным нагрузкам.

ОСОБЕННОСТИ: Использование электродов УОНИ требует наличия определённого опыта у сварщика. Из-за особенностей обмазки их трудно разжечь. При небольшом перерыве в работе расплавленное покрытие моментально «схватывается» на кончике, поэтому электрод придётся зачищать.

ESAB OK 61.30

Производятся в Швеции (узнать больше о производителе и его электродах). Отлично подходят для сварки нержавеющей стали следующих марок:

• 304L;
• 308L;
• 03X18H9;
• 06X18H11.

[ads-pc-4][ads-mob-4]

Дополнительные виды электродов

Расходники делятся на группы по способу работы.

Неплавящиеся электроды

Изделия предназначены для автоматической и полуавтоматической сварки.

В рабочую зону подают:

• защитный газ (в большинстве случаев — аргон);
• присадочный материал.

Неплавящиеся электроды предназначены для автоматической сварки.
Тугоплавкие расходники покрытия не имеют.

Они изготавливаются из следующих материалов:

1. Вольфрама. Металл используется в чистом виде или с добавкой тория, лантана, церия, иттрия или циркония. Тип присадки определяют по цветовой маркировке.
2. Искусственного прессованного графита.
3. Электротехнического угля.

Неплавящимися расходниками варят:

• сталь;
• чугун;
• алюминий;
• медь;
• латунь;
• бронзу.

При сварке неплавящимся электродом на постоянном токе анодное пятно (со стороны «плюса») имеет более высокую температуру, чем катодное.

Поэтому для соединения тонкостенных заготовок используют обратную полярность: «+» подключают к расходнику. В противном случае металл прогорит.

Плавящиеся электроды

Изделия данного типа используются в ручной дуговой сварке.

Плавящиеся электроды используются в ручной дуговой сварке.

В процессе работы материал стержня переносится в сварочную ванну.

Расходники изготавливают из сварочной проволоки Св-08 или Св-08А.

Используются следующие виды стали (всего 77 марок):

• углеродистая;
• легированная;
• высоколегированная.

Изделие подбирают в соответствии с материалом заготовок.

При сварке постоянным током более горячим является катодное пятно (со стороны «минуса»). Поэтому тонкостенные заготовки соединяют прямой полярностью: «-» подключают к расходнику.

Электроды из цветмета

Такие расходники используют для соединения заготовок из алюминия, меди, никеля, прочих цветных металлов и их сплавов. Подбирают стержень из того же материала, что и свариваемые детали.

Используют следующие марки:

1. Алюминий — ОЗА-1 и ОЗА-2.
2. Алюминиевые сплавы — АФ-4аКр и А-2.
3. Медь, бронзу, латунь — МН-5, КМ-100, АМНЦ/ЛКЗ-АБ.
4. Никель и его сплавы — ХН-1 или МЗОК.

Электроды из цветмета используют для алюминия, меди, никеля.
Электроды для сварки алюминия делают из проволоки Св-А1 с галогенидным покрытием. Они подходят всем маркам металла.

Параметры процесса:

• постоянный ток;
• обратная полярность;
• нижнее пространственное положение шва.

Расходники КМ-100 и им подобные выполнены из медной проволоки и снабжены основным покрытием (фтористо-кальциевым). Оно характеризуется пониженным выделением кислорода, оказывающего разрушительное действие на металл. Возможно соединение меди с углеродистой сталью.

Параметры процесса:

• постоянный ток;
• обратная полярность;
• нижнее пространственное положение шва.

Электроды для контактной сварки тоже делают из меди или бронзы.

Расходники марки МЗОК и им подобные изготавливают из никелево-медной проволоки с покрытием основного типа.

Параметры процесса:

• постоянный ток;
• прямая и обратная полярность;
• любое пространственное положение шва.

Сварка электродами с основным покрытием

При использовании электродов с основным покрытием для сварки нужно учитывать несколько нюансов:

1. Нельзя удлинять сварочную дугу. В таком случае металл насыщается азотом, что значительно снижает прочность шва. Может привести к появлению трещин.
2. Рабочая поверхность должна быть полностью сухой. Иначе могут образоваться поры в шве.
3. Необходимо соблюдать обязательные требования по хранению электродов. Хранить только в сухом месте при температуре не ниже 15оС. Некоторые производители упаковывают электроды в вакуумные упаковки. Это значительно продлевает их срок хранения без необходимости повторной прокалки.

Из истории покрытий

Разработку качественных электродных покрытий и их промышленное освоение можно отнести к крупнейшим научно-техническим достижениям, сыгравшим огромную роль в развитии мировой техники. Несмотря на то, что первый патент на покрытие электродов был получен основателем компании ESAB Оскаром Кельбергом еще в 1906 году, в СССР к производству покрытых электродов приступили только в 30-ые годы XX века. Вначале применялись электроды с тонким покрытием, выполняющим единственную роль — стабилизатора сварочной дуги. В него входило всего два компонента — порошкообразный мел и жидкое стекло. Мел обеспечивал ионизацию дуги, жидкое стекло одновременно с функцией ионизации исполняло также роль связующего компонента.

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.

Покупка электродов: как определить качество

При покупке данной продукции следует сразу обратить внимание на несколько моментов:

• срок годности (указан на упаковке) — он не должен быть превышен;
• качество обмазки — не должно наблюдаться ее крошения с сердечника, в противном случае она либо очень долго хранилась, либо представляет собой продукцию с изначальным заводским браком;
• помимо этого, покрытие должно быть нанесено на сердечник равномерно, с одинаковой толщиной слоя.

Кроме того, следует сразу исключить риски его отсыревания, поместив электроды в специальные пеналы. Если же всё-таки последнее произошло, возможна просушка или прокалка изделий при t +400 °C.

Кратко об инверторах

Сегодня существует достаточно большое количество инверторных сварочных аппаратов. Большинство производителей предлагают промышленные и бытовые инверторы в различных ценовых категориях. Промышленные инверторы отличаются большей мощностью и повышенным «ПВ». Также одним из основных отличий служит максимальный выдаваемый сварочный ток. Как правило, у профессиональных аппаратов максимальные значения тока выше. Еще одним отличием может служить возможность подключения не только к бытовой сети 220 V, но и к 380 Вольтовой промышленной сети.
Сварочные инверторы являются наиболее распространённым типом сварочных аппаратов на массовом рынке. За счет своей универсальности и относительной компактности они практически вытеснили такие аппараты, как трансформаторы и выпрямители. Возможность инвертора выдавать постоянный и переменный ток делает его поистине универсальным. Именно благодаря этому для сварки инвертором подходят все типы покрытых сварочных электродов. А вкупе с небольшими габаритами и высокой мобильностью такой тип оборудования остается вне конкуренции.

Что влияет на качество сварки инвертором

Мы уже рассказали, какие электроды лучше для сварки инвертором и готовы перейти к факторам, влияющим на качество сварного шва.

1. Навыки и опыт сварщика. Именно это является определяющим фактором. Опытный и грамотный сварщик всегда может выполнить качественную сварку с соблюдением всех технологий. Заметьте, что мы написали именно «навыки и опыт», так как существуют виды производств, в которых сварщики выполняют однообразные работы. Например, сварщик, выполняющий на производстве только горизонтальный шов, с большой долей вероятности не сможет выполнить качественный вертикал сверху вниз. Мы ни в коем случае не хотим обидеть сварщиков, но такие случаи встречались на практике. Не зря же существует специальная аттестация сварщиков в НАКС, прохождение которой открывает доступ к выполнению определенных видов работ.
2. Качество материалов. Это второй определяющий фактор. Электроды для сварки инвертором должны быть качественными. Также они должны правильно храниться, а перед применением прокаливаться согласно рекомендациям, указанным на упаковке.
3. Качество оборудования. Инвертор должен быть качественным, способным обеспечивать стабильную работу. Частой проблемой при не качественном оборудовании являются скачки напряжения, невозможность стабилизировать дугу, а также залипание электрода.

Мы перечислили три основных фактора, влияющих на качество сварного соединения. Туда же можно отнести и правильность подбора диаметра изделия, его марки, установки силы тока, условия в которых проводятся работы и многое другое.