Выбор электродов для сварки: диаметр и тип

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.

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.

Методы испытаний

Линейные размеры исследуют с погрешностью равной 1 мм. Глубина вмятин и длину оголенной части стержня измеряют с погрешностью в 10 раз меньше, то есть с 0,1 мм. Для определения толщины замеры проводят на трех участках изделия, между которыми выдерживается расстояние 5-10 см. Для замера этого значения используют микрометр, а также магнитные приспособления высокой точности.

Сварочно-технологические показатели проверяют путем создания тавровых изделий. На изделиях двустороннего типа проверяется вероятность появления трещин в шве. Качество сварного шва на предмет наличия трещин проверяют с использованием увеличительной 5-кратной лупы.

Назначение

В марке электрода, как правило, зашифровано его назначение. Например, изделия типов:

УОНИ — предназначены для сварки деталей при низких температурах;
АНО-21 — для выполнения работ с тонкими (до 4 мм) деталями, эксплуатируемых под небольшими давлениями;
МР-3С — для сварки деталей из проката и среднеуглеродистых сталей толщиной до 20 мм;
ЛЭЗ — для наплавки изношенных деталей;
недорогие электроды ОЗС-12 универсального применения рекомендованы для сваривания углеродистых сталей, отличаются простотой применения;
рутиловые изделия марки АНО-4 применяют для сварки низколегированных и низкоуглеродных сталей; работают и на постоянном, и на переменном токах; хорошо варят загрязнённый ржавчиной металл, обладают устойчивым горением дуги, легко очищаются от шлака.

Специалисты различают электроды для сварки, прихватки, наплавки и резки. Большим спросом пользуются универсальные изделия, с которые экономится много времени при выполнении разнородных работ.

Размеры

Электроды изготавливаются по номинальным диаметральным размерам. При оптовом заказе некоторые производители могут изготовить изделия с индивидуальными размерами. Иногда покрытие с края не очищаются, но оба конца должны оставаться контактными. В общей партии не более 10% электродов с отклонением длины в 4 мм.

Электрод выполнен из нескольких конструктивных элементов: 1 – стержень; 2 – переходная зона; 3 – покрытие; 4 – торец контакта.

Место очистки имеет конусную, округлую либо комбинированную форму. Наклон конуса ничем не регламентируется, поскольку это не влияет на эксплуатацию.

На контакты наносят ионизирующие элементы, что облегчает появление сварочной дуги. Маркировка изделия: электроды э46 ГОСТ 9466-75 диаметром 4 мм.

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.

Какие функции выполняет электрод?

Плавящийся электрод – это металлический сердечник, изготовленный из стальной сварочной проволоки (ГОСТ 2246-70) и имеющий особое покрытие. В зависимости от марки свариваемого металла, выбирают соответствующую проволоку для сердечника – низкоуглеродистую, легированную, высоколегированную.

В ходе сварки сердечник расплавляется, заполняя сварочную ванну. Благодаря элементам, входящим в состав обмазки, формируется шлаковый слой, который обеспечивает защиту сварочной ванны.

Обмазка электродов

Обмазка сердечника — это твёрдый состав, своеобразный флюс, предназначенный для защиты металла расплава от вредного воздействия кислорода, при попадании которого в жидкий металл образуются окислы, ухудшающие качество соединения.

Другая функция обмазки — термоизоляция расплава для задержки времени затвердевания (чтобы из него успели выйти вредные газовые и неметаллические включения). В современных электродах используют несколько видов обмазки. Главными являются основная (в маркировке электродов обозначается буквой «Б») и рутиловая (буква «Р»).

Основная обмазка

Известно, что в её состав входят соли кальция — карбонат и фторид. Её преимуществом считается небольшое содержание водорода. Характерными представителями электродов с основной обмазкой являются изделия УОНИ. Их покрытие обеспечивает получение высококачественного шва – как по внешнему виду, так и по техническим показателям: пластичности, прочности, ударной вязкости.

Электроды не образуют внутри шва кристаллические трещины, поэтому рекомендуются специалистами для ответственных сварочных операций и для изделий, эксплуатируемых в суровых климатических условиях. Их можно применять при сварке в любом положении, кроме вертикального.

Правила приемки

Приемосдаточная проверка по требованиям действующего стандарта проводится в обязательном порядке. Проверяющий анализирует состояние электродов на соответствие техническим характеристикам, проверяет внешний вид, отсутствие влаги в упаковке.

Все изделия из партии изготавливаются по единому техпроцессу, на одинаковых станках , с применением проволоки одной марки.

С 1 тонны партии выбирают 0,5% электродов из различных паковочных мест. Если исследование покажет неудовлетворительный результат, то его повторяют, но с двойным числом изделий. Результат второго анализа заключительный и распространяется на весь объем партии. В случае брака действовать нужно незамедлительно, обратившись к поставщику.

Наличие влаги, отклонения по размеру и количеству пор устраняются прокаливанием с последующей диагностикой на соответствие сварно-технологических качеств.

Рутиловая обмазка

Рутил — это диоксид титана. Кроме него, в обмазке присутствуют кремний и кислород.

Рутиловое покрытие характеризуется следующими свойствами:

образование качественного шва при любом пространственном положении электрода;
стабильное горение дуги;
минимальное разбрызгивание расплава и обмазки;
возможность сварки как на постоянном, так и на переменном токах;
возможность сварки ржавых и грязных деталей;
быстрый и лёгкий розжиг электрода;
лёгкое отхождение шлака.

Источник тока

Для сварки металлов электродами используют сварочные трансформаторы, выпрямители, инверторы и другие устройства, работающие в режиме ручной дуговой сварки. Инвертор получил широкое применение благодаря компактности, небольшому весу и широким возможностям.

Он обеспечивает работу как на постоянном, так и на переменном токе, а малый вес его объясняется тем, что трансформация напряжения выполняется на частоте не в 50 Гц, а в 100 кГц, для которой размеры и масса сердечника трансформатора уменьшается на порядок.

При сварке на постоянном токе имеет значение полярность подключения. При прямой полярности массу (сварочную деталь) подключают к «+» источника, а держак с электродом – к «-». При обратной полярности — наоборот. На прямой полярности можно сваривать тонкие детали, а на обратной – массивные.

При выборе электродов с помощью таблицы и данных о сварочном аппарате можно определить, сможет ли источник обеспечить требуемую величину тока.

Классификация электродов для ручной дуговой сварки

Рассматривая различные виды электродов для ручной дуговой сварки, следует уделить внимание тому, что различные обмазки могут стабилизировать образующуюся дугу во время горения. Все виды покрытия стержня имеют свои особенности, которые следует учитывать, рассматривая типы электродов для ручной дуговой сварки. Одни и те же марки могут изготавливаться различными производителями. Стоит учитывать, что качество расходного материала может существенно отличаться.

Предназначение электродов может быть самым различным. По этому критерию проводится следующая классификация электродов ручной дуговой сварки:

Довольно большое распространение получили легированные металлы, так как за счет добавления различных химических веществ существенно улучшаются эксплуатационные характеристики. Некоторые химические вещества могут существенно повысить теплоустойчивость металла. Для подобных сплавов применяются электроды, которые в маркировке имеют букву «Т».
Для сваривания сталей, которые имеют низкую концентрацию примесей, применяют варианты исполнения, при маркировке которого применяется буква «У». Кроме этого, подобные электроды для ручной дуговой сварки подходят соединения металлов со средней концентрацией углерода. Достигаемое значение сопротивления на разрыв составляет 600 МПа.
Конструкционные стали также получили весьма широкое распространение. В их составе также встречаются легирующие элементы. Сопротивление на разрыв в этом случае составляет 600 МПа.
В некоторых случаях может проводиться напайка металла на поверхность. Металл может обладать исключительными эксплуатационными качествами. Для этого случая подходит вариант исполнения, при обозначении которого применяется буква «Н».
В продаже встречаются электроды, предназначенные для сталей с высокой концентрацией легирующих элементов.
В отдельную группу отводят стали, которые обладают высокими пластичными свойствами. Работать с подобным материалом достаточно сложно, поэтому стали выпускать электроды по алюминию или другим подобным сплавам. В маркировке указывается буква «А».

Виды электродов для сварки

Диаметры электродов для ручной дуговой сварки могут существенно отличаться, что связано с особенностями проводимой работы. Классификация проводится также по толщине создаваемого покрытия. Выделяют следующие виды электродов:

С тонким покрытием. При обозначении применяется буква «М». Как правило, в этом случае поверхностный слой около 20% (показатель берут от общего значения диаметра).
Со средней толщиной покрытия. При обозначении указывается буква «С». В этом случае наносится слой, толщина которого составляет 45% от диаметра применяемого стержня при изготовлении.
Толстое покрытие составляет 80% от диаметра, в маркировке указывается буква «Д».
Есть и особо толстые варианты исполнения, при обозначении которых указывается буква «Г». В этом случае толщина более 80%.

Не стоит забывать о том, что электроды могут иметь ограничения по применению и относительно положения во время проведения работ. Примером можно назвать то, что некоторые вещества обладают повышенной текучестью, и проводить работы у потолочной поверхности будет сложно. Для того чтобы можно было быстро определить предназначение электродов для ручной дуговой сварки применяется определенная схема маркировки:

1 – варианты исполнения, которые можно использовать практически в любом положении. Это связано с тем, что применяемая обмазка сохраняет свою форму и не слишком текучая.
2 – можно использовать практически во всех положениях, за исключением работы при вертикальном расположении применяемого инструмента.
3 – эти электроды предназначены для горизонтального и вертикального применения, исключается потолочное положение
4 – электроды для ручной дуговой сварки, которые могут применяться только в горизонтальном положении.

Разные марки электродов для сварки

Стоит учитывать, что в разных странах применяются различные стандарты маркировки. В продаже встречаются электроды для ручной дуговой сварки отечественных и зарубежных производителей, классификация которых может существенно отличаться.

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.

Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение

Для определения разновидностей и особенностей следует проанализировать маркировку. На упаковке присутствует информация о 9 главных показателях электродов для сварки по ГОСТ:

Тип. Обозначение начинается со значения «Э», что обозначает электрод, после чего следуют цифры, которые показывают допустимую силу растяжения, далее указан индекс А, описывающий устойчивость шва к ударным напряжениям.
Марка. Параметр регулируется политикой компании-производителя.
Диаметр. Показатель толщины внутренней зоны электрода входит в диапазон 1,6 – 12 мм. Для использования в бытовых условиях применяются устройства с толщиной не больше 5 миллиметров. Электроды диаметром не более 2 мм распространены на предприятиях, занимающихся производством малогабаритных устройств.
Назначение. По этому параметру изделия обозначаются буквенными значениями – У, Л, Т, В, Н.
Толщина. Параметр характеризуется отношением внутренней части стержня к размеру покрытия.
Свойства шва. Характеристика указывает на процентное содержание химических элементов сплава и рабочую температуру шва. Подробную расшифровку можно увидеть в специальных таблицах.
Род сварочного тока и метод подключения.
Разновидность электронного покрытия.
Маркировка расположения.

Выделяют несколько разновидностей электродов. Правильная расшифровка маркировки позволяет выбрать наиболее целесообразное изделие для реализации конкретной задачи. Изделия упаковывают в пачки или коробки:

герметичные пластиковые пеналы;
упаковки в оберточной бумаге, помещенные в емкости из металла;
коробки с минимальной толщиной картона 0,7 мм, обернутые в полиэтилен;
картонные коробки с толщиной более 0,8 мм;
пачки с герметичной оболочкой и оберточной бумагой;
упаковки, изготовленные из двухслойной специальной бумаги или влагопрочного аналога.

Заместитель ген.директора ООО «НПО Спецэлектрод» Быстров В. И.: «Условия перевозки и хранения оказывают огромное влияние на качество электродов. Поэтому перед отправкой проводится несколько полных проверок. Коробки укладывают в контейнеры среднетонажного типа, загрузка должна проводится в полную меру, а между ярусами монтируются полки. Каждый ярус в высоту не может превышать 60 см».

Каждая партия подкрепляется сертификатом качества. Хранятся электроды в помещениях с минимальной влажностью и температурой более 15 градусов.

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.

Технические требования

Изготавливаются металлические плавящиеся электроды по ГОСТ 9466-75, но с изменениями. Основной элемент выполняется из специальной проволоки. Покрытие получается прочным, без пор, вздутий, а также трещин. Наличие незначительных неровностей является нормой, глубокие вмятины и протяжные задиры относятся к браку. По длине повреждения не превышают 3-х кратный диаметральный размер. Нормальная глубина вмятин – до 50% от общей толщины покрытий, их может быть до 4-х штук с суммарной длиной максимум 25 мм на изделии.

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.

Марки качественных электродов

Среди продукции различных изготовителей есть фирмы, ставшие наиболее популярными на рынке сварочных расходников за счет качества, низкой стоимости и доступности для потребителей.

Среди таких производителей выделяют:

Российский бренд УОНИ, продукция которого выпускается также в ближнем зарубежье. Работают со всеми видами стали и чугуна. Получаемые швы соответствуют требованиям отечественных стандартов.
Японская компания Kobelco сертифицировала линейку продукции Lb-52U с надежной защитой внутри стыка, легким отбитием шлака, минимальным количеством окалины. Продукция аттестована НАКС.
Предприятие ESAB представляет несколько типов электродов. ОК 94.25 работают с чугуном, оловянной бронзой, цветными металлами. ОК 96.20 для сварки алюминия без использования инертных газов. ОК 61.30 для обработки нержавеющей стали под термической нагрузкой.

Кроме того, распространена продукция таких заводов, как KISWEL (Южная Корея); Ресанта; Lincoln Electric (США), QUATTRO ELEMENTI (Италия).