Электрод для ручной дуговой сварки можно представить себе как отрезок специальной проволоки, покрытый особым веществом — обмазкой. Стержень и обмазка выполняют при сварке разную работу: проволока соединяет металл, а покрытие улучшает сварочный шов и поддерживает дугу. Финальное качество работы зависит от грамотного выбора обоих этих компонентов. Основная часть сварочного электрода — его покрытие. В данной статье мы и виды покрытий электродов для сварки рассмотрим от и то.
Сварочная проволока бывает разной толщины (от 1 до 12 мм), её диаметр считается диаметром электрода. Чаще всего используют стержни толщиной 3 — 6 мм, так как они подходят для большинства типичных технических задач. А вот выбор обмазки не так прост: он зависит как от специфики работы, так и от тех качеств, которыми сварщик хочет наделить получаемый шов. Именно поэтому в функциях и видах обмазки стоит разобраться получше.
Функции покрытия электрода.
Покрытие электрода, под воздействием высоких температур выделяет газ, плавится и стекает в сварочную ванну, выполняя сразу несколько важных функций.
Основные функции электродного покрытия
- Поддержка электрической дуги и защита от атмосферы. Газ, получающийся из-за нагрева обмазки, содержит большое количество ионов. Он обволакивает электрическую дугу и поддерживает её горение. Кроме того, газовый слой помогает защитить шов от кислорода, азота и водорода, которые содержатся в атмосфере.
- Создание шлакового слоя. Шлаковый слой образуется при всплывании более лёгких соединений из расплавленного металла. Во время сварки он держится на поверхности жидкого шва, защищая его от атмосферных газов (наравне с газовым облаком). Также шлак замедляет остывание металла, что улучшает качество соединения.
- Защита от окисления. Несмотря на то, что газовое облако и шлак закрывают расплавленный металл от атмосферных газов и паров воды, кислород всё же может проникнуть в шов. Если это произойдёт, то в соединении останутся окислы железа, значительно снижающие качество проделанной работы. В обмазке содержатся элементы, захватывающие кислород и выводящие его прочь, в шлаковый слой.
- Придание металлу определённых свойств. Эта функция обмазки является одной из важнейших. Если необходимо обеспечить повышенную стойкость шва к высоким температурам, увеличить его пластичность или прочность, без добавления примесей не обойтись. Используя различные легирующие примеси, можно придать соединению нужные качества.
Эффективность электродов в значительной мере определяется качеством нанесения внешнего слоя.
Плюсы и минусы – причина популярности
Явными преимуществами электродов рутилового типа являются следующие факторы:
- получение шва без трещин и пор;
- высокая прочность;
- нет необходимости в тщательной зачистке кромок;
- возможность использования любых аппаратов ручной дуговой сварки (трансформаторы, генераторы, инверторы);
- возможность осуществлять соединение в условиях повышенной влажности;
- легкая отделимость корки шлака;
- возможность осуществлять соединение в нужном пространственном положении;
- возможность выполнять как прихватки, так и длинные швы.
К недостаткам относят только тот факт, что рутиловые электроды требуют надлежащих условий хранения, из-за того что покрытие поглощает влагу из воздуха. Если нарушены условия (должны храниться в сухом помещении), то перед применением обязательна прокалка при температуре 160÷200 °C на протяжении часа. Исключением являются электроды шведского концерна ESAB марки OK 46.00 – даже отсыревшие, они будут соединять детали, и шов получится необходимого качества.
Нанесение покрытия электрода.
Производство электродов и нанесения на них покрытия( обмазки) — это сложный технологический процесс, который можно разделить на несколько этапов.
Видео о том, как производят электроды для сварки. В том числе и о покрытии для электродов.
- Подготовка стержней. Первым делом требуется нарезать выпрямленную сварочную проволоку на части определённой длины. Полученные отрезки очищают от масла, окалины и окислов.
- Подготовка сухого покрытия. Сначала твёрдые компоненты, которые в будущем войдут в состав обмазки, сушат и обжигают. Затем их измельчают и пропускают получившиеся мелкие частицы через специальное сито с фиксированным размером ячеек. Наконец, разные составные части покрытия смешиваются в нужной пропорции.
- Подготовка густой обмазки. В качестве основы для получения однородной массы используется раствор жидкого стекла. Ферросплавы при контакте с ним вступают в нежелательную активную реакцию, поэтому их дополнительно прокаливают, «пассивируют». Разведённую в жидком стекле обмазку при механизированном нанесении доводят до плотности влажной земли, при ручном способе допустима более жидкая масса.
- Нанесение на стержни может делаться вручную или специальным автоматизированным станком. При ручном способе проволоку собирают в рамку и производят окунание в раствор. Вытаскивать рамку следует так, чтобы раствор равномерно распределялся по стержню. При машинном способе обмазка наносится под давлением, затем электрод проходит через специальный мундштук, убирающий лишнее покрытие.
- Просушка. После нанесения раствора электроды сушат: сначала сутки на открытом воздухе при температуре 25 — 30 °C, а затем 1 — 2 часа в электрических шкафах, где поддерживается температура 150 — 300 °C.
Возможно, вам будет интересно или даже полезно — как выбрать электрод для сварки. Ознакомьтесь!
Виды покрытий электродов для ручной дуговой сварки.
Существует несколько основных видов электродных покрытий:
- кислое;
- целлюлозное;
- рутиловое;
- основное.
Также имеется несколько наиболее распространённых, смешанных видов обмазки электродов:
- кисло-рутиловое;
- рутилово-основное;
- рутилово-целлюлозное;
- рутиловое с железным порошком;
- прочие.
Попробуем разобраться в них получше.
Виды покрытий электродов для сварки РДС.
Кислое.
Отличается тем, что позволяет соединять детали, на которых имеется некоторое количество ржавчины или других загрязнений. Сварка без предварительной подготовки деталей особенно эффективна в труднодоступных местах, которые сложно нормально очистить. Также значительно ускоряет работу обилие кислорода, выделяемого из покрытия.
К сожалению, прочность соединения оставляет желать лучшего, а по окончании работы электродами с кислым покрытием на шве могут возникать горячие трещины. Неприятными фактами также являются сильное разбрызгивание металла и токсичность газов, из-за чего подрывается здоровье сварщика. По этим причинам кислую обмазку вытесняют рутиловая и кисло-рутиловая.
Своё название этот тип получил из-за состава, в котором преобладают окислы. Благодаря им при сварке выделяется кислород, поддерживающий интенсивное горение дуги.
Типы электродов: Э38, Э42. Максимальная прочность шва на растяжение достигает 412 МПа.
В российской маркировке данное покрытие известно под буквой «А», в международной — буквой «A» (английской).
Основные характеристики кислого покрытия электродов
Рутиловое покрытие.
За счёт множества положительных качеств электроды с рутиловным покрытием приобрели широкую популярность. Они рекомендуются новичкам и любителям. Сварка упрощается за счёт лёгкого образования дуги (в том числе и повторного) и низкого разбрызгивания металла.
Качество шва получается хорошим даже у начинающих сварщиков. Рутиловое покрытие не выделяет вредных для здоровья человека веществ. Единственное, к чему можно придраться — это стоимость электродов. Из-за более высокой цены профессиональные сварщики нередко отдают предпочтение кисло-рутиловому, рутилово-основному или рутилово-целлюлозному покрытиям.
Рутиловое покрытие названа так из-за высокого содержания двуокиси титана, которая в минералогии известна как рутил. В составе присутствуют и другие элементы: карбонат магния, слюда, ферромарганец, гранит и полевой шпат.
Типы электродов: Э42 — Э46. Швы, полученные такими электродами, имеют максимальное значение прочности 410 — 450 МПа.
Рутиловая обмазка в России обозначается символом «Р», в иностранной документации — «R».
Характеристики рутилового покрытия электродов для сварки
Основное покрытие для электрода.
Электроды с основным покрытием идеально подходит для ремонта ответственных конструкций и трубопроводов. Благодаря низкому выделению водорода и кислорода швы долгое время сохраняют свою прочность. Соединения устойчивы к появлению трещин, в том числе из-за сероводородных смесей (потому газопроводы лучше варить электродами с основной обмазкой).
Но данный материал покрытия имеет и неприятные особенности. Перед работой электроды нужно избавить от влаги, что достигается высокотемпературной прокалкой. Применение переменного тока недопустимо, а место соединения должно быть хорошо зачищено. Если эти условия не соблюдаются, то шов теряет свою прочность.
Свойства основного покрытия определяет её состав: флюорит (фторид кальция), карбонат кальция и карбонат магния. Фторид кальция, в частности, плохо работает с переменным током. Чтобы не образовывался нежелательный водород, обмазка должна быть сухой. К несчастью, она хорошо впитывает влагу, из-за чего перед началом сварочных работ требуется прокаливание.
Типы электродов: Э42А — Э50А. Предел прочности у швов, получаемых с их помощью, достигает 490 МПа.
В РФ данный вид покрытия( обмазки) маркируется литерой «Б», по международному стандарту — литерой «B».
Характеристики основного покрытия
Целлюлозное покрытие электродов.
Основные отличительные черты этого типа покрытия в том, что оно создаёт хорошую газовую защиту шва и производит совсем немного шлака. Газовое облако не даёт проникать в металл кислороду, азоту и водороду из атмосферы, улучшает горение дуги. Минимум шлака упрощает работу по вертикальным швам.
Хотя газы, образующиеся при сгорании органических частей целлюлозного покрытия, и поддерживают процесс сварки, наличие среди них водорода делает шов более хрупким. Электродами с целлюлозным покрытием нельзя варить закаливающуюся сталь. Ещё один неприятный момент: разлёт брызг при сварке может достигать 15%. Электроды с целлюлозным покрытием, как правило, прокаливают, но температура должна быть не выше 120 °C.
Целлюлозное покрытие названо так из-за целлюлозы, которая преобладает в составе. Также в этом покрытии присутствуют смола и железосодержащие элементы. Компоненты органического происхождения чувствительны к высоким температурам: при превышении 120 градусов они начинают разлагаться.
Типы электродов: Э42, Э46 и Э50. Предел прочности достигает 490 МПа.
Это покрытие в отечественной документации обозначается буквой «Ц», по стандарту ISO — «C».
Характеристики целлюлозного покрытия
Обязательно к прочтению каждому! Техника безопасности при проведении сварочных работ. Не шутите со своим здоровьем и здоровьем окружающих!
Состав
Рутиловые электроды делают из различных видов сварочной проволоки и покрывают ее флюсом из оксида титана состава TiO2.
Отличительной особенностью флюса является наличие органического газозащитного компонента в его составе. В связи с этим перед применением стержни должны быть обязательно просушены.
Наличие влаги в покрытии приведет к наводороживанию соединения.
Отличить этот тип электрода от других по маркировке достаточно просто. Марки имеют в своем обозначении букву «Р» свидетельствующую о типе флюса. Так что эти сварочные электроды можно без труда отличить от других и не ошибиться.
Из чего состоит покрытие электрода.
Для создания электродного покрытия, с заданными свойствами, используются различные ингредиенты и их сочетания. Все их можно разделить на категории по той роли, которую они выполняют при сварке.
Основное составляющее электродного покрытия
- Газообразующие. Создают при сварке газовое облако вокруг дуги. Этот газ не даёт проникнуть в металл кислороду, водороду и азоту из атмосферы. К этой категории можно причислить: целлюлозу, пищевую муку, древесную муку, декстрин, крахмал и карбонаты.
- Шлакообразующие. Формируют шлаковый слой, который защищает металл от атмосферы и замедляет его остывание. Сюда относят: доломит, мрамор, каолин, марганцевую руду, кварцевый песок, мел, полевой шпат, титановый концентрат и другие вещества, способные преобразовываться в шлак.
- Легирующие. Эти добавки придают металлу шва особенные свойства: прочность, пластичность, стойкость к окислению, высоким и низким температурам. Среди таких веществ: вольфрам, молибден, титан, марганец, никель, ванадий и хром.
- Раскисляющие. Кислород в сварных соединениях приводит к повышению хрупкости металла. Убрать его можно, если добавить в расплавленный металл алюминий, кремний, титан или марганец.
- Стабилизирующие. Их можно было бы отнести и к газообразующим, так как они тоже выделяют газ. Но этот газ предназначен не для защиты сварочной ванны, а для поддержания горения дуги. Сюда входят хромат, селитра, поташ и другие калиевые соединения.
- Связующие. Назначение этих компонентов обмазки — соединение элементов покрытия друг с другом и со сварочной проволокой. Наибольшее распространение в качестве связующего компонента получило жидкое стекло.
- Формующие. Улучшают пластические свойства покрытия, что важно при машинном способе нанесения обмазки. К этим веществам относятся каолин, бентонит и другие.
Для увеличения эффективности сварочного процесса в состав покрытия для электрода может добавляться железный порошок.
Некоторые ингредиенты могут выполнять не одну, а несколько функций: например, создавать защитное газовое облако, поддерживающее горение дуги, а затем обращаться в шлак, защищающий металл шва.
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.
- 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.
- 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.
- 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.
