Зварювальні електроди: характеристики, будова

Пройшло більше ста років з моменту винаходу першого ефективного зварювального електроду, створеного і запатентованого шведом О. Кельбергом в 1911 році. Озираючись на десятиліття, що пройшли після цієї події, можна стверджувати однозначно - винахід зварювального електроду став справжньою подією світового значення.

Для кращої зварки металів і сплавів необхідно підібрати до кожного з них певну марку зварювальних електродів. А для того, щоб не помилитися у виборі, потрібно знати, які типи електродів існують, як розпізнати їх маркування і сфери застосування - відповіді даються в цій статті.

Призначення електроду, його характеристики

Електрод є важливою ланкою в технології зварки електродуги - він призначений для підведення електричного струму до об'єкту зварки. Сьогодні існує безліч типів і марок зварювальних електродів, що мають свою вузьку спеціалізацію.

Електроди зобов'язані відповідати наступним умовам:

• подача незмінної дуги горіння, формування якісного шва;
• метал в зварному шві повинен мати певний хімічний склад;
• стержень електроду і його покриття плавляться рівномірно;
• зварка з високою продуктивністю при найменшому розбризкуванні металу електроду;
• отримуваний при зварці шлак легко відокремлюється;
• збереження технологічних і физико-хімічних характеристик під час певного періоду (при зберіганні);
• низька токсичність при виробництві і при проведенні зварювальних робіт.

Як влаштовані електроди

Для їх виготовлення використовується зварювальний дріт або стержні з металу, що проводить електрострум, хімічний склад яких визначає якості електродів. Електроди можуть складатися лише з металевого стержня (дроту) - такі зварювальні електроди називають непокритими. Якщо стержень електроду покривається особливим складом, призначеним для підвищення якості зварки, - електроди називаються покритими. Застосовується покриття декількох типів: кисле, основне, рутилове, целюлозне і змішане.

По своєму призначенню покриття підрозділяється на два види: захисне (товстопокриті електроди) і іонізуюче (тонкопокриті електроди). Для кращого розуміння відмінності між цими видами покриттів, необхідно відзначити, що якість зварки електродами з іонізуючим покриттям поступається зварці електродами із захисним покриттям - перший тип покриття не здатний уберегти зварний шов від азотування і окислення.

Як зв'язаний тип покриття електродів з їх зварювально-технологічними властивостями

Можливість виконання зварки в будь-якому просторовому положенні, продуктивність електрозварювання, необхідний зварювальний струм, схильність до пороутворення, а також (в деяких випадках) схильність до утворення тріщин в зварному шві і вміст в наплавленому металі водню - всі ці чинники безпосередньо залежать від типа покриття зварювальних електродів.

Кисле покриття складається з кремнію, марганцю і оксидів заліза. Електроди з кислим покриттям (СМ-5, АНО-1), по властивостях зварного з'єднання і металу шва, є типи Е38 і Е42. При зварці електродами з кислим покриттям металів, покритих іржею або окалиною, не утворюватимуться пори (те ж - при подовженні дуги). Зварювальний струм для таких електродів може бути змінним або постійним. Негативним чинником при зварці електродами з кислим покриттям є висока схильність до появи в металі шва гарячих тріщин.

Основне покриття електродів (ДСК-50) утворене фтористими з'єднаннями і карбонатами. Хімічний склад металу, направленого такими електродами, ідентичний спокійній сталі. Низький вміст включень неметалів, газів і шкідливих домішок забезпечує метал шва високою ударною в'язкістю (при нормальній і зниженій температурах) і пластичністю, він відрізняється підвищеною стійкістю до появи гарячих тріщин. По своїх характеристиках, електроди з основним покриттям відносяться до типів Е42А і Е46А, Е50А і Е60.

Проте електроди з основним покриттям поступаються по своїх технологічних характеристиках деяким видам електродів із-за своїх недоліків - в разі зволоження покриття і при подовженні дуги в роботі з ними висока чутливість до пороутворення в металі шва. Зварка такими електродами виконується під постійним струмом із зворотною полярністю, електроди перед початком зварювальних робіт вимагають прожарення (при t 250-420оС).

Електроди з рутиловим покриттям (МР-3, АНО-3, АНО-4, ОЗС-4) обходять по ряду технологічних якостей всі інші типи електродів. При виконанні зварки змінним струмом горіння дуги таких електродів потужне і стабільне, з мінімальним розбризкуванням металу - формується якісний шов, а кірка з шлаків легко відділяється. Зміна довжини дуги, зварка вологого або покритого іржею металу, зварка по поверхні з оксидами - все це мало впливає на пороутворення рутилових електродів.

Проте утворюваний ними метал шва має і негативні якості - знижену ударну в'язкість і пластичність, що викликаються включеннями оксиду кремнію.

Органічні компоненти у великій кількості (до 50%) складають целюлозного типа покриття електродів (ВСЦ-1, ВСЦ-2, ОМА-2). Наплавлений ними метал ідентичний спокійній або напівспокійній сталі (по хімічному складу). По своїх характеристиках електроди з целюлозним покриттям відносяться до типів Е50, Е46 і Е42.

Однобічна зварка целюлозними електродами на вазі дозволяє отримати рівномірно зворотний шовний валик, можна зварювати і вертикальні шви - методом зверху вниз. Проте в отриманому при зварці целюлозними електродами шовному металі високий вміст водню і це - великий мінус.

Змішане покриття дозволяє об'єднати якісні характеристики різних типів електродних покриттів. Змішаними покриттями є кислорутиловое, рутилово-целюлозне, рутилово-основне і так далі

Тип покриття Маркування по ГОСТ 9466-75 Міжнародне маркування по ISO Маркування по старому ГОСТ 9467-60
кисле А А Р (руднокислое) основне Б У Ф (фтористокальцеве) рутилове P R Т (рутилове (титанове)) целюлозне Ц З Об (органічне) змішаних типів покриття кислорутилове АР AR рутилово-основне РБ RC змішані інші П S рутилові із залізним порошком РЖ RR

Електроди плавкі і електроди неплавкі - в чому різниця між ними

Металевий стержень плавких електродів використовується при зварці як створюючий матеріал для шва, матеріалом для таких електродів служить сталь або мідь. Неплавкі електроди виготовляють з вугілля або вольфраму - їх призначення полягає в підводі електроструму до місця зварки, для скріплення зварних елементів (що сполучаються в першу чергу за рахунок власного металу) використовується присадний дріт або пруток. Матеріалом для виробництва вугільних електродів служить особливе електротехнічне аморфне вугілля, якому надають вигляду стержнів округлого перетину. Вугільні електроди використовуються в двох випадках: для здобуття акуратних зварних швів з естетичної точки зору - якщо зовнішній вигляд кінцевого виробу особливо важливий; з їх допомогою можна різати особливо товстий метал (дуговим для повітря різанням).

Маркування електродів виконується за наступною схемою:

1-е значення відповідає типові електроду;
2-е - марка електроду;
3-е - діаметр (мм);
4-е - описує призначення електродів;
5-е - товщина покриття;
6-е - індекс, що інформує про характеристики металу шва і наплавленого металу (ГОСТ 9467-75, ГОСТ 10051-75 або ГОСТ 10052-75);
7-е — вигляд покриття;
8-е — види просторових положень наплавлення або зварки, допустимі для даних електродів;
9-е —полярність і рід струму, номінальна напруга для джерела змінного струму на неодруженому ходу.

Обов'язковою умовою для структури маркування електродів є вказівка технічних вимог (ГОСТ), згідно яких були виконані дані електроди (за умовами ГОСТ 9466-75, ТУ 14-4-644-65, ТУ 14-4-321-73, ТУ 14-4-831-77, ТУ 32-ЦТВР-611-88).

Приклад маркування електродів:

У запропонованому прикладі міститься маркіровка електродів типа Е46А, розглянемо її значення детальніше.

Позначення в дільнику:

• Е — електрод, призначений для дугової зварки;
• 46 — гарантований найменший тимчасовий опір розриву (по ГОСТ 9467-75);
• А — електроди покращуваного типа;
• У — електроди застосовні для зварки конструкційних сталей (вуглецевих і низьколегованих) з тимчасовим опором на розрив до600 МПа;
• Д2 — товщина покриття відповідає 2-ій групі;

Позначення в знаменнику:

• 43 2 (5) — характеристики шовного і наплавленого металу;
• Б — згідно приведеній вище таблиці типів покриттів відповідає основному типові;
• 1 — просторове положення, допустиме при зварці;
• 0 — назад полярний постійний струм.

При маркуванні електродів, застосовних для зварки конструкційних сталей (вуглецевих і низьколегованих) з тимчасовим опором на розрив до 600 МПа, тире після буквеного позначення «Е» (у знаменнику) не ставиться.

По ГОСТ 9466-75, металеві електроди, проведені методом опресовування, для виконання ручної дугової зварки сталей і наплавлення зовнішніх (поверхневих) шарів, що володіють особливими властивостями, наголошуються відповідним буквеним позначенням і розділені на класи:

• для зварки сталей вуглецевих і низьколегованих (з тимчасовим опором на розрив до 600 МПа) - маркування «У»;
• для зварки легованих сталей (тимчасовий опір понад 600 МПа) - маркування «Л»;
• для зварки легованих сталей високої теплостійкості - маркування «Т»;
• для зварки високолегованих сталей, що володіють особливими властивостями, - маркування «В»;
• для виконання наплавлення поверхневих шарів, що володіють особливими властивостями, - маркування «Н».

Електроди, призначені для зварювання високолегованих сталей, підрозділяються на класи залежно від хімічного складу і механічних властивостей наплавленого металу: таких електродів (по ГОСТ 10052-75) - 49 типів, що позначаються індексом «Е», за яким слідують цифри і букви. Цифри (дві), що стоять за індексом, інформують про вміст вуглецю (середнє, в сотих долях відсотка) в наплавленому металі. Наводяться наступні буквені позначення хімічних елементів (лапки при маркіровці не ставляться): азот - «А», ніобій - «Б», вольфрам - «В», марганець - «Г», мідь - «Д», молібден - «М», нікель - «Н», титан - «Т», ванадій - «Ф» і хром - «Х». Якщо середній вміст хімічних елементів в наплавленому металі менший, ніж 1,5% - цифри після буквеного позначення не виставляються.

Можливі просторові положення при зварці вказуються таким чином:

• якщо для даного типа електродів допустима зварка у всіх положеннях — «1»;
• всі положення, за винятком зварки в положенні зверху вниз — «2»;
• лише для горизонтального положення на площині, розташованій вертикально, для вертикального в напрямі від низу до верху і для нижнього положення — «3»;
•   лише для нижнього положення і нижнего в човник — «4».

15.09.2010