Загрузка ...
27 581 
При выборе электродов для данного вида сварки, имеется множество нюансов, как положение сварки, тип металла свариваемого изделия и его толщина, требования к прочности и многое другое. Все характеристики и назначение существующих на сегодня электродов, можно различать по специальной маркировке, напечатанной на пачке и на каждом электроде в отдельности.
Для простого хозяйственного человека, который сам решил сварить каркас для забора, теплицы, починить лопнувшую раму велосипеда, например, и впервые имеющего дело со сваркой, может показаться, что чем дороже взять электроды для ручной сварки, тем будет качественнее шов и легче произведена сварка.
Конечно, в зависимости от выбора производителя электродов, зависит их качество производства, но рассмотрим конкретно технические аспекты выбора электродов для ручной электродуговой сварки. Вот перечень самых элементарных критериев, по которым выбирают электроды:
- тип тока, выдаваемый аппаратом;
- толщина и состав свариваемого металла;
- пространственное положение свариваемого шва;
- удобство в работе и качество сварки.
Электроды выпускаются не только для ручной электродуговой сварки, но и многих других видов, однако большую часть все-таки выпускают именно для нее. Это связано с наибольшей частотой применения данного вида сварки, следовательно, потребность в электродах для нее, как расходных материалов, гораздо больше. Причем они сильно отличаются своим разнообразным химическим составом и геометрическими характеристиками, от чего и зависят все вышеперечисленные критерии.
Выбор электродов по типу тока сварочного аппарата
Аппарат для электродуговой ручной сварки может выдавать постоянный (AC) и/или переменный (DC) ток, при этом первый имеет две полярности: прямую и обратную.
Нужно знать, какой тип тока выдает аппарат; некоторые генерируют только переменные, есть и универсальные в этом плане.
На какой тип тока и полярность предназначен электрод, узнать не мудрено: для этого есть отдельное цифровое значение от 0 до 9 на маркировке пачки электродов.
Также оно указывает на важный параметр сварочного аппарата – напряжение холостого хода, необходимое для работы тем или иным электродом в режиме переменного тока (можно видеть на таблице ниже).
| Обозначение на маркировке пачки электродов | Полярность постоянного тока | Напряжение холостого хода переменного тока, В |
| 0 | обратная | не применяется |
| 1 | любая |
50 +/- 5 |
| 2 | прямая | |
| 3 | обратная | |
| 4 | любая | 70 +/- 10 |
| 5 | прямая | |
| 6 | обратная | |
| 7 | любая | 90 +/- 5 |
| 8 | прямая | |
| 9 | обратная |
В случае с самым простым аппаратом переменного тока, электроды для ручной дуговой сварки (электродуговой) обязательно нужно подбирать со стабилизирующим дугу покрытием (о покрытиях электродов в конце статьи). Это связано с движением тока: электроны идут от фазы к земле в одном направлении, затем наступает момент изменения полярности и движение меняется в другую сторону. И в момент нулевого значения тока (при переходе полярности), электрическая дуга между электродом и сварным изделием рвется.
При постоянном токе этого не происходит, и электроны движутся в одном направлении, от минуса к плюсу. Таким образом, обратная (DCEP, DC+) полярность – это та, при которой плюс подключен к электроду, а минус – к сварному изделию. При такой сварке поток электронов движется в сторону электрода, что приводит к сильному нагреву конца электрода. Сварка этой полярности чаще всего применяется, соответственно, большинство электродов для постоянного тока производится с расчетом на работу с обратной полярностью.
Прямая полярность (DCEN, DC-) соответственно, происходит, когда электрод подключен к минусу, сварное изделие – к плюсу; и таким образом электроны движутся в сторону свариваемого участка от электрода. Особенность такой сварки – очень сильный нагрев изделия, и подходящие электроды считаются специальными, предназначенными для скоростной сварки листового металла.
Выбор электродов по толщине и составу металла свариваемых деталей
Толщина и состав свариваемого металла также напрямую влияют на выбор электродов для ручной электродуговой сварки.
Здесь идет речь об электродах различного диаметра и назначения.
На изображении маркировки выделена красным характеристика диаметра электрода, которую необходимо сопоставить с таблицами ГОСТ (см. ниже), чтобы выяснить, какую толщину металла можно варить и какой силы ток аппарата для этого нужен.
Современные, покрытые виды электродов для ручной дуговой сварки, предназначаются к работе с такими видами сталей:
- углеродистых и низколегированных сталей;
- легированных конструкционных сталей;
- легированных теплоустойчивых сталей;
- высоколегированных сталей с особыми свойствами;
- для наплавки поверхностных слоев.
Их можно отличать, глядя на маркировку (ГОСТ 9466-75) на пачке, которая имеет набор букв и цифр, при наличии предпоследней буквы: У – для сварки углеродистых и низколегированных сталей; Л – для сварки легированных конструкционных сталей; Т — легированных теплоустойчивых сталей; В – для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами; Н – для наплавки поверхностных слоев.
При этом отдельным параметром есть диаметры электродов для ручной дуговой сварки, которые подбираются в зависимости от толщины свариваемого металла. Для сварки деталей с толщиной металла 1 мм, применяют в основном ручную аргонодуговую сварку или полуавтоматическую сварку. Это связано с тем, что электроды для ручной электродуговой сварки диаметром 1,6 мм, предназначенные для такой толщины металла изделий в России и других странах СНГ можно приобрести только под заказ, в свободной продаже их нет. А электроды диаметром больше 6 и до 12 мм используются для наплавки.
| Толщина металла свариваемых изделий (мм) | Диаметр плавящегося электрода с обмазкой для ручной электродуговой сварки | Необходимая величина тока сварочного аппарата (А) |
| 1-2 | 1,5-2 | 30-45 |
| 3 | 3 | 65-100 |
| 4-5 | 3-4 | 100-160 |
| 6-8 | 4 | 120-200 |
| 9-12 | 4-5 | 150-200 |
| 13-15 | 5 | 160-250 |
| 16-20 | 6-8 | 200-350 |
| Более 20 мм | 8-10 | от 300 |
В этой таблице величины тока приблизительны, приведены для примера, так как во многом они зависят от положения сварки, типа тока и покрытия электродов. При выборе электрода того или иного диаметра, нужно обращать внимание на потребляемую им силу тока: простенький, слабой мощности сварочный аппарат на 160 А, просто-напросто не потянет электрод 6-8 мм. И если у Вас такой слабый сварочный аппарат, то даже не беритесь варить большой толщины металлы.
Выбор электродов по пространственному положению свариваемого шва
Пространственное положение, в котором будет производиться сварка, также нужно учитывать, при этом стоит брать во внимание коэффициент, который прибавляется к сварному току, но это отдельная формула и объемная статья.
Самым высокопроизводительным и легким считается нижнее положение сварки (см. дальше), на него рассчитаны все виды электродов.
Существует пять видов электродов, классифицирующихся по критерию пространственного положения шва, и маркировка электродов для ручной дуговой сварки имеет соответственные цифровые значения от 1 до 5, расшифровка которых приведена ниже.
- Сварка во всех пространственных положениях шва.
- Сварка во всех положениях, кроме вертикальных сверху вниз.
- Сварка в нижнем, горизонтальном на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх.
- Сварка в нижнем и нижнем «в лодочку» положениях.
- Аналог №3, для вертикального пространственного положения сварки.
Для начинающего сварщика, конечно, самой простой будет сварка в нижнем положении: электрод направлен сверху вниз или под углом к нижележащему свариваемому изделию. Простота сварки в нижнем положении заключается в том, что сварная ванна не выпадает, как это может случиться в вертикальном и горизонтальном положении (по причине гравитации).
Выбор электродов по легкости в работе, качеству и экологичности
Стабильность дуги, качество шва и легкость в работе определяется в наибольшей степени покрытием электрода.
Причем важно, что покрытые электроды для ручной дуговой сварки отличаются не только составом, но и толщиной слоя, которая определяет качество шва и выглядит на маркировке упаковки в виде букв: М – тонкое покрытие; С – среднее; Д – толстое; Г – особо толстое покрытие электрода.
Качество же изготовления самого изделия электрода на маркировке выглядит в виде чисел: 1 – высокое качество; 2 – среднее; 3 – низкое.
Покрытие электрода – это также самая уязвимая его часть, которая может отсыреть или растрескаться/отвалиться при небрежной перевозке, хранении в сырости и под давлением; также обратите внимание на срок годности, чтобы успеть использовать покрытые электроды до его окончания. Всего существуют электроды с четырьмя основными видами покрытия, плюс еще два вида: смешанные и прочие.
| Обозначение на маркировке пачки по ГОСТ | Обозначение на маркировке пачки по ISO | Вид покрытия | Марки электродов для ручной сварки |
| А | A | Кислотное | ОММ-5, СМ-5, ЦМ-7, МЭЗ-4 |
| Б | B | Основное | УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, ЛКЗ-70, НИАТ-ЗМ, СМ-11 |
| Ц | C | Целлюлозное, органическое | ЦЦ-1, ОМА-2, ВСП-1, ВСЦ-2, ВСЦ-3, ВСЦ-4А, ВСЦ-60 |
| Р | R, RR (толстое) | Рутиловое | МР-3, АНО-1, ЗРС-1, ЗРС-2, ОЗС-4, ОЗС-6 |
Электроды с кислотным покрытием в работе образуют очень жидкую сварочную ванну, в которую металл от него переходит в виде капель. Горение дуги неустойчиво, металл во время сварки разбрызгивается, высокая вероятность прожига насквозь изделия в результате очень резкого повышения температуры от дуги. Большая вероятность образование трещин во время затвердевания, шов получается насыщенным кислородом, пористым. Наблюдается выделение токсичных веществ в воздух во время сварки.
Электроды с основным покрытием при сварке формируют короткую дугу; образуют вязкотекучую ванну, в которую металл с электрода переходит в виде средних и крупных капель. На переменном токе, при большом вмещении в составе покрытия CaF2 (плавиковый шпат), наблюдается усложнение процесса сварки.
Шов наиболее качественный среди остальных, лучшие характеристики вязкости, плотности; гораздо меньше вероятность образования трещин, чем при использовании кислотного электрода. Электроды с основным покрытием – это электроды для ручной сварки, применяемые в работе по высоконагруженным конструкциям, которые находятся под давлением.
Из недостатков стоит отметить тщательную подготовку сварного изделия (разделка кромок швов сварных изделий, их зачистка), а также необходимость его прокалки перед сваркой, без которой будет высокое порообразование.
Электроды с органическим, целлюлозным покрытием предназначены для любого положения сварки, но велико разбрызгивание металла и шов, который получается – грубо выглядит, таким образом, не подходит для однопроходных лицевых швов. В них наибольшая доля газообразующих компонентов, которые при горении, обеспечивают хорошую защиту металла в зоне сварной ванны и поддержку дуги от угасания.
Меньшая доля шлакообразователей позволяет беспрепятственно формировать шов. Перегрев при их использовании исключен, металл не стекает и быстро остывает. Наилучшее применение – сварка вертикальных швов сверху вниз; сварка первого корневого шва трубопроводов в положении сверху вниз.
Электроды с рутиловым покрытием самые распространенные и легкие в работе для начинающих сварщиков типы электродов для ручной дуговой сварки, которые также чаще всего применяют в хозяйственной практике. Они хороши легким возбуждением дуги, ее стабильным горением (в т. ч. при изменении ее длины) и хорошим видом шва с минимумом брызг, качество прочности которого также на высоте.
Причем те, что содержат большую часть TiO2, позволяют варить по второму разу по шлаку предыдущего слоя шва, не удаляя его. Низкое выделение токсичных веществ в воздух, стойкость к порообразованию, хорошая отделяемость шлака. Лучше всего в сварке прихватками, угловых и финальных лицевых швов.
Состав покрытия электродов (для общего развития)
Химический состав, который содержит покрытие электродов для ручной дуговой сварки Вам знать не нужно, но для общего развития, так сказать, можно выделить перечень компонентов, входящих в состав любого из его вышеперечисленных видов:
- газообразователи;
- шлакообразователи;
- раскислители;
- стабилизаторы;
- легирующие компоненты;
- связующие компоненты.
Газообразующие компоненты представляют собой минералы (мрамор, магнезит) или органические вещества (мука, крохмал). Они выгорают с выделением газов в пространство около сварочной ванны, функция которых – защищать металл от кислорода и поддерживать состояние дуги.
Шлакообразующие компоненты – кислые окислы (SiO2, TiO2, Al2O3), основные окислы (CaO, MnO, MgO), галогены (CaF2). Они содержатся в мраморе и граните. Эти компоненты выводят вредные для металла примеси во время процесса сварки, повышая его качество.
Раскисляющие компоненты представляют собой железосодержащие соединения марганца, титана, кремния. Они восстанавливают часть металла, который в виде оксидов выступает на поверхность сварной ванны во время работы.
Стабилизирующие компоненты поддерживают стабильное горение электрической дуги между изделием и электродом. Это достигается за счет входящих в их состав элементов с низким потенциалом ионизации (натрий, кальций, калий и др.), которые содержатся в мраморе и меле.
Легирующие компоненты направлены на увеличение прочности и стойкости к коррозии металла шва. Они содержатся в покрытии электродов в виде железосодержащих сплавов хрома, титана, вандия.
Связующие компоненты связывают, склеивают вышеперечисленные порошковые компоненты воедино.
В этой статье представлены марки электродов для ручной дуговой сварки по Российским, Советским стандартам ГОСТ 9466-75, ГОСТ 9467-75, которые до сих пор за норму применяются на просторах СНГ и по которым производятся на огромных мощностях отечественных производителей высокого качества электроды. Есть и Европейские, США зарубежные стандарты, как ISO, например.
AC это переменный ток, а DC постоянный. Автор же данной статьи утверждает обратное.