Каждый сварщик должен знать различия между различными типами электродов. Чтобы сделать эти знания максимально систематизированными и понятными, мы разделили героев нашего обзора на различные группы по разным показателям. Исходя из этих критериев, вы можете выбрать лучший вариант.
Что такое электроды и где они применяются: виды по материалам
При изготовлении металлоконструкций или выполнении других ремонтных или строительных работ без сварки не обойтись. Этот вид соединения считается достаточно сложной процедурой, требующей специального оборудования и расходных материалов — электродов.
Что такое электрод? Сварочный электрод — это стержень с покрытием или без покрытия, используемый для сварки и соединения кромок деталей. Для каждого процесса сварки необходимо выбирать определенный тип присадочного металла в зависимости от требуемых технологических и качественных параметров.
Что такое?
Структура электродов одинакова, несмотря на различные области применения. Из чего сделаны электроды? Основные элементы следующие:
- стержни — изготовленные из металлических или неметаллических материалов
- металлические или неметаллические (некоторые типы не имеют покрытия),
- Контактная информация.
Основным компонентом изделия является стержень, который расплавляется под действием высокотемпературного токового нагрева и заполняет металлом сварочную ванну. Качество получаемого сварного шва тем выше, чем ближе состав стержня к материалу соединяемых элементов.
Цель оболочки — создать среду инертного газа вокруг электрода во время сварки и предотвратить попадание примесей в сварочную ванну. Выбор правильного типа электрода для покрытия в значительной степени зависит от процесса сварки и характера соединяемого металла.
Непокрытый конец электрода используется для зажигания дуги, которая расплавляет стержень и пространство вокруг него.
Сварщик перемещает электрод по спирали для создания шва и соединения деталей таким образом, чтобы материалы были прочно скреплены друг с другом. При использовании этой технологии пик температурного шока постоянно смещается, элементы, которые еще не скреплены, плавятся, заполненная ванна постепенно остывает, и образуется прочное, постоянное соединение.
Наиболее часто используются так называемые безэлектродные процессы, которые осуществляются путем нагрева и склеивания полимеров, например, кровельных мембран.
Материалы изготовления
Для производства сварочных прутков и электродов для наплавки используется специальная проволока, требования к которой указаны в ГОСТ 2246-70. Стандарт описывает химический состав и марки металлов, основные размеры, специальную маркировку, хранение и транспортировку.
Твердые сварочные электроды, а также электроды, используемые для сварки, изготавливаются из холоднокатаной стальной проволоки сечением 0,3-12 мм.
Провод доступен в трех категориях:
- углеродистые легированные, для использования при сварке деталей из низколегированных и углеродистых легированных сталей,
- легированная проволока, для деталей из конструкционных, высокотемпературных и низколегированных сталей,
- высоколегированный сплав, используемый для изготовления нержавеющей стали, хромоникелевых и хромовых сплавов.
Классификация электродов, используемых для нанесения покрытий на поверхность и сварочных процессов, основана на следующих принципах.
- Цель,
- технологическая специализация
- толщина и тип покрытия
- химический состав покрытия и стержня,
- механические свойства сварного шва,
- метод формирования покрытия.
К свойствам расходных материалов предъявляются определенные требования:
- Гарантия стабильности дуги и хорошей свариваемости,
- Формирование сварного шва с требуемым химическим составом,
- равномерное сплавление проволоки и оболочки,
- минимизация дисперсии электродного металла,
- максимальная эффективность процесса,
- легкое удаление шлака,
- гарантия требуемой прочности покрытия,
- возможность длительного хранения,
- минимизировать выброс токсичных веществ во время сварки.
Менее распространенными, но популярными проводниками являются угольные электроды для сварки медных проводов, например, в электродрелях или двигателях.
Первые представляют собой изделия, которые во время сварки превращаются в расплавленный металл, а после застывания сплавляются с двух концов и действуют как своеобразный «клей».
Сварочный электрод
Сварочный электрод — металлический или неметаллический стержень из токопроводящего материала, используемый для проведения электричества к свариваемому изделию. В настоящее время выпускается более двухсот различных марок электродов 1 2 3, причем более половины всего ассортимента составляют плавящиеся электроды для ручной дуговой сварки 1.
Сварочные электроды делятся на плавящиеся и неплавящиеся. Неплавящиеся электроды изготавливаются из тугоплавких материалов, таких как вольфрам по ГОСТ 23949-80 4 «Электроды сварочные неплавящиеся вольфрамовые», синтетический графит или электротехнический углерод. Сварочные электроды изготавливаются из сварочной проволоки, которая подразделяется на углеродистую, легированную и высоколегированную проволоку 6 по ГОСТ 2246-70 5. В процессе литья под давлением металлический стержень покрывается защитным слоем. Задача покрытия — металлизировать сварочную ванну, защитить ее от атмосферных воздействий и обеспечить более стабильное горение дуги.
Содержание
История сварочных электродов неразрывно связана с историей сварки и сварочных технологий. Впервые электрод был использован в экспериментах по исследованию свойств электрической дуги (1802 г. профессор В.В. Петров). В 1882 году русский изобретатель Николай Николаевич Бенардос предложил использовать электрическую дугу, выжигаемую между угольным электродом и металлической деталью, для соединения металлических кромок 7 .
Почти одновременно с Н. Н. Бенардо, другой важный русский изобретатель, Николай Гаврилович Славянов, работал над созданием дуговой сварки. Он критически оценил изобретение Бенарда и значительно улучшил его, особенно в отношении металлургии сварки. Николай Гаврилович заменил нерасходуемый угольный электрод металлическим стержнем, по химическому составу близким к свариваемому металлу. Другим важным достижением Славянова считается использование флюса, который защищает сварочную ванну от окисления, прожога металла и накопления вредных примесей серы и фосфора в сварном шве 7 8 .
В 1904 году швед Оскар Кьеллберг основал компанию ESAB в Гетеборге. Деятельность компании связана с применением сварки в судостроительной промышленности. В результате собственных исследований и наблюдений Кьеллберг изобрел процесс сварки плавящимися электродами с покрытием. Покрытие стабилизировало горение дуги и защищало зону дуговой сварки. В 1906 году он получил патент на «процесс электрической сварки и электроды для этой цели «9. Использование электродов с плавящимся покрытием привело к развитию и применению технологии сварки в различных отраслях промышленности.
В 1911 году англичанин А. Штроменгер значительно усовершенствовал покрытие электрода. Предложенное им покрытие состояло из асбестовой проволоки, пропитанной силикатом натрия. Эта проволока была намотана на металлический стержень. На проволоку также была намотана тонкая алюминиевая проволока. Такая конструкция электродного покрытия обеспечила защиту сварочной ванны и металла шва от атмосферного воздуха в результате образования шлака. Алюминий использовался в качестве раскислителя и обеспечивал удаление кислорода. Под названием «квазидуга» эти электроды получили широкое распространение в Европе и Америке 10 .
В октябре 1914 года С. Джонс получил британский патент на метод изготовления электрода, покрытого обжимками. Металлический стержень продавливался через матрицу, когда заряд находился на стержне 10 .
В 1917 году американские ученые О. Андрус и Д. Стреза разработали новое электродное покрытие 10. Стальной стержень был завернут в бумагу, склеенную силикатом натрия. Во время сварки это покрытие выделяло дым и защищало сварочную ванну от воздуха. Также было обнаружено, что бумажное покрытие зажигало дугу сразу же при первом контакте и стабилизировало ее горение. В 1925 году англичанин A. O. Смит использовал защитные и легирующие порошки для улучшения качества покрытия электродов. В то же время французские изобретатели О. Са-Разен и О. Компания Moneiron разработала покрытие электродов, которое содержало соединения щелочей и щелочноземельных металлов: Полевой шпат, мел, мрамор и сода. Из-за низкого потенциала ионизации таких элементов, как натрий, калий и кальций, дуга легко возбуждается и продолжает гореть 10 .
Вольфрамовые электроды, которые не расходуются, предпочтительны для сварки нержавеющей стали. При использовании железных проводников соединение не обладает необходимой прочностью и эстетикой сварки.
Типы покрытий сварочных электродов
Сегодня можно приобрести широкий ассортимент электродов. В домашних условиях чаще всего используется оборудование для сварки низкоуглеродистой стали. Именно для этой цели мы и будем выбирать электроды. Но прежде чем мы это сделаем, необходимо вкратце поговорить о типах электродных покрытий.
Всего существует четыре типа:
- Базовый,
- Базовый,
- Базовый,
- Основы.
Само собой разумеется, что каждый из четырех типов электродов используется для своего конкретного применения. Электроды с основным и целлюлозным покрытием используются для сварки ответственных конструкций постоянным током.
Рутиловые электроды подходят для сварки как на переменном, так и на постоянном токе. Они не используются для критических установок, но эти электроды характеризуются легким зажиганием и не выбрасывают металл.
Выбор диаметра электрода
При выборе сварочных электродов учитывайте толщину металла. Чем он толще, тем толще должны быть электроды. Для сварки металла толщиной 2-5 мм хорошо подходят электроды диаметром 3 мм. Очень тонкие металлы толщиной менее 1,5 мм редко свариваются в домашних условиях.
Второй момент — это настройка сварочного аппарата на выбранный диаметр электрода. Здесь для простоты расчета можно использовать следующее эмпирическое правило: 20-30 А на 1 мм электрода. Поэтому нетрудно подсчитать, что для сварки электродами диаметром 3 мм требуется сварочный ток порядка 80-90 А.
