Из чего состоит электрод: типы и состав обмазки

Из чего состоит электрод? Для всех видов основные компоненты неизменны: стержень из металла или неметалла, контактный наконечник и обмазка. В качестве покрытия применяют двуокись титана, полевые шпаты, ферромарганец и соль магния. Также добавляют компоненты с легирующими свойствами.

Что учесть? Чтобы было проще отличить один вид электродов от другого, придумана специальная маркировка. Благодаря буквенным и цифровым обозначениям сварщики понимают, какая разновидность стержней перед ними и для каких работ подходит.

Назначение сварочных электродов

Современные сварочные электроды, представленные на рынке, делятся на виды, причем классификация может быть проведена по различным критериям. Одно из оснований разделения электродов – металл, на работу с которым они рассчитаны. К примеру, есть стержни, предназначенные для сваривания углеродистых и низколегированных марок стали, высоколегированных сталей и различных других сплавов, а также для наплавки. Соответственно, чтобы безошибочно сделать выбор оснастки для конкретной работы, нужно знать, из чего состоит электрод и для сварки какого металла он пригоден.

Также электроды отличаются по другим параметрам: тип покрытия и его толщина, род и полярность сварочного тока, допустимые пространственные положения в ходе выполнения работ. Скажем, по последней характеристике бывают стержни, которыми пользуются только для сварки из нижнего положения, или для всех положений, кроме снизу вверх, и т. д.

От правильного выбора электродов напрямую зависит качество сваривания сплавов, быстрота и эффективность работ. Здесь сказываются даже такие нюансы, как глубина прогревания металла, легкость разжигания дуги и ее стабильность. То, из чего состоит сварочный электрод, непосредственно влияет на процесс соединения заготовок. От марки стержня зависят следующие параметры:

• поддержание стабильности дуги в процессе выполнения работы;
• равномерность плавления металла;
• формирование аккуратного шва;
• минимизация разбрызгивания расплавленного металла;
• обеспечение высокой эффективности сварки;
• возможность формирования прочного стыка;
• минимизация токсичных испарений.

Кроме того, качественный электрод должен способствовать удалению лишнего шлака, который возникает при выполнении сварочных работ.

Свойства компонентов покрытия электрода

Для получения прочного и ровного сварочного шва требуются специальные компоненты, присутствующие в составе покрытия стержней. Варьируя электроды по этому показателю, можно добиться создания условий, позволяющих соединить металлические поверхности максимально быстро и надежно.

Читайте также: «Сварка оцинкованных труб: способы, ограничения»

Разберем, из чего может состоять обмазка сварочных электродов:

• Целлюлоза используется, чтобы создать газовое облако над местом соединения.
• Фторид кальция применяется с целью повышения плавкости металла.
• Карбонаты способствуют образованию шлака, который обеспечивает защиту сварного соединения.
• Кремний и магний выполняют функцию раскислителей в сварочном процессе.
• Диоксид титана актуален, когда требуется улучшить отвердевание.
• Каолин придает пластичность.

Охарактеризуем решаемые задачи в зависимости от того, из чего состоит обмазка электрода.

Стабилизация разряда

С этой целью в обмазке присутствуют вещества, имеющие низкий показатель потенциала ионизации. За счет этого в процессе сваривания дуга насыщается свободными ионами, что стабилизирует реакцию горения. Покрытие электродов подобного назначения может основываться на различных компонентах: поташ, натриевое либо калиевое жидкое стекло, мел, титановый концентрат, барий углекислый и т. д. Исходя из их функциональности, эти покрытия обозначаются как ионизирующие.

Защита сварочной ванны от воздействия атмосферных газов

Для получения надежного шва необходимо защитить расплавленный металл от воздуха, чтобы не допустить окисления. Данную функцию выполняет облако, которое создается испаряющейся обмазкой стержня. Также используются вещества, которые принимают участие в формировании шлакового слоя – он укрывает сварочную ванну от атмосферных газов. К первой категории компонентов, которые обеспечивают газообразование, можно отнести декстрин, целлюлозу, крахмал, пищевую муку и пр. Шлакообразующими являются каолин, мрамор, мел, кварцевый песок, титановый концентрат и др.

Помимо того, что шлак защищает шов от воздействия воздуха и вызванного этим окисления, он выполняет еще одну полезную функцию: уменьшает скорость охлаждения металла и препятствует его кристаллизации, что позитивно сказывается на выходе из свариваемых сплавов газов и лишних примесей.

Легирование металла шва

Это улучшает характеристики сварного шва. Среди металлов, способствующих легированию, необходимо выделить титан, марганец, кремний и хром.

Раскисление

На качестве сварного шва негативно сказывается кислород, вступающий в химическую реакцию с расплавленными металлами. Для удаления кислорода в процессе сварки применяются особые вещества – раскислители. Их задача состоит в том, чтобы «перетягивать» реакцию на себя и не допускать окисления обрабатываемой заготовки. В качестве раскислителей употребляются титан, молибден, алюминий или хром – они добавляются в покрытие электрода как ферросплавы.

Читайте также: «Ручная механизированная сварка: виды и особенности»

Соединение всех составных элементов стержня

Покрытие, наносимое на электроды, нуждается в скреплении, чтобы компоненты не рассыпались в процессе работы. Оптимальными вариантами в современных условиях считаются силикат натрия и жидкое калиевое стекло. Помимо того, что они скрепляют элементы электрода, эти вещества еще стабилизируют сварочную дугу, так что их использование широко распространено.

5 основных типов покрытия электродов

На результат сваривания сильно влияют параметры электрода, основными из которых являются химический состав и толщина покрытия. Это определяет стабильность электродуги и особенности поведения металла в процессе сварки. По тому, из чего состоит покрытие электродов, выделяется несколько их разновидностей.

Рутиловые

Свое название они получили от главного компонента – минерала рутила, который химически является диоксидом титана. В качестве добавок к рутилу используют кремнезем, карбонат магния и кальция, ферромарганец. Преимущество данных электродов заключается в том, что разбрызгивание металла в сварочной ванне сводится к минимуму. Соответственно, это способствует получению ровного и надежного шва с легким отделением окалины. Дополнительное достоинство рутиловых стержней – облегчение повторного зажигания дуги. Наконец, эти электроды абсолютно безопасны для здоровья сварщика.

Рутиловые электроды подразделяются на категории: помимо чистых по химическому составу покрытий, бывают смешанные – рутилово-основные, рутилово-целлюлозные и рутилово-кислые. Данные электроды достаточно универсальны и подходят для различных видов сварки.

Целлюлозные

Характерной их особенностью является испарение части содержащихся в покрытии компонентов – при сварке образуется газовое облако, а шлаков, наоборот, получается немного, что особенно удобно при работе с вертикальными швами. Кроме целлюлозы, в состав включаются органические смолы, тальк и ферросплавы. Правда, среди недостатков таких электродов следует выделить низкую пластичность металла шва, что связано с выделением большого объема водорода при сгорании, а также повышенное количество брызг в сварочной ванне.

Основные

К этой группе относятся карбонаты магния и кальция – преимущественно мрамор, доломит и магнезит. Оптимальный режим при работе с такими электродами – использование постоянного тока, так как плавиковый шпат (фторид кальция), добавляемый в основные стержни, хуже себя ведет при переменном.

Читайте также: «Сварка цветных металлов: особенности технологических процессов»

Электроды магниево-кальциевой группы применяются при сварке ответственных конструкций, прежде всего, из стали. При этом шов получается пластичным и надежным, хотя внешне он часто выглядит непрезентабельно – довольно грубый и выпуклый. Особые требования предъявляются к условиям хранения данных стержней: в силу высокой гигроскопичности состава подходит только сухое место.

С ферропорошком

Присутствие в составе покрытия железного порошка способствует повышению производительности труда, поскольку при этом увеличивается проплавляющая способность дуги. Это делает шов качественнее и облегчает повторное зажигание дуги.

Кислые

Данный вид покрытия электродов включает в себя оксиды железа и марганца. В процессе сваривания они выделяют кислород. Плюс здесь состоит в уменьшении поверхностного натяжения, что делает расплавленный металл более текучим. С одной стороны, это позволяет ускорить выполнение работы, с другой же – увеличивает опасность подрезов.

Также нужно учитывать, что оксиды с участием марганца оказывают вредное влияние на здоровье человека, поэтому обращаться с данными электродами следует аккуратно – сейчас им чаще предпочитают рутилово-кислые стержни, не имеющие таких побочных эффектов.

Таким образом, выбирая сварочные стержни, в первую очередь нужно ориентироваться на то, из чего состоит покрытие электрода.

Маркировка электродов

Действующий в нашей стране ГОСТ 9466-75 определяет и нормы по соотношению внешнего диаметра электрода D к диаметру стержня d.

• тонкие (М) – для них показатель D/d составляет менее 1,2;
• средние (С) – соотношение колеблется от 1,2 до 1,45;
БдшЮБиЮтолстыеБ.иЮ (Д) – 1б45 Б В.в Б 1б8жБ.дшЮ
• особо толстые (Г) – внешний диаметр больше диаметра стержня более чем в 1,8 раза.

Вообще маркировка современных электродов включает в себя несколько параметров, и насчитываются десятки различных модификаций. Выглядит это как ряд букв и цифр, где каждый символ имеет определенное значение: указываются тип покрытия, пространственное положение, параметры сварочного тока, а также особые характеристики электрода.

К примеру, если маркировка имеет вид Е432–Б 1 0, то это расшифровывается так:

• Е – указывает на плавящийся электрод;
• 4 – степень устойчивости шва к коррозии, оцениваемая по шкале от 0 до 5;
• 3 – уровень нагревания шва: чем больше цифра, тем жаропрочнее соединение;
• 2 – это предел рабочей температуры шва, также имеющий свои границы;
• Б – тип обмазки, в данном случае это основное покрытие;
• 1 – универсальный электрод для всех положений;
• 0 – характеристики тока, здесь речь идет о постоянном токе обратной полярности.

Во влажных электродах содержится вода, что плохо сказывается на качестве соединения и приводит к образованию трещин. Чтобы избежать этого, перед началом сварки рекомендуется прокалить электроды. Если предстоит сваривание ответственных конструкций, то нужно брать электроды с пониженным содержанием водорода.

Читайте также: «Электромуфтовая сварка: преимущества, технологии, проверка качества»

Современное производство сварочных электродов обеспечивает не только строгое соблюдение количественного содержания компонентов, но и равномерное распределение покрытия по всей длине.

За это отвечает точное оборудование, настроенное на выполнение всех технологических операций, включая качественное измельчение и просеивание используемых веществ, соединение их в определенных пропорциях, формирование нужной консистенции обмазочного состава и его нанесение на стержень методом опрессовки, просушку электродов в специальных камерах и прокалку.

Роль связующего элемента компонентов обмазки, как правило, выполняет жидкое стекло.

Часто задаваемые вопросы о составе электрода

В чем главные различия между разными типами сварочных электродов?

Принципиальные отличия в том, из какого металла состоит электрод и каков состав обмазки. Кроме того, бывают электроды без обмазки, которые называются неплавящимися: основное применение они находят в аргонодуговой сварке.

Какие стержни используются для водородной сварки?

Атомно-водородная сварка предполагает участие в процессе газообразного водорода – здесь дугу создают электроды, которые состоят из вольфрама.

Что обозначает литера У в маркировке электрода?

Буква У относится к ряду, применяемому для классификации электродов по назначению: помимо У, еще могут быть Л, Т, В и Н. Что касается данного типа, то он предназначен для сваривания углеродистых и малолегированных сталей.

В целом роль электродов в электродуговой сварке крайне важна, и от их правильного выбора, а также качества зависит эффективность, скорость работы и, самое главное, надежность полученного соединения.