Які існують види електродів? Типи і види електродів

Зварювання являє собою технологічний процес отримання надійних з`єднань шляхом нагрівання кромок деталей до температури плавлення. Ручна дугова - найбільш поширений її вид. Цей спосіб високопродуктівен, універсальний, технологічно простий і доступний в домашніх умовах.

суть РДС

Кромки деталей, що з`єднуються плавляться за рахунок виділеної теплоти іонізованим потоком частинок між катодом і анодом - електричною дугою. Іонізація відбувається внаслідок наявності струму і короткого замикання між двома полюсами при постійних або змінних характеристиках.

Інструментом, який використовується для створення та горіння дуги, є електрод - стрижень металевого або неметаллического походження. Робота може виконуватися як одним, так і кількома стрижнями з можливістю створення додаткової дуги між ними (зварювання трифазної дугою). Іонізований потік електронів оточений випарами з інструменту і його покриття, плавиться металу деталей, що з`єднуються, результатів їх взаємодії з повітрям. Види електродів для зварювання визначаються з урахуванням всіх характеристик, притаманних конкретного матеріалу.

Класифікація стрижнів за матеріалом виготовлення

За своєю суттю всі зварювальні інструменти для РДС діляться на плавляться та не плавляться.

• Плавляться: металеві інструменти, виготовлені з чавуну, сталі, алюмінію, міді (в залежності від типу зварюваного металу). Стрижень виступає катодом або анодом, а також виконує функції присадочного матеріалу для заповнення зварювальної ванни і освіти шва.
• Неплавкі: стрижні вугільні, з графіту, з вольфрама- виконують тільки первинну функцію-додатково використовується присадний металева проволока- вольфрамові потрібні при аргонодуговой зварюванні.

Серед першої групи виділяють основні види електродів:

• Без покриття. Цей тип інструментів не використовується для РДС.
• Покриті. Відповідне покриття застосовується для підтримки стабільності дуги, захисту металу від вигорання, від впливу газів, підвищення механічних характеристик шва шляхом природного легування (попадання легуючих елементів з плавящееся стержня в зварювальну ванну).

Застосування по виду робіт

Види електродів для ручного дугового зварювання, перераховані вище, мають індивідуальне застосування в залежності від способу робіт.

Вугільні непокриті електроди - первинне зварювальне винахід, яке належить Н. Н. Бенардосу і відноситься до 1882 року - використовуються і в сучасності. Особливості: постійний струм, пряма полярність, додаткова подача присадного дроту, дуга стабільна, стрижень згорає повільно, науглероживания не відбувається. Застосування зворотної полярності знижує характеристики дуги і шва (він науглероживается).

Металеві електроди - наступний винахід в сфері технології зварювання, яке належить Н. Г. Славянову (1888 р.) Разом з ними зародилися прообрази сучасних зварювальних апаратів. Зварювання за допомогою плавких стрижнів знайшло більш широке застосування в промисловості і отримало активний розвиток. На сьогоднішній день використовується в ручного дугового, автоматичного і напівавтоматичного (під флюсом) зварюванні.

Вольфрамовий електрод, внаслідок високої температури плавлення 3422 С застосовується в якості не плавиться при аргонодугового зварюванні. Таким чином, різним зварювальним технологіям відповідають конкретні види електродів.

Розподіл за призначенням

Призначення - це та характеристика, відповідно до якої розподіляються абсолютно всі відомі електроди. Види і застосування стрижнів позначається однією буквою (ГОСТ 9466-75):

• конструкційні стали, в тому числі низьколеговані з міцністю 60 кгс / мм² (600 Мпа) в маркуванні позначаються літерою «У» - вуглецеві;
• леговані конструкційні стали, мають міцність 600 Мпа - «Л»;
• високолегіровані конструкційні стали - «В»;
• теплостойкие леговані стали - «Т»;
• сплави з особливими властивостями, для яких характерна наплавка - «Н».

Призначення вказується в розгорнутій марці.

покриття стрижнів

Різноманітні за складом і походженням покриття використовуються в індивідуальних випадках для різних матеріалів. Застосовуються наступні види покриття електродів:

• Кислі «А». Містять феромарганець і феросиліцій. Застосовуються для прямого або постійного струму. Характеризуються високими швидкостями плавлення. Краще використовувати для нижніх швів.
• Рутилові «Р». Містять рутил (двоокис титану), карбонати, алюмосилікати, феромарганець, рідке скло. зварювання швів будь-якого положення і типу прямим або постійним струмом. В результаті послідовних хімічних реакцій утворюється захисний шлак, який попереджає вигоряння елементів. Хороша якість зварних з`єднань, низька токсичність.
• Целюлозні «Ц». До складу входять целюлоза, марганцева руда, тальк, рутил, феромарганець. Утворюються захисні гази навколо дуги і зварювальної ванни. Для всіх швов- висока швидкість виконання робіт-хороше якість-не можна допускати перегрева- великі втрати при розбризкуванні. використовуються для нероз`ємних з`єднань трубопроводів.

Відео: типи електродів

• Основні «Б». У складі карбонати і фториди кальцію. Відбувається утворення захисного вуглекислого газу внаслідок реакції вуглецю з карбонатів з киснем горіння дуги. Бажано виконувати роботи під постійним струмом з полярністю в зворотному напрямку. Під час зварювання під змінним виходить низькоякісний шов, потрібні додаткові технології для підвищення його механічних характеристик.
• Інші «П». Містять легуючі елементи. Якість шва підвищується за рахунок введення в нього певної кількості легуючих елементів з плавиться.
• Спеціальні. Містять рідке скло з смолосодержащімі речовинами. Захищають від проникнення вологи. Застосовуються для зварювання під водою.

Конкретні призначення мають всі покриті електроди. Основним видом покриття є рутилове внаслідок своєї універсальності. Покриття виконують захисні функції шляхом розкислення сплаву в зварювальної ванні, додавання в нього легуючих елементів, освіти ореолу захисних газів або шлаку. Це дозволяє уникнути нижчої якості шва, ніж у матеріалів кромок деталей, забезпечити формування добротних зварних з`єднань.

Вимоги до інструментів, встановлені ГОСТ 9466-75

• Електроди повинні бути виготовлені з якісного матеріалу.
• Покриття має бути цілісним, не мати значних дефектів (допускається існування дрібних вм`ятин і тріщин без здуття і пористості).
• Висока механічна стійкість до випадкових ударних навантажень.
• Різні види покриття електродів повинні рівномірно оплавлятися, що не обсипатися, неутворювати нерівних острівців, що не розбризкується понад допустимих характеристик.
• Стрижень повинен забезпечувати освіту якісного шва: без тріщин, пор, місцевого надлишку наплавленого металу.
• Раціональний вибір відповідно до урахуванням всіх необхідних параметрів і дотримання технології - запорука формування надійного міцного з`єднання.

Вибір стрижня в залежності від розміру

Початківцю зварнику більш відомі види електродів, що визначаються за розміром. Діаметр інструменту, за допомогою якого будуть проводитися роботи, вибирається строго відповідно до товщини деталі, що зварюється. Він не шифрується, а чітко вказується в маркуванні інструменту. Довжина електрода також фіксована відповідно до його діаметром. Важливо мати поняття про довжину зачищеного непокритого кінця інструменту.

Для домашніх зварювальних робіт найбільш часто використовуються види електродів для дугового зварювання з діаметром 2-4 мм. Товсті стрижні застосовні в ремонтних майстернях і на виробництві.

товщина покриття

Вона має своє позначення в маркуванні інструменту. Визначається коефіцієнтом її відносини D (мм) до товщини самого стрижня d (мм). Розподіляється на 4 групи:

• тонке «М» (коефіцієнт до 1,2);
• середнє «С» (коефіцієнт має значення в межах від 1,2 до 1,45);
• товсте «Д» (коефіцієнт - в межах 1,45-1,8);
• особливо товсте «Г» (значення коефіцієнта понад 1,8).

На результати робіт впливають не тільки види покриттів електродів ручного дугового зварювання, а й товщина самого покриває шару, а також розміри стержня. Правильний підбір розміру електрода забезпечує хорошу швидкість робіт, якісні параметри дуги і формованого з`єднання.

Відео: Зварювання (види зварювання)

Вибір стрижнів в залежності від типу шва і його просторового положення

Шви мають кілька класифікацій:

• Залежно від дії основних сил: флангові, лобові, косі, торцеві.
• Відповідно до положення деталей, що зварюються: стикові, кутові, таврові, з`єднання внакладку.
• Залежно від наявності скосу кромок: зі скосом, без скоса.
• Відповідно до положення в просторі: нижні, верхні, горизонтальні, вертикальні.

На вибір впливає просторове положення шва. Його тип позначається в маркуванні стрижня.

• 1 - для зварювання у всіх положеннях;
• 2 - виключення відносяться лише до вертикальних швах зверху вниз;
• 3 - для нижніх швів, горизонтальних у вертикальній площині, вертикальних від низу до верху;
• 4 - для нижніх швів.

Тип шва щодо просторового положення враховується при визначенні значень струму.

Вплив електричних параметрів дуги на вибір зварювальних інструментів

Зварювання може здійснюватися під прямим або постійним струмом, прямий ( «мінус» на електроді, «плюс» на виробі) або зворотної полярності. Вибір залежить від зварюваного матеріалу і його властивостей. Вид струму визначається джерелом харчування.

В якості основного обладнання, що генерує і (або) перетворює струм, можуть використовуватися: трансформатори і осцилятори (знижують напругу мережі до необхідних значень), перетворювачі і випрямлячі (перетворять змінний струм мережі в постійний струм зварювального процесу).

Параметри, необхідні для займання дуги, значно відрізняються від тих, які простежуються під час її підтримки. Напруга, необхідна для швидкого освіти дуги, називається напругою холостого ходу. Розглянемо значення напруг, необхідні для займання дуги і для підтримки її горіння.

Види зварювальних електродів розрізняються залежно від мережевих характеристик і позначаються цифрами від 0 до 9:

• 0 - тільки для постійного струму зворотної полярності;
• 1-9 - для будь-яких струмів;
• 1, 4, 7 - будь-яка полярність;
• 2, 5, 8 - пряма;
• 3, 6, 9 - зворотна;
• 1-3 - напруга холостого ходу 50 В;
• 4-6 - 70 В;
• 7-9 - 90 В.

Вибір впливає на особливості технології та якісні характеристики швів. Так, найменшу глибину проварювання забезпечує робота зі змінними параметрами мережі. Використовується для невибагливих матеріалів і нескладних конструкцій. При зварюванні дугою з постійними характеристиками і зворотною полярністю глибина зварювальної ванни і механічні властивості шва виходять на 50% вище, ніж навіть при прямій полярності. Використовують для неподатливих матеріалів і відповідальних конструкцій.

Визначення сили струму

При дугового зварювання ручного типу вона може бути різною - від 30 до 600 А. Вибір необхідного значення здійснюється в залежності від діаметра робочого електрода і типу шва щодо просторового положення. Обчислюється таким чином:

• Для нижніх швів: I = d * k.
• Для верхніх - I = k * d * 0,8.
• Для горизонтальних - I = k * d * 0,85.
• Для вертикальних швів - I = k * d * 0,9.

де I - сила струму, А;

d - діаметр, мм;

k - коефіцієнт, А / мм.

Коефіцієнт залежить від діаметра стержня:

• для електродів товщиною 1-2 мм - k = 25-30 А / мм;
• 3-4 мм - k = 30-45 А / мм;
• 5-6 мм - k = 45-60 А / мм.

Підвищення сили прискорює робочий зварювальний процес. Перебільшення допустимих значень може привести до перегріву крайок, надмірного вигоряння компонентів, погіршення якості зварного шва.

маркування

З метою розгляду всіх нюансів маркування важливо привести стандартний приклад відповідно до ГОСТ 9466-75 і 9467-75: (Е42А-УОНИ-13 / 45-3,0-УД) / (Е432 (5) -Б10).

• Марка: УОНИ-13/45.
• Тип: Е42А - електрод для РДС, забезпечує міцність шва 420 Мпа підвищеної пластичності (А).
• 3,0 - діаметр 3 мм.
• У - для зварювання вуглецевих сталей і низьколегованих конструкцій.
• Д - товсте покриття.
• Е432 (5) - індекси, в яких зашифровані характеристики з`єднання і наплавленого метала.
• 43 - міцність на розрив не менше 430 Мпа;
• 2 - відносне подовження не менше 24%;
• 5 - зварювання можлива при температурі до -40 С- при цьому забезпечується мінімально допустиме значення ударної в`язкості металу 34 Дж / см².
• Б - основне покриття.
• 1 - просторове положення шва: будь-яке.
• 0 - зварювання тільки дугою з постійними характеристиками і прямий полярністю.

Використання різних типів і марок зварювальних інструментів

Все, розглянуте вище, відносяться більше до маркування електродів для РДС стали. Важливо навести приклади використовуваних стрижнів для різноманітних чорних і кольорових металів. Нижче представлені їх найбільш поширені типи.

Види електродів розподіляються залежно від зварюваного металу і заданих типових механічних характеристик шва.

Вуглецеві конструкційні сталі зварюються стрижнями типів:

• Е42: марки АНО-6, АНО-17, ВСЦ-4М.
• Е42: УОНИ-13/45, УОНИ-13 / 45А.
• Е46: АНО-4, АНО-34, ОЗС-6.
• Е46А: УОНИ-13 / 55К, АНО-8.
• Е50: ВРЦ-4А, 550-У.
• Е50А: АНО-27, АНО-ТМ, ІТС-4С.
• Е55: УОНИ-13 / 55У.
• Е60: АНО-ТМ60, УОНИ-13/65.

Леговані сталі підвищеної міцності:

• Е70: АНП-1, АНП-2.
• Е85: УОНИ-13/85, УОНИ-13 / 85У.
• Е100: АН-ХН7, ОЗШ-1.

Високоміцні леговані стали: Е125: НДІ-3М, Е150: НИАТ-3.

Наплавлення металу: ОЗН-400М / 15Г4С, ЕН-60М / Е-70Х3СМТ, ОЗН-6 / 90Х4Г2С3Р, УОНИ-13 / Н1-БК / Е-09Х31Н8АМ2, ЦН-6Л / Е-08Х17Н8С6Г, ОЗШ-8 / 11Х31Н11ГСМ3ЮФ.

Чавун: ОЗЧ-2 / Cu, ОЗЧ-3 / Ni, ОЗЧ-4 / Ni.

Алюміній і сплави на його основі: ОЗА-1 / Al, ОЗАНА-1 / Al.

Мідь і сплави на її основі: АНЦ / ОЗМ-2 / Cu, ОЗБ-2М / CuSn.

Нікель і його сплави: ОЗЛ-32.

З наведеного списку можна зробити висновок про те, що маркировочная система дуже складна, при цьому заснована на приблизно однакових принципах шифровки характеристик стержня, його покриття, діаметра, наявності легуючих елементів.

Якість зварювального з`єднання залежить від раціональної технологічної схеми. На те, які види електродів вибирати, впливають такі чинники:

• Зварюваний матеріал і його властивості, наявність легуючих елементів і ступінь легування.
• Товщина виробу.
• Тип і стан шва.
• Задані механічні властивості з`єднання або наплавленого металу.

Початківцю зварнику важливо орієнтуватися в основних принципах вибору і маркування інструментів для зварювання стали, а також оперувати розподілом марок стрижнів за призначенням, знати основні види електродів і раціонально їх застосовувати під час зварювальних робіт.