Сварочный электрод – стержень из металла или неметаллического электропроводного материала, с помощью которого подводят ток к свариваемой детали.
Покрытие электрода обеспечивает защиту области сварки от внешнего воздействия воздуха и способствует стабилизации дугового разряда.
Сварочные электроды являются сменным материалом для сварочных генераторов, инверторов и некоторых разновидностей полуавтоматов.
Виды
Выделяют типы сварочных электродов в зависимости от их параметров:
● назначения;
● типа, количества и способа нанесения покрытия;
● механических свойств сварочного шва.
При сварке металла необходимо принимать в расчет, как характеристики самого материала, так и то, как он взаимодействует с различными типами сварочных электродов. Поскольку сталь разных марок обладает индивидуальными требованиями для сварки, в каждом отдельном случае важно грамотно выбирать наиболее подходящий тип сварочного электрода.
Особенности электродов в зависимости от свариваемых материалов:
1. Низкоуглеродистая сталь
Количество углерода в составе низкоуглеродистой стали никогда не превышает 0,25%.
Изделия из этого материала широко распространены в сфере строительства. По причине невысокой концентрации углерода отличается такими свойствами, как:
• высокая ударная вязкость;
• хорошая пластичность металла;
• хорошая свариваемость.
Одним из главных требований работы с черным металлом и создания прочного сварочного шва является отсутствие изъянов литья, деформации деталей, а также очищенная поверхность металла.
Для эффективного сваривания низколегированных сталей применяют сварочные электроды следующих марок: Монолит РЦ (Тип Е 46), Стандарт РЦ (Тип Е 46), АНО-36 (Тип Е 46), АНО-21 (Тип Е 46), МР-3, АНО-4 АРС и другие. Кроме того, для сварки ответственных конструкций применяют такие марки электродов как УОНИ-13/55 (Тип Э 50А), УОНИ-13/55 Плазма (Тип Э 50А).
При сварке низколегированных металлов неверно подобранным типом электрода, без учета химического состава свариваемого материала, существует риск получить шов плохого качества, от чего пострадает общая прочность детали или конструкции.
2. Углеродистая сталь
Часто такую сталь называют среднеуглеродистой. Она состоит из сплава железа с большим количеством углерода (от 0,4% до 0,6%), что обеспечивает более высокие механические свойства металла, но утрудняет сам процесс сварки. Присутствие в металле каких-либо примесей (в том числе углерода) влечет за собой такие недостатки:
• более высокий риск образования горячих трещин;
• слабая стойкость к дефектам кристаллизации;
• сложность получения равной прочности в месте сварного соединения.
Именно поэтому мы рекомендуем тщательно выбирать тип сварочного электрода, отталкиваясь от типа и состава металла. Также рекомендуется предварительно разогреть заготовку и подобрать оптимальный режим сварки (их можно найти на упаковке электродов или на нашем сайте.
3. Высокоуглеродистая сталь
Отличительным свойством высокоуглеродистых сталей выступает низкая пластичность и вероятность растрескивания под влиянием высоких температур, что, безусловно, усложняет процесс сварки. Отталкиваясь от этого, обязательными условиями для сварки высокоуглеродистой стали являются очищение деталей от загрязнений (ржавчины, грязи, окалин), предварительный подогрев обрабатываемого изделия до 350°C- 400°C а также медленное охлаждение детали, особенно в области шва.
4. Низколегированная сталь
Процесс сваривания низколегированных сталей, с пределом текучести до 390 МПа имеет минимум отличий от сварки низкоуглеродистых сталей. Низколегированные стали имеют высокие показатели прочности, пластичности, не склонны к холодным трещинам. Но в зависимости от количества углерода свойства металла могут изменяться. К наиболее востребованным типам сварочных электродов, используемых для распространенных сталей 15ХСНД и 14Г2, относят: Э55 и Э50А (например, УОНИ). Перед процессом сварки рекомендуется подогревать металл и медленно охлаждать зону шва, во избежание холодных трещин.
Для сталей 09Г2С, 14Г2 и 10Г2С1 используются электроды Э42 и Э50А, в составе которых содержится 18% углерода. Для сваривания сталей, чей предел текучести превышает 390 МПа лучше подойдут электроды типов Э60, Э50А, Э55.
5. Легированная сталь
Для среднелегированной стали (которую часто называют легированной), в следствие оптимальной механической, термообработки, и очищению от примесей, характерны высокие показатели пластичности, вязкости, а также прочности. Вот почему выбор электродов для сварки легированной стали сводится к поиску электродов похожих по химическому составу и механическим свойствам.
Для сваривания конструкций из легированной стали может применяться одна из двух технологий: с термической обработкой по окончании процесса и без нее. Оптимальные марки сварочных электродов для сваривания легированных сталей: ЦЛ-11, М-316, М-318, и ЭА-395/9.
6. Высоколегированная сталь
В качестве сырья для множества сварных металлоконструкций, используемых в машиностроении, судостроении и ряде других отраслей, применяется высоколегированная сталь. Такой тип металла имеет высокое содержание легирующих элементов, которые повышают хладостойкость, корозийную стойкость, а также высокую коррозионную стойкость стали. Часто высоколегированную сталь разделают на подкатегории:
• Жаростойкая сталь;
• Жаропрочная сталь;
• Коррозионностойкая сталь.
На сегодняшний день разработано множество видов специальных сварочных электродов для сварки каждого из упомянутых типов. Большинство из них имеют основное или рутиловое покрытие и используются при сварке постоянным током обратной полярности.
7. Конструкционная сталь
Конструкционные стали высокой и повышенной прочности сваривают специальными сварочными электродами, имеющими основное покрытие. Они обладают рядом свойств, отвечающих за устойчивость горения сварочной дуги, минимально возможное разбрызгивание металла и экономное расходование электродов в процессе сварки.
Сваривание конструкционных сталей может быть произведено с помощью двух технологических вариантов: с термической обработкой по окончании процесса или без нее. Часто для соединения конструкционных сталей применяется полуавтоматический вид сварки с использованием сварочной проволоки СВ-08А, G4Si1, СВ-08Г2С.
8. Инструментальная сталь
Один из наиболее сложных и проблематичных видов сваривания среди всех возможных – сваривание инструментальной стали. Это обусловлено несколькими факторами: высоким содержанием углерода, легированием хромом, никелем и молибденом. Кроме того, они нуждаются в предварительной термообработке во избежание утери присущих им свойств (твердость, прочность, ковкость).
Сваривание инструментальной стали должно производиться высококачественными сварочными электродами, например, УОНИ-13/55, НЖ-13 и т.д.
9. Жаропрочная и жаростойкая сталь
К жаростойким относятся марки стали, сохраняющие способность сопротивляться окислению либо появлению окалины при температурных показателях выше 550°С, и способные работать при температурах до 900°С, без изменения своих физико-механических свойств. Эти свойства обусловлены использованием специальных добавок и особыми режимами закалки. Перечисленные факторы служат причиной определенных трудностей в процессе проведения сварочных работ, например, выбор температурного режима и особенностей образования трещин. Для сваривания жаропрочных и жаростойких сталей разработано около тридцати марок электродов, среди них: ЦУ-5, ТМУ-21, ЦЛ-39, ТМЛ-3У, ТМЛ-1У.
Виды обмазки электродов
Материал покрытия электродов для сварки напрямую влияет на характеристики готового изделия. На данный момент выделяют следующие типы покрытия электродов:
● Кислое – из оксида железа, кремния и марганца. Устойчиво к образованию пор в ходе сваривания металла, покрытого ржавчиной либо окалиной, и при удлинении дуги. Сваривание может выполняться постоянным и переменным током.
● Рутиловое – на основе природного диоксида титана. Обладает свойством минимального разбрызгивания металла, обеспечивает превосходное формирование шва, а также стабильное горение дуги при сварке переменным током.
● Основное – из карбонатов кальция, фтористых соединений также добавляют мрамор, доломит, плавиковый шпат и магний. Такое покрытие защищает сварочную ванну от образования пор в случае наличия ржавчины, окалины и масла на краях свариваемых элементов, а также при увлажнении покрытия и удлинении дуги. Как правило, сваривание выполняется током обратной полярности. Перед началом сварки сварочные электроды в обязательном порядке подлежат прокаливанию при высоких температурах (от 250°C).
● Целлюлозное – содержит около половины органических составляющих, чаще всего целлюлозы. Сварочные электроды с покрытием этого типа могут использоваться при сваривании вертикальных швов методом сверху вниз.
Паспорт на электроды
Все производители электродов снабжают свои изделия паспортом, в котором указаны:
● маркировка;
● сфера назначение;
● тип покрытия, включая описание его состава;
● номера технических условий либо стандартов;
● процентное соотношение веса стержня к весу его покрытия;
● допустимые условия хранения;
● требования к прокалке и сушке.
В паспорте также перечисляются технические рекомендации к процессу сваривания, параметры плавления электродов, особенности наплавленного металла либо сварного соединения и его химический состав.