О чем речь? Покрытие электродов играет ключевую роль в обеспечении качественной сварки и защите от окисления металла. Оно способно улучшить характеристики стержня, повысить стойкость к износу и надежность электрического контакта.
Какие бывают? Наиболее распространенное покрытие – рутиловое. Оно обеспечивает отличную свариваемость, обладает высокой устойчивостью к влажности, что делает его незаменимым в переменных климатических условиях. Для повышения твердости и износостойкости электродов широко применяется покрытие на основе целлюлозы. Существуют и другие, предусмотренные для разных видов сварки.
В этой статье:
Назначение покрытия электродов
В 1811 году русский ученый Николай Николаевич Бенардос совершил важное открытие в области сварки, разработав электроды для дуговой сварки. Этот метод, изначально созданный для научных экспериментов, стал революцией в сварочной технике. Позднее его соотечественник Николай Гаврилович Славянов усовершенствовал процесс сварки, заменив угольный электрод на металлический стержень и введя использование флюса. Эти изменения помогли предотвратить выгорание металла и накопление вредных примесей, таких как сера и фосфор.
Английские и американские ученые усовершенствовали изобретения российских коллег и запатентовали технологии сварочных электродов с защитным покрытием. Это способствовало широкому внедрению дуговой сварки в промышленности, включая судостроение и машиностроение.
Функции специального слоя на электрических стержнях:
- Покрытие электродов служит для создания эффективного барьера против воздействия атмосферных газов, таких как азот, кислород и водород. Слой обеспечивает двухуровневую защиту: рабочая зона и поверхность расплавленного материала покрываются углеродными окислами, что предотвращает вредное влияние внешней среды.
- Специальный слой замедляет процесс остывания металла, что позволяет газам, образующимся в процессе сварки, покинуть расплавленный участок. Это снижает риск образования трещин и улучшает прочность сварного соединения.
- Покрытие обеспечивает непрерывное поддержание горящей дуги, что особенно важно при различных режимах обработки. Зажигание дуги упрощается благодаря увеличению концентрации ионов в рабочей зоне.
- Слой помогает очистить металлический шов от примесей и насытить легирующими элементами, улучшая его свойства.
Компоненты обмазки могут изменяться в зависимости от типа покрытия электродов, что позволяет использовать их в разных задачах сварки. Покрытия электродов перечислены в ГОСТ 9466-75, где приводится их химический состав и сварочные характеристики.
Состав покрытия электродов
Для эффективной ручной дуговой сварки необходимо создать специальную среду, включающую 6–12 компонентов, каждый с определенной функцией.
- Целлюлоза: играет ключевую роль в формировании газового облака вокруг сварочной дуги.
- Фторид кальция – этот элемент улучшает плавкость оксидов железа, что облегчает их удаление из сварочной зоны. Кроме того, выделяемый при этом газ стабилизирует горение сварочной дуги.
- Карбонаты способствуют образованию шлаков.
- Магний и кремний – эти элементы выполняют функцию раскислителей, очищая сварной шов от избыточного кислорода после завершения сварки.
- Диоксид титана используется для улучшения процесса отвердевания сварного шва.
- Каолин – этот компонент покрытия электрода придает сварочному материалу дополнительную пластичность.
Назначение покрытия стержня тесно связано с типом металла, который необходимо сварить, и условиями, в которых проводятся сварочные работы.
Состав покрытия электродов
Технология нанесения слоя покрытия на стержни одинакова. Сначала все компоненты измельчают до состояния порошка, а затем просеивают через сито и смешивают с жидким стеклом в нужных пропорциях. Эту смесь наносят на металлический стержень, погружая электрод, или используют метод прессования.
Характеристики расходников зашифрованы в их маркировке. То, как обозначается покрытие электродов, имеет большое значение при выборе сварочных материалов для конкретной задачи:
- Тонкие (М)— отношение диаметров не превышает 1,2.
- Средние (С) — до 1,45.
- Толстые (Д) — приблизительно 1,8.
- Особо толстые (Г) — более 1,8.
Сварочные материалы с тонким или средним слоем обеспечивают стабильную горящую дугу, но не влияют на качество наплавки. Для прочных швов требуются материалы с маркировкой Д и Г, масса покрытия электрода должна составлять 40–50 % от общей массы стержня.
Виды покрытия электродов
Обозначение на упаковке помогает выбрать подходящий материал для конкретных задач. В ручной сварке используются четыре типа покрытий сварочных электродов, обозначаемых буквами А, Б, Р и Ц. Рассмотрим, какие бывают покрытия у электродов.
Рутиловое покрытие (Р)
Сегодня рутиловые сварочные электроды являются самыми популярными на рынке. Эти стержни безопасны для окружающей среды и удобны в использовании, поскольку содержат природный рутил. Используются для сварки по вертикали и соединения тонких металлических листов.
Виды покрытия электродов
Достоинства:
- Быстрое зажигание дуги и возможность повторного розжига.
- Формирование тонкого и аккуратного шва, который не подвержен деформациям при эксплуатации.
- Легкость удаления шлака после сварки.
- Способность проводить сварку даже в условиях повышенной влажности.
- Можно использовать повторно, не приходится чистить нагар.
- Экологически безопасный состав покрытия электрода.
Недостатки:
- Нельзя сваривать некоторые металлы, например сталь с высоким содержанием углерода. Это связано с выделением большого количества водорода в процессе сварки таких материалов, что делает шов пористым и хрупким.
- При увеличении напряжения свойства сварки ухудшаются.
Рутиловое и основное покрытия электродов имеют разницу в химическом составе и воздействии на процесс сварки.
Основное покрытие (Б)
Основное покрытие электродов обозначается буквой Б. Шлаковая основа во фтористо-кальциевых электродах включает карбонаты кальция и магния, а также плавиковые шпаты. Этот химический состав имеет уникальные свойства, включая высокую щелочность шлака и создание защитной газовой оболочки без выделения водорода.
Именно эти особенности делают электроды с основным покрытием предпочтительными для сварки высоколегированных стальных сплавов, что выгодно отличает их от рутиловых электродов. Такое покрытие идеально подходит для соединения прочных конструкций и широко используется при сварке трубопроводов.
Достоинства:
- Высокие показатели пластичности и ударной вязкости.
- Малая окислительная способность.
- Возможность формировать швы в любом пространственном положении.
Недостатки:
- Эти электроды быстро поглощают влагу, поэтому их нужно хранить в сухом месте, чтобы они не теряли свои характеристики.
- Дуга горит не так стабильно, как у прочих стержней, поэтому не рекомендуется использовать переменный ток при сварке.
- Если держать сварочный столб слишком далеко, то в шве могут появиться поры. Это чаще происходит, когда на металле есть ржавчина или окалина.
Кислое покрытие (А)
Электроды с кислым покрытием имеют в составе марганцевые и железные окислы, кремнеземы и окислы титана. Эти компоненты способствуют выделению кислорода в процессе сварки, улучшая текучесть сплава в месте соединения. Однако выделение газа может привести к потере важных легирующих элементов в металле сварного шва. Поэтому кислое покрытие электродов обычно выбирают только для сварки низкоуглеродистых сталей.
Кислое покрытие (А)
Эти электроды нашли применение в строительной индустрии, особенно при работе с поверхностями, пораженными ржавчиной и окалиной. Стержни подходят для домашнего использования, поскольку нет необходимости подготавливать материалы, а уровень качества сварки необязательно должен быть высоким. Хотя можно сваривать этими электродами как горизонтально, так и вертикально, опытные сварщики советуют лучше их использовать в нижнем положении, чтобы избежать разбрызгивания металла.
При сварке электродами с кислым покрытием выделяются токсичные вещества, что может быть опасно для здоровья, особенно в замкнутых пространствах без хорошей вентиляции. В таких условиях рекомендуется либо не использовать такие электроды, либо обеспечить эффективную систему вытяжки вредных испарений.
Достоинства:
- Легкость зажигания и стабильность горения дуги.
- Возможность проведения сварочных работ с металлами, подверженными ржавчине.
- Формирование ровных и аккуратных сварных швов.
- Легкость в отделении шлака после сварки.
Недостатки:
- Токсичность.
- Сильное разбрызгивание металла в процессе сварки.
- Низкая степень ударной вязкости сварного шва.
- Ограниченность сферы применения в сравнении с другими типами электродов.
Целлюлозное покрытие (Ц)
Целлюлозное покрытие электродов содержит органические элементы в шлаковой основе. Такие стержни экологически безопасны и снижают выделение токсичных веществ при сварке. Целлюлозное покрытие электродов предназначено для сварки низкоуглеродистых сталей с высокой и средней легированностью. Такие стержни могут использоваться в разных пространственных положениях, включая вертикальную сварку сверху вниз, а также широко применяются при сварке труб, работающих при высоких температурах.
Целлюлозное покрытие (Ц)
Достоинства:
- Широкая сфера применения.
- Возможность проведения сварочных работ в любом пространственном положении.
- Легкость в отделении шлака после завершения сварки.
- Повышенная прочность сварочного шва.
Недостатки:
- Необходимость в дополнительной шлифовке поверхности сварного соединения.
- Сильное разбрызгивание металла в процессе сварки.
- Пониженная пластичность сварного шва.
Смешанное покрытие электродов обозначается буквой П и объединяет характеристики разных типов обмазки:
- Кислотно-рутиловое покрытие электродов.
- Рутилово-целлюлозное покрытие.
- Рутилово-основное покрытие.
Критерии выбора подходящих электродов
Факторы, которые учитывают для выбора подходящих сварочных электродов:
- Толщина и сплав свариваемой конструкции: медь, чугун, нержавеющая, низкоуглеродистая или высоколегированная сталь.
- Требования по эксплуатации, например необходимость предварительной прокалки материала и положение сварочного стержня при работе. Сварка в горизонтальном положении обычно более проста, чем в вертикальном, когда шлаки могут стекать вниз. Работу в труднодоступных местах под наклоном лучше доверить опытным сварщикам.
- Марка используемого сварочного аппарата, поскольку название оборудования может содержать вставки, указывающие на особенности применения конкретных сварочных материалов.
Часто задаваемые вопросы о покрытии электродов
Какие покрытия бывают у сварочных электродов согласно стандарту ГОСТ 9466-75?
По ГОСТ 9466-75 существует несколько видов покрытия для сварочных электродов: кислые, целлюлозные, рутиловые и основные. Также есть электроды с комбинированными покрытиями, такими как рутилово-целлюлозные или рутилово-кислые и электроды с другими покрытиями, обозначаемые буквой «П».
Чем рутиловый электрод отличается от основного?
Разница между ними обусловлена составом покрытия. Рутиловые электроды содержат нейтральный рутил, тогда как электроды основного типа включают фтористый калий, который может выделять вредный фтор.
Что значит буква Э в маркировке электродов?
Э означает, что электрод предназначен для ручной дуговой сварки, в последующих числах зашифрованы значения прочности шва, марка металла, для которого применяется стержень. Буквы и цифры далее указывают на диаметр электрода, химический состав покрытия. Таким образом, по маркировке можно определить, для каких целей применим стержень.
Классификация покрытия электродов играет важную роль в определении их химического состава и области использования в сварочных работах. Мы постарались рассказать о каждом виде покрытия и надеемся, что эта информация облегчит выбор подходящего сварочного материала.
