7 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Для чего нужна обмазка на электроде?

Покрытие сварочных электродов

Стабилизация дугового разряда

Обеспечение необходимых характеристик шва

  • Защита зоны сварки от азота, кислорода и водорода (водорода в составе паров воды), содержащихся в воздухе. Защитные компоненты покрытия создают на пути атмосферных газов два барьера — газовое облако, состоящее из углекислого газа, окиси углерода и прочих газов, и шлаковый слой сложного состава, плавающий на поверхности расплавленного металла. К газообразующим компонентам относятся крахмал, древесная зола, хлопчатобумажная пряжа, пищевая мука, декстрин, целлюлоза. К шлакообразующим — титановый концентрат, каолин, марганцевая руда, мел, мрамор, кварцевый песок. Шлак не только защищает сварочную ванну от вредных газов, но и снижает скорость охлаждения и кристаллизации металла, способствуя тем самым более полному выходу из него газов и вредных включений.
  • Раскисление расплавленного металла, т.е. удаление из него кислорода путем его связывания. В качестве раскислителей выступают вещества, которые легко (легче, чем железо) вступают в реакцию с кислородом. Это такие металлы, как молибден, титан, хром, алюминий, входящие в состав покрытия в форме ферросплавов.
  • Легирование металла шва с целью улучшения его физических, механических и химических свойств. Эту функцию выполняют в основном хром, молибден, марганец, кремний, ниобий, титан — в виде чистых металлов или ферросплавов. Легирование шва может выполняться также с помощью присадочной проволоки.
  • Связывание всех компонентов, входящих в покрытие, друг с другом, а всего покрытия в целом — со стержнем электрода. Основным связующим веществом является натриевое (силикат натрия) или калиевое жидкое стекло, которое выполняет одновременно и функцию стабилизации дуги. Жидкое стекло (силикатный клей), кстати сказать, является веществом, которое входит в покрытие электродов всех типов — настолько удачным оказалось соединение в нем связующих и стабилизирующих качеств.

Важен не только химический состав, но и физические свойства покрытия, в частности, температура его плавления. Она не имеет строго определенного значения, поскольку покрытие является многокомпонентным. Обычно её значение варьируется в пределах 1100-1200°С.

Виды, состав и характеристика различных типов покрытий электродов

Толщина. В соответствии с ГОСТ 9466-75, по толщине, определяемой отношением наружного диаметра электрода (D) к диаметру его стержня (d), покрытия подразделяются на следующие типы в зависимости от отношения D/d:

Химический состав. В зависимости от химического состава различают следующие виды покрытий электродов:

  • кислое — обозначается А (А);
  • основное — Б (B);
  • целлюлозное — Ц (C);
  • рутиловое — Р (R);
  • смешанного типа — (RB, RA, RC и пр.);
  • прочие виды покрытий — П.

В скобках приведены обозначения по европейскому стандарту DIN EN 499 (C — cellulose, A — acid, R — rutile, B — basic). Встречающееся иногда обозначение RR означает «рутиловое толстое».

Кислые покрытия. Кислые покрытия, состоящие в основном из железной и марганцевой руды (оксидов железа и марганца), выделяют в дугу большое количество кислорода, который повышает ее температуру и снижает поверхностное натяжение расплавленного металла, делая его очень текучим. Это дает возможность увеличивать скорости сварки, но одновременно повышает опасность подрезов. Кроме этого, наличие в покрытии токсичных оксидов марганца делает сварку такими электродами небезопасной для здоровья сварщика. Поэтому чисто кислые покрытия используются в наше время ограничено. Их заменили смешанные рутилово-кислые (RA).

Рутиловые покрытия. Рутиловые покрытия состоят преимущественно из природного концентрата рутила (двуокиси титана TiO2), кремнезема (гранита, полевого шпата, слюды), карбонатов кальция и магния, ферромарганца. Электроды с рутиловым покрытием обеспечивают переход металла стержня в ванну малыми или средними каплями и характеризуются спокойным расплавлением с небольшим количеством брызг. Шов имеет тонкий рисунок, шлак легко отделяется от металла шва.

Очень важной особенностью электродов с рутиловым покрытием является легкость повторного зажигания дуги, обусловленная наличием TiO2. При этом не требуется даже удалять пленку в кратере электрода, поскольку она (при достаточно высоком содержании TiO2) обладает проводимостью полупроводника и обеспечивает зажигание дуги без соприкосновения стержня с основным металлом. Это достоинство рутиловых покрытий создает большое удобство при работе короткими швами, когда требуется часто прерывать дугу.

Рутиловые покрытия менее вредны для здоровья сварщика, чем другие.

Помимо чисто рутиловых покрытий, широко распространены смешанные: рутилово-целлюлозный тип (RC), рутилово-основной (RB), рутилово-кислый (RA), которые также обладают хорошими технологическими свойствами. Электродами с чисто рутиловыми и смешанными покрытиями (МР-3, АНО-21, АНО-4, ОЗС-6 и пр.) можно варить швы практически любого положения.

Основные покрытия. Покрытия основного типа состоят преимущественно из карбонатов магния и кальция (доломит, мрамор, магнезит). К ним добавляют в качестве разбавителя шлака плавиковый шпат (CaF2). Последний ухудшает работу при переменном токе, поэтому электроды с чисто основным покрытием предназначены для работы только на постоянном токе. Однако смешанные типы, имеющие меньшее содержание плавикового шпата, можно использовать и для работы с переменным током. Перенос металла в сварочную ванну происходит средними и крупными каплями, расплавленный металл получается вязкотекучим.

В отличие от прочих покрытий, образующаяся газозащитная среда минерального происхождения, состоящая в основном из СО и СО2, лишена водорода, приводящего к образованию холодных трещин в наплавленном металле. Из-за низкого содержания водорода, на базе основного покрытия изготавливают так называемые низководородные покрытия электродов.

Металл шва, сваренного электродами с основным покрытием, обладает повышенной пластичностью. Этими электродами сваривают ответственные конструкции.

Электродами с основным покрытием можно выполнять швы любого пространственного положения, однако из-за повышенной вязкости металла, швы получаются выпуклыми и грубоватыми.

Покрытия основного типа обладают повышенной гигроскопичностью, поэтому хранить их нужно в сухости. Основное покрытие имеют такие популярные электроды, как УОНИ 13/45 и УОНИ 13/55.

Целлюлозные покрытия. Целлюлозные покрытия состоят из целлюлозы, органических смол, ферросплавов, талька и прочих веществ. Главной особенностью сгорания в дуге покрытий с органическими веществами является образование большого количества защитных газов, и очень малого — шлака. Это делает их удобными для сварки вертикальных швов (шлак не стекает вниз).

К недостаткам электродов с целлюлозным покрытием относится значительное количество брызг при сварке и пониженная пластичность металла шва, обусловленная большим (относительно других покрытий) количеством водорода, образующегося при сгорании органических компонентов.

Покрытия с железным порошком. Иногда в покрытие вводят железный порошок. Электроды с железным порошком обеспечивают повышенную производительность труда, отчего их и называют иногда «высокопроизводительными электродами». Железный порошок повышает проплавляющую способность сварочной дуги и обеспечивает качественную сварку стыковых соединений с нерегулярными или повышенными зазорами — даже при отсутствии подкладок. Кроме того, он улучшает повторное зажигание дуги.

Если покрытие содержит более 20% железного порошка, в его обозначение дополнительно вводится буква Ж. Например, обозначение РЖ означает — «рутиловое с железным порошком». В качестве примера электрода с железным порошком в покрытии можно привести АНО-1.

Влажность покрытия электродов

Электроды с пониженным содержанием водорода в покрытии используются для сваривания ответственных конструкций из сталей с контролируемой вязкостью металла, в частности, корпусов судов.

Обозначение покрытий

Особенности производства покрытий

В общем виде технология приготовления и нанесения покрытий сводится к измельчению всех компонентов в несколько стадий (от грубого к тонкому), просеиванию на ситах, приготовлению обмазочной пасты с консистенцией влажной земли, нанесению ее на стержень методом опрессовки. Сначала смешиваются сухие компоненты, потом к ним добавляется связующее вещество (жидкое стекло). Было время, когда обмазка наносилась окунанием электродов. В настоящее время эта операция заменена на опрессовку, что позволило использовать менее сырую смесь.

Нанесение пасты производится на специальных прессах под большим давлением. При этом обращается особое внимание на концентричность расположения стержня относительно покрытия с целью обеспечения его равнотолщинности.

После опрессовки электроды отправляются на сушку и прокалку. В некоторых случаях из-за малой влажности обмазочной пасты операцию сушки пропускают, отправляя электроды сразу на прокалку, температура которой колеблется в зависимости от вида покрытия — от 150 до 400°C и выше.

Из истории покрытий

Сварка электродом с меловой обмазкой хотя и делала возможным сваривание металла в принципе, но не обеспечивала защиту расплавленной ванны от атмосферных газов. Швы, выполненные такими электродами, имели содержание азота в 50 раз, кислорода в 5-10 раз больше, чем основной металл. При этом содержание углерода в наплавленном металле уменьшалось в 4 раза. Все это делало возможным использования меловых электродов только для сварки неответственных конструкций. Выпуск электродов с многокомпонентными покрытиями, обеспечивающими вместе со стабилизацией дуги и защиту сварочной ванны от атмосферных газов, начался в СССР только в 1935 году.

Покрытия электродов

Назначение покрытия электродов

Основная задача, которую возлагают производители на покрытие электродов для ручной дуговой сварки – это защита плавящегося металла. Они предохраняют плавящийся металл от взаимодействия с воздухом, предотвращая окисление, делают готовый шов качественным и прочным.

При работе со сварочным аппаратом защитная обмазка создает оболочку из шлака на капельках электродного металла. продвигающегося по дуговому промежутку, а также на плавящейся поверхности привариваемых друг к другу деталей.

Защитный слой из шлака снижает скорость, с которой остывает металл, и быстроту его отвердевания. благодаря чему из него успевают выйти газовые и другие включения, которые негативно сказываются на прочности конструкции. Как правило, защитное напыление состоит из целого комплекса шлакообразующих элементов, таких как каолин или концентрат титана.

Какие функции обеспечивает качественное покрытие

Обмазка, покрывающая стержни из металла, выполняет целый ряд основных и второстепенных задач. Из первостепенных можно выделить:

  • Предохранение самой дуги и металла в области сварочной ванны от взаимодействия с присутствующими в составе атмосферы азота, кислорода, а также водорода, который содержится в паре воды. Обмазка стержня создает двухступенчатую защиту: пары углекислого газа и углеродных окисей, обволакивающие рабочий участок, и пленку шлака на поверхностном слое расплавленного металла;
  • обеспечение качественной кристаллизации шва без образования пор, зашлаковки и трещин.

Второстепенные, но не менее важные задачи:

  • обеспечение бесперебойного горения дуги в широком спектре режимов работы, упрощение процесса зажигания. Стабильность дуги реализуется за счет присутствия в поверхностном слое стержня компонентов, которые не склонны к ионизации в большом объеме. Это способствует увеличению количества ионов, стабилизирующих горение, в дуговом пространстве;
  • удаление из металла сварочной ванны растворенного в нем кислорода. Для этого в состав обмазки добавляют ферросплавы, которые легче и быстрее, чем сам металл, вступают с кислородом в реакцию;
  • очистка металла шва от примесей (рафинирование).
Читать еще:  Виды вольфрамовых электродов для аргонной сварки

Диаметр покрытия

В продаже можно встретить много марок электродов, предназначенных для разных видов металла и силы предполагаемых нагрузок на будущую конструкцию. Стержни с обмазкой имеют два значения диаметра: диаметр самого электрода и общий диаметр стержня и напыления. При выборе подходящего варианта диаметр является одним из определяющих факторов: чем он больше, тем большую толщину металла можно соединить с помощью стержня .

Важно! Режим работы сварочного аппарата выставляется, исходя из толщины соединяемых деталей и диаметра стрежней. Важно правильно рассчитать силу тока, так как при слишком сильном токе металл можно просто прожечь насквозь, а при слишком слабом не получится образовать дугу.

Диаметр стрежня с обмазкой влияет не только на простоту работы с материалом при сварке, но также обеспечивает нужные характеристики выполненного соединения, влияет на прочность получившейся конструкции.

Буква «Э» в маркировке означает штучный электрод, повсеместно применяемый для ручной дуговой сварки в домашних условиях.

Число, следующее за буквой. – минимальное значение гарантируемого временного сопротивления на разрыв шва. Чем больше это число, тем большие нагрузки выдержит сваренная деталь.

Например, продукция типа Э42 обеспечивает сопротивление не менее 42 кгс/мм2, а стрежни с маркировкой Э46 – не менее 46 кгс/мм2. Электроды Э42А применяются для металла с аналогичными качественными показателями на разрыв, но в условиях, когда необходимы более высокие параметры ударной вязкости и относительного удлинения полученного шва. Об улучшенных характеристиках говорит буква «А» в маркировке, которая обозначает кислый тип обмазки стержня.

Толщина покрытия

Синяя обмазка электрода марки МР-3С

Помимо характеристик нанесенного на электродный стержень покрытия и диаметра самого электрода при подборе материалов для сварки также ориентируются на толщину защитной обмазки.

Толщина обмазки стержня электрода – это соотношение общего диаметра (D) и диаметра внутреннего стержня (d). То есть, более толстый электрод может иметь меньшую толщину покрытия, если у него меньшее значение соотношения D/d.

Для каждого диаметра внутреннего стержня существует своя толщина покрытия. Всего существует 4 категории электродов, различающиеся толщиной покрытия:

  1. тонкие или стабилизирующие электроды (для их обозначения используется буква М) с соотношением 1,2 или более;
  2. средние электроды (обозначаются буквой С) с соотношением 1,45 или больше;
  3. толстые. имеющие соотношение меньше или равное 1,8, которые еще называют качественными (маркируются буквой Д);
  4. особо толстые электроды, так же входят в категорию качественных и имеют соотношение диаметров свыше 1,8 (можно узнать по букве Г в маркировке).

Толщина покрытия качественных электродов колеблется в диапазоне от 0,5 до 2,5 мм, что составляет 20-40% от массы внутреннего стержня. Если учитывать железный порошок, то диаметр составит 3,5 мм, а массовая доля – 50%. Такие электроды применяют, когда нужен шов высокого качества, способный выдержать большие нагрузки.

Тонкие или стабилизирующие электроды, толщина обмазки которых примерно 0,1-0,3 мм, делают горение дуги ровным и непрерывным, но никак не влияют на качественные показатели наплавляемой стали.

Типы покрытия электродов для ручной сварки

Рассмотрим, какие покрытия электродов бывают, их компоненты и как обозначается какое из них. Существуют четыре основных вида покрытий, применяемых при производстве электродов для сварки:

  1. покрытие кислого типа, обозначаемое буквой А;
  2. основное (Б) покрытие;
  3. целлюлозная обмазка (Ц);
  4. рутиловое (Р).

Покрытие сварочных электродов подбирают исходя из того, какой вид стали планируется варить, силы нагрузки на конструкцию и других факторов.

Кислое

Главное преимущество обмазки кислого типа – при сварочных работах вероятность образования пор в области шва стремится к нулю. даже если места приварки элементов друг к другу покрыты следами ржавчины или окалиной. Кислое покрытие способствует равномерному горению дуги и легкому ее зажиганию. Этот вид электродов используют, когда требования к готовой конструкции минимальны .

Стержни с кислой защитой хорошо работают как при постоянном, так и при переменном токе. Наиболее ощутимые недостатки – брызги при сварке, токсичные испарения, риск появления горячих трещин при сваривании.

ОСТОРОЖНО! Кислое покрытие является токсичным при нагреве!

Основное

За счет слабого окисления такого покрытия оно способствует легкому избавлению от кислорода плавящегося металла. Шов, сделанный с применением электрода с основной обмазкой, защищен от возникновения горячих трещин. Электрод данного типа нужно прокаливать перед работой, чтобы исключить вероятность появления пор в шве. Из-за сложности поддержания горения дуги производить сварку электродами с основным покрытием нужно только с использованием источника постоянного тока обратной полярности (относится не ко всем, но к большинству марок) .

Электроды с основным типом покрытия применяют для сварки металлических деталей из закаливающихся видов стали, которые подвержены риску появления холодных трещин, а также для сварки элементов из металла с большим процентом содержания серы и фосфора. «Основные» электроды показывают высокую эффективность при сварке в несколько слоев конструкций, которым нужна высокая жесткость.

Целлюлозное

Использование в работе со сварочным аппаратом продукции с обмазкой из целлюлозы (имеют маркировку «Ц» на упаковке) дает хорошее качественное горение дуги преимущественно при постоянном токе. Эту разновидность используют при работах по сварке корневых швов на магистральных трубопроводах, выполненных из низкоуглеродистой стали.

Также стержни с покрытием из целлюлозы отлично подходят для односторонней сварки с качественным проплавлением в области корневого шва. Использование стержней дает хороший результат при сварке, осуществляемой в вертикальном положении.

Не рекомендуется применение для сварки стали, имеющей высокий процент углерода и других легирующих компонентов в составе. Еще один минус – высокая степень восприимчивости к большим температурам и вероятность брызг расплавленного металла в процессе работы.

Рутиловое

Данный тип покрытия обозначается буквой «Р». Стержни, покрытые рутиловым составом, показывают хорошие результаты даже при работе с металлами, имеющими ржавые участки или следы окалины на поверхности в местах сварки, в процессе соединения деталей не образуется горячих трещин.

Не используйте электроды со сколотой обмазкой

При сварке электродами средней и большой толщины возможна работа во всех допустимых положениях. Если толщина покрытия, на котором выполняются сварочные работы, особо толстая, то эффективнее всего проводить сварку в нижнем положении. Электроды с рутиловой обмазкой не стоит использовать для сварки элементов, которые будут эксплуатироваться в условиях высоких температур.

Прокалка электродов – зачем она нужна?

Электроды относятся к тем расходным материалам, которые не имеют срока годности. При соблюдении условий хранения они отлично справляются со сваркой и через пять, и через десять лет. Однако даже в этом случае стержням может понадобиться термическая обработка и дегидратация, то есть, просушка. С какой целью производят прокалку электродов, а также зачем необходимо выполнять их сушку, как и с помощью чего это сделать лучше всего? Об этом – речь в данной статье.

Зачем необходима сушка

Для начала разведем понятия «сушка» и «прокаливание», поскольку это не одно и то же. Начнем с первого – в соответствии с последовательностью термообработки изделий. Электродная обмазка любого типа – основного, рутилового и т. д. – весьма чувствительна к влаге. Она хорошо абсорбирует ее из внешней среды – и в открытом пространстве, и в помещении, при этом необязательно с повышенной влажностью.

  • сварочные работы выполняются на открытом воздухе, а электроды уже извлечены из герметичной упаковки и находятся в таком состоянии даже всего несколько минут;
  • изделия хранятся в упаковке с нарушенной герметичностью в течение нескольких месяцев или лет;
  • материал извлечен из упаковки и пролежал так в помещении с нормальной или повышенной влажностью 8 и более часов.

Все эти случаи требуют удаления влаги из обмазки. Отсыревая, она теряет свои потребительские свойства, а со временем начинает осыпаться. Варить такими стержнями трудно или просто невозможно – при подаче тока они залипают на поверхности металла, не давая ни первого поджига, ни стабильной дуги.

Есть и еще одна причина, по которой нужна сушка электродов. Если сразу начать прокаливание (а это очень высокие температуры), с отсыревшего покрытия будет интенсивно испаряться влага, в результате на обмазке образуется налет извести и соли. Поэтому необходим предварительный прогрев в течение 1,5–2 часов при t 100 °С (усредненные значения, варьируются в зависимости от типа и марки).

Как просушить электроды наиболее эффективным способом? Вариантов несколько, все зависит от условий и оборудования, которым вы располагаете.

Как сушить электроды

Просушивание изделий, как и их прокаливание, рекомендуется выполнять не более двух раз – в противном случае структура материала покрытия начинает постепенно разрушаться. Для этой процедуры используются термопеналы, пеналы-термосы и электропечи с дополнительной функцией сушки.

Термопеналы

Достаточно компактные устройства, что позволяет размещать их прямо на рабочем месте сварщика. Аппараты выполняют прогрев уже прокаленных стержней, а затем длительное время поддерживают необходимую температуру, сохраняя необходимые технические свойства обмазки.

  • Температурный диапазон при сушке – от 0 до 120. 130 °С.
  • При хранении уровень влажности во внешней среде не должен превышать 80%.
  • Температурный диапазон при хранении устройства -45. +40 °С.

Термопеналы вмещают до 10 кг расходного материала. Работают от сети 220 В, а также от трансформатора.

Электропечи с опцией сушки

Если, помимо прокалки (об этом ниже), у электропечи есть и дополнительная функция сушки (т. е. прогрева), можно задействовать и данное устройство. Прогрев обеспечивают термоэлектронагреватели, управление ТЭНами и регулировка температур выполняется автоматически.

  • Мощность оборудования – 1. 3 кВт.
  • Максимальная загрузка – 50 кг.
  • Напряжение в сети – 220 В.
Читать еще:  Как заварить нержавейку обычным электродом?

Как и в случае с термопеналами, прогрев следует выполнять при влажности окружающего воздуха не более 80%.

Пеналы-термосы

В отличие от термопеналов как такового прогрева электродов не осуществляют. Но сохраняют их нужную температуру после сушки или/прокалки изделий, что очень удобно в процессе выполнения сварщиком работ.

Сушка другими способами

Можно ли, и если да, то как просушить электроды другими способами? В отсутствие упомянутого оборудования выполнить дегидратацию обмазки также возможно, поместив стержни на несколько часов на радиатор отопления или использовав строительный фен. Но это – так называемые «домашние», «народные» средства для бытовой сварки. Во втором случае есть риски просто испортить обмазку, поскольку фен можно разогреть до t 150 °С, а задать нужную температуру и удерживать ее необходимое время невозможно. Если речь идет о промышленных работах и ответственных конструкциях, рекомендуется пользоваться профессиональным оборудованием – оно даст нужный результат по уровню влажности покрытия.

Важно! Даже при сушке, температура которой обычно гораздо ниже, чем при прокалке, необходимо знать терморежимы для того или иного типа покрытия. Так, например, сушить стержни с целлюлозным покрытием можно при температуре не выше 70 °С, иначе обмазка будет повреждена и осыплется.

С какой целью производят прокалку электродов

Прокаливание – принципиально иной технологический момент подготовки стержней к работе. Оно выполняется при температурах, которые значительно превышают те, что нужны для просушивания. Такая термообработка:

  • задает нужные технические характеристики обмазке;
  • сводит уровень влажности в покрытии практически к нулю (0,2–0,5% против 8–12% при сушке);
  • предотвращает залипание электрода;
  • обеспечивает хороший первый и повторный поджиги и стабильное горение дуги;
  • позволяет существенно снизить расход электрода (на 10–15%);
  • задает ровное, качественное формирование шва.

Первичную прокалку электроды проходят в заводских условиях на заключительном этапе производства. И если они используются практически сразу после изготовления, нет необходимости в повторном прокаливании. Но подобные ситуации бывают редко, готовая продукция может месяцами храниться на складах производителя или потребителя.

При повышенной влажности окружающего воздуха (85–90%) обмазка склонна к обратному поглощению влаги, и всего за две недели она ее набирает. Пример:

  • прокаленные при t 400˚С электроды типа Э50А набирают 1,5% влаги;
  • изделия того же типа, прокаленные при t 200˚С, впитывают уже до 2,2%.

И это – только за 14 дней, а они могут храниться и гораздо дольше. Если покрытие отсырело, ему необходимы сушка и повторная прокалка.

Оборудование для прокаливания электродов

Мы уже сказали об электропечи – оборудование отлично справляется и с сушкой (при наличии этой функции), и с прокаливанием благодаря тэнам и автоматическому режиму регулирования.

Альтернатива печи – термошкаф – предназначен для профессионального, промышленного использования. Современные модели оснащены термостатом, термометром, электронным блоком управления для полного автоматизированного контроля за процессом. Как и термопенал, шкаф еще и хранит изделия при заданной температуре.

При какой температуре прокалить электроды?

Все зависит от типа электрода и типа обмазки.

  • С рутиловым покрытием, общего назначения (Э-38, Э42, Э-46) – 150. 270 °С в течение 1–1,5 часа.
  • С основным покрытием, общего назначения (Э42А, Э-46А, Э50 и другие) – 300. 450 °С в течение 1-2 ч.
  • С кислым покрытием – 185. 190 °С, 1 ч.
  • С целлюлозным покрытием – 155… 160 °С, 15 минут.
  • Специального назначения – 300… 450 °С, 1–2 ч.

Для наглядности на примере наиболее известных марок покажем, как и сколько прокаливать электроды, в виде таблицы.

Марка

Температура прокалки (+/- 20 °С)

Производство сварочных электродов от А до Я

Сварочные электроды для сварки широко востребованы во многих отраслях промышленности. Их применяют при строительстве, сварке металлоконструкций и в машиностроении. При производстве важно обеспечить высокое качество этих изделий, чтобы предотвратить преждевременный износ и увеличить надежность сварного шва.

Давайте узнаем, как выпускают продукцию на одном из лидеров среди производителей электродов в России – Магнитогорском электродном заводе.

Производство стержней

Для изготовления электродов используется сварочная проволока, выполненная из низкоуглеродистой, углеродистой, легированной или высоколегированной стали. Выбирать материал необходимо, исходя из свойств свариваемой металлоконструкции.

Производство стержней происходит с использованием правильно-отрезных станков, на которых:

  • проволоку нужного диаметра подвергают изгибу, а затем выпрямляют;
  • выпрямленную проволоку разделяют на стержни требуемой длины.

Потом заготовки проверяет оператор станка и отсортировывает бракованные изделия.

Создание покрытия

Обмазка необходима, чтобы защитить сварочную ванну от кислорода, который может оказать негативное воздействие на металлоконструкцию. На состав покрытия влияет тип электрода. При производстве обмазку проверяют на наличие главных компонентов и примесей.

Покрытие подготавливают по следующей схеме:

  1. материалы разделяют на элементы среднего и большого размера;
  2. выполняется их дробление с использованием дезинтеграторов и шаровых мельниц;
  3. элементы просеивают через сито;
  4. частицы ферросплавов пассивируются путем вылеживания на воздухе или термообработки – в процессе вокруг элементов образуется пленка, которая не позволяет запустить реакцию с жидким стеклом;
  5. материалы дозируют в нужной пропорции и перемешивают до получения однородной массы;
  6. выполняется подготовка связующего вещества, которое добавляют в сухую шихту.

В результате получается густая обмазка.

Нанесение обмазки

При выполнении этого этапа применяются прессы, создающие необходимое давление. Нанесение происходит следующим образом:

  1. брикетирование обмазочной массы;
  2. уплотнение специальным поршнем;
  3. стержни направляют в обмазочную головку, куда в то же время подается масса для обмазки;
  4. они вместе проходят через отверстие калибрующей втулки, находящееся в обмазочной головке.

Благодаря соблюдению четкого алгоритма действий удается получить равномерное покрытие стержней. Главное – правильно установить калибрующую втулку. Именно с ее помощью можно получить нужную толщину обмазки, которая влияет на качество сварного шва. Если слой слишком толстый, покрытие трескается во время проведения работ по прокалке.

Чистка покрытия

Этот этап выполняется на зачистной машине. Происходит зачистка обоих концов:

  • первого – для крепления его в электродержателе во время работ;
  • второго – для контакта с изделием.

Сушка и прокалка

Следующий этап того, как делают электроды, – сушка. Она может происходить непосредственно после опрессовки в специальных печах. Ее выполняют, если используется рутиловая обмазка, где нужна температура до +200°C.

Если выбрана основная обмазка, то сначала изделия попадают в сушильные стеллажи, в которых остаются на несколько часов при температуре +30°C. После этого их отправляют в нагревательную печь, где их накаляют до +400°C.

После прокаливания отбираются изделия для тестирования, выполняется приемка и расфасовка электродов. Их упаковывают и складируют.

Контроль на этапах производства

При изготовлении электродов важен каждый этап от производства стержней до складирования, поскольку строгое соблюдение всех шагов влияет на качество сварного шва и надежности конструкции. Чтобы обеспечить надлежащее качество продукции, Магнитогорский электродный завод (МЭЗ):

  • применяет качественное оборудование на всех этапах производства;
  • использует материалы, соответствующие стандартам;
  • осуществляет проверку качества при изготовлении продукции;
  • тестирует готовые изделия, что позволяет избежать брака.

В результате это позволяет получить надежные сварочные электроды. Их качество подтверждает наличие соответствующих сертификатов.

Покрытия электродов

Электрод для ручной дуговой сварки – это металлический стержень с защитным покрытием-обмазкой. Составляющие покрытия обеспечивают защиту зоны сварки от окисления воздухом, способствуют усилению ионизации. Стержни с обмазкой применяют как для черных, так и для цветных металлов, а также сплавов.

  • Назначение покрытия электродов
    • Какие функции обеспечивает качественное покрытие
  • Диаметр покрытия
  • Толщина покрытия
  • Типы покрытия электродов для ручной сварки
    • Кислое
    • Основное
    • Целлюлозное
    • Рутиловое

Назначение покрытия электродов

Основная задача, которую возлагают производители на покрытие электродов для ручной дуговой сварки – это защита плавящегося металла. Они предохраняют плавящийся металл от взаимодействия с воздухом, предотвращая окисление, делают готовый шов качественным и прочным.

При работе со сварочным аппаратом защитная обмазка создает оболочку из шлака на капельках электродного металла, продвигающегося по дуговому промежутку, а также на плавящейся поверхности привариваемых друг к другу деталей.

Защитный слой из шлака снижает скорость, с которой остывает металл, и быстроту его отвердевания, благодаря чему из него успевают выйти газовые и другие включения, которые негативно сказываются на прочности конструкции. Как правило, защитное напыление состоит из целого комплекса шлакообразующих элементов, таких как каолин или концентрат титана.

Какие функции обеспечивает качественное покрытие

Обмазка, покрывающая стержни из металла, выполняет целый ряд основных и второстепенных задач. Из первостепенных можно выделить:

  • Предохранение самой дуги и металла в области сварочной ванны от взаимодействия с присутствующими в составе атмосферы азота, кислорода, а также водорода, который содержится в паре воды. Обмазка стержня создает двухступенчатую защиту: пары углекислого газа и углеродных окисей, обволакивающие рабочий участок, и пленку шлака на поверхностном слое расплавленного металла;
  • обеспечение качественной кристаллизации шва без образования пор, зашлаковки и трещин.

Второстепенные, но не менее важные задачи:

  • обеспечение бесперебойного горения дуги в широком спектре режимов работы, упрощение процесса зажигания. Стабильность дуги реализуется за счет присутствия в поверхностном слое стержня компонентов, которые не склонны к ионизации в большом объеме. Это способствует увеличению количества ионов, стабилизирующих горение, в дуговом пространстве;
  • удаление из металла сварочной ванны растворенного в нем кислорода. Для этого в состав обмазки добавляют ферросплавы, которые легче и быстрее, чем сам металл, вступают с кислородом в реакцию;
  • очистка металла шва от примесей (рафинирование).

Диаметр покрытия

В продаже можно встретить много марок электродов, предназначенных для разных видов металла и силы предполагаемых нагрузок на будущую конструкцию. Стержни с обмазкой имеют два значения диаметра: диаметр самого электрода и общий диаметр стержня и напыления. При выборе подходящего варианта диаметр является одним из определяющих факторов: чем он больше, тем большую толщину металла можно соединить с помощью стержня.

Диаметр стрежня с обмазкой влияет не только на простоту работы с материалом при сварке, но также обеспечивает нужные характеристики выполненного соединения, влияет на прочность получившейся конструкции.

Читать еще:  Электроды для переменного тока маркировка

Так, к примеру, электроды, имеющие маркировку Э42А и Э46, используют для сварки деталей из низколегированных видов стали.

Буква «Э» в маркировке означает штучный электрод, повсеместно применяемый для ручной дуговой сварки в домашних условиях.

Число, следующее за буквой, – минимальное значение гарантируемого временного сопротивления на разрыв шва. Чем больше это число, тем большие нагрузки выдержит сваренная деталь.

Например, продукция типа Э42 обеспечивает сопротивление не менее 42 кгс/мм2, а стрежни с маркировкой Э46 – не менее 46 кгс/мм2. Электроды Э42А применяются для металла с аналогичными качественными показателями на разрыв, но в условиях, когда необходимы более высокие параметры ударной вязкости и относительного удлинения полученного шва. Об улучшенных характеристиках говорит буква «А» в маркировке, которая обозначает кислый тип обмазки стержня.

Толщина покрытия

Синяя обмазка электрода марки МР-3С

Помимо характеристик нанесенного на электродный стержень покрытия и диаметра самого электрода при подборе материалов для сварки также ориентируются на толщину защитной обмазки.

Для каждого диаметра внутреннего стержня существует своя толщина покрытия. Всего существует 4 категории электродов, различающиеся толщиной покрытия:

  1. тонкие или стабилизирующие электроды (для их обозначения используется буква М) с соотношением 1,2 или более;
  2. средние электроды (обозначаются буквой С) с соотношением 1,45 или больше;
  3. толстые, имеющие соотношение меньше или равное 1,8, которые еще называют качественными (маркируются буквой Д);
  4. особо толстые электроды, так же входят в категорию качественных и имеют соотношение диаметров свыше 1,8 (можно узнать по букве Г в маркировке).

Толщина покрытия качественных электродов колеблется в диапазоне от 0,5 до 2,5 мм, что составляет 20-40% от массы внутреннего стержня. Если учитывать железный порошок, то диаметр составит 3,5 мм, а массовая доля – 50%. Такие электроды применяют, когда нужен шов высокого качества, способный выдержать большие нагрузки.

Тонкие или стабилизирующие электроды, толщина обмазки которых примерно 0,1-0,3 мм, делают горение дуги ровным и непрерывным, но никак не влияют на качественные показатели наплавляемой стали.

Типы покрытия электродов для ручной сварки

Рассмотрим, какие покрытия электродов бывают, их компоненты и как обозначается какое из них. Существуют четыре основных вида покрытий, применяемых при производстве электродов для сварки:

  1. покрытие кислого типа, обозначаемое буквой А;
  2. основное (Б) покрытие;
  3. целлюлозная обмазка (Ц);
  4. рутиловое (Р).

Покрытие сварочных электродов подбирают исходя из того, какой вид стали планируется варить, силы нагрузки на конструкцию и других факторов.

Кислое

Главное преимущество обмазки кислого типа – при сварочных работах вероятность образования пор в области шва стремится к нулю, даже если места приварки элементов друг к другу покрыты следами ржавчины или окалиной. Кислое покрытие способствует равномерному горению дуги и легкому ее зажиганию. Этот вид электродов используют, когда требования к готовой конструкции минимальны.

Стержни с кислой защитой хорошо работают как при постоянном, так и при переменном токе. Наиболее ощутимые недостатки – брызги при сварке, токсичные испарения, риск появления горячих трещин при сваривании.

Основное

За счет слабого окисления такого покрытия оно способствует легкому избавлению от кислорода плавящегося металла. Шов, сделанный с применением электрода с основной обмазкой, защищен от возникновения горячих трещин. Электрод данного типа нужно прокаливать перед работой, чтобы исключить вероятность появления пор в шве. Из-за сложности поддержания горения дуги производить сварку электродами с основным покрытием нужно только с использованием источника постоянного тока обратной полярности (относится не ко всем, но к большинству марок).

Электроды с основным типом покрытия применяют для сварки металлических деталей из закаливающихся видов стали, которые подвержены риску появления холодных трещин, а также для сварки элементов из металла с большим процентом содержания серы и фосфора. «Основные» электроды показывают высокую эффективность при сварке в несколько слоев конструкций, которым нужна высокая жесткость.

Целлюлозное

Использование в работе со сварочным аппаратом продукции с обмазкой из целлюлозы (имеют маркировку «Ц» на упаковке) дает хорошее качественное горение дуги преимущественно при постоянном токе. Эту разновидность используют при работах по сварке корневых швов на магистральных трубопроводах, выполненных из низкоуглеродистой стали.

Также стержни с покрытием из целлюлозы отлично подходят для односторонней сварки с качественным проплавлением в области корневого шва. Использование стержней дает хороший результат при сварке, осуществляемой в вертикальном положении.

Не рекомендуется применение для сварки стали, имеющей высокий процент углерода и других легирующих компонентов в составе. Еще один минус – высокая степень восприимчивости к большим температурам и вероятность брызг расплавленного металла в процессе работы.

Рутиловое

Данный тип покрытия обозначается буквой «Р». Стержни, покрытые рутиловым составом, показывают хорошие результаты даже при работе с металлами, имеющими ржавые участки или следы окалины на поверхности в местах сварки, в процессе соединения деталей не образуется горячих трещин.

Не используйте электроды со сколотой обмазкой

С помощью электродов с рутиловой обмазкой легко соединять загрунтованные элементы, при этом, характеристики шва не ухудшаются. Рутиловая обмазка способствует устойчивому горению дуги независимо от типа тока. Брызги раскаленного металла практически отсутствуют. Также рутиловые стержни характеризуются малым процентом брака в виде пор: при их использовании сводится на нет вероятность «стартовой пористости».

При сварке электродами средней и большой толщины возможна работа во всех допустимых положениях. Если толщина покрытия, на котором выполняются сварочные работы, особо толстая, то эффективнее всего проводить сварку в нижнем положении. Электроды с рутиловой обмазкой не стоит использовать для сварки элементов, которые будут эксплуатироваться в условиях высоких температур.

Электроды и сварочная проволока: что общего и в чем различия?

Давайте для начала разберемся, что такое сварка. Сварка — это способ соединения металла под действием высокой температуры. Насколько прочно будет соединение зависит от качественного сварного шва. Для этого необходимо:

“Добавлять” металл в зону прохождения сварочной дуги;

Защищать зону сварки от окружающей атмосферы, содержащей активные газы, которые мешают получить качественное соединение.

Эти две проблемы для разных методов сварки решаются разными способами. Рассмотрим два самых популярных метода получения неразъёмных соединений: ручную дуговую сварку и сварку плавящимся электродом в среде защитных газов (она же полуавтоматическая).

Ручная дуговая сварка

Этот вариант сварки самый доступный и дает прекрасный результат. Процесс происходит следующим способом:

  • сварщик вручную зажигает электрическую дугу;
  • подает электрод по мере его оплавления в зону сварки;
  • двигает дугу вдоль свариваемых деталей.

Электроды при этом виде сварки — это отрезки проволоки длиной 300 — 450 мм (в среднем), покрытые обмазкой. Дуга, проходя через электрод к свариваемому металлу, нагревает и расплавляет конец электрода, и металл попадает в зону сварки, перемешивается с расплавленным металлом кромок деталей, и образует “сварочный шов”. После сгорания электрода сварщик вручную его меняет, опять зажигает дугу и продолжает работу.

Таким образом, решается вопрос с “добавлением” металла в сварочный шов. А электродная обмазка, сгорая, решает проблему с защитой жидкого металла сварочной зоны от газов атмосферы. Из этой специфики метода вытекают и его минусы:

  • Увеличение трудоемкости из-за необходимости очистки швов от шлака;
  • Более медленный процесс из-за ручной замены электродов.
  • Самый простой способ сварки;
  • Его можно использовать в удалённых и труднодоступных пространствах.

Сварка полуавтоматическая

Здесь электрод — это сварочная проволока, намотанная на катушку. Её подача в рабочую зону выполняется в автоматическом режиме, а сварщик вручную выполняет перемещение дуги вдоль участка сварки, поэтому этот вид и называется полуавтоматическим.

При полуавтоматической сварке защита металла выполняется потоком защитного газа или смесью газов. Сварщик нажимая кнопку на горелке, подает одновременно проволоку и защитный газ, и зажигает дугу. Остается только контролировать процесс сварки, перемещая горелку вдоль кромок деталей. Электрическая дуга расплавляет основной металл в зоне сварки и саму проволоку, которая капельно переносится на деталь.

  • Аккуратность. Шов при этой сварке получается более привлекательным внешне, чем при ручной дуговой сварке;
  • Уменьшение трудоёмкости. Защита соединения выполняется при помощи газа и шлак на поверхности шва не образуется;
  • Небольшая деформация изделия. Диаметр проволоки меньше, чем диаметр электрода, соответственно уменьшаются сварочные деформации изделия.
  • Меньшая мобильность: зона работы сварщика определяется длиной кабеля горелки;
  • Большой риск появления дефектов при работе неопытного сварщика (из-за сложностей с настройкой полуавтомата). Такие дефекты не видны, и вследствие этого требуется дополнительный контроль соединений.

Что выбрать?

Сварочную проволоку и электроды для ручной дуговой сварки объединяет само их предназначение — получение наплавленного металлического шва с определенным составом и свойствами, позволяющими эксплуатировать конструкцию в конкретных условиях.

Но одна и та же задача в этих материалах решена по-разному: в электродах легирующие элементы находятся не только в металле (электрода), но и в обмазке, и элементы переходят в шов в процессе сварки. При работе с полуавтоматом легирующие элементы находятся только в металле самой проволоки. Электродам не требуется какая-то дополнительная защита во время сварки, в отличие от нужно прокаливать перед использованием, так как обмазка впитывает влагу из воздуха, и потом переносит водород в сварной шов, что крайне нежелательно поскольку могут возникнуть дефекты.

Для сварки низкоуглеродистой и низколегированной стали используется проволока св-08Г2С либо её аналоги. Ее диаметр и режимы работы нужно выбирать в зависимости от толщины свариваемого металла, чаще всего используется диаметр 1,2 мм. В случае с электродами — это будут скорее всего АНО-4, АНО-12, ОЗС-12, УОНИ 13/55 или их аналог. Диаметр электродов также выбирается в зависимости от толщины металла.

Сделаем вывод

Разные виды сварки и, соответственно, сварочные материалы, решают разные задачи. Если нужна сварка в труднодоступных местах, или вне сварочного цеха — удобно использовать переносной дуговой сварочный аппарат, а если нужна качественная сварка в цеховых условиях, то стоит выбрать сварку полуавтоматическую.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector