Что такое сварочные электроды? - Полное руководство

Что такое сварочные электроды?

Сварочные электроды — это отрезки проволоки, которые соединяются со сварочным аппаратом для создания электрической дуги. Через эту проволоку проходит ток, образуя дугу, которая выделяет много тепла для расплавления и сплавления металла для сварки.

Электрод представляет собой металлическую проволоку с покрытием. Он изготовлен из материалов, аналогичных свариваемому металлу. Для начала существуют плавящиеся и неплавящиеся электроды. При дуговой сварке защитным металлом (SMAW), также известной как электродуговая сварка, электроды являются плавящимися, что означает, что электрод расходуется во время его использования и плавится вместе со сварным швом.

При сварке вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG) электроды неплавятся, поэтому они не плавятся и не становятся частью сварного шва. При дуговой сварке металлическим электродом в среде защитного газа (GMAW) или сварке MIG в электроды непрерывно подается проволока. Дуговая сварка с флюсовой проволокой требует непрерывной подачи расходуемого трубчатого электрода, содержащего флюс.

БОЛЬШЕ: Что такое сварка?

Как выбрать сварочные электроды?

Стержневые электроды доступны в широком диапазоне типов, каждый из которых обеспечивает различные механические свойства и работает с определенным типом источника сварочного тока. При выборе сварочной проволоки необходимо учитывать несколько факторов:

<ол тип="1">

Свойства основного металла

Прочность на растяжение

Сварочный ток

Толщина основного металла, форма и подгонка соединения.

Положение сварки

Спецификация и условия обслуживания

Экологические условия работы

Прежде чем включить машину и взять в руки держатель электрода, узнайте больше о каждом из этих факторов.

Свойства основного металла

Первым шагом в выборе электрода является определение состава основного металла. Ваша цель — подобрать (или точно подобрать) состав электрода к типу основного металла, что поможет обеспечить прочный сварной шов. Если вы сомневаетесь в составе основного металла, задайте себе следующие вопросы:

• Как выглядит металл? Если вы работаете со сломанной деталью или компонентом, проверьте наличие грубой и зернистой внутренней поверхности, что обычно означает, что основным материалом является литой металл.
• Является ли металл магнитным? Если основной металл является магнитным, велика вероятность, что основным металлом является углеродистая сталь или легированная сталь. Если основной металл не является магнитным, материалом может быть марганцевая сталь, аустенитная нержавеющая сталь серии 300 или сплав цветных металлов, например алюминий, латунь, медь или титан.
• Какие искры испускает металл при прикосновении к шлифовальному станку? Как правило, большее количество бликов в искрах указывает на более высокое содержание углерода, например, в стали марки А-36.

Долото «вгрызается» в основной металл или отскакивает? Долото вгрызается в более мягкий металл, например мягкую сталь или алюминий, и отскакивает от более твердого металла, например высокоуглеродистой стали, хромомолибденовой стали или чугуна.

Прочность на растяжение

Чтобы предотвратить растрескивание или другие дефекты сварного шва, минимальный предел прочности электрода на растяжение должен соответствовать пределу прочности основного металла. Прочность стержневого электрода на растяжение можно определить по первым двум цифрам классификации AWS, напечатанным на боковой стороне электрода.

Например, число «60» на электроде E6011 указывает на то, что присадочный металл образует наплавленный валик с минимальной прочностью на растяжение 60 000 фунтов на квадратный дюйм и, как результат, будет хорошо работать со сталью с аналогичной прочностью на растяжение.

Сварочный ток

Некоторые электроды можно использовать только с источниками питания переменного или постоянного тока, в то время как другие электроды совместимы с обоими. Чтобы определить правильный тип тока для конкретного электрода, обратитесь к четвертой цифре классификации AWS, которая представляет тип покрытия и тип совместимого сварочного тока (см.

Тип используемого тока также влияет на профиль проплавления полученного сварного шва. Например, электрод, совместимый с DCEP, такой как E6010, обеспечивает глубокое проплавление и очень тугую дугу.

Он также обладает способностью «копать» ржавчину, масло, краску и грязь. Электрод, совместимый с DCEN, например E6012, обеспечивает мягкое проплавление и хорошо работает при соединении двух стыков или при сварке высокоскоростных угловых швов с высоким током в горизонтальном положении.

Электрод, совместимый с переменным током, например E6013, создает мягкую дугу со средним проплавлением и должен использоваться для сварки чистого нового листового металла.

Толщина основного металла, форма и посадка соединения

Толстые материалы требуют электрода с максимальной пластичностью и низким содержанием водорода, чтобы предотвратить растрескивание сварного шва. Электроды с классификационными номерами AWS, оканчивающимися на 15, 16 или 18, обеспечивают превосходные свойства с низким содержанием водорода и хорошую ударную вязкость (высокие значения ударной вязкости), чтобы выдерживать остаточное напряжение.

Для тонких материалов вам понадобится электрод, создающий мягкую дугу, например 6013. Кроме того, электроды меньшего диаметра обеспечат неглубокое проплавление, что поможет предотвратить прожоги более тонких материалов.

Вы также захотите оценить совместный дизайн и подгонку. Если вы работаете с соединением с плотной посадкой или без фаски, используйте электрод, который обеспечивает дугу копания для обеспечения достаточного провара, например, E6010 или E6011. Для материалов с широким корневым отверстием выберите электрод, например E6012, который создает вогнутую поверхность сварного шва, подходящую для перекрытия зазоров и выполнения сварных швов с разделкой кромок.

Позиция сварки

Чтобы определить, к какому положению(ям) подходит тот или иной электрод, обратитесь к третьей цифре в классификации AWS. Вот как расшифровать квалифицированное электроосаждение:

• 1 =плоский, горизонтальный, вертикальный и верхний.
• 2 =только плоское и горизонтальное.

Например, электрод 7018 можно использовать в плоском, горизонтальном, вертикальном и потолочном положениях.

Технические характеристики и условия обслуживания

Обязательно оцените условия, с которыми свариваемая деталь будет сталкиваться в процессе эксплуатации. Если он будет использоваться в условиях высоких или низких температур, подвергающихся повторяющимся ударным нагрузкам, электрод с низким содержанием водорода и более высокой пластичностью уменьшит вероятность растрескивания сварного шва.

Кроме того, обязательно проверьте технические характеристики сварки, если вы работаете с критически важными приложениями, такими как сосуды под давлением или изготовление котлов. В большинстве случаев эти сварочные спецификации требуют использования определенных типов электродов.

Экологические условия работы

Для достижения наилучших результатов всегда следует удалять избыточную прокатную окалину, ржавчину, влагу, краску и жир. Чистые основные металлы помогают предотвратить пористость и увеличить скорость перемещения.

Если очистка основного металла невозможна, электроды E6010 или E6011 обеспечивают глубоко проникающую дугу, способную прорезать загрязнения.

Как читать код на палочных электродах?

Американское общество сварщиков (AWS) имеет систему нумерации, которая предлагает информацию о конкретном электроде, например, для каких целей его лучше всего использовать и как его следует использовать для достижения максимальной эффективности.

Цифра	Тип покрытия	Сварочный ток
0	Высокое содержание натрия в целлюлозе	DC+
1	Высокое содержание калия в целлюлозе	AC, DC+ или DC-
2	Высокое содержание титана натрия	AC, DC-
3	Высокое содержание титана калия	AC, DC+
4	Железный порошок, диоксид титана	AC, DC+ или DC-
5	Низкое содержание водорода	DC+
6	Калий с низким содержанием водорода	AC, DC+
7	Порошок калия с высоким содержанием оксида железа	AC, DC+ или DC-
8	Калий с низким содержанием водорода, железный порошок	AC, DC+ или DC-

«Е» обозначает электрод для дуговой сварки. Первые две цифры 4-значного числа и первые три цифры 5-значного числа обозначают предел прочности при растяжении. Например, E6010 означает предел прочности при растяжении 60 000 фунтов на квадратный дюйм (PSI), а E10018 означает предел прочности при растяжении 100 000 фунтов на квадратный дюйм.

Предпоследняя цифра указывает позицию. Так, «1» означает всепозиционный электрод, «2» — плоский и горизонтальный электрод, а «4» — плоский, горизонтальный, вертикальный вниз и верхний электрод. Последние две цифры указывают тип покрытия и сварочный ток.

Е	60	1	10
Электрод	Прочность на растяжение	Позиция	Тип покрытия и ток

Что такое покрытие сварочного электрода?

Покрытия электродов должны обеспечивать газовую защиту дуги, легкое зажигание и стабильность дуги, защитный шлак, хорошую форму сварного шва и, что наиболее важно, газовую защиту, потребляющую окружающий кислород и защищающую расплавленный металл сварного шва.

Доступны различные типы электродов, тип которых часто определяется характером покрытия.

Покрытие электрода покрыто относительно качественным покрытием, нанесенным слоем толщиной от 1 до 3 мм. Масса такого покрытия составляет от 15 до 30 % от массы электрода. Большая часть сварки выполняется покрытыми электродами. Это ограничивает процесс медленной ручной операцией. Если флюсовое покрытие помещается внутрь длинной трубки, то электрод может быть в виде оголенного провода в виде катушки.

Тогда процесс экранированной дуги можно сделать непрерывным и автоматическим. Основная цель легкого покрытия — повысить стабильность дуги; покрытие также называют ионизирующим покрытием. Поскольку покрытие электрода хрупкое, можно использовать только прямые стержневые электроды.

Функция покрытий электродов

• Улучшение стабильности дуги за счет использования определенных химических веществ, обладающих такой способностью, за счет ионизации пути дуги
• Обеспечить защитную газовую атмосферу для предотвращения поглощения кислорода, водорода и азота расплавленным металлом.
• Защитный шлак на горячем металле
• Подготовьте флюс, который поможет удалить оксиды и другие примеси из расплавленных металлов.
• Уменьшить разбрызгивание металла сварного шва, когда покрытие выгорает медленнее, чем сердцевина.
• Действует как раскислитель
• Замедлить скорость охлаждения сварного шва (из-за защитного слоя шлака), чтобы предотвратить затвердевание.
• Покрытия обычно являются изоляторами электричества и поэтому предотвращают использование электродов в узких канавках и т. д.,

Типы покрытий:

Несмотря на то, что каждый тип электродного покрытия обладает универсальными характеристиками, уникальный химический состав каждого отдельного покрытия обеспечивает различные свойства. Обязательно изучите лучшие области применения каждого покрытия, чтобы убедиться, что вы выбрали то, которое хорошо подходит для вашего проекта.

Целлюлоза:

Эти покрытия состоят примерно на одну треть из целлюлозы и на две трети из других органических материалов. Под воздействием сварочной дуги материалы разлагаются с образованием трех отдельных газов — водорода, монооксида углерода и диоксида углерода, которые усиливают дугу. Эта дополнительная сила позволяет току глубже проникать в металл, что приводит к более прочным сварным швам.

Целлюлозные покрытия также выделяют слой газа для защиты сварочной ванны от загрязнений. Слой газа создает барьер между металлом и другими элементами, такими как кислород, азот и водород, которые могут создавать пористость в сварном шве. Пористость — это яд для сварного шва, поэтому использование электродов с целлюлозным покрытием может помочь обеспечить более высокое качество сварных соединений.

Целлюлозные покрытия входят в состав различных химических смесей, каждая из которых имеет свои уникальные свойства и лучшее применение. В то время как целлюлозный компонент рецепта является общим практическим правилом, дополнительные органические материалы сильно различаются.

Минералы:

Минеральные покрытия оставляют слой шлака над сварным швом. Хотя шлак может показаться раздражающим побочным эффектом, на самом деле он служит очень полезной цели. Шлак электрода с минеральным покрытием остывает намного медленнее, чем электрод с целлюлозным покрытием и наплавляемый материал под ним.

Это дает время загрязнениям просочиться на поверхность металла, не давая им нарушить структуру сварного шва.

Смесь:

Покрытия электродов с комбинацией целлюлозы и минералов являются популярным выбором среди производителей, поскольку они обеспечивают лучшее из обоих миров. Поскольку эти покрытия могут содержать от нескольких компонентов до более 10 различных ингредиентов, химическое разнообразие этих покрытий обеспечивает ряд значительных преимуществ.

Наличие защитного газа и защиты от шлака на сварном шве может быть невероятно полезным при работе с особенно темпераментными основными металлами.

Наиболее распространенные покрытия электродов:

Несмотря на то, что для некоторых областей применения требуются особые покрытия и характеристики электродов, это пять наиболее распространенных покрытий сварочных электродов, которые вы, вероятно, увидите.

Целлюлозные электроды:

Целлюлозные электроды, хорошо подходящие для вертикального расположения, оставляют после себя очень тонкий, легко удаляемый слой шлака. Целлюлозные покрытия при нагревании распадаются на водород и углекислый газ. Это обеспечивает эффективный слой защитного газа над сварочной ванной.

Однако это также может подвергнуть сварной шов риску водородного охрупчивания. В чистом виде целлюлозные покрытия лучше всего работают с DC. Однако добавление в покрытие различных элементов также может позволить использовать его с AC. Целлюлозные электроды обеспечивают такую ​​же легкость, как и рутиловое покрытие, но с более глубоким проникновением и менее проблемным образованием шлака.

Рутиловые электроды:

Почти идентичен целлюлозе, основное отличие состоит в том, что рутил имеет более высокий процент диоксида титана. Это создает газовую защиту из кислорода, азота, углерода и водорода, что делает электроды с рутиловым покрытием хорошо подходящими для сварки низкоуглеродистой стали.

Однако шлак от рутиловых электродов может оставлять следы титана в наплавленном металле. Добавление целлюлозы в покрытия электродов с рутиловым покрытием обеспечивает дополнительную защиту сварочной ванны. Эти электроды выделяют меньше брызг и дыма и отлично подходят для использования во всех положениях.

Электроды из оксида железа:

Электроды из оксида железа хорошо подходят для использования как с переменным, так и с постоянным током. Они образуют шлак, который очень легко удалить из сварного шва. В химическом составе этого покрытия высокое содержание кислорода, что может привести к снижению общей прочности сварочных отложений.

Однако риск водородного охрупчивания значительно ниже, чем при использовании электродов из целлюлозы. Электроды из оксида железа обеспечивают отличный контроль дуги и позволяют аккуратно и точно размещать валики.

Основные электроды:

Эти электроды, также называемые электродами с водородным управлением, требуют немного больше внимания перед сваркой. Электроды необходимо хранить в сухом месте и прокаливать перед использованием. Невыполнение этого требования может привести к нестабильному химическому составу покрытия, что приведет к нарушению структуры сварного шва.

Основные электроды выделяют низкий контролируемый уровень водорода, что сводит к минимуму риск пористости и растрескивания сварного шва. При правильном хранении и обслуживании эти электроды являются отличным вариантом для работы со сталью.

Электроды из железного порошка:

Эти электроды представляют собой варианты других покрытий электродов, полученные в результате добавления в смесь порошка железа. Металлические порошки становятся все более популярным дополнением к смесям для покрытия электродов, поскольку они могут помочь повысить эффективность и общее качество сварки. Силовые железные электроды — это распространенный вариант целлюлозных электродов, которые позволяют использовать электрод с переменным током.

При работе с типом сварки, для которого требуются отдельные электроды с покрытием, время, потраченное на изучение различных доступных вариантов, может решить успех или разрушить проект. При выборе электрода не забудьте учитывать дополнительные факторы, такие как положение, прочность на растяжение и металлы сердцевины.

типы сварочных электродов

Стержни, используемые для MIG и сварки электродами, являются примерами расходуемых электродов. У них есть присадочный материал, который плавится, образуя сварные швы.

Сварка TIG, с другой стороны, использует неплавящиеся электроды. Эти электроды состоят в основном из вольфрама, который не плавится (в отличие от расходуемых электродов) из-за его высокой температуры плавления. Он просто подает электрическую дугу для сварки. Присадочный материал подается с помощью проволоки, которая подается вручную.

Следовательно, основное различие между ними заключается в том, что расходуемые электроды плавятся, а нерасходуемые — нет.

Эти две категории также имеют несколько типов электродов.

Расходуемые электроды

Плавящиеся электроды являются ключом к электродуговой сварке, сварке MIG и дуговой сварке с флюсовой проволокой. Плавящиеся электроды, используемые для электродуговой сварки, называются штучными электродами. К ним относятся электроды с толстым покрытием, экранированная дуга и электроды с легким покрытием.

1. Электроды с легким покрытием

Как следует из названия, электроды со светлым покрытием имеют тонкое покрытие на своей поверхности, которое наносится такими методами, как распыление и кисть.

Эти электроды и их покрытия изготавливаются из нескольких различных материалов. Присадочный материал во многом похож на свариваемый основной металл.

Световое покрытие также служит еще одной жизненно важной цели. Это покрытие снижает содержание примесей, таких как сера и оксид, что обеспечивает более высокое качество сварного шва. Это также обеспечивает более равномерное плавление присадочного материала, что позволяет создать гладкий и надежный сварной шов.

Поскольку покрытие тонкое, образующийся шлак не слишком толстый. Экранированные дуговые электроды имеют некоторое сходство с электродами со светлым покрытием. Главное отличие в том, что они имеют более толстое покрытие. Эти сверхпрочные электроды подходят для сварки в более сложных условиях, например, для сварки чугуна.

2. Голые электроды

Использование оголенных электродов может быть затруднительным, потому что дуга несколько нестабильна и ее трудно контролировать. Легкое покрытие повышает стабильность электрической дуги, тем самым облегчая вам управление. Голые электроды имеют ограниченное применение. Например, они используются для сварки марганцовистой стали.

3. Экранированные дуговые электроды

Электроды для экранированной дуги имеют три разных типа покрытий, которые служат разным целям. Один вид покрытия содержит целлюлозу и использует слой защитного газа для защиты зоны сварки. Второй тип покрытия имеет минералы, образующие шлак. Третий тип покрытия представляет собой комбинацию минералов и целлюлозы.

Экранированные дуговые электроды создают слой защитного газа, который образует эффективный барьер для защиты зоны горячего сварного шва от загрязнения и коррозии со стороны окружающего воздуха. Это приводит к более прочным и надежным сварным швам. Нагретая зона сварки должна быть защищена от атмосферных газов, таких как азот и кислород, которые вступают в реакцию с высокотемпературным металлом, что приводит к образованию хрупких, пористых и непрочных сварных швов.

Электроды с экранированной дугой сводят к минимуму содержание серы, оксидов и других типов примесей в основном металле, обеспечивая ровные, гладкие и чистые сварные швы. Эти покрытые электроды также обеспечивают более стабильную электрическую дугу по сравнению с неизолированными электродами, что делает сварку более управляемой и уменьшает разбрызгивание.

Электроды с защитной дугой также выделяют шлак из-за минерального покрытия. Этот шлак кажется трудным для удаления, но он служит полезной цели. Он остывает намного медленнее по сравнению с экранированными дуговыми электродами. Этот процесс вытягивает примеси и отправляет их на поверхность. Следовательно, вы получите высококачественные сварные швы, которые будут чистыми, долговечными и прочными.

Нерасходуемые электроды

Неплавящиеся электроды проще для понимания не только потому, что они не плавятся, но и потому, что их всего два типа.

1. Углеродные электроды

Первый тип — это угольный электрод, который используется как для резки, так и для сварки. Этот электрод изготовлен из угольного графита. Он может быть покрыт слоем меди или оставлен без покрытия.

Американское общество сварщиков не выпускало никаких спецификаций для этого типа электродов. Однако для угольных электродов существуют военные спецификации.

2. Вольфрамовые электроды и их разновидности

Второй тип неплавящегося электрода — это вольфрамовый электрод, который используется для сварки TIG. Эти электроды состоят из чистого вольфрама (с зеленой маркировкой), вольфрама, содержащего от 0,3 до 0,5 % циркония (с коричневой маркировкой), вольфрама с 2 % тория (с красной маркировкой) и вольфрама, содержащего 1 % тория (с коричневой маркировкой). желтые метки).

Неплавящиеся электроды из чистого вольфрама имеют ограниченное применение и подходят для легких сварочных работ. Этому есть две причины. Во-первых, чистый вольфрам не обладает долговечностью и прочностью вольфрамовых сплавов. Во-вторых, у чистого вольфрама могут быть проблемы с большими токами.

Вольфрамовые электроды с содержанием циркония от 0,3 до 0,5% дают отличные результаты при работе с переменным током. Они лучше, чем чистый вольфрам, но не так хороши, как вольфрамовые электроды с содержанием тория.

Вольфрамовые электроды с содержанием тория 1-2% являются одними из наиболее широко используемых неплавящихся электродов, поскольку они служат дольше и имеют более высокое сопротивление, чем другие виды вольфрамовых электродов. Их можно использовать для более высоких токов по сравнению с электродами из чистого вольфрама. Эти электроды также обеспечивают лучший контроль дуги и их легче запускать.

При использовании вольфрамового электрода лучше использовать максимально допустимый ток, если они имеют гладкую цилиндрическую форму, иначе становится трудно контролировать дугу и поддерживать ее.

Для лучшего контроля дуги и стабильности следует заточить кончики этих электродов до остроты, то есть нужно сделать кончики коническими. Если вы сделаете это, вам придется выбирать аппараты с контактным пуском вместо сварочных аппаратов постоянного тока.

Помните, что вольфрамовые электроды с торием и цирконием будут более долговечными, чем электроды из чистого вольфрама, если вы выберете конические электроды с использованием сенсорного пуска.