Электроды - часто задаваемые вопросы


Какие электроды лучше всего подходят для сварки инвертором?

Большинство неопытных сварщиков предполагают, что при использовании трансформаторных и инверторных сварочных аппаратов необходимо применять различные по составу и свойствам электроды. Определиться с верностью или ошибочностью данного предположения позволят знания об особенностях этих двух типов сварки.

Оба аппарата поддерживают регулировку тока сварки в широких диапазонах, которые немного отличаются по величине, но в среднем практически одинаковы. Отличие состоит в типе вырабатываемого тока: инвертор выдаёт только постоянный ток, а трансформаторный аппарат – переменный и постоянный.

Для того, чтобы трансформаторный сварочный аппарат выдавал оба типа тока, он должен быть оборудован выпрямителем. То есть, теоретически он мог бы выполнять функции инвертора. Как всё происходит на самом деле и действительно ли нужны разные электроды?

Производители маркируют электроды по типу тока, для которых они предназначены. При сварке на переменном токе допускается применение электродов с любой маркировкой. Однако, сварка на постоянном токе требует обязательного учёта полярности подключения электродов к сварочным аппаратам.

На упаковках электродов всегда указывается полярность для их подключения. Многие сварщики замечали, что при неправильной полярности процесс сварки отличается и качественно оценивали сварочные аппараты, деля их на хорошие и плохие. На самом же деле аппараты для сварки трансформаторного или инверторного типа имеют минимальные отличия.

Неопределенности возникают по причине различий в комплектации сварочных аппаратов, наличия необходимых режимов сварки и качества сборки. То есть отличаются физические параметры, такие как сила тока, стабильность напряжения и т. д.

Значительное влияние на равномерность, прочность и герметичность шва оказывают именно сами электроды. Поэтому необходимо правильно подбирать их по маркировке и составу, в зависимости от типа свариваемых металлов и требований, предъявляемых к сварному соединению.

Какие электроды образуют минимальное количество шлака?

Опытные и начинающие сварщики достаточно часто задаются вопросом о том, какие электроды наименее склонны к шлакообразованию. Его актуальность обоснована необходимостью получения прочного и долговечного шва, а такой результат достижим только при минимальном количестве шлаков.

Возникновение шлаков происходит в ходе сварки при плавлении электрода с нанесенным на него защитным покрытием, которое и является основной причиной их появления. Чем толще покрытие, тем больше шлака образуется. Также их количество зависит от состава и качества защитного слоя.

Покрытия электродов подразделяются на следующие виды:

  1. Кислотное, в составе которого содержится металлическая руда и кислородосодержащие вещества (декстрин, крахмал и т. д.). Подходит для сварки в любых положениях на всех видах тока. Не требуют подготовки и очистки поверхности металлов, позволяют формировать устойчивые к высокотемпературным условиям эксплуатации швы.
  2. Основное, представляющее собой сложное соединение на основе ферросплавов, плавикового шпата и карбоната кальция. В ходе плавления обильно выделяет углекислый газ, выполняющий функцию защитной среды от внешних негативных факторов. Сварные швы обладают стойкостью к высоким температурам, имеют высокую ударную вязкость.
  3. Целлюлозное, изготовленное из целлюлозы, рутила и ферросплавов. Универсальны в применении, за счёт содержания рутила образуется небольшое количество шлаков.
  4. Рутиловое – наиболее популярное среди сварщиков покрытие электродов, которое позволяет получить самое минимальное количество шлаков. В его состав входит 50% концентрата рутила и карбонаты кальция.
Грамотный подбор покрытий электродов позволит существенно упростить процесс сварки. Главное, чтобы они были качественными и позволяли наплавлять шов с требуемыми техническими характеристиками.
Что такое пенал для электродов

К плавящимся электродам с покрытием предъявляются особые требования к содержанию влаги в обмазке. При превышении допустимой нормы станет невозможным провести сварочные работы на должном качественном уровне. Для просушки электродов существуют специальные печи и шкафы. А вот хранить подготовленные к работе сварочные стержни лучше в специальных термопеналах.

Устройство представляет собой продолговатый герметичный ящичек с крышкой. Конструкционно пенал для электродов напоминает термос – между внутренней внешней оболочками обязательно имеется термоизоляция. Это удобное мобильное устройство, в котором электроды не только хранятся и подсушиваются, но и могут транспортироваться. Для этого имеется удобная ручка, которая при подключении устройства к источнику питания служит упором.

В некоторых случаях для повышения качества сварного шва электроды необходимо подогреть. Решение этой задачи тоже возлагается на термопенал. В зависимости от модели подключаться он может к бытовой электросети или к сварочному аппарату. В качестве нагревательных элементов чаще всего используются ТЭНы. Устройство может создавать и поддерживать температуру от 0°С до 120°С. При этом требуемая мощность не превышает 100Вт.

Пенал для электродов не отличается ни большими габаритами, ни весом. Конечно, все зависит от конструкции, но в среднем масса устройства составляет 3 кг. Более существенной характеристикой, на которую следует обращать внимание при выборе, является количество помещающихся в него электродов. Этот показатель будет зависеть от характеристик конкретной модели. Самым оптимальным считается вариант с возможностью загрузки электродов весом 3 кг. Хотя существуют конструкции, позволяющие одновременно хранить и перевозить 10 кг сварочных стержней.

Опытные сварщики считают, что после сварочного аппарата следует приобрести именно термопенал. Поддержание электродов в надлежащем состоянии – залог сохранения их качества. А комфорт в работе и надежность шва во многом зависят именно от этой характеристики. Подобное устройство призвано служить не один день, поэтому стоит отдавать предпочтение качественным моделям.

Как учитывать текучесть металла при выборе электродов?

Техническая справочная литература определяет предел текучести, как такое напряженное состояние, когда деформация материала продолжается даже при отсутствии увеличения нагрузки. При его достижении в кристаллической решетке металла начинают происходить изменения, которые существенно перестраивают ее структуру.

При выборе электродов для выполнения определенного вида работ предел текучести материала необходимо учитывать для того, что заранее знать возможное напряжение и изменение пластичности металла. Если этого не делать, то при его превышении возникающие изменения структуры кристаллической решетки могут привести к серьезным деформациям шва и формы соединенных деталей. Поэтому рабочие сварочные электроды должны быть подобраны с определенным значением предела текучести.

Величина данного технического показателя обязательно приводится в полной маркировке, в виде цифрового значения в десятках МПа после данных о толщине обмазки и вида стержня (плавящийся он или нет).

Параметры выбора для определенных видов сварочных работ

Технологическое обоснование применения электродов должно учитывать:

  • марку свариваемой стали;

  • характеристику соединения;

  • положение шва в пространстве;

  • вид напряжения и величину тока;

  • температуру и влажность воздуха;

  • критическое значение текучести.

По видам и технологическим характеристикам металлов все электроды для их сварки стали подразделяют на несколько отдельных групп.

Широко распространенные металлы

К первой группе относят низколегированные стали конструкционного назначения. Содержание углерода в них не превышает 0,25%, а устойчивость на разрыв в пределах 450-500 МПа. Это такие марки, как Ст3, Ст5 и другие подобные им. В основном это металлический прокат бытового и общего назначения для сборки и монтажа малоответственных конструкций не подверженных во время эксплуатации большим нагрузкам.

Для сварки сталей из первой группы применяют электроды марок АНО-4, АНО-21, МР-3 и ОЗС-41. Наиболее популярными из этого ряда являются МР-3, как универсальный материал для постоянного и переменного напряжения, работы в любых пространственных положениях шва и широком диапазоне температур воздуха.

Особые марки сталей

Более прочные стали с сопротивлением разрыву в пределах 500-600 МПа рекомендуется варить электродами марок УОНИ-13/55, УОНИ-13/65, Э50А, Э60 и ОЗС-28. Они обеспечат достаточную прочность сварного шва и его хорошее сопротивление разрыву.

Легированные конструкционные стали прочностью более 600 МПа при отсутствии последующей термической обработки сваривают электродами марок ЭА-981/15, ЭА-395/9 или НИАТ-5. Если сваренная конструкция при дальнейших операциях будет подвержена термическому нагреву, то рекомендуется взять УОНИ-13/85, ОЗШ-1 или НИАТ-3М.

Для сварки устойчивых к коррозии, воздействию кислотных растворов, щелочей и других химически активных сред нержавеющих сплавов используют специальные электроды марок ОЗЛ-7, ЦЛ-11 и ОЗЛ-22. Жаропрочные и жаростойкие стали, предназначенные для эксплуатации при температуре более 500°C, варят электродами ОЗЛ-38, КТИ-7А и ЦТ-15.

Зачем нужна смена полярности при сварке электродами

Чтобы понять, какую роль играет полярность при сварке электродами, для начала необходимо разобраться с принципом соединения деталей электрической дугой.

Классификация

В зависимости от используемых технологий, сварку разделяют на три основных вида:

  • термическая – соединение деталей происходит путем расплава кромок и последующего их стыкования;

  • термомеханическая – элементы конструкции свариваются методом нагрева и сдавливания соединяемых деталей;

  • механическая или сварка давлением – в ее основу положено свойство твердых тел проникать в структуру друг друга на уровне атомов. Для этого их необходимо сильно сдавить.

Но поменять полярность сварного тока реально только при електродуговой сварке.

Что такое дуговая электросварка

Этот вид сварки относится к категории термических. Образовывающаяся между электродом и свариваемой поверхностью электрическая дуга имеет температуру около 7000°С. Это позволяет расплавить кромки соединяемых деталей и металл, содержащийся в электроде, и соединить элементы надежным швом. По этому принципу работают как ручные, так и автоматические и полуавтоматические сварочные аппараты.

От источника питания на клеммы подается напряжение, которое посредством кабелей поставляется держателю электрода («минус») и к детали, находящейся в работе («плюс» или «земля»). Для того, чтобы дуга была стабильной соединение детали с зажимом «плюсового» кабеля должно быть надежным. Для этого, перед началом работы место крепления очищают от краски, ржавчины, смазки и пр. загрязнений. После включения аппарата в сеть и приближения электрода на определенное расстояние к рабочей поверхности, между ними должен возникнуть электрический разряд. Это и есть дуга, которая сваривает металлические детали. Равномерному горению способствуют имеющиеся в электроде разнообразные примеси и напыления.

Что происходит при смене полярности

При прямой полярности («минус» на электроде, «плюс» на рабочем элементе) ток от электрода разогревает и расплавляет деталь. Образованная дуга отличается стабильностью и равномерностью. Изменение полярности приводит к изменению направления течения электротока – от детали к электроду. В этом случае разогревается конец электрода, а дуга получается «гуляющей» (неустойчивой).

Но в некоторых случаях это свойство оказывается достаточно полезным. Так с обратной полярностью сваривают изделия из цветных металлов и тонколистового железа. При необходимости прожечь окисел на поверхности элемента, который плавиться при значительно большей температуре, тоже меняют полярность. Конечно такие манипуляции возможны лишь при проведении сварочных работ на постоянном токе.

Почему плохо зажигается сварочная дуга и залипают электроды?

Сталкиваясь с проблемой плохого поджога дуги и прилипания электродов, сварщик зачастую склонен винить качество используемых расходных материалов. Но нередко возникновение подобной ситуации провоцируют совершенно другие факторы. И возникновение таких обстоятельств может спровоцировать сам сварщик.

Первое на что стоит обратить внимание – сила сварного тока. Если амперность будет ниже чем необходимо, то дуга будет поджигаться слабо, кромки деталей не проплавляться до нужного уровня и соединение получится низкого качества. При показателях силы тока выше требуемой в конкретных условиях величины, то металл будет просто прогорать. Нужное количество ампер определяется исходя из диаметра электрода, толщины металла и его вида.

Еще одной причиной слабого поджига электродуги и прилипания электрода может стать плохая очистка рабочей поверхности. Остатки ржавчины, смазочных материалов и других видов загрязнений будут уменьшать контакт между краем электрода и свариваемыми элементами. Это в свою очередь может значительно снизить качество шва.

Даже качественные электроды могут стать причиной плохого зажигания дуги. Все зависит от способа хранения. Если расходные материалы хранятся в ненадлежащем месте, то возможно, что они отсыреют. Это и может послужить фактором, провоцирующим прилипание электрода и формирования нестабильной электродуги. Проблема решается путем прокаливания электродов. Для этого используют специальные печи или шкафы. Кроме прямого назначения они могут выполнять функцию хранилищ. Помещенные в них высушенные расходные материалы будут находиться в необходимом микроклимате.

Неправильное хранение может привести к отваливанию обмазочного слоя электрода. В этом случае изделие будет непригодным к использованию. Уделяя должное внимание не только выбору качественных расходных материалов, но и их хранению, сварщик может быть уверен в том, что сварной шов будет качественным, электрод не будет залипать, а плохой поджиг дуги мешать работе.

Что представляет собой временное сопротивление разрыву у электродов?

Несмотря на то, что все большей популярностью пользуются автоматический и полуавтоматические сварочные аппараты, большинство сварочных работ все равно проводят в ручном режиме штучными электродами. Расходный материал имеет несложную конструкцию. В его основе лежит металлический стержень. Для его изготовления используют сплавы различной химической компоновки. Сверху стержень покрывают специальным составом.

Сваривание с использованием электрода способно внести в структуру металла кардинальные изменения. При этом сварочный процесс кардинально отличается от металлургического, хотя и в первом и в другом случае происходит термическая обработка стали. При сваривании температурное воздействие характеризуется кратковременностью. Кроме этого в сварной ванне происходит активное взаимодействие металла с газами и побочными продуктами.

Но даже кратковременное воздействие высокотемпературного режима, создаваемого электродом, позволяет не только расплавить сталь, но и катализировать одновременное впитывание газов. Протекание этого глубокого окислительно-восстановительного процесса напрямую зависит от состава покрытия.  От него же зависят и химико-физические характеристики образуемого шлака.

Поэтому ингредиенты напыления подбираются с должной тщательностью. С его помощью можно снизить температуру плавления стержня и добиться необходимой вязкости шлака и его быстрого остывания. Одной из базовых характеристик расходника для ручной сварки считается предел прочности при растяжении (или более научно – временное сопротивление разрыву).

Что характеризует данная величина

Граница прочности — это максимальное механическое напряжение (в данном случае – натяжение), которое выдерживает сварной шов без необратимых деформаций. Это показатель характеризует пластичность соединения, и его способность противостоять разрыву.

Этот показатель находится в прямой зависимости от:

  • рыхлости присадочного материала;

  • толщины стыков свариваемого изделия;

  • времени, затраченного на спайку;

  • качества подготовки кромок соединяемых элементов;

  • присутствия «неучтенной» влаги в напылении.

Гарантировать достаточный уровень временного сопротивления способны различные марки расходных материалов. Главное при выборе знать, в каких условиях будет эксплуатироваться созданная конструкция. Отсюда уже можно будет сделать вывод о допустимых максимальных силовых нагрузках.

Маркировка указываются согласно ГОСТ 9467-75. На упаковке продукции обязательно должно быть пометка, характеризующая нагрузку на разрыв, которую способен выдержать 1 мм² сварного шва. Измеряется показатель в Джоулях на сантиметр квадратный. Но если обобщить, то эта цифра указывает весовую нагрузку, которую способна выдержать определенная площадь соединения. То есть величина 490 Дж/см² дает основание утверждать, что кв. сантиметр шва не разрушится под весом в почти пол тонны.

Какие бывают электроды для сварки?

Большинство монтажных работ и производственных технологических процессов не обходятся без выполнения сварки металлов. Широкий ассортимент электродов позволяет сваривать различные конструкции, но при этом требуют правильного их подбора по классам и группам. Только так можно получить надежные, прочные и долговечные сварные швы.

Электроды представляют собой металлические токопроводящие прутки, изготовленные методом прокатки. Подразделяются на следующие виды:

  1. Плавящиеся, изготавливаемые из расплавляемого токопроводящего прутка. Отличаются доступностью и дешевизной, а также простой технологией сварки. Их применение востребовано в различных сферах деятельности.

  2. Неплавящиеся представляют собой нерасплавляемый пруток, предназначенный для подвода тока к точке сварки. Подвод присадки осуществляется со стороны, за счёт чего обеспечивается точное формирование сварного шва.

Электроды используются для сварки и резки конструкций из черных и цветных металлов, сталей с различным содержанием углерода и легирующих элементов. Большинство современных электродов позволяют выполнять сварные работы под различными углами к свариваемым конструкциям.

Каждая марка электрода предназначена для выполнения сварки определённых видов металлов под определенным пространственным положением относительно поверхности. Нанесенные защитные покрытия с разными химическими составами предназначены максимально облегчить процесс сварки и создать условия для формирования надежного и долговечного шва.

Покрытия также могут повышать коррозионную стойкость соединительных швов.

Чтобы создать надёжный и прочный сварной шов, достаточно правильно подобрать марку электрода и иметь опыт проведения подобных сварных работ либо обладать достаточным объемом теоретических знаний о данной технологии. Стоит отметить тот факт, что электроды должны быть качественными и соответствовать заявленным требованиям.

В случае отсутствия опыта выполнения сварочных работ нужно браться за выполнение простых задач. Сварку ответственных конструкций стоит доверять исключительно профессионалам.

Как правильно подобрать электроды и варить ими?

Сварочный аппарат является одним из самых востребованных инструментов у мастеров и домовладельцев. Он позволяет выполнять большинство ремонтных и монтажных работ без особых проблем. Однако для его успешного применения необходимо иметь опыт сварки различных металлов и правильно подбирать электроды.

Многие считают, что удобно пользоваться услугами наёмных сварщиков, так как это обходится дешевле приобретения сварочного оборудования. Однако на практике оказывается, что работники не всегда обладают высоким профессионализмом, что вызовет лишь дополнительные финансовые и временные затраты.

Поэтому выгоднее самостоятельно научиться сварке металлов и проводить ответственные работы самостоятельно. Технология доступна для освоения любому желающему. Как правильно выбрать инвертор и электроды?

Для бытового применения подходит любой инвертор с предельным током сварки 160 А, поддерживающий стабильное горение дуги на расстоянии 2-6 мм от металлической поверхности.

В процессе сварки важно перемещать электрод вдоль поверхности на одинаковом расстоянии от ней. Это позволит при равномерном подплавлении металла электрода в электрической дуге заполнять углубление шва расплавленными каплями и формировать ровный гладкий шов.

Важно, чтобы присадочный материал был по химсоставу близким к составу свариваемых конструкций. Это обеспечит одинаковую прочность и однородность шва вдоль всей его длины. Для сварки металлов используются электроды на основе стали, меди, латуни, алюминия, биметаллических сплавов.

Соблюдение угла наклона электрода относительно направления дуги также важно. Обычно он составляет примерно 750. Для поджига дуги применяют метод подъёма или чирканья.

Подбор оптимальной величины тока также влияет на стабильность горения дуги. При малых токах дуга слабая, а электрод начинает залипать к поверхности, при высоких – начнёт сильно плавиться металл, вследствие чего разбрызгиваться и гореть. Правило для подбора тока следующее: на 1 мм сечения электрода должно приходиться 30-35 А.

Чтобы изучить все тонкости сварки, необходимо не только читать статьи и изучать профильную литературу, а и практиковаться с применением полученных знаний. Только при таком подходе можно стать профессионалом.

Как рассчитать расход электродов на 1 кг металла?

Каждый сварщик перед проведением различных конструкций должен уметь правильно рассчитать расход электродов. Причём такие знания важны не только при проведении масштабных строительных работ, а и для мелких. Они позволят правильно составить смету затрат, закупить необходимое количество электродов и исключить простои в работе.

Расход электродов характеризуется таким их количеством, которое необходимо расплавить, чтобы получить 1 кг наплавленного металла. Зная, сколько потребуется электродов, для проведения конкретных работ, можно не только рассчитать бюджет работ, а и подобрать их с учётом оптимального соотношения цены и качества.

Без знаний расчёта количества электродов, работать в крупной строительной компании не получится. И это понятно, так как требуется определить общие затраты с учетом себестоимости работ и получить прибыль.

Как же выполнить расчет расхода электродов? Для этого нужно воспользоваться следующей формулой:

Н=М×Кр,

где М – величина нормативного расхода, Кр – коэффициент расхода электродов.

Кр учитывает потери при выполнении сварочных работ, включая огарки длиной до 50 мм, угар, разбрызгивание металла.

Справочные данные о коэффициенте расхода для различных электродов с защитными покрытиями приведены в Таблице 1.

Таблица 1. Величина коэффициента расхода электродов.



Коэффициент расхода электродов

Группа марок электродов

Марки электродов с защитным покрытием для сварки сталей

Углеродистых и низколегированных

Теплоустойчивых и высоколегированных

1,5

I

АНО-1, АНГ-1К, ОЗС-17Н, АНО-19М, ДСК-50, АНП-6П, НИАТ-3М

ТМЛ-1У, ТМЛ-3У, ОЗЛ-25, ЦТ-28, АНВ-17, АНЖР-1, АНЖР-2

1,6

II

ОЗС-23, ВН-48, УП-1/45, АНО-5, АНО-19, АНО-20, ОЗС-6, АНО-10, АНО-11, АНО-30, АНО-ТМ, ВСО-50СК, ОЗС-18, ОЗС-25, УОНИ-13/55У, АНО-ТМ60, ВСФ-65, АНО-ТМ70, АНП-2, УОНИ-13/85

ЦЛ-20, КТИ-7А, ОЗЛ-6, ЗиО-8, ОЗЛ-8, АНВ-13, АНВ-34, НИАТ-4, НИАТ-15, НИИ-48Г

1,7

III

АНО-4, АНО-6, АНО-6У, АНО-21, АНО-24, АНО-29М, АНО-32, МР-3, ОЗС-4, ОЗС-12, ОЗС-21, СМ-11, УОНИ 13/45, УОНИ 13/45СМ, АНО-27, АНО-25, УОНИ-13/55, УОНИ-13/55СМ, ИТС-4С, ОЗС-24

ЦУ-5, ТМУ-21У, ЦЛ-51, УОНИ-13/НЖ, ОЗЛ-9А, ЦТ-15, ОЗЛ-17У, ЦЛ-11

1,8

IV

ВСЦ-4, К-5А

НЖ-13, ЭА-395/9, ЭА-981/15


Данные таблицы позволяют без проблем выполнить точные расчеты необходимого количества электродов. Стоит учесть тот факт, что расход реальный и расчётный совпадут в том случае, если будут строго соблюдаться все правила и нормы сварных работ.
От чего зависят характеристики сварочного тока?

От качества сварного шва зависит надежность и долговечность конструкции. В сварочном процессе нет мелочей. Вид источника питания, качество электродов, правильный подбор типа сварки по отношению к составу и категории металла – от всего этого зависит добротность получаемых соединений. Не последнюю роль (а может быть даже и первую) играет верный расчет силы и рода тока в зависимости от диаметра и материала изготовления электрода, от толщины и марки металла.

Первоочередная задача – определение каким током работать в конкретной ситуации: переменным или постоянным, прямой или обратной полярности. Постоянный ток прямой полярности обеспечит глубокую проплавку основного полотна и позволит работать с элементами толщиной 5 мм и более. Непрямая полярность при постоянном токе подходит для сваривания тонколистового металла. Переменным током любой полярности можно работать с толстостенными деталями, изготовленными из низкоуглеродистых и низколегированных металлов.

Сила тока напрямую зависит от диаметра электрода толщины металла (ТМ):

  • Ø1,6 мм. – 25-50 А. ТМ – 2-3мм.;

  • Ø2 мм. – 40-80 А. ТМ – 2-3-5 мм.;

  • Ø2.5 мм. – 60-100 А. ТМ – 3-5 мм.;

  • Ø3 мм. – 80-160 А. ТМ – 3-5-8 мм.;

  • Ø4 мм. – 120-200 А. ТМ – 3-5-8 мм.;

  • Ø5 мм. – 180 – 250 А. ТМ – 5-8 мм.;

  • Ø5-6 мм. – 220-320 А. ТМ – 10-24 мм.;

  • Ø6-8 мм. – 300-400 А. ТМ – 30-60 мм.

Исключением является сваривание металла толщиной до 3 мм. В этом случае используются электроды диаметром 2-2,5 мм., но сила тока при этом должна быть не выше 30-70 А.

Запомнить все приведенные данные несложно, но на первых порах под рукой лучше иметь таблицы или пользоваться информацией, расположенной на упаковке электродов. Со временем приобретенный опыт значительно облегчит настройку сварочного аппарата.

Какие электроды подходят для сварки свинца?

Необходимость выполнения сварных соединений свинца может возникнуть при ремонте электрических кабелей, оборудования, трубопроводов или сантехники. Использование паяльной лампы при толщине свинцового слоя более 5 мм будет неэффективным, и такая работа выполняется только с применением сварки.

Применяемые технологии

Хорошие результаты можно получить при использовании газосварочных аппаратов. Но вопрос доставки, а то и просто отсутствие, горелки, шлангов, редукторов, ацетиленового генератора или баллонов с горючим газом и техническим кислородом может создать существенные затруднения в выполнении ремонтных работ.

Намного проще воспользоваться компактным переносным инвертором для электродуговой сварки. При этом все необходимое можно принести в руках и нужно только правильно подобрать сварочные электроды, флюс и припой. Сварочное соединение свинца или наплавка могут выполняться неплавящимися электродами с подачей припоя в зону горения электрической дуги.

Очень важно выбрать точную величину сварочного тока, так как мощная дуга будет просто прожигать свинец, имеющий температуру плавления всего 327°C. Сварочный ток зависит от толщины свариваемого металла и при 10мм должен быть не более 40А, а при 30 мм – 100А.

Флюсы и припой

Применение флюсов при сварке свинца обеспечивает защиту поверхности от воздействия атмосферного кислорода и образования оксидной пленки. В результате гарантируется высокое качество шва и надежное пластичное соединение.

В качестве флюса наиболее часто применяют смесь стеарина с канифолью в равных соотношениях по объему. Допускается использовать натуральный пчелиный воск или чистый стеарин без добавок, однако выгорание флюса в этих случаях происходит намного быстрее и расход материалов увеличится. Подготовленный флюс наносится на зачищенную кромку любым удобным способом.

Присадочным припоем является свинцовый пруток, толщина которого должна быть равна толщине свариваемого металла, но не превышать 10 мм. Если соединяемый металл толще, то электродуговая сварка производится в несколько проходов с предварительной обработкой кромок на скос и последующим заполнением шва расплавленным свинцом.

Предварительная обработка свариваемых кромок

При толщине металла более 6 мм необходимо обеспечить наличие скоса под углом 35-40 градусов и оставить притупление края не менее 4 мм. Поверхность, подготовленная для сварного соединения, должна быть полностью очищена от оксидной пленки. Это можно сделать при помощи металлических скребков или щетки с плотной щетиной.

Техника сварки свинца неплавящимся электродом

Угол направления электрода к месту сварного шва должен быть в пределах 30-40 градусов. Под таким же углом с другой стороны подается присадочный материал. Скорость сварки должна быть высокой и не допускать остановок. В противном случае есть большая вероятность прожига и вытекания свинца с обратной стороны стыка.

Одна из распространенных технологий предусматривает заточку сварочного электрода в форме плоской лопатки и простого прижатия его к свариваемым кромкам с одновременной подачей припоя. В результате одновременного разогрева и плавления кромок и припаечного прутка происходит сварка.

Какой химический состав у сварочных электродов?

Сварочные электроды представляют собой металлические проволоки, покрытые обмазкой или специальным покрытием. При их изготовлении используются современные или улучшенные компоненты. Состав подобран тщательным образом, чтобы образуемый сварной шов был надёжным и прочным.

Роль защитного слоя электродов – предотвращение раскаления всего стержня при поджиге дуги, так как это сделает процесс сварки невозможным. Иными словами, оно позволяет существенно упростить сварочные работы и получить в итоге качественный шов.

В электродах используется цельная проволока диаметром 1-12 мм с точным химическим составом, соответствующим жестким технологическим требованиям. В их маркировке отражен состав химических элементов, что позволяет опытным сварщикам подбирать оптимальные варианты под различные виды сварочных работ.

Обычно в состав электродов входят следующие элементы: кремний, углерод, фосфор. Их процентное соотношение стандартизировано и варьируется в зависимости от конкретной марки.

Ручная дуговая сварка осуществляется электродами с обмазкой, которая предназначена для создания защитной атмосферы вокруг свариваемых металлов и предотвращения образования оксидов и азотных соединений. При контакте металлов с азотом или кислородом создаётся хрупкий шов с низкой пластичностью.

Толщина покрытия также влияет на процесс сварки. Для получения качественного тонкого шва путём сварки со стабильной устойчивой дугой необходимы электроды с тонким слоем покрытия. При этом стоит учитывать, что прочность шва будет относительно невысокой, поэтому применять их для сварки ответственных конструкций категорически запрещено.

Электроды с толстым покрытием обеспечивают более комфортные условия для сварочных работ. В состав защитного слоя входят шлакообразующие компоненты и раскислители, а в наплавленный металл – марганец, фосфор, кремний, углерод, сера или карбон.

Шлаки защищают сварочный шов от негативного влияния внешней среды, поэтому такие электроды подходят для всех типов работ, в том числе и для сварки ответственных конструкций.

Чем отличаются электроды постоянного тока от переменного?

Между электродами, предназначенными для сварки на постоянном или переменном токе, внешних отличий нет, кроме указанной заводской маркировки. Именно она позволяет определить предельно допустимые сварные токи, полярность подключения, а также положение, относительно поверхности, на которой формируется сварной шов.
В чём состоит принципиальное отличие двух типов электродов? При сварке один является эффективным при подаче постоянного тока, а второй – переменного с частотой 50 Гц. На практике, например, если варить конструкцию электродом УОНИ на переменном токе, то он будет прилипать к поверхности и усложнять проведение работ.
Также неправильное подключение электрода может негативно сказаться на стабильности горения дуги, что неприемлемо. Поэтому важно заранее побеспокоиться о наличии необходимого сварочного оборудования и убедиться в правильной его настройке.

Понять в чём дело достаточно просто, если рассмотреть особенности переменного и постоянного токов. На приведенных ниже рисунках схематично указан принцип работы электродов при подаче на них разных типов токов.

переменный ток.jpg

постоянный ток.jpg

Подключение домов к линиям переменного тока осуществляется следующим образом: электрик подключает два провода – ноль и фазу. Если посмотреть на осциллографе на форму переменного сигнала, то видно, что она синусоидальная, а это означает, что величина тока с течением времени изменяется.

При сварке из-за изменения максимальной величины тока происходит разбрызгивание капель расплавленного металла, а на постоянном – всё стабильно, то есть такие проблемы отсутствуют. При выпрямлении переменного тока мы получаем несколько синхронных переменных синусоид с одинаковой амплитудой, которые и формируют постоянный ток.

То есть, сварка на постоянном токе более стабильна и проста, чем на переменном. Поэтому её рекомендуют использовать многим новичкам для приобретения опыта проведения сварных работ.

В качестве примера, электрод МР-3С позволяет выполнять сварку на любом типе тока, а УОНИ – только на постоянном с обратной полярностью. Иными словами, электродами, предназначенными для переменного тока, можно варить на постоянном токе.

Какая максимальная нагрузка шва после сварки электродами

При сварке различных конструкций основной целью является достижение необходимого уровня прочности сварного шва с целью эксплуатации в определенных условиях под нагрузкой или другими механическими напряжениями. Как определить максимальную нагрузку на шов, при которой он сохраняет свои прочностные свойства?

Для проверки прочности необходимо проводить тестирования сварного шва на прочность, подвергая конструкцию следующим испытаниям: изгибу, сжатию, растяжению, оценке усталостных напряжений при различных температурах. Оптимальным вариантом является создание условий, приближенных к тем, при которых конструкция будет эксплуатироваться.

Если планируется проводить ремонты конструкций, то создание похожих условий к эксплуатационным весьма затруднительно. Для этого потребуется использование сложного дорогостоящего оборудования.

Качество швов также зависит от опыта сварщика, от качества сварки и от условий, при которых она выполняется. О сварных швах можно найти подробную информацию в документации ГОСТ 5264-80, но там данные только о простых стальных, никелевых и железоникелевых соединениях. Для сварных швов труб есть отдельный ГОСТ 16037-80.
В качестве примера рассмотрим сварку конструкций из конструкционной стали Ст3 с прочностью 380-490 МПа. Для этого нам потребуется электрод МР-3 АРС с диаметром 3 мм, который, при условии соблюдения технологии сварки, позволит добиться прочности шва под нагрузкой до 430 МПа.
Электроды МР 3а.jpg
Сварку таврового соединения будем выполнять способом, как показано на рисунке.
 Тавровое соединение.jpg
То есть будем формировать сварной шов Т6.
формирование сварочного шва.jpg
На схеме видно, что размер катета превышает примерно на 30% толщину металла. Таким образом выполняется уравнивание предельной нагрузки на шов, за счет чего его прочность достигает 490 МПа.

У многих неопытных сварщиков появляются проблемы при сварке тонколистовой стали 1,5 мм, особенно если приходится сваривать электродами 3 мм. Сложность возрастает в несколько раз при сварке в труднодоступных местах, когда требуется работать с зеркалом, или с металлическими конструкциями с неоднородной структурой.
Неоднородность структуры сложна тем, что при сварке некоторые зоны начинают растягиваться и формировать равномерный шов становится намного сложнее.

То есть, для достижения требуемых параметров сварного шва нужно пользоваться стандартами ГОСТ, правильно подбирать электроды, соблюдать технологию сварки. Прочность рассчитать можно методом, описанном в справочнике сварщика на стр. 353. Сварка в зимний период предъявляет жесткие требования к процессу и требует отдельного рассмотрения.

Как обозначаются электроды?

Все электроды при производстве маркируются в соответствии с требованиями ГОСТ. Сварщики, зная состав свариваемых конструкций, могут без проблем подобрать оптимальные по свойствам электроды и получать прочные и надёжные сварные швы. Как же правильно расшифровать маркировку?

Первой указывается буква Е, которая обозначает наименование изделия, а именно, что это электрод. На втором месте могут стоять следующие буквенные обозначения, обозначающие материал, из которого изготовлен стержень или защитное покрытие:

  • Zr – покрытие с цирконием;
  • Ce – цериевое покрытие;
  • La – лантанный защитный слой;
  • Th – покрытие, содержащее торий;
  • P – вольфрамовый стержень без примесей;
  • W – вольфрамовый стержень.
Сразу за буквами стоит цифра, которая говорит о содержании указанного элемента в процентах.
Для удобства маркировка электродов может быть указана в виде определённого цвета. В таблице приведена цветовая маркировка, в зависимости от региона, в котором был изготовлен электрод.

Маркировки электродов.jpg

По AWS маркировка электродов следующая:

  1. EWP – электроды из вольфрама с чистотой 99,5%, обеспечивают стойкое горение дуги;
  2. EWG – электроды с цветной маркировкой, которые не входят в стандартную классификацию по причине отличий в процентном содержании элементов в покрытии, зависящих от различных изготовителей;
  3. EWCe-2 – электроды с содержанием 2% церия в защитном слое, отличаются хорошей эмиссией;
  4. EWLa-1 – электроды с покрытием, содержащим 1% лантана в покрытии, позволяют легко зажигать дугу и не прожигать тонкие листы при сварке;
  5. EWTh-2 – электроды, в которых в покрытии содержится 2% тория, пользуются популярностью среди большинства сварщиков;
  6. EWZr-1 – электроды с защитным слоем, в котором содержится 1% оксида циркония, способны создавать высокостабильную дугу и поддерживать горение длительное время.

Из какой проволоки производят электроды?

Электроды для сварки изготавливаются на основе стальной проволоки, которая стандартизирована и полностью отвечает всем техническим требованиям и условиям сварных работ. Обычно для этого используются легированные, высоколегированные или углеродистые стали методом холодной протяжки.

К химическому составу проволок предъявляются жёсткие требования, поэтому на предприятиях они изготавливаются на высококачественном оборудовании с применением современных технологий. Наиболее востребованы такие марки электродов: МР-3С, ЦУ-5, АНО-21.

Проволока для сварки всегда маркируется индексом Св, после которого идёт цифробуквенные обозначения. Первые две цифры характеризуют количество углерода в сотых долях, содержащегося в стали. В Таблице 1 собраны данные о составах различных проволок, применяемых для изготовления электродных стержней

Таблица состава проволоки.jpg

В маркировке после двух цифр могут указываться одна или две буквы. Св-08А, означает, что используется металл с очищенным от серы и фосфора составом, а Св-08АА – имеется пониженное содержание сернисто-фосфорных соединений или чистых компонент с одним их этих элементов.

Электроды со стержнем, созданные на основе Св-08АА, позволяют получать сварные швы повышенной пластичности и вязкости.

Легированные проволоки могут содержать до 6 легирующих компонент. От высоколегированных они отличаются меньшим составом таких элементов. Достаточно широкий выбор марок проволок позволяет создавать электроды, подходящие для сварки любых металлов и сплавов.

Вернуться в раздел