Электрод — проводник для подвода тока к сварочной зоне¶
Электрод — это проводящий элемент (металлический стержень, пластину, проволоку или иной токопроводящий материал), который подводит электрический ток к месту сварки, плавления, электролиза или разряда в электротехнической установке. Термин применяется в электротехнике, электрохимии, электронике и медицине. В зависимости от области применения электрод может быть расходным (сам расплавляется и становится частью сварного шва) или нерасходным (служит только для подвода тока и не изменяет геометрии).
¶Происхождение термина
Слово «электрод» происходит от греческих корней: ἤλεκτρον («янтарь», отсюда «электричество») и ὁδός («путь»). Термин ввёл в употребление британский физик и химик Майкл Фарадей в 1834 году для обозначения электрического «пути», по которому ток входит в раствор или выходят из него. В русском языке слово закрепилось в работах М. В. Ломоносова и его последователей в XVIII веке в связи с исследованиями электрических разрядов.
¶Классификация
По назначению электроды делятся на несколько основных групп:
| Область | Тип | Особенности |
|---|---|---|
| Сварка | Расходные (покрытые, непокрытые) | Расплавляются, формируют сварной шов |
| Сварка | Нерасходные (вольфрамовые, угольные) | Не расплавляются, служат только для подвода дуги |
| Электролиз | Анод и катод | Материал подбирается по устойчивости к окислению |
| Аккумуляторы | Анод и катод | Работают в среде электролита, многократно используются |
| Медицина | ЭКГ- и ЭЭГ-электроды | Снимают биопотенциалы с поверхности тела |
| Электроника | Контактные электроды | Обеспечивают соединение с токоведущими цепями |
¶Сварочные электроды
Сварочные электроды — наиболее распространённая разновидность. Расходные электроды состоят из металлического сердечника и покрытия (обмазки), которое защищает сварочную ванну от воздействия воздуха, стабилизирует дугу и легирует металл шва. По материалу сердечника различают:
- Стальные — для сварки конструкционных и низколегированных сталей;
- Чугунные — для ремонта чугунных отливок;
- Алюминиевые — для сварки алюминия и его сплавов;
- Медные — для соединения медных и латунных деталей;
- Никелевые — для жаропрочных и коррозионностойких сплавов;
- Вольфрамовые (TIG-сварка) — нерасходные, работают в среде инертного газа.
Покрытие электродов бывает целлюлозным, рутиловым, основным, кислым и комбинированным — каждое тип покрытия определяет характер сварочного тока (постоянный или переменный), положение в пространстве и качество шва.
¶Электроды для электролиза
В гальваностатике и промышленном электролизе электроды изготавливают из платины, графита, свинца, титана с ассиметричными оксидными покрытиями (ДСА — диоксидно-свинцовые, ДМА — диоксидно-титановые). Анод подвергается окислению, поэтому материал подбирается с учётом химической стойкости в конкретном электролите.
¶Материалы и требования
К электродам предъявляется ряд общих требований:
- Электропроводность — достаточная для пропускания рабочего тока без чрезмерного нагрева;
- Термостойкость — сохранение механической целостности при высоких температурах;
- Химическая инертность — устойчивость к среде (воздуху, электролиту, расплаву);
- Чистота материала — для медицинских и лабораторных электродов допустимое содержание примесей строго нормируется.
В сварочной технике дополнительно важны такие параметры, как диаметр сердечника, толщина покрытия, тип и глубина разделки конца стержня.
¶Применение
Электроды используются практически во всех отраслях, где применяется электрический ток:
- Металлургия и машиностроение — ручная и механизированная дуговая сварка, электрошлаковая сварка, наплавка;
- Химическая промышленность — электролиз воды, хлор-щелочное производство, рафинирование металлов;
- Энергетика — электродуговые печи, генераторы искровых разрядов;
- Медицина — электрокардиография, электроэнцефалография, электрокоагуляция тканей;
- Наука — полярография, электропроводность растворов, электронные микроскопы.
¶Промышленное производство в России
Крупнейшими российскими производителями сварочных электродов являются предприятия в Санкт-Петербурге, Челябинске, Липецке и Подольске. Отечественная промышленность выпускает электроды по ГОСТ 9467-75 («Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и чугунов») и ГОСТ 2601-84 (для сварки чугунов). Широко распространены марки электродов ЦЛ-11, АНО-4, УОНИ-13/55, МР-3, которые применяются в строительстве, машиностроении и при ремонте.
¶Интересные факты
- Вольфрам, из которого делают нерасходные электроды для TIG-сварки, имеет самую высокую температуру плавления среди металлов — 3422 °C.
- Первые сварочные электроды с обмазкой появились в 1907 году, когда шведский инженер Оскар Кьельберг запатентовал способ покрытия проволоки для стабилизации дуги.
- В медицинских электролитных ваннах для электролиза золота используются платиновые аноды, поскольку платина не вступает в реакцию с цианистыми растворами.
¶Источники
- ГОСТ 9467-75. Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и чугунов.
- ГОСТ 2601-84. Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки чугунов.
- Справочник по сварке. Под ред. В. В. Фадеева. — М.: Машиностроение.
- Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитическому химии. — М.: Химия.
- Фарадей М. Экспериментальные исследования по электричеству.