Открыть сервис
Главная → Блог → Сварочные электроды

Сварочные электроды

Сварочные электроды — это расходные материалы, используемые для ручной дуговой сварки (ММА, Manual Metal Arc) и автоматической сварки под флюсом, представляющие собой металлический стержень, покрытый обмазкой (покрытием), предназначенный для подвода тока к зоне сварки и заполнения сварочного шва расплавленным металлом.

История

Прообразы современных электродов появились в конце XIX века. В 1881 году русский инженер Николай Бенардос предложил способ сварки угольным электродом — стержнем из прессованного графита, который не плавился, а служил только для поддержания дуги. Присадочный металл подавался отдельно. В 1888 году другой русский изобретатель, Николай Славянов, впервые применил плавящийся металлический электрод — стальной пруток без покрытия. Сварка велась в атмосфере воздуха, что приводило к сильному окислению и азотированию металла шва.

Значительный прорыв произошёл в начале XX века. В 1904 году шведский инженер Оскар Кьельберг запатентовал электрод с покрытием, которое при горении дуги создавало защитную газовую атмосферу и шлак, предохраняющие расплавленный металл от вредного воздействия воздуха. В 1910-х годах в России и за рубежом начали применяться электроды с тонким ионизирующим покрытием (меловым), которые улучшали стабильность дуги, но не обеспечивали должной защиты. Современные толстопокрытые электроды с рутиловым или основным покрытием начали массово внедряться в 1930–1940-х годах, что позволило получать швы с высокими механическими свойствами.

Устройство и принцип действия

Сварочный электрод состоит из двух основных частей:

  • Стержень — металлический пруток, обычно из низкоуглеродистой, легированной или нержавеющей стали. Длина стержня варьируется от 250 до 450 мм, диаметр — от 1,6 до 12 мм. Стержень служит проводником тока и источником присадочного металла.
  • Покрытие (обмазка) — смесь минеральных, органических и ферросплавных компонентов, нанесённая на стержень методом опрессовки (окунания). Толщина покрытия составляет от 0,5 до 2,5 мм.

Принцип действия: при замыкании цепи между электродом и свариваемой деталью возникает электрическая дуга с температурой до 5000–6000 °C. Металл стержня плавится, капли расплава переходят в сварочную ванну. Покрытие одновременно выполняет несколько функций:

  • Газообразование — при сгорании органических компонентов (целлюлозы, крахмала) выделяются углекислый газ и водород, создающие газовое облако, вытесняющее кислород и азот воздуха.
  • Шлакообразование — минеральные компоненты (полевой шпат, мрамор, кварц) образуют жидкий шлак, который всплывает на поверхность сварочной ванны, защищая металл от окисления и замедляя его охлаждение.
  • Раскисление и легирование — ферросплавы (ферромарганец, ферросилиций) восстанавливают оксиды железа и вводят в шов легирующие элементы (марганец, кремний, хром, никель), повышающие прочность, коррозионную стойкость и другие свойства шва.
  • Стабилизация дуги — ионизирующие вещества (карбонаты, силикаты) облегчают зажигание и горение дуги.

Классификация

Электроды классифицируются по нескольким признакам.

По назначению

  1. Для сварки углеродистых и низколегированных сталей (например, марки Э42, Э46, Э50 по ГОСТ 9467-75). Самый массовый тип, применяется в строительстве, машиностроении, ремонтных работах.
  2. Для сварки легированных и теплоустойчивых сталей (Э09Х1МФ, Э10Х5МФ) — для котлов, трубопроводов высокого давления.
  3. Для сварки высоколегированных (нержавеющих) сталей (Э-08Х20Н9Г2Б, Э-07Х19Н10Б) — для пищевого, химического оборудования.
  4. Для сварки чугуна (ОЗЧ-1, ЦЧ-4) — с никелевым, медным или железо-никелевым стержнем.
  5. Для сварки цветных металлов (алюминия, меди, никеля) — например, ОЗА-1, АНЦ-2.
  6. Для наплавки (ОЗН-6, Т-590) — для восстановления изношенных деталей, создания износостойких покрытий.
  7. Для резки металлов (АНО-7, ОЗР-1) — с мощным покрытием, создающим интенсивное газовыделение.

По типу покрытия

  • Рутиловое (Р) — содержит до 50% рутила (диоксида титана). Обеспечивает лёгкое зажигание, стабильную дугу, малую склонность к разбрызгиванию. Шов получается гладким, с хорошим отделением шлака. Популярные марки: МР-3, АНО-4, ОЗС-12.
  • Основное (Б) — на основе карбонатов (мрамор, доломит) и фторидов (плавиковый шпат). Даёт шов с высокой пластичностью и ударной вязкостью, устойчив к образованию горячих трещин. Требует тщательной подготовки кромок и прокалки перед сваркой. Марки: УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, ЦУ-5.
  • Целлюлозное (Ц) — содержит до 40% целлюлозы. Обеспечивает большую глубину проплавления, используется для сварки корневых швов трубопроводов. Марки: LB-52U, VSP-4.
  • Кислое (К) — на основе оксидов железа и марганца. Устаревший тип, даёт шов с пониженной пластичностью. В настоящее время применяется редко.
  • Смешанные — рутилово-целлюлозные, рутилово-основные и другие комбинации.

По толщине покрытия

  • Тонкое (М) — толщина 0,2–0,5 мм, только для стабилизации дуги.
  • Среднее (С) — 0,5–1,2 мм.
  • Толстое (Т) — 1,2–2,5 мм.
  • Особо толстое (ОТ) — более 2,5 мм.

По пространственному положению

Электроды могут быть пригодны для сварки во всех положениях (нижнем, вертикальном, потолочном) или только в нижнем. Для потолочной сварки применяются электроды с тугоплавким покрытием, образующим прочную шлаковую корку.

Маркировка

В России маркировка электродов регламентируется ГОСТ 9466-75 и включает буквенно-цифровое обозначение. Пример: Э46-АНО-4-3,0-РД.

  • Э46 — тип электрода по механическим свойствам наплавленного металла (временное сопротивление разрыву не менее 460 МПа).
  • АНО-4 — торговая марка (Академия наук — Опытный завод).
  • 3,0 — диаметр стержня в мм.
  • РД — тип покрытия (рутиловое, для дуговой сварки).

Международная классификация по стандарту AWS (American Welding Society) использует обозначение типа E7018:

  • E — electrode (электрод).
  • 70 — минимальный предел прочности в ksi (70 ksi ≈ 490 МПа).
  • 1 — пригодность для сварки во всех положениях.
  • 8 — тип покрытия (основное, с низким содержанием водорода).

Применение

Сварочные электроды — основной инструмент ручной дуговой сварки, которая остаётся одним из самых распространённых методов соединения металлов в мире. Области применения:

Хранение и подготовка

Электроды чувствительны к влажности. Покрытие гигроскопично, и при повышенной влажности (более 60%) оно насыщается водой, что при сварке приводит к образованию пор в шве и ухудшению механических свойств. Поэтому электроды хранят в сухих отапливаемых помещениях при температуре не ниже +15 °C и влажности не выше 50%. Перед использованием электроды с основным покрытием (УОНИ, ЦУ) обязательно прокаливают в печах при температуре 300–400 °C в течение 1–2 часов для удаления адсорбированной влаги. Рутиловые электроды (МР, АНО) прокаливают при 150–200 °C.

Интересные факты

  • Первый в мире электрод с покрытием был запатентован в России в 1904 году, но массовое производство было налажено только в 1930-х годах на заводе «Электрод» в Москве.
  • Электроды для сварки под водой (например, марки ОЗС-12М) имеют специальное гидрофобное покрытие, которое не смывается водой и обеспечивает стабильное горение дуги на глубине до 100 метров.
  • В 2020-х годах на рынке появились электроды с наночастицами (например, с добавлением оксида церия), которые улучшают структуру шва и снижают разбрызгивание.
  • Самый тонкий электрод (диаметр 0,8 мм) используется для сварки тонколистового металла (например, кузовов автомобилей), самый толстый (12 мм) — для сварки толстостенных конструкций на судоверфях.

Источники

  • ГОСТ 9466-75 «Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки. Классификация».
  • ГОСТ 9467-75 «Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей. Типы».
  • Справочник «Сварочные материалы» под редакцией В. В. Степанова, М.: Машиностроение, 2019.
  • Технические описания продукции заводов «Электрод» (Москва), «Лосиноостровский электродный завод», «Спецэлектрод» (Екатеринбург).

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →

Похожие материалы