Электроды - общая информация

Почти одновременно с Н. Н. Бенардосом работал другой крупнейший российский изобретатель — Николай Гавриилович Славянов, много сделавший для развития дуговой сварки. Он критически оценил изобретение Бенардоса и внес в него существенные усовершенствования, касающиеся в первую очередь металлургии сварки. Николай Гавриилович заменил неплавящийся угольный электрод металлическим плавящимся электродом-стержнем, сходным по химическому составу со свариваемым металлом. Другим важным достижением Славянова считается использование расплавленного металлургического флюса, защищающего сварочную ванну от окисления, выгорания металла и накопления в сварном соединении вредных примесей серы и фосфора.

В 1904 году швед Оскар Кьельберг основал в Гётеборге фирму «ESAB». Деятельность предприятия была связана с применением сварки в судостроении. В результате собственных исследований и наблюдений О. Кьельберг изобрел технологию сварки покрытыми плавящимися электродами. Покрытие стабилизировало горение электрической дуги и защищало зону дуговой сварки. В 1906 году им был получен патент «Процесс электрической сварки и электроды для этих целей». Именно использование покрытых плавящихся электродов дало повод к развитию и использованию сварочных технологий в различных отраслях производства.

В 1911 году англичанин А. Строменгер существенно улучшил электродное покрытие. Предложенное им покрытие состояло из асбестового шнура, пропитанного силикатом натрия. Этот шнур наматывался на металлический стержень. Поверх этого покрытия ещё наматывалась тонкая алюминиевая проволока. Такая структура электродного покрытия обеспечивала защиту сварочной ванны и металла сварного шва от атмосферного воздуха за счет образования шлака. Алюминий использовался в качестве раскислителя и обеспечивал удаление кислорода. Под названием «Квази-арк» эти электроды распространились по Европе и Америке.

В октябре 1914 года С. Джонсу был выдан британский патент на метод получения электрода, покрытие которого наносилось методом опрессовки. Металлический стержень проталкивался через фильеру одновременно с шихтой, ложившейся на стержень.

В 1917 году американские ученые О. Андрус и Д. Стреса разработали новый тип покрытия электродов[10]. Стальной стержень был обернут бумагой, приклеенной силикатом натрия. В процессе сварки такое покрытие выделяло дым, защищая сварочную ванну от воздействия воздуха. Также было отмечено, что бумажное покрытие обеспечивало моментальное зажигание электрической дуги с первого касания и стабилизировало её горение. В 1925 году англичанин А. О. Смит использовал для улучшения качества электродного покрытия порошкообразные защитные и легирующие компоненты. В то же время французские изобретатели О. Са-разен и О. Монейрон разработали покрытие электродов, в составе которого были использованы соединения щелочных и щелочноземельных металлов: полевой шпат, мел, мрамор, сода. Благодаря низкому потенциалу ионизации таких элементов, как натрий, калий, кальций, обеспечивалось легкое возбуждение дуги и поддержание её горения.

Таким образом, за первую четверть XX века были разработаны конструкции плавящихся электродов для ручной дуговой сварки, методы их изготовления, обоснован состав покрытия. Электродные покрытия содержали специальные компоненты: газообразующие — оттесняющие воздух из зоны сварки; легирующие — улучшающие состав и структуру металла шва; шлакообразующие — защищающие расплавленный и кристаллизующийся металл от взаимодействия с газовой фазой; стабилизирующие — вещества с низким потенциалом ионизации. Дальнейшие разработки в области производства сварочных электродов были сконцентрированы на компонентах, входящих в состав покрытия и электродной проволоки, на промышленных методах производства.

С тех пор многое изменилось, появились новые виды и марки. Сварочный электрод является самым распространённым материалом. Каждая марка электрода обладает своими свойствами. Всегда нужно помнить, что для каждого вида материала, следует выбирать специальный электрод.

Самые популярные марки электродов, предназначенные для углеродистой и низколегированной стали: УОНИ-13/НЖ/12х13. Электроды этой марки предназначены для сварки коррозионностойких сталей. Эта модель создана по всем правиламГОСТ 9466-75. Сварка с таким электродом происходит на постоянном токе.

УОНИ 13/55. Такой сварочный электрод используется для сварки как низколегированной, так и углеродистой стали. СоответствуетГОСТ 9466-75,ГОСТ 9467-75,ТУ 1272002010558589. Процесс сварки идет как при переменном, так и при постоянном токе обратной полярности.

МР-3С.Сварочной электрод этой марки предназначен для сварки изделий из углеродистой и низколегированной стали. Сварка осуществляется с помощью постоянного и переменного тока.

МР-3Т. Данный электрод предназначен для сварки изделий из углеродистой, низколегированной стали. Сварка может осуществляться как с постоянным, так и с переменным током. Полярность постоянного тока - обратная. Но для таких электродов есть один нюанс, содержание углерода должно быть не меньше 0,25%, а временное сопротивление разрыву не должно превышать 490Мпа. Такие электроды соответствуют ГОСТ 9466-75,ГОСТ 9467-75.

ОЗС-12. Такие электроды также предназначены для углеродистой и низколегированной стали. Временное сопротивление разрывы составляет 490Мпа.

Самые популярные марки вольфрамовых неплавящихся электродов, которые соответствуютГОСТ23949-80: ЭВЧ ЭВЛ ЭВИ-1 ЭВИ-2 ЭВТ-15 Существуют также специальные электроды для сварки меди, и сплавов из меди: ОЗБ-2М ОЗБ-3 АНЦ/ОЗМ2Комсомолец 100АНЦ/ОЗМ3 Для сварки такого материала, как никель и его сплавы, используют электроды: ОЗЛ-32, Б-56У. Если вы собираетесь работать с такими материалами, как алюминий, и его сплавы, то следует выбирать электроды: ОЗАНА-1,ОЗА-1,ОЗА-2, ОЗАНА-2.

Электроды оказывают большую роль сварочному процессу. Как правило, сварка, с использованием электродов будет надежнее, долговечнее, быстрее, экономичнее.

Ни для кого не секрет, что во время сварки металла выполняется движение электродов. Эти движения зачастую называют колебательными. Существует множество технологических подходов к выполнению сварочных работ металла .Электродув процессе сварки, независимо от применяемого способа, сообщается движение в трёх разных направлениях.

Первое движение называют поступательным, при котором движение идёт по оси электрода. Зависимо от скорости плавления, поступательное движение поддерживает постоянную длину дуги, которая не должна выходить за пределы 0.5-1.2 диаметра электрода. Длина дуги зависит от марки электрода и условий сварки. Формирование шва ухудшается при уменьшении длины дуги, а также возникает вероятность короткого замыкания (сокращенно КЗ). Увеличение же дуги является причиной повышения разбрызгивания металла электрода и снижения качества сварного шва по форме и его свойствам (механическим).

Вторым движением является смещение электрода вдоль оси с целью образования шва. Диаметр электрода, сила тока (постоянным или переменным) и скорость плавления электрода определяют скорость движения электрода. В случае отсутствия поперечных смещений электрода, шов получается узкий (ниточный), ширина которого равна приблизительно 1.5 диаметра применяемого электрода. Данный шов используют при сверхтонких металлических листов.

Последним движением является смещение электрода поперек для корректировки ширины шва и глубины плавления металла. Данные колебательные движения предполагают высокую квалификацию сварщика и его навыков, а также определяются характеристиками свариваемого материала, положением и размером шва. Ширина шва, при использовании поперечных колебательных движений варьируется в пределах 1.5-5 диаметра используемого электрода.

Грамотное и технически правильное перемещение электрода – главная задача и условие для получения качественного шва при выполнении сварочных работ. Важна определённая методика выполнения колебательных движений электрода, а также рациональность его перемещения. Для выполнения качественного шва существует несколько общих способов, применяемых в любых ситуациях, с помощью которых сварщик выполняет движения во время сварки. Это движения «ёлочкой» (а), углом (б), «движение по спирали» (в), «движение полумесяцем» (г). Рис.1

При сварке вертикального углового сварочного шва наиболее удобно показать все способы колебательных движений электрода, к тому же это очень часто применяемая операция в сварке изделий из проката.

С применением колебательных движений электрода полумесяцем или по спирали , изначально наплавляют электродом полочку на кромки, а после мелкими порциями без пропусков и разрывов наплавляют металл, рекомендуется выполнять сварку непрерывно. Дальнейшая сварка металла производится постепенно со смещением электрода выше, за собой оставляя, готовый сварочный шов. Другая схема колебательного движения при сварке – углом, предусматривает колебательные движения электрода с применением попеременного смещения вверх-вниз, без разрывов наплавляют на кромки металл с равномерным перемещением электрода вверх.

Методика «ёлочкой» характеризуется движением электрода вверх, затем вправо, после этого по короткой траектории спускают вниз влево. Желательно чтобы капля металла застывала при каждом отдельном этапе сварки между кромками. После, ушедший электрод двигают вверх влево и опять спускают из точки подъёма, но теперь вниз вправо. Такими постепенными движениями с непрерывными отдельными порциями, и выполняется шов сварки.