Електродугове зварювання і електроди

Електродугове зварювання У побуті найбільше поширення отримала ручне дугове зварювання або скорочено РДС. Вона супроводжується плавленням електрода у формі металевого стрижня зі спеціальним покриттям при використанні змінного або постійного струму. У Росії її ще називають зварюванням електродом, що плавиться поодиноким електродом, а за кордоном — скорочено ММА. Ручного зварювання називають тому, що запалювання дуги і підтримання її стабільного довжини, переміщення електрода по мірі розплавлення з'єднуються деталі з утворенням шва повністю здійснює сам зварювальник.
Електродугове зварювання — це зварювання плавленням, при якій нагрівання здійснюється електричною дугою. Електрична дуга являє собою тривалий стійкий електричний розряд між двома електродами в іонізованій атмосфері газів і парів металу. На електродах дуги, збудженої постійним струмом, виділяється неоднакову кількість тепла: на позитивному електроді (аноді) температура досягає 4000 °С, а на негативному (катоді) — 3500 °С. При збудженні дуги змінним струмом на обох електродах температура однакова і становить 3500 °С. При зварюванні постійним струмом позитивний електрод (анод) приєднують до деталі, а негативний — до електрода.
Процес запалювання дуги відбувається наступним чином: в момент дотику електрода з виробом відбувається замикання електричного ланцюга і по ній починає проходити струм. Місця, в яких виникає електричний контакт, нагріваються сильніше, і під впливом виділився тепла метал розплавляється. При подальшому підвищенні температури відбувається емісія — рух електронів під дією теплоти. При цьому збільшується щільність струму емісії і провідність дугового проміжку.
Для здійснення зварювальних робіт необхідно мати джерело електроживлення, зварювальний апарат (трансформатор, зварювальні дроти, тримач електрода), електроди, захисний щиток для обличчя, брезентову захисний одяг, необхідні інструменти (молоток, струбцини тощо ), протипожежний інвентар, азбестовий лист для настилу в місці зварювання.
У процесі роботи виділяється інфрачервоне і ультрафіолетове випромінювання, яке може викликати захворювання очей. Тому для захисту очей обов'язково потрібно використовувати маски або шоломи зі світлофільтрами темно-зеленого кольору. Захисне скло, яке використовується при зварюванні, робить незручним спостереження за процесом і особливо в момент запалювання дуги. Сучасна маска зварника оснащена захисним склом-"хамелеоном» з сенсорним ефектом: ступінь пропускання світла їм різко зменшується при запалюванні дуги, причому цей ступінь пропускання можна відрегулювати самому.
Зварювальний пил також чинить негативний вплив на людину, з цієї причини робота повинна проводитися тільки в спеціальному одязі з цупкого брезенту, в окремих випадках в респіраторі.

Електроди Для отримання високоякісного зварного з'єднання використовують електроди, покриті спеціальною обмазкою. Призначення обмазки — продукування шлаку з металевими оксидами і захист металу шва від зіткнення з повітрям під час зварювання. Крім того, обмазка поповнює спад елементів, вигоряючими в дузі, а також вводить в шов нові елементи. Нарешті, обмазка підвищує стійкість горіння дуги. Більш того, шлаковий покрив уповільнює охолодження металу, що сприяє виділенню з нього газів, в результаті чого шов виходить більш міцним.
Електроди для зварки електродуги можна розділити на дві основні групи: плавляться та не плавляться. Не плавляться електродні стрижні виготовляють з вольфраму, електротехнічного вугілля або синтетичного графіту. Вугільні і графітові стрижні бувають діаметром від 4 до 18 мм, довжиною 250 і 700 мм. Графітові електроди мають кращу електропровідність і більш стійкі проти окислення при високих температурах, ніж вугільні.
Плавляться електроди бувають сталеві, чавунні, алюмінієві, мідні та ін. Їх виготовляють з зварювальних дротів. Переважне застосування мають сталеві електроди, стрижні яких роблять з електродного дроту діаметром від 1,6 до 12 мм і довжиною від 150 до 450 мм.
Покриті металеві електроди для ручного електродугового зварювання і наплавлення сталей класифікуються за групами і мають відповідне маркування:
В — для зварювання високолегованих сталей з особливими властивостями (49 типів);
Л — для зварювання легованих конструкційних сталей з тимчасовим опором розриву 600 МПа (5 типів);
Т — для зварювання легованих теплостійких сталей (9 типів);
У — для зварювання вуглецевих і низьколегованих конструкційних сталей з тимчасовим опором розриву;
Н — для наплавлення поверхневих шарів з особливими властивостями (44 типу).
Електроди підрозділяють на типи: Е-38, Е-42, Е-46, Е-50, їх застосовують для зварювання вуглецевих і низьколегованих конструкційних сталей з тимчасовим опором розриву до 500 МПа (числа в позначенні типу електрода вказують мінімальну яку гарантують тимчасовий опір розриву металу шва в кгс/мм3); Е-42А, Е-46А, Е-50А застосовують для зварювання вуглецевих і низьколегованих сталей, коли до металу зварного шва пред'являють підвищені вимоги по пластичності і ударної в'язкості. Існують також електроди для ручного електродугового зварювання з особливими властивостями, але в аматорській практиці їх, як правило, не застосовують.
Електроди підрозділяють по товщині обмазки в залежності від відношення діаметра покритого електрода D до діаметру зварювального дроту d:
М — з тонким покриттям (D/d=l,2);
З — із середнім покриттям (1,2/d,45);
Д — з товстим покриттям (l,45/d,8);
Г — з особливо товстим покриттям (D/d1,8).
Електроди з тонким покриттям застосовують для зварювання невідповідальних швів, від шкідливого впливу кисню й азоту повітря вони не захищають. Як обмазки для тонких покриттів часто застосовують суміш 80 масових частин меленої крейди і 20 масових частин рідкого скла, розведених у воді до консистенції сметани. Товщина такого покриття становить 0,1-0,5 мм Електроди з середнім, товстим і особливо товстим покриттям виготовляють методом спрессовывания або занурення з наступним сушінням і прожарюванням. До складу товстих покриттів входять стабілізуючі (сполуки кальцію, натрію), сполучні (рідке скло), шлакообразующие (марганцева руда, каолін), раскисляющие (феросиліцій), газообразуюшие (деревне борошно, декстрин) і легуючі (ферохром) компоненти.
Електроди поділяють за видами покриття:
А — з кислим покриттям;
Б — з основним покриттям;
Ц — з целюлозним покриттям;
Р — з рутиловим покриттям;
П — з іншими видами покриття.
Якщо умовне позначення складається з двох літер, значить, покриття змішаного типу. При наявності в складі покриття залізного порошку в кількості більше 20% до позначення виду покриття електрода додають букву Ж.
Кислі покриття складаються з оксидів кремнію, марганцю і заліза, основні покриття містять мармур і плавиковий шпат, целюлозні — целюлозу, а рутилові в якості основного елементу містять рутил. До іншим покриттям відносяться органічні обмазки, містять крохмаль, борошно харчову і т. д.
Електроди з кислим покриттям застосовують при зварюванні швів в будь-якому просторовому положенні, з іржавими кромками та окалиною, змінним і постійним струмом. Електроди з основним покриттям використовують при зварюванні постійним струмом зворотної полярності у всіх просторових положеннях шва. Ці електроди чутливі до іржі, вологи та інших забруднень зварюваних кромок. Електроди з целюлозним покриттям використовують при зварюванні постійним струмом будь-якої полярності. Електроди з рутиловим покриттям забезпечують хороше формування шва, стійке горіння дуги при зварюванні постійним і змінним струмом.
Електроди підрозділяють по допустимим просторовим положенням зварювання і наплавлення:
1 — для всіх положень;
2 — для всіх положень, окрім вертикального зверху вниз;
3 — для нижнього, горизонтального на вертикальній площині і вертикального зверху вниз;
4 — для нижнього.
Електроди маркують на пакувальних етикетках, пачках, коробках або ящиках. Розглянемо приклад розшифровки позначення електродів:
Е-46-УОНІІ-13/45-4,0-УД2
Е432 (6) -Б1 Зазначена марка позначає, що це електроди типу Е-46, марки УОНІІ-13/45, діаметр 4 мм, для зварювання вуглецевих і низьколегованих сталей (У), з товстим покриттям (Д), другої групи за якістю, з встановленою групою індексів, що характеризують наплавлений метал і метал шва (432 (6) ), з основним покриттям (Б), для зварювання у всіх просторових положеннях.
Верхні торці металевих електродів фарбують в наступні кольори:
червоний — електроди загального призначення для зварювання вуглецевих і низьколегованих конструкційних сталей, понад 90% всіх випущених електродів становить ця група;
синій — електроди для зварювання теплостійких сталей;
жовтий — електроди для зварювання корозійностійких і жароміцних сталей;
бузковий — електроди для зварювання середньолегованих високоміцних сталей;
помаранчевий — електроди для наплавлення металу на деталі;
зелений — електроди для зварювання і наплавлення чавуну;
сірий — електроди для зварювання кольорових металів.
Найбільш ходовими є універсальні зварювальні електроди відповідного діаметру з рутиловим покриттям марок АНО-3, АНО-4, МР-3, МР-4, ОЗС-3, ОЗС-4. Вони підходять для зварювання конструкцій з вуглецевих і низьколегованих сталей змінним і постійним струмом. Для зварювання високолегованих сталей (нержавіючої, жаростійкої), алюмінію і його сплавів, міді і її сплавів використовують не тільки спеціальні електроди, призначені для зварювання постійним струмом, але і виконує певну полярність їх включення, зазначену на упаковці, — пряму або зворотну. Якщо ви не виключаєте можливість зварювати ці матеріали в домашньому господарстві, то при купівлі зварювального апарату поцікавтеся, чи передбачено для нього використання відповідних електродів.