Виды электродов – классификации изделий для сварки

1 Сварочные электроды – характеристики, основные сведения

Под сварочными электродами понимают неметаллические или металлические стержни из материала, обладающего определенной электропроводностью, используемые для подвода к свариваемой поверхности тока. История сварочных технологий и самого процесса развития сварки неразрывно связана с тем, как появлялись и совершенствовались электроды. Еще в 1802 году В. Петров провел серию экспериментов, в которых он впервые в мире применял электроды. Лишь через 80 лет изобретатель из России Н. Бернадос опубликовал свои труды, в которых были описаны основные положения использования электродуги для сваривания кромок из металла.

Его труды "подправил" Н. Славянов. Он предложил выполнять сварку при помощи стержневого металлического электрода, а не угольного неплавящегося, а также осуществлять сварочный процесс в металлургическом расплавленном флюсе. Благодаря такой технологии в сварочной ванне значительно снизилось количество выгорающего металла, она стала намного меньше окисляться, а само сварное соединение получалось без примесей (весьма вредных) фосфора и серы.

Впоследствии характеристики и виды покрытий электродов постоянно улучшались, что повышало качество сварочных работ. Так, в 1904 О. Кьельберг из Швеции начал применять плавящиеся покрытые электроды. Через 7 лет они были усовершенствованы А. Строменгером из Британии (асбестовое покрытие с пропиткой силикатом натрия и дополнительным слоем проволоки из алюминия). А в 1925 А. Смит разработал стандарты покрытия электродов легирующими и защитными порошкообразными веществами.

Все указанные изобретения привели к тому, что уже к 1930-м годам плавящиеся электроды имели четкий состав покрытия и налаженную схему производства.

Покрытия изделий для сварки включали в свой состав такие специальные ингредиенты:

• легирующие (улучшали структуру и состав шва);
• газообразующие (удаляли из сварочной области воздух);
• стабилизирующие (под ними понимали элементы с малыми возможностями ионизации);
• шлакообразующие (необходимы для предохранения кристаллизующегося и расплавленного металла от контакта с газовой фазой).

2 Виды электродов: каким образом их классифицируют?

Как таковой единой классификации электродов в настоящее время не существует. Это вызвано и различиями в характеристиках изделий для сварки, по которым в разных странах мира их подразделяют, и непосредственно их разнообразием. Деление электродов на конкретные марки не регламентируется официальными стандартами, оно выполняется по паспортам готовой продукции и техническим условиям производства.

Сейчас изготавливается свыше 200 марок подобных изделий. Иногда можно увидеть, что некоторые электроды не причисляются к какой-либо марке либо им соответствует сразу несколько марок. В нашей стране электроды делят на две большие группы (металлические и неметаллические), которые затем подразделяют на ряд подгрупп. Металлические изделия могут быть неплавящимися (лантанированными, вольфрамовыми, итрированными и торированными) и плавящимися:

• непокрытыми: на данный момент используются исключительно в виде сварочной проволоки непрерывного типа для выполнения работ в среде газов, защищающих сварочную ванну;
• покрытыми: стальные, бронзовые, чугунные, алюминиевые, медные электроды для сварки и некоторые другие.

Металлические плавящиеся и неплавящиеся электроды для дуговой сварки с определенным вариантом покрытия производятся уже в соответствии с ГОСТ 1975 года 9466. Об этом будет рассказано далее. Здесь же отметим, что технология аргонодуговой сварки неплавящимся электродом предполагает применение (чаще всего) вольфрамовых изделий, другие их виды используются намного реже.

3 Как классифицируются покрытые электроды?

Прежде всего, их делят на шесть видов по типу используемого покрытия:

• рутиловое – маркировка Р;
• основное – Б;
• кислое – А;
• смешанное (обозначаются двумя буквами): РЖ – железный порошок плюс рутил, РЦ – целлюлозно-рутиловое, АР – кисло-рутиловое, АБ – рутилово-основное);
• целлюлозное – Ц;
• другое – П.

Также указанный Государственный стандарт подразделяет электроды по соотношению их сечения и сечения стержня D/d (по сути – по толщине их покрытия). С данной точки зрения покрытие может быть:

• средним (С): величина D/d – меньше 1,45;
• тонким (М) – менее 1,2;
• особо толстым (Г) – более 1,8;
• толстым (Д) – 1,45–1,8.

По назначению электроды принято подразделять на те, которые оптимальны для сварки следующих видов сталей:

• конструкционных легированных, у которых сопротивление (временное) разрыву равняется не менее 600 Мпа (обозначаются литерой "Л");
• конструкционных низколегированных и углеродистых с сопротивлением до 600 Мпа (маркировка – "У");
• высоколегированных, обладающих специальными характеристиками ("В");
• теплоустойчивых легированных ("Т").

Наплавка же специальных поверхностных слоев осуществляется электродами, маркированными литерой "Н".

Классификация предусматривает и деление изделий для выполнения сварочных мероприятий на несколько типов, зависящих от химсостава наплавленного металла и его механических параметров, а также на три отдельных группы, описываемых содержанием в металле фосфора и серы, состоянием покрытия и классом точности выпуска электродов.

Кроме всего прочего, электроды могут иметь разное пространственное положение, при котором допускается их использование:

• нижнее "в лодочку" и нижнее;
• любое за исключением вертикального;
• абсолютно любое;
• вертикальное и нижнее.

4 Особые электроды для сваривания меди

Для соединения медных конструкций опытные сварщики всегда используют специальные электроды, что вызвано особыми свойствами меди (высокая жидкотекучесть, горячеломкость, плавление при относительно низких температурах, высокая теплопроводность меди  и так далее). При этом электроды для сварки медных проводов чаще всего применяются вполне традиционные – графитовые либо угольные.

Первые отличаются хорошим показателем эрозиоустойчивости и термостойкости, они не хрупкие (вероятность их растрескивания в процессе сварки минимальная), могут храниться без потери своих свойств на протяжении нескольких лет, обладают длительным сроком эксплуатации, при этом весьма экономно расходуются. Угольные же не имеют большинства указанных достоинств, поэтому их нынче используют все реже и реже.

Отдельно отметим, что существуют трубчатые электроды (медные) для прошивки на вырезных проволочных установках отверстий (не путать с процессом, предполагающим использование разных видов сверл) сечением не более двух миллиметров.

Они имеют такие преимущества:

• жесткая конструкция;
• малое электрическое удельное сопротивление;
• максимальная глубина сверления;
• возможность подбора требуемой длины электрода, в зависимости от того, на каком станке он будет применяться;
• малая шероховатость и уникальная точность наружного сечения изделия;
• присутствие в электроде специального канала, по которому поступает жидкость для выведения продуктов эрозии.