Електроде за заваривање

Садржај препоруке

• Намјена електроде, њене карактеристике
• Како електроде раде
• Како је врста премаза електрода повезана са њиховим заваривачким и технолошким својствима?
• Потрошне и неистрошне електроде – која је разлика међу њима
• Електроде су класификоване у неколико група
• Група електрода за заваривање са угљеником и нисколегираним челицима
• Група електрода за заваривање високолегираног челика и легура
• Група електрода за заваривање легираних конструкционих челика (високе и високе чврстоће)
• Електроде за заваривање
• Група електрода помоћу којих се врши хладно заваривање и наношење производа од ливеног гвожђа
• Заваривање челика отпорних на топлоту – коришћене електроде
• Заваривање обојених метала – неки детаљи

Прошло је више од сто година од проналаска прве ефикасне електроде за заваривање, коју је Швеђанин О. Келберг створио и патентирао 1911. године. Осврнувши се на деценије које су прошле од овог догађаја, може се недвосмислено констатовати – проналазак електроде за заваривање постао је стварни догађај од глобалног значаја..

За боље заваривање метала и легура, потребно је одабрати одређену марку електрода за заваривање за сваку од њих. А да се не варате у избору, морате знати које врсте електрода постоје, како препознати њихове ознаке и подручја примене – одговори су у овом чланку.

Намјена електроде, њене карактеристике

Електрода је важна карика у технологији заваривања електричним луком – дизајнирана је за снабдевање електричном струјом заваривачким предметом. Данас постоји много врста и марки заваривачких електрода које имају своју уску специјализацију..

Електроде морају да испуњавају следеће услове:

• снабдевање непрекидним горућим луком, формирање висококвалитетног шава;
• метал у завари мора имати одређени хемијски састав;
• штап електроде и њен премаз се топе равномерно;
• заваривање високе продуктивности са најмање прскања метала електроде;
• шљака добијена заваривањем је лако одвојива;
• очување технолошких и физичко-хемијских карактеристика током одређеног периода (током складиштења);
• ниска токсичност током производње и заваривања.

Како електроде раде

За њихову израду користе се заваривачке жице за ношење електричног струја или металне шипке, чији хемијски састав одређује квалитет електрода. Електроде се могу састојати само од металног штапа (жице) – такве електроде за заваривање називају се без премаза. Ако је штап електроде превучен специјалним једињењем дизајнираним да побољша квалитет заваривања, електроде се називају пресвучене. Користи се неколико врста премаза: кисели, базични, рутилски, целулозни и мешани.

Према својој намјени, премаз је подељен у две врсте: заштитни (електроде са дебелим слојем) и јонизујући (електроде са танким слојем). За боље разумевање разлике између ових врста премаза, треба имати на уму да је квалитет заваривања електрода са јонизирајућим премазом нижи од заваривања с електродама са заштитним премазом – прва врста премаза није у стању да заштити завар од нитрирања и оксидације..

Како је врста премаза електрода повезана са њиховим заваривачким и технолошким својствима?

Способност заваривања у било којем положају, изведба електричног заваривања, потребна струја заваривања, склоност стварању пора, као и (у неким случајевима) склоност стварању пукотина у заваривању и садржај водика у наталоженом металу – сви ови фактори директно зависе од врсте премаза електрода за заваривање.

Кисели премаз састоји се од силицијума, мангана и оксида гвожђа. Електроде обложене киселином (СМ-5, АНО-1), према својствима завареног споја и метала заваривања, су типа Е38 и Е42. При заваривању с електродама са киселим премазом метала прекривених хрђом или каменцима, поре се неће формирати (исто – кад се лук продужи). Струја заваривања за такве електроде може бити наизменична или константна. Негативни фактор код заваривања електродама обложеним киселином је велика тенденција врућих пукотина метала завара.

Главни премаз електрода (УОНИИ-13, ДСЦ-50) је формиран од флуоридних једињења и карбоната. Хемијски састав метала усмерен таквим електродама идентичан је оном тихог челика. Низак садржај инклузија не метала, гасова и штетних нечистоћа обезбеђује металу завара високу ударну чврстоћу (при нормалним и ниским температурама) и дуктилност, карактерише га повећана отпорност на вруће пукотине. Према својим карактеристикама, електроде са основним премазом припадају типовима Е42А и Е46А, Е50А и Е60.

Међутим, електроде са основним премазом су због својих недостатака инфериорније у односу на неке врсте електрода – у случају влажења премаза и продужења лука у раду с њима, осетљивост на стварање пора у металу завара је велика. Заваривање таквим електродама се врши под директном струјом са обрнутим поларитетом, електродама је потребна калцинација пре почетка заваривања (на т 250-420 ° Ц).

Електроде превучене рутилом (МП-3, АНО-3, АНО-4, ОЗС-4) заобилазе све остале врсте електрода у низу технолошких квалитета. Приликом заваривања наизменичном струјом, сагоревање лука таквих електрода је снажно и стабилно, са минималним металним прскањем – формира се висококвалитетни шав, а кора шљаке лако се одваја. Промјена дужине лука, заваривање влажног или захрђалог метала, заваривање на површини оксидима – све то има мало утицаја на стварање пора рутилних електрода.

Међутим, метал завара који се формира такође има негативне квалитете – смањену чврстоћу на ударце и пластичност узроковану уградњом силицијумског оксида.

Органске компоненте у великим количинама (до 50%) чине целулозни премаз електрода (ВСЦ-1, ВСЦ-2, ОМА-2). Метал који је таложио идентичан је мирном или полу-мирном челику (у хемијском саставу). Према својим карактеристикама, електроде са целулозном пресвлаком припадају типовима Е50, Е46 и Е42.

Једнострано заваривање помоћу целулозних електрода по маси омогућава вам да добијете једнолико зрно обрнутог шава, а можете и заваривати вертикалне шавове – користећи методу одоздо према доле. Међутим, метални шав добијен заваривањем целулозним електродама има висок удио водоника и то је велики минус.

Мешани премаз омогућава комбинацију карактеристика квалитета различитих врста електрода. Мешани премази су кисело-рутилни, рутил-целулозни, рутил-базични итд..

Тип поклопца	Означавање према ГОСТ 9466-75	Међународна ИСО марка	Означавање према старом ГОСТ 9467-60
кисело	И	И	П (руда)
Главни	Б	ИН	Ф (калцијум флуорид)
рутил	П	Р	Т (рутил (титанијум))
целулозни	Ц	ОД	Ох (органско)
мешани типови облога
киселина-рутил	АР	АР
рутиле басиц	РБ	РЦ
мешано друго	П	С
рутил са жељезним прахом	РЈ	РР

Потрошне и неистрошне електроде – која је разлика међу њима

Метална шипка потрошних електрода користи се у заваривању као материјал за формирање шава, а материјал за такве електроде је челик или бакар. Електроде које не троше се израђују од угља или волфрама – њихова је сврха да доведу електричну струју до места заваривања, а жица за пуњење или шипка користе се за причвршћивање заварених елемената (везаних пре свега њиховим сопственим металом). Материјал за производњу угљених електрода је специјални електротехнички аморфни угаљ који има изглед шипки заобљеног пресека. Карбонске електроде се користе у два случаја: за добијање уредних завара са естетске тачке гледишта – ако је изглед коначног производа посебно важан; могу се користити за резање екстра дебелог метала (сечење ваздушним луком).

Дужина електроде зависи од њеног пречника:

Пречник електроде, мм	Дужина електроде, мм	Пречник електроде, мм	Дужина електроде, мм
легирани или угљени	јако допинговано	легирани или угљени	јако допинговано
1.6	220 250	150 200	4.0	350 450	350
2.0	250	200 250	5.0 6.0 8.0 10.0 12.0	450	350 450
2.5	250 300	250
3.0	300 350	300 350

Електроде су обележене по следећој шеми:

1. вредност одговара врсти електроде;
2. – марка електроде;
3. – пречник (мм);
4. – описује сврху електрода;
5. – дебљина премаза;
6. – индекс који информише о карактеристикама завареног метала и депонованог метала (ГОСТ 9467-75, ГОСТ 10051-75 или ГОСТ 10052-75);
7. – врста покрића;
8. – врсте просторних положаја наваривања или заваривања, дозвољених за ове електроде;
9. – поларитет и врста струје, називни напон за извор променљиве струје без оптерећења.

Предуслов за структуру обележавања електрода је назнака техничких захтева (ГОСТ) према којима су изведене ове електроде (према условима ГОСТ 9466-75, ТУ 14-4-644-65, ТУ 14-4-321-73, ТУ 14-4 -831-77, ТУ 32-ТсТВР-611-88).

Пример обележавања електрода:

Е46А – УОНИ – 13/45 – 3,0 – УД2	ГОСТ 9466-75, ГОСТ 9467-75
Е432 (5) – Б10

Предложени пример садржи обележавање електрода типа Е46А, размотрите њихово значење детаљније.

Ознака дељења:

• Е – електрода намењена лучном заваривању;
• 46 – загарантована минимална максимална затезна чврстоћа (према ГОСТ 9467-75);
• А – побољшане електроде;
• У – електроде су применљиве за заваривање конструкционих челика (угљеник и нисколегирани) са крајњом затезном чврстоћом до 600 МПа;
• Д2 – дебљина премаза одговара другој групи;

Ознаке називника:

• 43 2 (5) – карактеристике шава и метала за заваривање;
• Б – према горњој табели врста премаза, одговара главном типу;
• 1 – просторни положај, дозвољен током заваривања;
• 0 – реверзна поларитетна једносмерна струја.

Код означавања електрода погодних за заваривање конструкционих челика (угљеника и нисколегираних) са крајњом затезном чврстоћом до 600 МПа, цртица после слова „Е“ (у називнику) није.

Према ГОСТ 9466-75, металне електроде произведене методом пресовања за ручно лучно заваривање челика и нанашање спољних (површинских) слојева са посебним својствима обележене су одговарајућим словним ознакама и подељене су у класе:

• за заваривање угљеничних и нисколегираних челика (крајње затезне чврстоће до 600 МПа) – ознака „У“;
• за заваривање легираних челика (максималне чврстоће преко 600 МПа) – ознака „Л“;
• за заваривање легираних челика високе отпорности на топлоту – ознака „Т“;
• за заваривање високолегираних челика са посебним својствима – ознака „Б“;
• за нанашање површинских слојева са посебним својствима – обележавање „Х“.

Електроде намењене заваривању високолегираних челика подељене су у класе у зависности од хемијског састава и механичких својстава метала који се таложе: постоји 49 врста таквих електрода (према ГОСТ 10052-75), означених индексом „Е“, а затим бројевима и словима. Бројеви иза индекса (два) говоре о садржају угљеника (просек, у стотинама процената) у депонованом металу. Следеће ознаке хемијских елемената су дате (на наводницима се не постављају наводници): азот – „А“, ниобијум – „Б“, волфрам – „Б“, манган – „Г“, бакар – „Д“, молибден – „М“, никл – „Н“, титан – „Т“, ванадијум – „Ф“ и хром – „Кс“. Ако је просечни садржај хемијских елемената у наталоженом металу мањи од 1,5%, бројеви након ознаке слова нису постављени.

Могући просторни положаји током заваривања су наведени на следећи начин:

• ако је заваривање у свим положајима дозвољено за ову врсту електрода – „1“;
• сви положаји, осим заваривања у положају одоздо-доле – „2“;
• само за водоравни положај на равнини која се налази вертикално, за вертикални положај одоздо према горе и за доњи положај – „3“;
• само за доњи положај и ниже у чамцу – „4“.

Електроде су класификоване у неколико група

Група електрода за заваривање са угљеником и нисколегираним челицима

Електроде укључене у ову групу користе се за заваривање угљеничних челика (садржај угљеника до 0,25%) и нисколегираних челика чија је затезна чврстоћа не већа од 590 МПа. Ова група електрода комбинује следећа својства завареног споја и механичке карактеристике метала завара: ударна чврстоћа и издужење, угао савијања и крајња затезна чврстоћа.

Ова својства електрода одређују њихову класификацију у групи (при обележавању, бројеви иза слова „Е“ обавештавају о најмањој крајњој затезној чврстоћи завареног споја или завареног метала, у кгф / мм2):

• заварени радови на челикима са крајњом затезном чврстоћом мањом од 490 МПа (Е38, Е42, Е46 и Е50);
• заварени радови на челицима са високим захтевима за ударну жилавост и релативно продужење метала заваривања (Е42А, Е46А и Е50А);
• заваривани радови на челицима чија је затезна чврстоћа већа од 490 МПа, али не већа од 590 МПа (Е55 и Е60).

Група електрода за заваривање високолегираног челика и легура

Унутар групе електроде, чија је сврха заваривање легура на бази никла и гвожђа-никла, као и високолегирани челици, деле се на:

• намењени за заваривање челика и легура отпорних на топлоту (отпорних на топлоту);
• дизајниран за заваривање челика и легура отпорних на корозију.

Према условима ГОСТ 10052-75, електроде намењене заваривању високолегираних челика и легура са корозијском отпорношћу, топлотном и топлотном отпорношћу класификују се према механичким својствима метала заваривања и хемијском саставу депонованог метала у 49 врста. За већину електрода које производи индустрија, карактеристике метала за заваривање одређују се спецификацијама произвођача..

Електроде намењене заваривању легираних челика и челика имају значајне разлике у карактеристикама таложеног метала и хемијског састава од карактеристика и састава заварених метала. Да би се направио најбољи избор, потребно је постићи основне радне параметре заварених спојева (корозијска отпорност и механичка својства, топлотна и топлотна отпорност) и отпорност метала заваривања на пуцање.

Заваривање високолегираног челика и легура врши се електродама са рутилним, основним и рутилно-основним врстама облога. Такве електроде имају високу брзину топљења и таложења због штапова израђених од легираних легира и челика у поређењу са електродама намењеним за заваривање нисколегираних, легираних и угљеничних челика – ствар је у томе што електроде за заваривање легура и челика имају високу електричну отпорност и ниска топлотна проводљивост. Иста својства захтевају заваривање под заваривачком струјом смањених вредности и смањење дужине електрода, а само заваривање се изводи углавном под директном струјом реверзне поларности..

Група електрода за заваривање легираних конструкционих челика (високе и високе чврстоће)

Електроде ове групе користе се за заваривање чија је влачна затезна чврстоћа већа од 590 МПа. Заваривање таквих врста челика врши се на два начина: након заваривања шавови се подвргавају термичкој обради или се не проводе.

Топлинска обрада заварених шавова омогућава добијање заварених спојева једнаке чврстоће. Постоји пет врста електрода (према ГОСТ 9467-75) намењених заваривању ових врста челика (Е70, Е85, Е100, Е125 и Е150). Према ГОСТ-у, депоновани метал не може да садржи више од 0,030% сумпора и 0,035% фосфора..

Важна напомена: пре обављања заваривачких конструкција на чијим радовима се претпоставља присуство екстремних услова, потребно је обратити велику пажњу на хемијски састав електроде и метал који ће се њоме заваривати (хемијски састав можете одредити помоћу регулаторне документације или користити опште податке из потпуног обележавања електрода).

У случају када током заваривања нема посебне потребе за спојевима једнаке чврстоће, могу се користити електроде које могу да дају аустенитну структуру метала шава. На тај начин заварени спојеви имају повећану отпорност на пуцање, а карактеристичне карактеристике метала заваривања биће жилавост и пластичност. Ова врста електрода може се користити за заваривање различитих и легираних челика, узимајући у обзир све карактеристике таквих електрода створених за заваривање високолегираних челика током заваривања..

Електроде за заваривање

За формирање површинских слојева лучним наношењем (осим слојева на површини обојених метала) постоји специјализована група електрода произведених у складу са ГОСТ 10051-75 и ГОСТ 9466-75.

Ова група садржи 44 врсте електрода (на пример, Е-16Г2КСМ, Е-110Кс14В13Ф), класификоване по тврдоћи (при нормалној температури) и карактеристикама таложеног метала (његовом хемијском саставу). Карактеристике депонованог метала електрода одређују се у великом броју случајева према спецификацијама сваког произвођача..

Према оперативним карактеристикама депонованог метала и изабраном систему легирања, електроде за наношење слоја могу се (конвенционално) поделити у шест група које формирају наталожени метал:

• ниско-легирани угљеник, са високом отпорношћу на ударна оптерећења и трење два метала;
• нисколегирани средње угљеник, који има високу отпорност на ударна оптерећења, са трењем два метала при нормалним и повишеним температурама (до 600-650 ° Ц);
• легирани карбон (високо легирани), отпоран на абразивно хабање и ударце;
• високолегирани угљеник, са повећаном отпорношћу на високе температуре (650-850 ° Ц) и високим притисцима;
• високо легирана с аустенитном структуром, која има високу отпорност на корозију и ерозију трошења и трења два метала при високим температурама (до 570-600 ° Ц);
• високо легирана дисперзијом, високо отпорна на посебно тешке деформације и температурне услове (910-1100 ° Ц).

Рад на наношењу метала врши се коришћењем посебних технологија, које могу да укључују грејање (прелиминарна и истодобна) термичка обрада итд. – на основу стања и хемијског састава метала (базни и депоновани). Строго придржавање технологија омогућава добијање заварених металних површина са одређеним карактеристикама перформанси.

Група електрода помоћу којих се врши хладно заваривање и наношење производа од ливеног гвожђа

Такве електроде омогућавају исправљање оштећења која се налазе у одливу од ливеног гвожђа; у исту групу спадају и електроде које се користе за поправке и рестаурације дотрајале опреме. Могуће је користити електроде за хладно заваривање у стварању конструкција методом завареног убризгавања.

Помоћу електрода из ове групе могуће је добити метал заваривања одређених својстава – легуре на бази челика и никла, легуре гвожђа и никла, бакра итд..

Заваривање челика отпорних на топлоту – коришћене електроде

Челици отпорни на топлотну енергију (класе ТсЛ-17, ТсЛ-39, ТМЛ-1У, ТМЛ-3У, ТсУ-5, ОЗС-11, итд., Способни да раде на високим температурама – до 550-600 ° Ц) заварени су посебним електродама, чија су главна својства хемијска својства наталоженог метала и механичка својства метала за заваривање при нормалној температури. Прије започињања заваривања важно је узети у обзир максималну величину радне температуре, њену усклађеност с израчунатим показатељима дуготрајне чврстоће метала заваривања.

Према условима ГОСТ 9467-75, постоји девет врста електрода (Е-09М, Е-09МХ, Е-09к1М, Е-05к2М1, Е-09к1М1НФБ, Е-10к3М1БФ, Е-10к5МФ) са основним и рутилним премазом, чија је специјализација (према хемијске карактеристике и механичка својства метала завара и метала завара) састоји се у заваривању челика отпорних на топлоту.

Такође се заваривање термоотпорних челика може извести електродама које не потпадају под ГОСТ 9467-75 – под условом да су намењене заваривању челицима других класа (на пример, електроде разреда АНЗхР-1, чија је главна сврха заваривање различитих челика).

При заваривању челика отпорних на топлоту, по правилу се претходно загреју, а по завршетку заваривања термички обраде.

Заваривање обојених метала – неки детаљи

При заваривању бакра и његових легура важно је узети у обзир високу активност овог метала у интеракцији са гасовима (највише са водоником и кисеоником). Последица ових реакција могу бити микро пукотине и стварање пора у металу заваривања, што се може спречити једино радом с деоксидисаним бакром. Пре почетка заваривања, електроде се морају добро калцинирати, а места за шавове на завареним елементима морају се очистити све док се не појави метални сјај, са потпуним уклањањем оксида, масти, нечистоћа итд. Главна потешкоћа у заваривању бронзаних делова је њихова велика крхкост и смањење карактеристика чврстоће при загревању; при заваривању месинганих конструкција цинк активно испарава.

Алуминијум и његове легуре су високо оксидативне – густи оксидни филм на површини заварених елемената је врло ватростални. Површина базена за заваривање може бити прекривена филмом алуминијум-оксида, који омета процес заваривања – ометајући стварање завара, доприносећи појави заварених подручја и неметалних инклузија у металу завара. Потребно је уклонити оксидни филм – решење овог проблема у ручном заваривању биће уношење флуоридних и хлоридних соли алкалних (земноалкалијских) метала у састав за облагање електрода, што ће, у растопљеном стању, помоћи да се елиминира филм и одржи стабилан лук.

Чврстоћа и чврстоћа никла, посебно његових легура, које (у зависности од састава) имају високу отпорност на корозију, топлотну и топлотну отпорност, чине га атрактивним конструкцијским материјалом. Међутим, приликом заваривања конструкцијских елемената израђених од овог метала (његових легура), настају потешкоће због повећане осетљивости никла на нечистоће, посебно на растворене гасове (водоник, кисеоник и, у већој мери, на азот), као и због појаве врућих пукотина. Могуће је спречити стварање пора и појаву пукотина употребом високочистих електрода за заваривање и заваривачких елемената направљених од никла (његових легура), обраћајући већу пажњу на прелиминарну припрему за заваривање.