Электроды для контактной сварки. Виды и рекомендуемый материал

Как выбрать электроды для инверторной сварки

В первую очередь подбирают состав сердечника: он должен быть сходным с типом свариваемого металла. В домашнем хозяйстве чаще всего используются конструкционные стали. Вот из такой же проволоки и должны быть электроды. Иногда еще приходится варить нержавейку. Тогда сердечник тоже должен быть из нержавейки, причем для высоколегированным и жаростойких делают из металла с такими же характеристиками.

Выполнить все работы по дому или на стройке можно с использованием всего нескольких марок электродов:

Они признаны многими лучшими электродами для новичков, которые работают с инверторными сварочными аппаратами: с ними работать проще, в то же время, они позволяют варить качественные швы даже при отсутствии значительного опыта. Ниже приведены характеристики и общее применение тех расходников, которые многие спецы считают хорошими электродами для инвертора. Во всяком случае, их часто рекомендуют начинающим сварщикам для наработки опыта.

Электроды с рутиловым покрытием МР 3

Это, пожалуй, самые популярные среди новичков сварочные электроды для инверторов: УОНИ 13/55 (Чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

Чаще всего новичкам советуют начинать освоение сварных швов с электродами МР-3. Они легко разжигаются, даже при не очень хорошей вольт-амперной характеристике сварочного аппарата, дают хорошую защиту сварной ванны, позволяют довольно легко контролировать ее положение. Если электрод не разжигается, прокалите его при температуре 150-180° на протяжении 40 минут.

Применяются в аппаратах с переменным (сварочные трансформаторы) и с постоянным током (сварочные выпрямители и инверторы). К инверторам обычно подключаются на обратной полярности (+ на электроде). Подходят для любого типа шва, кроме вертикального сверху-вниз.

Электроды МР 3 некапризны к качеству свариваемых поверхностей. Ими можно работать даже на необработанных, покрытых ржавчиной и влажных деталях. Сварка ведется средней (2-3 мм) или короткой дугой.

Очень важна для начинающих сварщиков особенность МР 3: они хорошо «держат» дугу, работать ими просто. За это не все профессионалы любят эту марку: называют их бенгальскими огнями. Слишком мягко они варят: для хорошего прогрева необходимы медленные движения. Что профи не по вкусу, новичкам — то, что надо. Попробуйте начать обучение сварке именно с МР3. У вас все должно получится.

Диаметр электрода ЛЭЗ МР-3, мм	Длина, мм	Рекомендуемый сварочный ток, А	Масса пачки, кг	Цена, руб
2,0	250	40-60 А	1,0	146
2,5	300	60-100 А	1,0	120
3	350	70-100 А	1,0	95
4	450	80-170 А	1,0	91
5	450	130-210 А	1,0	91

УОНИ 13/55 с основной обмазкой

Предпочитаемые профессионалами электроды для инвертора УОНИ 13/55 (Чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

Это самые, пожалуй, широко распространенные и популярные электроды с основным покрытием. Они рекомендованы для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Подходят для соединений ответственных конструкций. Швы получаются прочными к ударным нагрузкам и пластичными, хорошо переносят воздействие низких температур.

Лучшие электроды для любительской и профессиональной сварки

В рейтинг входят самые популярные модели этого сварочного элемента, предназначенные для ручной дуговой сварки распространенных видов стали. Это — изделия с рутиловым и основным покрытием.

Рейтинг лучших электродов с рутиловым типом покрытия

Элементы с покрытием данного вида (в том числе рутилово-целлюлозным) используются при переменном и постоянном токе. Отличаются легким первичным и повторным зажиганием, устойчивостью к отсыреванию. Сваривание может производиться во всех положениях.

МР-3С

Популярные электрические проводники Российского производства (фирма СпецЭлектрод) подходящие для бытовой работы, допустима сварка удлиненной дугой. Расход: 1,7 кг на 1 кг металла. Обязателен режим прокалки в течение часа при температуре от 120 до 160 градусов. Главная отличительная особенность этой модели – гарантированная устойчивость дуги, возможность сварки в любом положении. Не образует шлаковые и пористые включения. Подходят для сваривания необработанных поверхностей (например, имеющих ржавчину). Средняя стоимость – 890 руб.

СпецЭлектрод МР-3С

Достоинства:

• стабильность горения дуги;
• легкое зажигание;
• упрощен процесс сварки;
• высокое качество сварки.

Недостатки:

• высокая чувствительность к сырости;
• распространены подделки.

АНО-4

Еще одна известная модель от Российского производителя (ЛЭЗ – Лосиноостровский Электродный Завод), отличающаеся качеством и универсальностью. Режим прокалки в течение часа при температуре от 180 до 200 градусов. Возможна сварка короткой дугой и средней. Эти изделия применяются для сварки ответственных соединений при любом положении. Используются с оборудованием, подключенным к сети (постоянного и переменного тока). При работе не возникает дефектов, швы отличаются качеством и надежностью. Средняя цена составляет – 109 руб.

электроды ано-4

Достоинства:

• наплавленный металл не образует изъянов;
• легкость зажигания;
• простое отделение шлаков.

Недостатки:

• чувствительность к влаге;
• недопустимость сварки в вертикальном положении.

ESAB ОЗС-12

Плавящиеся элементы от дочерней фирмы ЭСАБ-СВЭЛ шведского производителя ESAB, применяющиеся для работы с углеродистой и низколегированной стали. Главная особенность – образование гладких валиков и аккуратного шва. Отсутствует склонность к появлению трещин в металле шва. Средняя стоимость — 820 руб.

ESAB ОЗС-12

Достоинства:

• высокое качество шва;
• аккуратное формирование валика;
• гарантированная прочность соединений.

Недостатки:

• перед применением нужна прокалка;
• необходимость хранения в термопенале.

ESAB SVEL OK 46.00

Марка надежных электродов российско-шведской фирмы, отличительной особенностью которых является стабильный быстрый розжиг и горение даже при небольшом отсыревании. Кроме того, они не боятся коррозии и загрязнений. Работа может производиться при любом направлении и положении, при постоянном и переменном токе. Благодаря этому можно производить работу с незащищенными поверхностями, а шов отличается прочностью. Для прокалки необходима температура от 80 до 90 градусов. Средняя цена составляет 830 руб.

ESAB SVEL OK 46.00

Достоинства:

• возможность сварки при минимальном токе;
• легкий розжиг;
• простое отделение шлака;
• возможность сварки ржавых и загрязненных поверхностей.

Недостатки:

не подходит для сварки труб.

Omnia 46 (KD 46)

Недорогие электроды, от популярной американской фирмы Lincoln Electric обеспечивающие идеальное зажигание. Это сварочное оборудование сертифицировано для работ с углеродистой и низколегированной сталью, при этом сварка может производиться в любом положении. Отличаются простотой и удобством применения, поэтому хорошо подходят для начинающих сварщиков. Могут применяться на бюджетном сварочном аппарате (инверторе).  Подходят для сварки труб, так как швы отличаются высоким качеством и стойкостью к нагрузкам. Средняя стоимость – 182 руб.

Omnia 46 (KD 46)

Достоинства:

• стабильное горение дуги;
• отсутствие залипаний;
• легкое отделение шлаков;
• невысокая чувствительность к длине дуги;
• мало искр при работе;
• удобство работы даже с бюджетным оборудованием.

Недостатки:

обязательная прокалка.

Resanta MP 3

Распространенная марка сварочных электродов, отличающихся легким розжигом. Позволяют производить сварку в любом направлении, не боятся загрязнений, а шлак легко удаляется после работы. Кроме того, это изделие не имеет повышенной чувствительности к качеству наплавляемой стали. Средняя стоимость – 450 руб.

Resanta MP 3

Достоинства:

• доступная цена;
• использование при постоянном и переменном токе;
• не происходит образования пор.

Недостатки:

• при отсыревании страдает качество шва;
• не подходят для высокоуглеродистой стали;
• необходима прокалка.

Как выбирать электроды

Тип расходника определяется материалом конструкции и условиями ее эксплуатации.

Рекомендуются следующие марки:

Назначение электрода	Марка расходника
Углеродистые и низколегированные стали	ОЗС-4, МР-3, АНО-4, GOODEL-OK46, ОЗС-6, ОЗС-12, ОЗС-21, МР-3С, АНО-21, АНО-6, АНО-25, УОНИ-13/45, УОНИ-13/55У, УОНИ-13/65, УОНИ-13/85, ЦУ-5, ВП-6
Конструкции, работающие при минусовых температурах и знакопеременных нагрузках	АНО-11, GOODEL-OK48, УОНИ-13/55
Трубопроводы	ТМУ-21У, GOODEL-52U
Высоколегированные антикоррозионные стали	ОЗЛ-7, ОЗЛ-8, ЦЛ-9, ЦЛ-11, НЖ-13, ОЗЛ-17У, ЭА-400/10, ЭА-395/9, НИАТ-1, НИАТ-5
Жаростойкие и жаропрочные высоколегированные стали	ОЗЛ-6, ЦТ-15, ЦТ-28, ОЗЛ-25Б, АНЖР-1, АНЖР-2
Соединение разнородных сталей — низколегированных с хромоникелевыми аустенитными сталями	НИИ-48Г
Работа с серым и ковким чугунами, заварка дефектов чугунного литья	ШЭЗ-Ч1, ОЗЧ-1, ОЗЧ-2, ОЗЧ-6
Холодная сварка конструкций из чугуна: высокопрочного с шаровидным графитом и серого — с пластинчатым	ЦЧ-4
Соединение, наплавка и заварка дефектов литых деталей из серого, ковкого и высокопрочного чугуна	МНЧ-2
Работа с медью и бронзой	«Комсомолец-100», АНЦ/ОЗН-3; ОЗБ-2М (для бронзы)
Электродуговая наплавка	ОЗШ-1, ОЗШ-3, ВСН-10, ОЗН-300М, ОЗН-400М, ОЗН-6, ОМГ-Н, ЭН-60М, ОЗН-7, ОЗН-7М, НР-70, ЦН-6Л, ЦН-12М, ШЭЗ-Н13, 13КН/ЛИВТ, Т-590, Т-620, ЦНИИН-4, УОНИ-13/НЖ 20Х13
Наплавка поверхностей кузнечно-прессовой оснастки и деталей металлургического оборудования	ОЗШ-6, ОЗШ-8
Наплавка исполнительных деталей штампов холодной штамповки и горячей — с нагревом контактных поверхностей до 650°С	ОЗИ-3
Легированные теплоустойчивые стали	ТМЛ-1У, ТМЛ-3У, ЦЛ-39

Диаметр электрода подбирают по толщине заготовки:

Толщина заготовки, мм	Диаметр расходника, мм
1,5-2	2
3	2,5 или 3
4-5	3 или 4
6-12	4 или 5
Более 13	5 или 6

Заготовки толщиной менее 1,5 мм вручную не сваривают.

С диаметром расходника взаимосвязана сила сварочного тока. Рекомендуемая величина указана на упаковке.

Примерные значения приведены в таблице:

Диаметр электрода, мм	2	2,5	3	4	5	6
Сила тока, А	40-64	65-80	70-130	130-160	180-210	200-350

По требуемой силе тока выбирают сварочный аппарат.

Особенности сварного процесса

При точечном сваривании к месту соединения металлических деталей применяется кратковременный импульс электрического тока, длительность которого меняется в пределах 0,01-0,1 секунды.

При этом в зоне наложения электродов кромки изделий расплавляются, приобретают общее ядро. После подачи тока детали остывают под давлением для кристаллизации этого ядра, а также его полного остывания.

Технические данные машин контактной сварки.

Основные способы контактной сварки:

• точечный метод;
• шовный или роликовый способ;
• стыковая контактная сварка.

Особенности такого вида сварки заключаются в том, что он не требует повышенных мер безопасности. Прижатие деталей друг к другу приводит к образованию уплотняющего пояска между ними без выплеска расплавленного металла.

Но давление с деталей стоит снимать с некоторой отсрочкой, чтобы обеспечить им лучшую кристаллизацию, проковывание и добиться устранения неоднородностей.

Достоинства точечной сварки ‒ экономичность, высокая механическая прочность швов, возможность автоматизировать рабочие процессы. Недостатки контактной сварки заключаются в отсутствии герметичности созданных сварочных швов.

Обеспечить сварные швы высоким качеством позволит предварительная подготовка. Детали очищаются от всех видов загрязнений при помощи специальных щеточек, методом опескоструивания, травления в кислотах, а также иными способами.

Сборку перед сваркой важно выполнить таким образом, чтобы она обеспечила точное и плотное прилегание металлических изделий друг к другу. В противном случае, зазор между деталями уменьшит и поглотит часть давления на них, осадочное давление снизится, появится разброс прочности сварных точек. В целом, это снизит прочностные характеристики сварного шва, сделает его уязвимым для негативных факторов извне

В целом, это снизит прочностные характеристики сварного шва, сделает его уязвимым для негативных факторов извне

В противном случае, зазор между деталями уменьшит и поглотит часть давления на них, осадочное давление снизится, появится разброс прочности сварных точек. В целом, это снизит прочностные характеристики сварного шва, сделает его уязвимым для негативных факторов извне.

Принцип работы аппаратов контактной сварки

Сущность метода контактной сварки состоит в том, что скрепляемые поверхности одновременно нагреваются до пластичного состояния и подвергаются механической деформации. Поэтому основных блоков в сварочном аппарате два:

1. Механический, включающий в себя:

• сами электроды (в машинах точечной сварки они выполняются в виде зажимных клещей, в машинах шовной сварки – в виде роликов);
• привод сжатия;
• привод вращения (для роликовых электродов);
• привод зажатия и осадки (для стыковой сварки).

2. Электрический. Данный блок состоит из:

• сварочного силового трансформатора;
• регулятора выходного напряжения, который переключает число витков в первичной обмотке трансформатора;
• вторичного контура, через который ток подводится к деталям;
• прерывателя первичной цепи для включения и выключения тока;
• регулятора цикла – устройства, задающего последовательность сварочных операций, их длительность, и регулирующего другие необходимые параметры.

Вспомогательные блоки:

• Пневмогидравлический – содержит фильтры, устройства для смазки движущихся частей, систему, подводящую воздух к приводу сжатия (штуцера, воздушные клапаны, вентили) и систему регулировки давления;
• Блок водяного охлаждения аппарата.

Принцип работы заключается в том, что область контактной сварки сжимается или прокатывается между двумя медными электродами, к которым подведен ток малого напряжения и большой силы. В некоторых аппаратах сила тока может достигать десятков тысяч ампер. Напряжение во вторичной обмотке низкое, и составляет менее 15 В. Сила сжатия между электродами варьируется от сотой доли ньютона до 100 килоньютонов.

Основными преимуществами этого метода являются:

• быстрота – обработка одного точечного или стыкового соединения занимает доли секунды;
• экономичность – не требуется кислород, защитный газ, присадка, почти не расходуются вода и воздух, медленно изнашиваются электроды;
• простота – возможность получить прочный и надежный шов при малом числе контролируемых параметров, что под силу даже неопытным сварщикам;
• безопасность – воздух не загрязняется вредным дымом, риск возгорания сведен к минимуму;
• возможность легко автоматизировать процесс и поставить его на поток.

К недостаткам способа относят:

• дорогостоящее оборудование;
• необходимость применения тока большой силы (свыше 1000 А);
• сложную технологию многоточечной сварки или сварки нескольких швов одновременно.

Кроме того, этот метод не всегда подходит для соединения поверхностей из разных металлов или сплавов, а также для металлов с малым переходным сопротивлением (таких, как медь).

Конструкции электродов

Для работы с электродуговой сваркой также используются электроды, но они кардинально отличаются от токопроводящих элементов для контактной сварки, и не подходят для данного вида работ. Поскольку в момент сварки детали сдавливаются контактными частями сварочного аппарата, то электроды для контактной сварки способны проводить электрический ток, выдерживать нагрузку на сжатие и отводить тепло.

Свариваемый металл определяет форму применяемого электрода. Данные элементы, имеющие плоскую рабочую поверхность, используют для сварки обычных сталей. Сферическая форма идеально подходит для соединения меди, алюминия, высокоуглеродистых и легированных сталей.

Сферическая форма наиболее устойчива к сгоранию. Благодаря своей форме они способны выполнить большее количество сварных швов до заточки. Кроме того, применение такой формы позволяет варить любой металл. В то же время, если сваривать алюминий или магний плоской поверхностью, то будут образовываться вмятины.

Схема электрода для сварки

Посадочное место электрода часто выполнено в форме конуса или с резьбой. Данная конструкция позволяет избежать потерь тока и эффективно выполнить сжатие деталей. Посадочный конус может быть коротким, однако их применяют при малых усилиях и низких токах. Если используется крепление с резьбой, то зачастую через накидную гайку. Резьбовое крепление особенно актуально в специальных многоточечных машинах, так как необходим одинаковый зазор между клешнями.

Для выполнения сварки в глубине детали, применяются электроды искривленной конфигурации. Существует разнообразие изогнутых форм, поэтому при постоянной работе в таких условиях, необходимо иметь подборку различных форм. Однако пользоваться ими неудобно, и они имеют более низкую стойкость, в сравнении с прямыми, поэтому к ним прибегают в последнюю очередь.

Поскольку давление на фигурный электрод приходится не по его оси, во время нагрева он подвержен изгибанию, и об этом нужно помнить при выборе его формы. Кроме того, в такие моменты, возможно смещение рабочей поверхности искривленного электрода, по отношении к ровному. Поэтому в таких ситуациях обычно применяется сферическая рабочая поверхность. Не осевая нагрузка сказывается также на посадочном месте электрододержателя. Поэтому при чрезмерной нагрузке, нужно использовать электроды с увеличенным диаметром конуса.

Выполняя сварку в глубине детали можно использовать прямой электрод, если наклонить его по вертикали. Однако угол наклона должен быть не больше 30о, так как при большем градусе наклона происходит деформация электрододержателя. В таких ситуациях применяют два изогнутых токопроводящих элемента.

Внешний вид электродов

Использование хомута в месте крепления фигурного электрода позволяет снизить нагрузку на конус и продлить срок службы посадочного места сварочного аппарата. При разработке фигурного электрода, необходимо вначале выполнить чертеж, затем изготовить из пластилина или дерева пробную модель, и только после этого приступать к его изготовлению.

В промышленной сварке применяется охлаждение контактной части. Зачастую такое охлаждение происходит через внутренний канал, но если электрод небольшого диаметра или происходит увеличенный нагрев, то охлаждающую жидкость подают снаружи. Однако наружное охлаждение допускается при условии, что свариваемые детали не поддаются коррозии.

Труднее всего охладить фигурный электрод из-за его конструкции. Для его охлаждения применяют тонкие медные трубки, которые располагаются по боковым частям. Однако даже при таких условиях он недостаточно хорошо охлаждается, поэтому не может варить в том же темпе, что и прямой электрод. В противном случае происходит его перегрев и срок эксплуатации сокращается.

Во время контактной сварки ось двух электродов должна быть 90о по отношению к поверхности детали. Поэтому когда свариваются крупногабаритные детали с уклоном, используются поворотные, самоустанавливающиеся держатели, а сварка выполняется сферической рабочей поверхностью.

Стальная сетка диаметром до 5 мм сваривается пластинчатым электродом. Равномерное распределение нагрузки достигается путем свободного вращения вокруг своей оси верхнего токопроводящего контакта.

Хотя сферическая форма рабочей поверхности является самой устойчивой из остальных форм, все же она, вследствие тепловых и силовых нагрузок, теряет свою первоначальную форму. Если рабочая поверхность контакта увеличивается на 20 % от первоначального размера, то он считается непригодным, и его нужно затачивать. Заточка электродов контактной сварки производится в согласии ГОСТом 14111.

Виды сварочных проволок

Проволоки могут быть разделены на четыре типа: алюминиевые, омедненные, нержавеющие и порошковые. Давайте разберемся с особенностями, которые характеризуют данные типы проволок.

Алюминиевые проволоки используют тогда, когда необходимо произвести соединение алюминия с кремнием или алюминия с марганцем.

Омедненные проволоки применяют в тех случаях, когда требуется соединить низкоуглеродистые и низколегированные стали. Такие проволоки позволяют повысить качество шва, поддерживают горение сварочной дуги, предотвращают разбрызгивание расплавленного металла.

И наконец, порошковые стержни применяется в судостроении, где недопустимо применение других типов проволок. Она отличается от перечисленных тем, что предыдущие производят сваривание изделия в среде защитных газов, в то время как порошковые — нет.

Стоит упомянуть и о сварке под флюсом, где вместо среды защитных газов используется флюс, которым могут являться такие элементы, как борная кислота, бура, фториды и хлориды. Он защищает сварочную ванну от попадания вредным примесей и газов, которые пагубно влияют на металл.

Говоря подробнее об назначении покрытия, оно должно обеспечивать стабильное горение сварочной дуги и получение металла на шве с заданными свойствами, такими как ударная вязкость, стойкости от коррозии, пластичность, прочность и другие. Шлак, в свою очередь, служит для защиты еще не затвердевшего расплавленного металла от попадания кислорода и азота, которые являются вредными включениями и нарушают технологичность детали. Также шлаковая оболочка в значительной мере уменьшает скорость затвердевания шва, позволяя выходить из сварочной ванны неметаллических и газовых включений. Компонентами, образующими шлак, являются: доломит, марганцевая руда, титановый концентрат, кварцевый песок, мел и многие другие.

Легирование сварочного шва производится для добавления специальных свойств изделию. Легирующими компонентами являются: хром, вольфрам, молибден, никель, марганец и другие.Также легирование металла производится проволокой, которая уже содержит нужные для этого элементы, но чаще всего легирования сварочного шва достигают введением легирующих компонентов в состав нанесения.

Иногда для повышения производительности сварочного процесса и для увеличения наплавляемого металла за отрезок времени в покрытие добавляют железный порошок. Его введение повышает технологические свойства стержня, а именно облегчает зажигание дуги, уменьшает скорость охлаждения металла, улучшая сварку при низких температурах.

Типы электродов для покрытия бывают следующими:

• А — с кислотным нанесением с содержанием окиси марганца, кремния, железа и титана. Электрод группы А может быть применен при сварке стали; для электродов марки А нет никаких пространственных ограничений.
• Б — с нанесением, в основу которого входят карбонат кальция и фтористый кальций; электроды марки Б не должны применяться для сварки в вертикальном положении.
• Ц — с нанесением из целлюлозы, в которое также входят органически вещества, создающие защиту дуги при сгорании и образующие тонкий слой шлака;
• Р — с рутиловым покрытием, которое направлено на уменьшения разбрызгивания металла, устойчивости горения дуги и формирование швов во всех пространственных направлениях;
• Ж- ставится в обозначение при присутствии в составе покрытия более 20% железного порошка;
• П — прочие виды покрытия.

Еще существуют типы электродов для покрытия с оболочкой смешанного вида, они обозначаются сразу двумя буквами.

Существуют типы электродов по применению их в определенном пространственном положении. Они тоже маркируются, а именно следующими цифровыми кодами:

1. данный цифровой код говорит об универсальности типа;
2. данный вид подходит для использования во все пространственных положениях, кроме вертикального;
3. предназначен для вертикальных и горизонтальных работы, но работы под потолком не допустимы;
4. только для горизонтальных швов.

Возможности контактной точечной сварки

Нужно обратить внимание, что оборудование для такого вида сварки должно иметь качественную систему охлаждения электродов. Охлаждение используется водяное (в редких случаях воздушное)

Вода для охлаждения электродов должна соответствовать качеству по ГОСТу 297 – 80Е. Если все условия соблюдены контактная точечная сварка имеет следующие возможности:

• сварка черных и цветных металлов
• сваривание нержавеющих металлов
• сварка разнородных металлов
• сварка деталей с разной толщиной

Описываемый вид сварки представляет собой относительно безопасный процесс. Особые меры безопасности в ее случае не требуются. Однако нужно учитывать, что оборудование, предназначенное для таких видов работ, подключается к высоковольтной сети. Соответственно, от сварщика требуются соблюдение правил работы в таких сетях.

Вывод

Контактная точечная сварка – эффективный и простой процесс сваривания деталей, основанный на физических законах. Применяется в промышленной и бытовой сфере, легко поддается автоматизации

Во время сварки таким методом нужно обратить внимание на определенные технические характеристики как сварного оборудования, так и заготовок. В таком случае качество сварки будет максимально высоким

Также необходимо соблюдать элементарные правила безопасности работы с электрооборудованием.