Как сделать выбор электродов для резки металлических изделий (их виды, характеристики, свойства)

Как сделать выбор электродов для резки металлических изделий (их виды, характеристики, свойства)

Нередко металл режут при помощи электродов. Эта технология называется ручной дуговой резкой электродами. Она применяется как новичками, так и опытными сварщиками.

В основе частого использования этого метода лежит простота работы. Для того, чтобы разрезать деталь таким способом, нужно иметь сварочное оборудование (подойдет инвертор) и верно подобрать тип электрода.

Эта статья посвящена выбору, а также применению электродов, используемых для резки металлических поверхностей.

  • Разновидности
    • Металлические
    • Угольные
    • Трубчатые
    • Вольфрамовые
  • Достоинства и недостатки методики
  • Особенности работы
  • Заключение

Резка электродами: плюсы и минусы

Каждый из способов обработки материалов с помощью электродов характеризуется собственными преимуществами и недостатками.

Преимущества резки:

  • удобство и простота процесса даже для начинающего исполнителя, не обладающего специальной квалификацией;
  • не требуется никакого специализированного оборудования;
  • безопасность процесса для исполнителя.
  • скорость резки зависит от толщины обрабатываемого металла;
  • при увеличении толщины скорость значительно уменьшается;
  • плохое качество получаемого реза, он отличается неровностями и натеканиями;
  • низкая производительность.

Электроды со специальными типами покрытия

Основой таких электродов является обычная сварочная проволока, а применяемая обмазка может состоять из различных компонентов, способных не только упростить процесс резки металла, но и обеспечить высокое качество и чистоту кромок обрабатываемых поверхностей.

Все виды применяемых покрытий для электродов позволяют обеспечить им следующие качества, необходимые для выполнения резки металла:

Стабильность создаваемой сварочной дуги, именно постоянное термическое воздействие электрического разряда позволяет обеспечить резку металла.

  • Для повышения давления получаемых при сгорании покрытия газов применяют специальные газообразующие компоненты. Они позволяют увеличить скорость окисления металла и обеспечивают выдув расплава из зоны резки.
  • Для получения высококачественных кромок после реза в покрытие электродов вводят изолирующие компоненты, которые снижают термическое воздействие (перенос дуги) на боковые поверхности.

В обмазку электродов чаще всего входят следующие компоненты — поташ, марганцевые соединения, мрамор и многие другие. Вся смесь должна быть тщательно сбалансирована, а производство должно быть налажено таким образом, чтобы контроль технологических процессов осуществлялся на всех этапах. Именно этим и определяется цена электродов для резки металлов от известных производителей.

Принцип применения специального покрытия основан на том, плавление стержня электрода начинается раньше, чем плавление покрытия. Благодаря этому на рабочем краю электрода создается углубление, из которого идет поток газов от сгораемого стержня, который и обеспечивает выдувание расплавленного металла.

Трубчатые электроды

Применение таких электродов позволяет выполнять работы по кислородно-дуговой технологии. Ее принцип основан на применении электрической энергии для плавления металла и потока кислорода для его удаления.

Электрод имеет специальное покрытие, но его основу составляет полая металлическая трубка, а не сварочная проволока. Стальная основа электрода обеспечивает прохождение электрического тока и образование дуги, а кислород поддается к месту резки по полости трубки.

К недостаткам применения таких электродов стоит отнести то, что поток кислорода несколько снижает стабильность горения электрической дуги.

Поэтому как альтернативу им применяют электроды со сплошным основанием, а подвод кислорода осуществляется по отдельному присоединенному каналу.

Но стоимость таких расходных материалов достаточна высока.

Угольные электроды

Один из самых экономичных способов резки — применение угольных электродов. Технология в принципе та же самая, термическое воздействие электрической дуги, вызывающее плавление. Но стекание расплава происходит исключительно под действием силы тяжести. Резка металла угольным электродом считается одним из самых эффективных и недорогих способов.

Преимущество угольных электродов заключается в том, что они способны разогреваться до высокой температуры при небольших значениях силы тока, при этом температура их плавления достаточно высока (превышает 3800 градусов), что обеспечивает долговечность и экономичность применения этого расходного материала.

В тех случаях, когда невозможно организовать работы по газовой резке металла, применение аппаратов дуговой сварки является оптимальным выбором. Но для эффективности выполнения работ необходимо применять специальные электроды.

Этапы работ

Опытные сварщики советуют новичкам обернуть кабель держака вдоль предплечья, помогая удерживать его прижатием руки к туловищу. В результате кисть остается относительно свободной и расслабленной, что приведет к меньшей усталости.

Зажигание дуги происходит либо постукиванием, либо чирканьем электрода о поверхность металла. Несмотря на сложность описания и используемых терминов, навык зажигания и последующего удержания дуги появляется сразу, буквально после второй-третьей попытки.

Справедливо утверждение, что процесс резки проще выполнения сварки, поэтому не предъявляет каких-либо завышенных требований к качеству работ. Для осваивания азов использования инвертора резка металла подходит оптимальным образом. При наличии некоторой практики края реза становятся плавными и ровными.

Ток на инверторе устанавливается исходя из размера электродов, толщины стали и вида разреза, которых различают четыре разновидности:

  • разделительная резка. Лист материала устанавливается в такое положение, при котором создаются условия для беспрепятственного вытекания из места разреза. При вертикальном резе процесс выполняется сверху вниз. При горизонтальном расположении металла рез желательно вести от кромки. При больших размерах листа допускается начинать рез в его середине, предварительно выполнив отверстие. Оптимальным вариантом считается использование электрода, диаметр которого больше толщины разрезаемого металла. В этом случае электрод располагается перпендикулярно плоскости листа и перемещается вдоль линии планируемого разреза;
  • поверхностная резка. Применяется значительно реже и используется для выполнения канавок на поверхности металла, а также для удаления дефектов. Электрод должен быть наклонен к поверхности на 5-10 градусов. Его перемещение осуществляется с частичным погружением в образующуюся в процессе резки полость. Если требуется широкая канавка, достаточно при движении электрода выполнять поперечные колебания необходимого размера;
  • резка отверстий. Процесс достаточно прост — сначала выполняется небольшое отверстие, которое постепенно расширяется до нужных размеров. Положение электрода при этом — практически перпендикулярное поверхности металла, при этом допускаются незначительные отклонения.

При выполнении резки металла при помощи сварочного инвертора необходимо учитывать следующие моменты:

  • технология не позволяет выполнить аккуратную линии реза (как при плазменной резке), что серьезно ограничивает область применения;
  • для резки тонкого металла требуется большая сила тока;
  • при отсутствии специальных электродов предназначенных для резки металла, могут использоваться обычные. Зачастую в работу идут даже старые, непригодные для сварки. Главное требование — необходимый диаметр электродов (для тонкого листа используется так называемая тройка, то есть диаметр электрода составляет 3 мм, для металла большой толщины — четверка и пятерка, то есть диаметром электродов равен соответственно 4 и 5 мм).

Использование приведенных выше рекомендаций и правил позволит освоить резку металла собственными силами быстро и без проблем.

Технологический процесс

Технологии электродуговой сварки и резки металла начинается одинаково. Сварочный аппарат подключают к сети. Одним кабелем он подсоединяется к детали, а вторым к держателю с электродом. Величину тока выставляют в зависимости от толщины материала и размера электрода. Постукивая электродом по металлической поверхности, возбуждают дугу. Металл под воздействием высокой температуры начинает плавиться.

Читайте также  Клей для линолеума расход

При соприкосновении с кислородом воздуха происходит окисление начинающего твердеть металла. Это может привести к возникновению дефектов в виде окислов. Чтобы этого избежать используют инертный защитный газ. Чаще всего в этой роли выступают аргон и гелий. Газ, который используется для резки и сварки металлов подают в сварочную ванну.

Резка имеет три разновидности:

  1. Разделительная. Предполагает возможность вытекания расплавленного металла из получившегося разреза. Диаметр электрода больше, чем ширина листа. Если лист расположен в вертикальной плоскости, то сварку производят методом сверху вниз. Электрод располагают перпендикулярно и совершают перемещение вдоль намеченной линии. Если должны быть выполнены сквозные отверстия, то начинать следует с них.
  2. Поверхностная. Применяется, когда требуется проложить на поверхности металла различного рода канавки, а также убрать дефекты в виде наплывов. Для получения широких канавок электродом совершают поперечные колебательные движения. Перемещение делают при небольшом погружении электрода вглубь металла.
  3. Вырезка отверстий. Сначала делают небольшое отверстие, а затем расширяют до нужного размера. Допустимо небольшое отклонение электрода от перпендикуляра к поверхности в сторону окружности.

Резка электродами: плюсы и минусы

Каждый из способов обработки материалов с помощью электродов характеризуется собственными преимуществами и недостатками.

Преимущества резки:

  • удобство и простота процесса даже для начинающего исполнителя, не обладающего специальной квалификацией;
  • не требуется никакого специализированного оборудования;
  • безопасность процесса для исполнителя.
  • скорость резки зависит от толщины обрабатываемого металла;
  • при увеличении толщины скорость значительно уменьшается;
  • плохое качество получаемого реза, он отличается неровностями и натеканиями;
  • низкая производительность.

Электрическую дугу активно используют не только при сварке, но и при резке металла. Существует несколько разновидностей дуговой резки металлических деталей: ручная дуговая резка плавящимся и неплавящимся электродами, а также воздушно- и кислородно-дуговая резка.

Дуговая резка неплавящимся электродом

При данном способе работа проводится как на переменном, так и на постоянном токе прямой полярности. Сила тока должна составлять 400-800 А. При этом используются угольные и графитовые электроды.

Данный метод имеет не столь широкое применение. Его используют для разбора металлического лома крупных размеров, проделывания отверстий и выжигания заклёпок, а также при демонтаже ненужных металлоконструкций.

Разрез осуществляется путём плавления металла в необходимой зоне, а не путём его сгорания. Благодаря этому качеству, появляется возможность работать с материалами, которые не поддаются резке газом, такими, как чугун или высоколегированные стали.

Данный метод не отличается высокой точностью проведения работы: ширина самого разреза большая, а кромки остаются неровными. Если использовать электроды с прямоугольным сечением, то удастся немного улучшить результат работы.

Дуговая резка плавящимся электродом

Этот метод позволяет достичь большей точности и чистоты, а сам разрез выходит более узким в отличие от предыдущего метода. Для резки применяют те же электроды и того же диаметра, что для сварки, повысив при этом силу тока на 20-30%. Проводя подобную работу в бытовых условиях, можно использовать простые электроды, но для улучшения процесса работы рекомендуется приобрести специальные электроды с особым покрытием.

Существует два вида составов покрытия. Первый: марганцевая руда (98%) и поташ (2%). Второй: марганцевая руда (94%), каолин (3%), мрамор (3%). Благодаря такому покрытию, увеличивается устойчивость дуги, внутренний стержень плавится медленнее и обеспечивается его изоляция от стенок реза. Расплавленный металл окисляется, благодаря особым компонентам, содержащимся в покрытии, это позволяет ускорить процесс резки.

Производство вышеописанных электродов осуществляется из проволоки диаметром от 3 до 12 мм и длиной до 300 мм. Толщина особого покрытия должна составлять 1-1,5 мм. Расчёт силы тока производится из следующего соотношения: 55-65 А на 1 мм диаметра используемого электрода.

Воздушно- и кислородно-дуговая резка

Такой способ разделения металлических частей отличается от предыдущих тем, что расплавленный электрической дугой металл сразу выдувается струёй сжатого воздуха или чистого кислорода. Обычно этот метод применяют с целью избавления от дефектов места сварки и разделения заготовок из нержавеющей стали толщиной не более 20 мм.

Из-за подачи кислорода происходит частичное выгорание металла, сопровождающееся выделением дополнительного тепла, что позволяет значительно ускорить процесс плавки. Данный метод применяется, если необходимо выполнить короткий разрез на любой строительной конструкции.

Разделение осуществляют графитовым или стальным электродом при постоянном токе с использованием специальных резаков. Электрод должен быть не тоньше 4-5 мм, имеющий покрытие ОММ-5, ЦМ-7 или ОСЗ-3. Сила тока может доходить до 250А и позволяет резать металл до 50 мм толщины. Сжатый воздух подаётся сбоку с силой давления 0,4-0,5 МПа. Средний расход кислорода варьируется от 100 до 160 л/мин.

Схема воздушно-дуговой резки металла

Если использовать резак типа РГД, тогда электрододержатель держат в правой руке, а сам резак в левой. Как только металл начинает плавиться, на него подаётся струя воздуха и выдувает его.

Технология резки металла электродуговой сваркой

Процесс резки металла проще сваривания, так как нет особых требований к качеству кромки. Поэтому такая технология оптимальна для обучения, осваивания принципов работы с инвертором.

Перед началом работы необходимо убедиться в исправности всех используемых электрических кабелей. Создание и удержание дуги не вызывает особых сложностей. Она зажигается в результате постукивания или чирканья электрода о металлическую заготовку. Величина тока на инверторе выставляется в зависимости от размеров электродов, толщины материала, вида требуемого разреза. Существуют три основные разновидности разрезов.

Разделительная резка

Материал устанавливается таким образом, чтобы обеспечивалось свободное вытекание расплавленного металла из линии разреза. При вертикальном расположении листа разделительная резка проводится сверху вниз. На горизонтальной поверхности рез выполняется от кромки материала. Если разрезается лист большого размера, начинать процесс можно с отверстия, выполненного в середине заготовки.

Поверхностная резка

Эта разновидность применяется для прокладывания канавок на поверхности материала, выравнивания наплывов и дефектов. В процессе работы электрод должен быть расположен с наклоном 5º-10º к поверхности. При поверхностной резке движение производится с небольшим погружением в создаваемую полость. Если требуется проложить широкую канавку, электродом следует выполнять поперечные движения заданного размера.

Резка отверстий

Эта операция выполняется путём постепенного расширения небольшого отверстия до требуемых размеров. При резке отверстий перпендикулярное расположение электрода допускает небольшие отклонения в сторону образующейся окружности.

Особенности применения разных видов электродов

Для процесса резки металлических поверхностей возможно применение различных электродов:

  • металлических плавящихся;
  • угольных;
  • неплавящихся вольфрамовых.

Резка плавящимся электродом сопровождается выплавлением металла электрической дугой из зоны воздействия. Работа выполняется стальными электродами диаметром от 2,5 до 6 мм, которые отличаются большей тугоплавкостью, чем при сварке. Качественное покрытие (марганцевая руда, поташ) создаёт небольшой козырёк, закрывающий зону дуги, что способствует сосредоточенному нагреву материала.

Угольные электроды применяют в том случае, когда не требуется определённое качество и ширина полученного реза. При работе поверхность материала располагается с небольшим наклоном для облегчения вытекания металла. Таким образом можно обрабатывать заготовки из чугуна, стали, цветных металлов. Оптимальным будет использование электрода толщиной 10 мм.

Читайте также  Декоративная штукатурка в туалете

Электродуговую резку изделий из цветных металлов, легированной стали можно производить неплавящимися вольфрамовыми электродами, которые применяются гораздо реже, чем металлические или угольные. В этом случае резка должна проводиться в защитной газовой среде.

В случае отсутствия специальных электродов, предназначенных для резки материала, могут применяться обычные сварочные. При этом следует выбрать подходящий диаметр: для тонкого металла применяются электроды диаметром 3 мм, для более толстого – от 4 до 6 мм.

Критерии выбора электродов

  1. Металл, который будете варить

Зачастую, в домашних условиях, используется обычный «черный» металл. И принципиальным моментом здесь является только процент углерода в нем. В зависимости от величины этого процента различают:

  • низкоуглеродистую,
  • среднеуглеродистую,
  • высокоуглеродистую сталь
  • и чугун.
    Еще широко применяется такая легированная сталь, как нержавейка.

2. Требования, предъявляемые к конструкции

Вы собираетесь варить гаражные ворота и переживаете за то, чтобы ваши петли или завесы не оторвало от тяжелых створок… Или вы собираетесь варить себе козырек над входом в дом, так же переживаете о том, чтобы он у вас не свалился на голову. В этих случаях используются конструктивные методы: подбор необходимого профиля, его толщины, сечения, длины швов, применение накладок, растяжек, раскосов, косынок. Но они никак не влияют на выбор электродов.
А в отношении требований, применяемых к данной конструкции, может быть перепад температур. Например, вы собираетесь варить печь-каменку в баню или это, возможно пиролизный или твердотопливный котел и ваши швы будут подвергаться перепадам температур. Так же швы могут держать на себе вибрационные нагрузки. Например, конструкция под вибростол под изготовление бетонных изделий. Здесь более существенная нагрузка ложится на ваши швы. Или это особый узел. на который будет ложиться колоссальная нагрузка: стульчик под несущую балку, на которую будут опираться плитоперекрытия. В этих и остальных подобных случаях вам нужны электроды, которые обладают повышенными свойствами.

Рассмотрим электроды по типу покрытия. Существует четыре типа покрытий:

• Рутиловое;
• Основное;
• Кислое;
• Целлюлозное.

Мы разберем первые два. Хотя электроды с рутиловым покрытием вы будете использовать в 90-95% работ.
Для того, чтобы правильно выбрать электроды вам нужно знать марку вашей стали, а так же ту металлоконструкцию, которую вы собираетесь сварить. Если вы предполагаете сварить обычную, рядовую металлоконструкцию, например, двери, решетки, ворота, калитки, навес и тому подобное, то вы используете металл, который куплен на металлобазе, а это сталь 3. Поэтому в данном случае вам подойдут электроды с рутиловым покрытием. К ни относят такие марки как:

• АНО-4
• АНО-6
• АНО-21
• АНО-36
• МР-3
• ОЗС-12
• ОК46.00
• Монолит
• Гранит
• Арсенал и тому подобное.

Преимуществами этих электродов является легкий поджиг дуги, как первичный, так и повторный. А значит, они хорошо подходят, как для обварки, так и для прихватки. Эти электроды дают возможность проводить сварку с отрывом дуги, не вызывая при этом пористости шва. Так же они горят при разной длине дуги, особенно у новичков, которые не набили руку и не могут удерживать дугу постоянно на протяжении всей сварки и по мере сгорания электродного тела. Для сварки можно приобрести как инвертор постоянного тока, так и трансформатор переменного.
Электроды с рутиловым покрытием не особо привередливы к состоянию металла, а так же к самому сварщику и их могут «палить» даже новички.

При каких же условиях использовать электроды с основным покрытием?

Если вспомнить два критерия по выбору электрода: марка металла, а так же требования, которые предъявляются к конструкции, то даже если один из критериев отличается от тех, что мы рассматривали ранее, то вам необходимо использовать электроды с основным покрытием. Например, у вас обычная конструкция, но сталь высокоуглеродистая. Или, наоборот, у вас обычная сталь 3, но на вашу конструкцию будет возлагаться особая нагрузка. Вы так же будете использовать в этом случае электроды с основным покрытием, которые будут давать более надежное соединение, а так же повышенные механические свойства самого шва.

К электродам с основным покрытием относятся такие марки как:
отечественные
• УОНИИ 13/45
• УОНИИ 13/55
• УОНИИ 13/65
Зарубежного производства от ESAB
• ОК 48.00
• ОК 53.70
Японские электроды
• Lb 52U и подобные им.

Применение электродов с основным покрытием для начинающего сварщика очень проблематично. Они тяжелее поджигаются, особенно повторно, больше подходят для сварки сплошным швом, не допустимы для сварки с отрывом, а значит, требуют особо точных настроек сварочного тока. Так же ими варят на короткой дуге и они очень требовательны к металлу, который вы собираетесь варить. Кромки должны быть очищены от ржавчины, краски, пятен масла, грязи тому подобного. Они имеют повышенную жидкотекучесть и их достоинством является то, что более отчетливо видна сварочная ванна и меньшее количество шлака выделяется при горении. Однако, для сварки можно подходит только аппарат с постоянным током, т.е инвертор, так же необходимо соблюдать определенную полярность. Что такое полярность, и какая она бывает, читайте здесь.

По мере того, как вы будете набираться опыта, для вас станут более явными отличия использования одних электродов от других, особенности их горения, а так же применения. Это может быть заметно на одной марке электродов от разных производителей.

Всегда перед покупкой электродов, особенно новых для вас, обращайте внимание на ту информацию, которая указана на упаковке. Хотя у наших людей такой менталитет, что смотрят руководство пользователя, когда уже возникли какие-то проблемы, но вы постарайтесь посмотреть эту информацию. Так вы будете заранее знать о свойствах, назначении и применении тех или иных электродов.

На что следует обратить внимание:

  • Назначение, марки стали, которые можно варить данными электродами;
  • Практически на любой упаковке электродов приводятся данные по силе сварочного тока. Сразу хочется сказать, что это не таблица сварочных токов, которые необходимо выставлять, это всего-лишь крайние пределы: минимальный предел регулировок тока для данного диаметра электрода, его пространственного положения и максимальный. То есть это гарантийные рекомендации данного производителя, чтобы ваш электрод уверенно горел.
  • Так же на упаковке можно увидеть информацию о свойствах сварочных швов.

К сожалению, не всегда информацию, которая необходима для работы, можно прочитать на родном языке. Но вы всегда можете найти ее в интернете.

Бытуют разные мнения, какие же все-таки электроды использовать на начальных этапах обучения электросварке. Некоторые склоняются к самым обычным и дешевым, полагая, что научившись ими работать вы сможете варить любыми. Однако, на этапе обучения постарайтесь приобрести более качественные и дорогие электроды. Почему так? С ними вы более отчетливо увидите и поймете сварочный процесс, а потом сможете повышать свой профессиональный уровень, варя менее качественными дешевыми электродами.

Осознание того, что варишь качественными электродами, добавляет 10-15% профессионализма, учитывая ваш психологический настрой во время сварки. Не верите? Попробуйте и убедитесь!

Читайте также  Стеклопакет своими руками

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.