Как найти диаметр электрода для сварки

Это статья из серии экспресс-уроков Свар-EXPRESS.
Темы урока: какой диаметр электрода нужен под конкретную толщину металла; какой сварочный ток выставлять для каждого случая; что такое полярность сварки.

Инженер-сварщик Евгений Евсин

Выбор сварочного электрода, для начинающего сварщика может стать проблемой. Например, какой диаметр электрода нужен под конкретную толщину металла, или какой сварочный ток выставить для получения прочного шва? 
Постараемся ответить на эти вопросы.
Для начала разберёмся, что такое электрод и для чего нужна обмазка.

Электрод представляет собой металлический сердечник с особым покрытием, которое называется обмазкой. В процессе сварки сердечник плавится, а обмазка при сгорании создаёт газовую защиту шва от вредного воздействия кислорода. Так же в процессе сварки формируется защитный шлаковый слой сварочной ванны. 

Выбирая электрод следует обратить внимание на состав сердечника, который должен быть схож со свариваемым металлом. Так существуют специальные электроды для углеродистых, легированных, высоколегированных сталей, электроды для работы с нержавейкой, жаростойкими сталями, для работы с алюминием или чугуном.

Существует огромное множество металлов и их сплавов, рассказывать о каждом мы не будем, а сосредоточимся на тех электродах, которые могут понадобиться в быту.  В основном для домашних нужд используется конструкционная сталь небольшой толщины. Вот для неё мы и попробуем подобрать электроды. Но прежде несколько слов об обмазке электродов. Различают 4 типа покрытий: основной, рутиловый, кислый и целлюлозный. Каждый из них применяется для решения своих задач. 

Основное и целлюлозное покрытия используются для сварки исключительно на постоянном токе. Данные электроды можно использовать при монтаже ответственных конструкций, где требуется максимальная прочность наплавленного металла. 

Рутиловые электроды подойдут для работы на постоянном или переменном токе. Они отличаются лёгким поджигом и малым разбрызгиванием металла. Электроды могут работать с аппаратами обладающими низким значением напряжения холостого хода. 

При использовании электродов с кислым покрытием – можно добиться лёгкого отделения шлака, однако пользоваться подобными электродами в замкнутом пространстве не рекомендуется — они достаточно вредны для здоровья сварщика. 
Ещё один момент — электроды с рутиловым и кислым покрытием рекомендуется использовать при сварке аппаратами с напряжением холостого хода 50 (+/- 5) вольт. 

Наиболее широко распространены электроды с основным и рутиловым покрытием. Для новичка знакомства с ними будет вполне достаточно.

Самыми распространёнными электродами с основным покрытием являются УОНИ 13/55. Данные электроды предназначены для углеродистых и низколегированных сталей. Как сказано в описании данных электродов, они рекомендуются для сварки ответственных конструкций, швы, сваренные с помощью УОНИ 13/55 отличаются пластичностью и стойкостью к ударным нагрузкам. Изделия, сваренные УОНИ 13/55 могут эксплуатироваться в условиях низких температур. 

К недостаткам данных электродов стоит отнести требовательность к чистоте кромок заготовок. Если кромки заготовок перед сваркой не обработать и на них попадёт масло, вода, или ржавчина, велика вероятность появления сварочных пор. 

УОНИ 13/55 – предназначены для сварки только постоянным током на обратной полярности – о которой мы расскажем чуть позже. 

Самым распространённым представителем рутиловых электродов можно назвать электроды марки МР-3. Они предназначены для работы с углеродистыми и низколегированными сталями.

К сильным сторонам данных электродов стоит отнести возможность сварки как на постоянном, так и переменном токах, малое разбрызгивание металла, стабильность дуги во всех пространственных положениях.

  Кроме двух самых распространённых марок электродов для работ с конструкционной сталью, новичкам можно рекомендовать электроды российского производства ОЗС-12 и АНО-4. А для сварки нержавейки электроды зарубежных производителей  ОК 63.34, ОК 61.30 или отечественные электроды ЦЛ-11. Подобные электроды, так же могут понадобиться домашнему мастеру.

Большая часть инверторов для ручной дуговой сварки работает с постоянным током. На постоянном токе существует 2 варианта подключения полярности: прямая и обратная.

Прямая полярность – вариант подключения при котором к быстросъёму «+» инвертора подключается масса, держак подключается к «-». Обратная полярность — масса подключается к «-»; «+» к держателю электрода. 

При сварке на плюсовом контакте выделяется больше тепла, а значит на обратной полярности лучше сваривать массивные детали, а на прямой тонкий металл (до 2 мм) или высоколегированную сталь, чтобы избежать их перегрева. 

Диаметр электрода подбирают, ориентируясь на толщину металла заготовок. Для сварки металлов толщиной до 1.5 мм сварка электродами применяется крайне редко, для таких толщин лучше использовать полуавтоматы или аргонодуговую сварку. 

Примерное соотношение толщины заготовок и диаметров электродов вы можете узнать из таблицы:

Следующий важный момент – какой ток необходимо выставить для электрода конкретного диаметра. Данную информацию можно узнать на упаковке электродов, или посмотрев следующую таблицу: 

Так же начинающему сварщику, будет полезно знать, что сварочный ток можно подобрать из расчёта 20-30А на один миллиметр диаметра электрода. Т.е. для электрода диаметром 3мм, ток должен быть в приделах 80-110А, в зависимости от пространственного положения, толщины металла и количества проходов. 

Точных и однозначных настроек тока не существует – каждый сварщик видит процесс по-своему, и в зависимости от собственных ощущений выставляет необходимые параметры тока. 

Чем выше сварщик выставляет параметры тока, тем более жидкой и менее «управляемой» получается ванна. Задача сварщика – настроить аппарат таким образом, чтобы работа была комфортной, а сварочная ванна достаточной для провара и управления краями ванны. 

Перейти в каталог:

Смотрите данную статью в видео-ролике:

Важный параметр, который учитывается при ручной дуговой сварке, – диаметр электрода. Эта номинальная толщина самого стержня (без обмазки) указывается на упаковках производителей. Расскажем о том, как выбрать электроды по диаметру и что влияет на этот выбор.

Ключевые критерии

Основной параметр, по которому выбирают стержень того или иного диаметра, – толщина стенок свариваемых деталей. Учитываются также:

• пространственное положение сварного шва;
• тип соединения (встык, внахлест, тавровое и т. д.);

Выбирая электрод нужного диаметра, опытный сварщик также берет в расчет форму разделанных под сварку кромок.

Толщина деталей

Существуют основные рекомендации по выбору электрода нужного диаметра в зависимости от толщины стенок соединяемых элементов.

• Если изделия тонкостенные (от 1,5 до 2 мм), обычно используются электроды d 2мм.
• При толщине заготовок 2,5–3 мм для ММА сварки можно использовать электроды диаметром 3 мм.
• При работе с более толстыми заготовками (4–5 мм) сварщики, как правило, применяют стержни толщиной 3 или 4 мм.
• Если нужно сварить детали толщиной от 6 до 12 мм, предпочтение отдают электродам от 6 до 12 мм.
• Толстостенные заготовки для рядовых и ответственных конструкций (13 мм и более) варят электродами с диаметром 5–6 мм.

Во избежание прожога металла ручная сварка тонколистовых изделий (менее 1,5 мм) не осуществляется. Такие детали варят в аргоновой защитной среде или полуавтоматом. Также следует сказать, что использование электродов d 6 мм и более – достаточно ограниченно: во-первых, из-за большой массы, во-вторых, из-за невозможности качественно проварить такими толстыми электродами корневой шов.

Выбор режима сварки

Диаметр электродного стержня напрямую влияет на то, какая сила тока оптимально подойдет для сварочных работ. Диапазон рекомендуемых значений указывается производителем на упаковке. Учитывается и негласное правило, которым руководствуются многие сварщики с опытом и достаточными навыками: при увеличении диаметра стержня на 1 мм сила тока в среднем возрастает на 20–30 Ампер. Таблица рекомендуемых значений представлена ниже. 

Это средние рекомендуемые значения. Силовые параметры могут разниться. Так, например, при равном диаметре 3 мм для сварки электродами УОНИ-13/55 понадобится сила тока в диапазоне 80–140 А, а для марки МР-3 будет достаточно от 70 до 100 А.

Тип сварного соединения

Выбор диаметра электрода также зависит от того, каким должно быть сварное соединение – нахлесточным, стыковым, угловым, тавровым. При стыковой сварке деталей толщиной до 4 мм, как правило, достаточно одного слоя наплавляемого металла, d стержня составляет 3–4 мм.

Если толщина заготовок превышает 4 мм, кромки обязательно разделываются, шов варится в несколько проходов. Для выполнения первого слоя применяются электроды d 2–3 мм, следующие слои наносятся стержнями большего диаметра. В отношении угловых, тавровых и нахлесточных соединений учитываются следующие рекомендации.

• Однослойные швы выполняются электродами d от 2 до 6 мм – в зависимости от толщины заготовок (см. таблицу выше).
• Если изделие варят в несколько проходов, первый слой наносится электродом d 2–3 мм. Благодаря малому диаметру обеспечивается хороший провар корневого шва при невысоком нагреве зоны соединения.

Это позволяет снизить внутренние напряжения в структуре шовного металла, что особенно важно при производстве ответственных конструкций.

При выполнении сварки прямоугольных соединений (угловых и тавровых) сварщики учитывают и такую величину, как катет шва – расстояние от кромки шва до поверхности другой детали. Если длина катета составляет 3–4 мм, можно выбрать стержень диаметром 4–5 мм. Если катет равен 6–8 мм, используются электроды d 4–5 мм.

Пространственное положение

На выбор диаметра электрода влияет и положение шва в процессе сварки. Так, если детали варят в потолочном положении, рекомендуется использовать материал толщиной не более 4 мм. Если сварочная ванна располагается вертикально, этот показатель, как правило, не превышает 5 мм.

Полярность

Выбор полярности постоянного тока также взаимосвязан с диаметров электродов.

• При сварке на обратной полярности выделяется меньшее количество тепла, что снижает риски прожога заготовки. Поэтому таким способом обычно варят тонколистовые (до 5 мм) детали. Соответственно, самые распространенные диаметры электродов – от 2,5 до 4 мм.
• Ток обратной полярности дает более сильный нагрев, им варят более массивные и толстые заготовки.

Диаметр электродов в последнем случае должен быть не менее 4 мм.

Диаметр стержня и толщина покрытия

Толщина покрытия электрода зависит от диаметра стержня и марки материала. В соответствии с ГОСТ-9466-75 она рассчитывается соотношением общего диаметра (с покрытием) с номинальным диаметром стержня (как D/d). Отсюда – коэффициенты:

• М (электроды с тонким покрытием) – не более 1,2;
• С (со средним покрытием) – не более 1,45;
• Д (толстое покрытие) – не более 1,8.

Выпускаются электроды и с особо толстым покрытием (Г), соотношение в которых D/d превышает показатель 1,8.

В каталоге МЭЗ представлены электроды различного диаметра, позволяющие сваривать заготовки из сталей и сплавов любой толщины – от тонкостенных до массивных деталей. Вся продукция Магнитогорского электродного завода имеет соответствующие сертификаты.

Возможно, вас заинтересует

Наиболее распространённые типоразмеры металлических электродов для ручной дуговой сварки (формат обозначения габаритных размеров – диаметр/длина):

• 1.6х150 (мм);
• 2х200 (мм);
• 2.5х250 (мм);
• 3х300 (мм);
• 4х350 (мм);
• 5х450 (мм);
• 6х450 (мм);
• 8х450 (мм).

По назначению сварочные электроды подразделяются на следующие группы:

• для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 60 (кгс/ мм²);
• для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 60 (кгс/ мм²);
• для сварки легированных теплоустойчивых сталей;
• для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами;
• для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами.

Опытные и знающие конечно помнят эти значения наизусть или подбирают их уже по интуиции, нам же, новичкам в области дуговой сварки, не помешает калькулятор для расчета диаметра электрода и силы тока сварки для указанной толщины металла.

В случае неправильного выбора диаметра электрода и силы тока сваривать не получится, при слишком низкой силе тока — электрод будет прилипать и дуга не будет зажигаться, а при слишком высокой силе тока — будет хорошо зажигаться дуга, но деталь может прогореть насквозь, а в случае использования слишком тонкого электрода — он будет сгорать слишком быстро.

Описание калькулятора

Данный калькулятор производит расчет два этапа:

1. Сначала делается расчет по таблице знания силы тока и диаметра электрода в зависимости от толщины свариваемого металла.
2. Затем производится расчет точного значения силы сварочного тока в зависимости от положения сварки: нижнее (К=1), вертикальное(К=0.9) или потолочное (К=0.8).

Расчет производится по формуле: I = K1 * K2 * D, где К1 — коэффициент в зависимости от положения сварки, K2 — коэффициент в зависимости от диаметра электрода, а D — рассчитанный в первом шаге диаметр электрода.

Таблица диаметра электрода и силы тока для сварки

Калькулятор сварочного тока и диаметра электрода

Надеюсь, мой калькулятор поможет начинающим освоить дуговую сварку.

Расчет сварочного тока и диаметра электрода: