Was sind Schweißelektroden? - Ein vollständiger Leitfaden

Was ist die Schweißelektrodenbeschichtung?

Elektrodenbeschichtungen sollten eine Gasabschirmung für den Lichtbogen, leichtes Zünden und Lichtbogenstabilität, eine schützende Schlacke, eine gute Schweißnahtform und vor allem eine Gasabschirmung bieten, die den umgebenden Sauerstoff verbraucht und das geschmolzene Schweißmetall schützt.

Es stehen verschiedene Elektrodentypen zur Verfügung, wobei der Typ oft durch die Art der Beschichtung definiert wird.

Die Elektrodenbeschichtung ist mit einer relativ hochwertigen Beschichtung bedeckt, die in einer Schicht von 1 bis 3 mm Dicke aufgetragen wird. Das Gewicht einer solchen Beschichtung beträgt 15 bis 30 % des Elektrodengewichts. Am besten schweißt man mit umhüllten Elektroden. Dies beschränkt den Prozess auf einen langsamen manuellen Betrieb. Wenn die Flussmittelbeschichtung in einem langen Rohr angeordnet ist, kann die Elektrode in Form eines blanken Drahtes in Form einer Spule vorliegen.

Dann kann der Prozess des abgeschirmten Lichtbogens kontinuierlich und automatisch durchgeführt werden. Der Hauptzweck einer leichten Beschichtung besteht darin, die Lichtbogenstabilität zu erhöhen; die Beschichtung wird auch als ionisierende Beschichtung bezeichnet. Da die Elektrodenbeschichtung spröde ist, können nur gerade Stabelektroden verwendet werden.

Die Funktion von Elektrodenbeschichtungen

• Verbesserung der Lichtbogenstabilität durch Bereitstellung bestimmter Chemikalien, die diese Fähigkeit besitzen, indem sie den Weg des Lichtbogens ionisieren
• Stellen Sie eine schützende Gasatmosphäre bereit, um zu verhindern, dass Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff durch das geschmolzene Metall aufgenommen werden.
• Schutzschlacke über heißem Metall
• Stellen Sie Flussmittel bereit, das dabei hilft, Oxide und andere Verunreinigungen aus den geschmolzenen Metallen zu entfernen
• Reduzieren Sie Spritzer von Schweißgut – wenn die Beschichtung langsamer abbrennt als der Kern.
• Wirkt als Desoxidationsmittel
• Verlangsamen Sie die Abkühlgeschwindigkeit der Schweißnaht (aufgrund der Schutzschicht aus Schlacke), um ein Aushärten zu verhindern.
• Beschichtungen sind normalerweise elektrische Isolatoren und verhindern so die Verwendung von Elektroden in engen Rillen usw.

Arten von Beschichtungen:

Während es innerhalb jeder Art von Elektrodenbeschichtung universelle Eigenschaften gibt, bietet die einzigartige chemische Zusammensetzung jeder einzelnen Beschichtung unterschiedliche Eigenschaften. Stellen Sie sicher, dass Sie die besten Anwendungen jeder Beschichtung recherchieren, um sicherzustellen, dass Sie eine auswählen, die gut zu Ihrem Projekt passt.

Zellulose:

Diese Beschichtungen bestehen zu etwa einem Drittel aus Zellulose und zu zwei Dritteln aus anderen organischen Materialien. Wenn sie dem Schweißlichtbogen ausgesetzt werden, zersetzen sich die Materialien und bilden drei separate Gase – Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid, die den Lichtbogen verstärken. Diese zusätzliche Festigkeit ermöglicht es dem Strom, tiefer in das Metall einzudringen, was zu stärkeren Schweißnähten führt.

Zellulosebeschichtungen geben auch eine Gasschicht ab, um das Schweißbad vor Verunreinigungen zu schützen. Die Gasschicht bildet eine Barriere zwischen dem Metall und anderen Elementen wie Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff, die in einer Schweißnaht Porosität erzeugen können. Porosität ist Gift für eine Schweißnaht, daher kann die Verwendung von Elektroden mit Zellulosebeschichtung dazu beitragen, qualitativ hochwertigere Schweißverbindungen zu gewährleisten.

Zellulosebeschichtungen gibt es in einer Vielzahl von chemischen Mischungen, jede mit ihren eigenen einzigartigen Eigenschaften und besten Anwendungen. Während die Zellulosekomponente der Rezeptur eine allgemeine Faustregel ist, variieren die zusätzlichen organischen Materialien stark.

Mineral:

Mineralische Beschichtungen hinterlassen eine Schlackenschicht über der Schweißnaht. Während die Schlacke wie ein lästiger Nebeneffekt erscheinen mag, erfüllt sie tatsächlich einen sehr nützlichen Zweck. Die Schlacke einer mineralumhüllten Elektrode kühlt viel langsamer ab als eine zelluloseumhüllte Elektrode und das darunter geschweißte Material.

Dadurch haben Verunreinigungen Zeit, an die Oberfläche des Metalls zu gelangen, wodurch verhindert wird, dass sie die Struktur der Schweißnaht beeinträchtigen.

Mischung:

Elektrodenbeschichtungen mit einer Kombination aus Zellulose und Mineralien sind eine beliebte Wahl bei Herstellern, da sie das Beste aus beiden Welten bieten. Da diese Beschichtungen aus nur wenigen Komponenten bis hin zu mehr als 10 verschiedenen Inhaltsstoffen bestehen können, bietet die chemische Vielfalt dieser Beschichtungen eine Reihe bedeutender Vorteile.

Sowohl Schutzgas als auch Schlackenschutz auf einer Schweißnaht zu haben, kann unglaublich nützlich sein, wenn mit besonders temperaturbeständigen Grundmetallen gearbeitet wird.

Die gängigsten Elektrodenbeschichtungen:

Während es bestimmte Anwendungen gibt, die spezifische Elektrodenbeschichtungen und -eigenschaften erfordern, sind dies fünf der häufigsten Schweißelektrodenbeschichtungen, die Sie wahrscheinlich sehen werden.

Zellulose-Elektroden:

Gut geeignet für die vertikale Positionierung, Zelluloseelektroden hinterlassen eine sehr dünne, sehr leicht zu entfernende Schlackenschicht. Zellulosebeschichtungen zerfallen beim Erhitzen in Wasserstoff und Kohlendioxid. Dadurch entsteht eine wirksame Schutzgasschicht über dem Schweißbad.

Allerdings kann dies die Schweißnaht auch der Gefahr einer Wasserstoffversprödung aussetzen. In ihrer reinsten Form funktionieren Zellulosebeschichtungen am besten mit DC. Die Zugabe verschiedener Elemente zur Beschichtung kann jedoch auch die Verwendung mit AC ermöglichen. Zelluloseelektroden bieten Ihnen die ganze Leichtigkeit einer Rutilbeschichtung, jedoch mit tieferem Eindringvermögen und weniger problematischer Schlacke.

Rutil-Elektroden:

Nahezu identisch mit Zellulose, der Hauptunterschied besteht darin, dass Rutil einen höheren Anteil an Titandioxid aufweist. Dadurch entsteht ein Gasschild aus Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff, wodurch Rutilelektroden gut zum Schweißen von kohlenstoffarmem Stahl geeignet sind.

Schlacke von Rutilelektroden kann jedoch dazu neigen, Spuren von Titan im abgeschiedenen Metall zu hinterlassen. Der Zusatz von Zellulose zu Rutil-Elektrodenbeschichtungen bietet zusätzlichen Schutz über dem Schweißbad. Diese Elektroden geben weniger Spritzer und Rauch ab und eignen sich hervorragend für den Einsatz in allen Positionen.

Eisenoxidelektroden:

Eisenoxidelektroden eignen sich sowohl für Wechsel- als auch für Gleichstrom und erzeugen Schlacke, die sich sehr leicht von der Schweißnaht entfernen lässt. Die chemische Zusammensetzung dieser Beschichtung ist reich an Sauerstoff und kann dazu neigen, Schweißablagerungen zu verursachen, die eine schwächere Gesamtfestigkeit aufweisen.

Die Gefahr der Wasserstoffversprödung ist jedoch deutlich geringer als bei Zellulose-Elektroden. Eisenoxidelektroden bieten eine hervorragende Lichtbogenkontrolle und ermöglichen eine saubere, präzise Perlenplatzierung.

Basis-Elektroden:

Diese Elektroden werden auch als wasserstoffgesteuerte Elektroden bezeichnet und erfordern vor dem Schweißen etwas mehr Sorgfalt. Elektroden müssen an einem trockenen Ort gelagert und vor Gebrauch ausgeheizt werden. Andernfalls kann eine instabile chemische Zusammensetzung in der Beschichtung entstehen, die zu einer beeinträchtigten Schweißstruktur führt.

Basische Elektroden scheiden einen niedrigen, kontrollierten Wasserstoffgehalt ab, der das Risiko von Porosität und Rissbildung in einer Schweißnaht minimiert. Bei richtiger Lagerung und Wartung sind diese Elektroden eine großartige Option für die Bearbeitung von Stahl.

Eisenpulverelektroden:

Diese Elektroden sind Variationen anderer Elektrodenbeschichtungen, die aus der Zugabe von Eisenpulver zu einer Mischung resultieren. Metallpulver werden zu einem immer beliebteren Zusatz zu Elektrodenbeschichtungsmischungen, da sie dazu beitragen können, die Effizienz und die allgemeine Schweißqualität zu steigern. Eisenstromelektroden sind eine gängige Variante von Zelluloseelektroden, die die Elektrode für die Verwendung mit Wechselstrom ermöglichen.

Wenn Sie mit einer Schweißart arbeiten, die separate, beschichtete Elektroden erfordert, kann es ein Projekt über Erfolg oder Misserfolg bringen, wenn Sie sich die Zeit nehmen, die verschiedenen verfügbaren Optionen zu verstehen. Denken Sie daran, zusätzliche Faktoren wie Position, Zugfestigkeit und Kernmetalle zu berücksichtigen, wenn Sie sich für eine Elektrode entscheiden.

Arten von Schweißelektroden

Die beim MIG- und Stabschweißen verwendeten Stäbe sind Beispiele für abschmelzende Elektroden. Sie haben Füllmaterial, das schmilzt, um Schweißnähte zu erzeugen.

Beim WIG-Schweißen hingegen werden nicht abschmelzende Elektroden verwendet. Diese Elektroden bestehen größtenteils aus Wolfram, das aufgrund seines hohen Schmelzpunktes (im Gegensatz zu Verbrauchselektroden) nicht schmilzt. Es liefert lediglich einen Lichtbogen zum Schweißen. Das Füllmaterial wird mit einem Draht zugeführt, der manuell zugeführt wird.

Daher besteht der Hauptunterschied zwischen den beiden darin, dass verbrauchbare Elektroden schmelzen, während nicht verbrauchbare Elektroden dies nicht tun.

Die beiden Kategorien haben auch mehrere Arten von Elektroden.

Verbrauchbare Elektroden

Abschmelzelektroden sind der Schlüssel zum Stab-, MIG- und Fülldrahtschweißen. Die beim Stabschweißen verwendeten Abschmelzelektroden werden als Stabelektroden bezeichnet. Dazu gehören stark beschichtete Elektroden, abgeschirmter Lichtbogen und leicht beschichtete Elektroden.

1. Leicht umhüllte Elektroden

Wie der Name schon sagt, haben Light-Coated-Elektroden eine dünne Beschichtung auf ihrer Oberfläche, die durch Methoden wie Sprühen und Bürsten aufgetragen wird.

Diese Elektroden und ihre Beschichtungen bestehen aus mehreren unterschiedlichen Materialien. Das Füllmaterial weist viele Ähnlichkeiten mit dem zu schweißenden Grundmetall auf.

Die leichte Beschichtung dient auch einem anderen wichtigen Zweck. Diese Beschichtung reduziert Verunreinigungen wie Schwefel und Oxide, um eine bessere Schweißqualität zu erzielen. Es ermöglicht auch ein gleichmäßigeres Schmelzen des Füllmaterials, sodass Sie eine glatt aussehende und zuverlässige Schweißraupe erzeugen können.

Da die Beschichtung dünn ist, ist die erzeugte Schlacke nicht zu dick. Abgeschirmte Lichtbogenelektroden weisen einige Ähnlichkeiten mit lichtbeschichteten Elektroden auf. Der Hauptunterschied besteht darin, dass sie eine dickere Beschichtung haben. Diese Hochleistungselektroden eignen sich für anspruchsvollere Schweißanwendungen, beispielsweise das Schweißen von Gusseisen.

2. Blanke Elektroden

Die Verwendung blanker Elektroden kann schwierig sein, da der Lichtbogen etwas instabil und schwer zu kontrollieren ist. Die leichte Beschichtung erhöht die Stabilität des Lichtbogens und erleichtert Ihnen so die Handhabung. Blanke Elektroden haben begrenzte Anwendungen. Sie werden zum Beispiel zum Schweißen von Manganstahl verwendet.

3. Abgeschirmte Bogenelektroden

Abgeschirmte Lichtbogenelektroden haben drei verschiedene Arten von Beschichtungen, die unterschiedlichen Zwecken dienen. Eine Beschichtungsart enthält Zellulose und verwendet eine Schutzgasschicht, um den Schweißbereich zu schützen. Die zweite Beschichtungsart enthält Mineralien, die Schlacke produzieren. Die dritte Beschichtungsart besteht aus einer Kombination von Mineralien und Zellulose.

Schutzgaselektroden erzeugen eine Schutzgasschicht, die eine wirksame Barriere bildet, um die heiße Schweißzone vor Verunreinigungen und Korrosion durch die Umgebungsluft abzuschirmen. Dies führt zu stärkeren und zuverlässigeren Schweißnähten. Die erhitzte Schweißzone muss vor atmosphärischen Gasen wie Stickstoff und Sauerstoff geschützt werden, die mit dem Hochtemperaturmetall reagieren und spröde, poröse und schwache Schweißnähte erzeugen.

Abgeschirmte Lichtbogenelektroden minimieren Schwefel, Oxide und andere Arten von Verunreinigungen im Grundmetall, um regelmäßige, glatte und saubere Schweißnähte zu erzielen. Diese umhüllten Elektroden erzeugen auch einen stabileren Lichtbogen im Vergleich zu blanken Elektroden, was das Schweißen handhabbarer macht und Spritzer reduziert.

Abgeschirmte Lichtbogenelektroden erzeugen aufgrund der mineralischen Beschichtung auch Schlacke. Diese Schlacke scheint mühsam zu entfernen zu sein, aber sie erfüllt einen nützlichen Zweck. Es kühlt im Vergleich zu abgeschirmten Lichtbogenelektroden viel langsamer ab. Dieser Prozess zieht Verunreinigungen heraus und schickt sie an die Oberfläche. Folglich erhalten Sie hochwertige Schweißnähte, die sauber, langlebig und stark sind.

Nicht verbrauchbare Elektroden

Nicht verbrauchbare Elektroden sind einfacher zu verstehen, nicht nur, weil sie nicht schmelzen, sondern auch, weil es nur zwei Arten gibt.

1. Kohleelektroden

Die erste Art ist die Kohlenstoffelektrode, die sowohl zum Schneiden als auch zum Schweißen verwendet wird. Diese Elektrode besteht aus Kohlegraphit. Es kann mit einer Kupferschicht überzogen oder blank gelassen werden.

Die American Welding Society hat keine Spezifikationen für diese Art von Elektroden herausgegeben. Es gibt jedoch militärische Spezifikationen für Kohlenstoffelektroden.

2. Wolframelektroden und ihre verschiedenen Arten

Die zweite Art nicht abschmelzender Elektroden ist die Wolframelektrode, die zum WIG-Schweißen verwendet wird. Diese Elektroden bestehen aus reinem Wolfram (mit grüner Markierung), Wolfram mit 0,3 bis 0,5 Prozent Zirkonium (mit brauner Markierung), Wolfram mit 2 Prozent Thorium (mit roter Markierung) und Wolfram mit 1 Prozent Thorium (mit roter Markierung). gelbe Markierungen).

Nicht verbrauchbare Elektroden aus reinem Wolfram sind nur begrenzt verwendbar und für leichte Schweißarbeiten geeignet. Dafür gibt es zwei Gründe. Erstens besitzt reines Wolfram nicht die Haltbarkeit und Festigkeit von Wolframlegierungen. Zweitens kann reines Wolfram Probleme mit hohen Strömen haben.

Wolframelektroden mit 0,3 bis 0,5 Prozent Zirkonium bieten bei Wechselstrom hervorragende Ergebnisse. Sie sind eine Verbesserung gegenüber reinem Wolfram, aber nicht so gut wie Wolframelektroden mit Thoriumgehalt.

Wolframelektroden mit 1-2 % Thoriumgehalt gehören zu den am häufigsten verwendeten nicht verbrauchbaren Elektroden, da sie länger halten und einen höheren Widerstand als andere Arten von Wolframelektroden haben. Sie können im Vergleich zu reinen Wolframelektroden für höhere Ströme verwendet werden. Diese Elektroden bieten auch eine bessere Lichtbogenkontrolle und sind einfacher zu starten.

Bei der Verwendung einer Wolframelektrode ist es besser, den maximal zulässigen Strom zu verwenden, wenn sie eine glatte zylindrische Elektrode hat, da es sonst schwierig wird, den Lichtbogen zu kontrollieren und aufrechtzuerhalten.

Für eine bessere Lichtbogenkontrolle und -stabilität sollten Sie die Spitzen dieser Elektroden spitz schleifen, dh Sie müssen die Spitzen konisch machen. Wenn Sie dies tun, müssen Sie statt Gleichstrom-Schweißgeräten den Berührungsstart auswählen.

Denken Sie daran, dass Wolframelektroden mit Thorium und Zirkonium eine bessere Haltbarkeit als reine Wolframelektroden haben, wenn Sie sich für konische Elektroden mit Touch-Start entscheiden.