Какие бывают электроды: Электроды для сварки — виды, маркировка и выбор

Электроды для сварки — виды, маркировка и выбор

Не все начинающие сварщики знают, что электроды для сварки – это более 200 видов, из которых около ста видов используются в ручной сварке. Знать им все нет необходимости, но о некоторых самых популярных и часто используемых получить информацию надо. Поэтому перейдем к выбору электродов для ручной дуговой сварки.

Составляющие электрода

Электрод – это проволока, которая сверху обмазана специальным составом, называющимся обмазкой. В процессе сварки проволока (сердечник) плавится под действием электрического тока высокой мощности, заполняя собой пространство между сварными металлическими изделиями. Плавится также и обмазка, которая в процессе горения выделяет газ. Последний обволакивает зону сварки, не давая кислороду проникнуть внутрь.

Второе предназначение обмазки – это защита самого сварного слоя. В процессе плавления часть обмазочного материала становится жидкой и покрывает собой сварочный шов. Эта тонкая пленка защищает его от негативного воздействия кислорода. Почему необходима данная защита.

• В процессе плавки металла кислород будет забирать часть энергии на себя, поэтому электрического тока может не хватить на саму сварку.
• При соприкосновении с кислородом при небольшой влажности на металлах появляется окисел, снижающий его качественные характеристики.

Виды обмазки

В настоящее время применяются четыре вида обмазки.

1. Основное с маркировкой «Б».
2. Кислое – «А».
3. Целлюлозное – «Ц».
4. Рутиловое – «Р».

Есть смешанные виды, к примеру, АР – кисло-рутиловое, РБ – рутилово-основное, РЖ – рутиловое смешанное с железным порошком и РЦ – рутилово-целлюлозное.

Чаще всего для ручной сварки инвертором используют сварочные электроды с основным или рутиловым покрытием. К первой категории относятся электроды марки УОНИ. Их обычно используют в тех случаях, когда нужно получить сварочный шов высокого качества. То есть, шов должен отвечать высокой прочности, ударной вязкости и высокому показателю пластичности. При этом швы из сварного электрода УОНИ гарантируют, что внутри сварного материала не будут образовываться трещины кристаллического типа, плюс электроды данного типа не подвержены старению. Поэтому специалисты рекомендуют их применять для сварки ответственных конструкций, которые будут эксплуатироваться в жестких условиях.

Есть у УОНИ и свои отрицательные стороны. Влага на электродах, ржавчина на торце проволоки, масляные или жирные пятна на обмазке, ржавчина на соединяемых металлических изделиях – все это гарантия появления внутри сварочного шва раковин, которые снижают его качество. К тому же работать с этими электродами можно только на постоянном токе с обратной полярностью.

Сварочные материалы с рутиловым покрытием используются в основном для соединения деталей из низкоуглеродистой стали. Их ярким представителем является марка МР. Вот положительные характеристики данной категории.

• Могут работать как на постоянном, так и на переменном токе.
• Разбрызгивание металла минимальное.
• С помощью электродов данного типа могут получаться высококачественные сварочные швы, сделанные в любом положении заготовок.
• Шлак после сварки легко отходит.
• С помощью МР можно варить и ржавые изделия, и даже сильно загрязненные.
• Легкий розжиг даже при низком показателе вольт-амперной характеристики инвертора.

Когда перед новичком стоит вопрос, как правильно выбрать электрод для сварки, то оптимальный для него вариант – это марка МР.

Внимание! Специалисты не рекомендуют использовать МР для сварки вертикальных швов направлением сверху вниз.

К рутиловым покрытиям относятся марки АНО. Их используют для соединения изделий из углеродистой стали, к примеру, для сварки трубопроводов. Все остальные характеристики точно такие же, как и у МР.

Почему опытные сварщики не любят пользоваться электродами с рутиловой обмазкой? Во-первых, они их называют бенгальскими огнями. Во-вторых, это мягкая и быстрая сварка, а для хорошего прогрева металла нужна медленная сварка. Поэтому профессионалы отрицательно относятся к ним, а для новичков – это в самый раз.

Другие параметры выбора

Еще несколько параметров, определяющих выбор электродов для сварки. Один из важнейших показателей – это полярность подключения, а соответственно и род тока.

Если для сварки используется инвертор, то необходимо понимать, что он выдает ток постоянного типа. Поэтому подключение электрода для сварки может производиться по двум схемам.

1. Полярность прямая. Схема такова: минус подключается к сварочному электроду, плюс к массе.
2. Полярность обратная. Здесь наоборот: минус к массе, плюс к держаку.

В чем особенность каждой схемы подключения. Все зависит от силы проварки металлов. При прямой полярности металлические свариваемые изделия подвергаются высокому нагреву. При обратной полярности температура нагрева не столь высокая. Поэтому, когда нужно сварить два металлических листа небольшой толщины, то лучше использовать обратную полярность, что обеспечит защиту от прожога. К тому же обратную полярность используют, когда сваривают изделия из высоколегированных сталей. Они чувствительны к высоким температурам.

Есть еще три показателя, на которые необходимо обращать внимание.

Толщина сварочного изделия

Диаметр электрода необходимо связать толщиною свариваемых деталей. То есть, эти два параметра взаимосвязаны между собой. Вот некоторые соотношения.

Выбирать электрод по диаметру важно. Все дело в том, что чем больше данный показатель, тем хуже плотность шва, при учете соотношений в таблице. К тому же неправильный подбор приводит к неустойчивости сварочной дуги, ухудшению провара, увеличению ширины самого шва.

Еще одна зависимость диаметра сварочного электрода. В данном случае от силы тока.

Получается так, что три параметра: сила тока, толщина свариваемых металлов и диаметры электродов взаимосвязаны. Поэтому, отвечая на вопрос, какие электроды выбрать, необходимо учитывать эту взаимосвязь. Правда, отметим, что сила тока в каждой категории может немного отличаться от представленных в таблице. Электроды МР диаметром 2 мм могут варить и при силе тока в 40 А. УОНИ при 30 А. Поэтому обязательно перед тем как выбрать электроды, изучите их характеристики, которые указываются производителем на упаковке сварочного материала.

Типы свариваемых металлов

Подбирать сварочные материалы под необходимые металлы не всегда просто, потому что на глаз можно определить лишь сталь, нержавейку, чугун или цветмет. Понятно, что кроме стальных конструкций, где используются вышеописанные электроды, во всех остальных случаях используются специальные сварочные изделия: для чугуна, для нержавеющей стали, для алюминия и так далее.

Что касается стальных изделий, тот тут есть определенные трудности, зависящие от определения типа стали. Но если с этим разобраться, то на вопрос, как правильно выбрать электроды, станет проще отвечать.

• Для сварки сталей кипящего типа можно использовать любые марки с любой обмазкой. К таким сталям относятся: низкоуглеродистая и слабораскисленная.
• Для сварки полуспокойных сталей лучше использовать электроды с рутиловой или основной обмазкой.
• Для сварки конструкций из спокойной стали, которые подвергаются высоким динамическим нагрузкам, и которые эксплуатируются при достаточно низких минусовых температурах, лучше использовать марки с основной обмазкой.

На качество шва будет влиять и стабильность горения дуги. Поэтому выбранный вами электрод должен соответствовать типу используемого тока. Для сварочных материалов с основной обмазкой требуется только постоянный ток, для остальных типов можно использовать и постоянный, и переменный. У электродов с рутиловой, целлюлозной и кислой обмазкой, которые работают от сварочных трансформаторов, то есть на переменном токе, дуга горит стабильно. А значит, и шов получается качественный.

Что касается направления сварки, то в нижнем положении и вертикально хорошо варят электроды с целлюлозным покрытием. Потому что у этих электродов получается достаточно вязким шлак и плюс металл проволоки переносится на шов мелкими каплями, что позволяет равномерно заполнить стык между металлическими деталями. В этом плане хуже всех формируется сварочный шов у электродов с основным покрытием.

Когда стоит вопрос сварки толстостенных изделий, то технология определяет многослойность наносимого шва. Поэтому такой параметр, как хорошая отделяемость шлака, становится основной при выборе электродов. В этом плане электроды с основной обмазкой опять проигрывают. Сюда же добавим, что сварочные изделия данного типа требуют определенной чистоты свариваемых металлов.

Заключение по теме

Подобрать сварочный материал по всем параметрам непросто. Придется учитывать много нюансов, поэтому рекомендуется взять на вооружения таблицы, расположенные выше, а также информацию, которая обозначает назначение самих электродов.

Поделись с друзьями

7

0

2

1

Существующие виды электродов, назначение и тип их покрытия

В настоящее время существует огромное количество технологий: от сварки под флюсом и под порошком до холодной сварки. Все эти виды электродов отличаются друг от друга процессом, но подача тока на деталь происходит везде одинаково, а именно при помощи сварочных проволок. В этой статье мы расскажем об их видах и применении.

Электрод представляет собой отрезок проволоки малой длины, покрытой защитным слоем.

Проволока и покрытия могут быть выполнены из различных видов материала. Выбор материала в свою очередь зависит характера свариваемых деталей.

Содержание статьи

Для чего нужны электроды?

Обычно они служат для соединения чугунов и сталей, цветных металлов, но могут быть использованы и для их резки. Сейчас ими можно варить практически во всех пространственных положениях.

Разновидностей стержней огромное количество, каждый изготавливается для своей конкретной задачи, поэтому все марки делятся на определенные классы.

Так какие бывают марки электродов? Какие бывают виды электродов для сварки?

Итак, теперь выясним, какие существуют виды сварочных электродов.

В первую очередь начнем с того, что марки электродов для сварки бывают плавящиеся и неплавящиеся. Плавящиеся электроды не только передают ток на деталь, они также путем расплавления вступают в химическую связь с расплавленным металлом и обеспечивают соединение деталей. Неплавящиеся стержни обеспечивают подвод тока к соединяемым деталям, а присадки подводятся отдельно. Их изготавливают из различного рода тугоплавких материалов, таких как графит и вольфрам.

Кроме этого, группы электродов делятся на металлические и неметаллические. Ко второй марке электродов для сварки относятся графитовые и угольные стержни. Они обладают хорошей проводимостью и хорошо справляются со сваркой и резкой, и наплавкой, хорошо проводят токи, обладают высокой температурой плавления. Применяются они вместе с присадкой, которая может подаваться на дугу во время сварки, а может быть уложена на соединяемую область сразу. К характеристикам электродов для сварки относятся такие преимущества, как возможность многоразового использования и отсутствие прилипания к поверхности детали.

В свою очередь металлические виды электродов для сварки состоят из сердечника. Они имеют специальные покрытия, обеспечивающие высокое качество шва, улучшение эксплуатационных свойств изделия после работы и предотвращении попадания вредных включений в сварочную ванну. В газообразующее покрытие могут входить такие элементы, как крахмал, пиролюзит и другие. Такой метод повышает производительность процесса за счет применения большой величины тока, образования защитной пленки на поверхности металла и тем самым препятствию попадания атмосферного воздуха в зону сварки, более стабильная дуга.

Классификация сварочных электродов

Перейдем к вопросу о том, какие бывают электроды для сварки. Остановимся на классификации электродов по назначению.

Для того, чтобы знать характеристики тех или иных стержней, существует понятие маркировки, в которой указаны различные характеристики электродов для сварки и прочие данные. Важно знать и толщину стержней. Это необходимо для правильного его подбора, работе с изделием определенной толщины. Описание, классификация и маркировка обычно указывается на упаковке.

Должно обеспечиваться:

1. устойчивое горение дуги и легкое зажигание;
2. равномерное расплавление покрытия;
3. равномерное покрытие шлаком шва;
4. не затрудненное удаление шлака со шва;
5. отсутствие пор, трещин и непроваров.

Назначение электродов в большой мере зависит от состава его металлического сердечника. При изготовлении берутся во внимание ряд факторов, влияющих на качество шва:

1. классификация по назначению;
2. прямое назначение отдельного типа сплавов и металлов;
3. пространственного положения работ и условия проведения работ;
4. толщины деталей и конструкций;
5. узкоспециализированные характеристики шва (изгиб, сопротивление разрыву, насыщенность кислорода, текучесть жидкого шва и др.).

Учет маркировки сведен соответствующими стандартами и сортаментами. Стержень определенной маркировки должен соответствовать всем техническим условиям, маркировка на упаковке должна совпадать с содержимым качественно и количественно. Классификация электродов по назначению характеризуется металлом, над которым будут проводиться сварочные работы.

• У — низколегированные и углекислотные стали: Э6, Э55, Э46, Э42 и другие;
• Л — легированные стали: Э70, Э85, Э100 и другие;
• Т — легированные теплоустойчивые стали: Э09М, Э09МХ и другие;
• В — высоколегированные стали с особыми свойствами: Э12Х13, Э10Х17Т и другие;
• Н — наплавка поверхностных слоев с особыми свойствами: Э10Г2, Э11ГЗ, Э16Г2ХМ и другие.

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.

Нержавеющая проволока может пригодиться в случаях, когда необходимо соединить никелированные, хромированные металлы из нержавеющей стали.

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.

Некоторые правила использования электродов

Необходимо соблюдать их сохранность. Для качественной и безопасной работы ее геометрия не должна быть нарушена, вес и масса ее должны совпадать с данными на упаковке, шлаковые корки должны с легкостью отделяться от шва. Все должно быть герметично упаковано, а упаковка должна предотвращать попадание влаги во внутрь. Электроды должны быть сухими, попадание влаги на них приводит к отсыреванию покрытия, а значит, и к ухудшению сварочного процесса. Допускается сушить их в специально оборудованных печах при заданной температуре 260 градусов Цельсия, а после сушки должны быть герметично упакованы для предотвращения повторного попадания воды на них. Также влага не самым лучшим образом влияет на характеристики покрытия, расплавленный металл может сильно разбрызгиваться. Из-за влаги могут образовываться поры, трещины, раковины и другие дефекты. Не рекомендуется варить гнутыми стержнями с поврежденным покрытием.

Многие характеристики занесены в таблицы. Таблица — удобный и наглядный способ получения информации о характеристиках материалов,о марках сварочных электродов и многом другом.

В настоящее время наиболее распространена ручная дуговая сварка. Электроды для ручной сварки похожи на металлический пруток. Такой тип сварки проще в применении, чем многие другие виды, компактен, допускает сварку в труднодоступных местах, с его помощью можно работать с чугуном, сталью, многими цветными металлами, прост в использовании и не требует больших материальных вложений. К минусам такого типа соединения можно отнести то, что качество шва напрямую зависит от квалификации рабочего, довольно низкий КПД по сравнению с остальными типами сварки, вредные условия труда для рабочих и другие. Для ручной дуговой сварки применяют специальные сварочные инверторы. Электроды для ручной сварки изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ9466.

В заключение можно сказать, что на сегодняшний день имеется огромный спектр типов электродов и их применение, а сварка по-прежнему является важной частью многих строительных, производственных, монтажных работ. Их огромное количество, они различаются по маркам, толщинам, химическому составу и прочим характеристикам. Важно знать, какие стержни можно применять при различного рода работах, дабы добиться максимального результата и получить на выходе качественное изделие или деталь. Данный вид работ привлекает все новых специалистов, ученые продолжают работу над улучшением технологического процесса, ведь спрос на сварочные работы довольно велик.

[Всего: 0   Средний:  0/5]

Электроды для сварки. Виды и устройство. Применение и работа

Электроды для сварки представляют собой стержни из металла или другого материала, которые при прохождении мощного электрического тока плавятся или плавят поверхность заготовок, что приводит к созданию соединяющего сварочного шва. Электроды разделяются на марки в зависимости от того, для каких работ применяются. В настоящее время существует более 200 марок.

Виды электродов

Все разновидности электродов для сварки разделяют на две группы:

• Металлические.
• Неметаллические.

Неметаллические

Делают из угля или графита. Они не плавятся и эффективно пропускают электричество, при этом разогреваются, но больше всего греется поверхность, к которой они прикасаются. В результате металл плавится, приобретая текучесть, и заполняет шов. Создается физический процесс диффузии, что обеспечивает смешивание молекул из двух заготовок, в результате чего создается надежное соединение.

Металлические

Такие электроды для сварки также бывают неплавящимися и плавящимися.

Неплавящиеся металлические электроды бывают четырех видов:

• Вольфрамовые.
• Торированные.
• Лантанированные.
• Итрированные.

Плавящийся подвид металлических электродов выпускается в 2 формах:

• Покрытые.
• Не покрытые.

Покрытые имеют специальное напыление на стержне, которое при разогреве выделяет газ, предотвращающий окисления текучего металла. Их стержень делается из идентичного металла с той заготовкой, которая сваривается. Это может быть сталь, чугун, алюминий, медь бронза и так далее. Электрод из алюминия не может варить сталь, как и чугунный – медь. Соответствие материалов должно быть стопроцентным.

Непокрытые электроды представляют собой длинную проволоку, которая используется в полуавтоматическом сварочном аппарате. Данное оборудование подает проволоку вместе с потоком газа, поэтому ее окружает благоприятная среда предотвращающая окисление при плавке. Для сварки черных металлов обычно подается углекислота.

Наличие более 200 марок электродов обусловлено тем, что существует масса разновидностей сталей с особой структурой. Чтобы расплавленный стержень электрода эффективно зафиксировал соединяемые детали необходимо полное соответствие с материалом, с которым осуществляется контакт. Если применять стержень другой структуры, соединение становится ненадежным. При создании достаточного давления шов отрывается. Особенно это заметно при сварке чугуна. Если использовать обычные электроды для стали, то при расплавке они просто не присоединяются к деталям.

Существуют марки электродов под каждый вид стали. Это может быть любой металл – теплоустойчивая, легированная, конструкционная, низколегированные, нержавеющая и пр. типы сталей.

Покрытые электроды для сварки дугового типа

Электродуговые электроды являются самыми востребованными, поскольку применяются для самого распространенного типа сварочного оборудования. Они используются на производстве и в быту. Практически все металлоконструкции в строительстве завариваются таким оборудованием. На прилавках магазинов продаются инверторные и другие виды сварочных аппаратов, которые работают с подобными электродами.

Эти электроды для сварки относятся к виду металлических плавящихся стержней с защитным покрытием. Их сердцевина делается из того металла, который нужно сварить. Непосредственно само устройство подобных электродов состоит из металлического стержня, сделанного в виде длинного прута, покрытие которого идет практически по всему периметру, кроме маленького хвостика. Непокрытый хвостик используется для фиксации в держателе сварочного аппарата, поскольку покрытие не проводит ток и его наличие не позволит создать контакт. Рабочей частью электрода является торец, который также не имеет покрытия. При касании его к детали, которую нужно заварить, место соединения разогревается и электрод начинает плавиться, а его покрытие выделяет газ, препятствующий окислению.

Электроды для дуговой сварки отличаются между собой не только по металлу сердечника, но и его диаметру в миллиметрах. Чем тоньше прут, тем быстрее он плавится. Если необходимо сварить заготовку, имеющую толстое тело, то нужно выбирать электрод большого диаметра. Стоит отметить, что возможность применения зависит от классификации сварочного аппарата. При использовании электродов с большим диаметром создается высокая нагрузка, в результате которой слабое оборудование может перегореть.

Для обеспечения надежной сварки с применением подобных электродов важно, чтобы прогревался не только стержень для плавки, но и заготовка. Это обеспечивает надежное смешивание жидкого металла на молекулярном уровне. Если для толстых заготовок использовать тонкий стержень, поверхность останется холодной, в то время как электрод уже течет. В результате после остывания такое соединение можно отломить голыми руками. Если применять толстый электрод на тонкостенном листовом металле, то свариваемая поверхность просто будет прогорать насквозь и шов не получиться. Таким образом, электроды для сварки подбираются индивидуально.

Стоит отметить, что подобные электроды имеют ограниченный срок хранение, поскольку со временем покрытие теряет свои свойства и не может при плавлении создавать газовое облако препятствующее окислению. Хранить электроды для сварки с покрытием нужно в сухом месте. Если они будут контактировать с избыточной влажностью, то покрытие набирает сырость. В результате наблюдается ухудшение рабочих характеристик. При нагревании стержня влага в покрытии быстро испаряется, что приводит к резкому расширению. В результате во время сварочных работ мокрыми электродами, в стороны начинают отлетать мелкие капли расплавленного металла, что небезопасно. Кроме этого, ни о каком надежном и красивом шве не может быть и речи. Если электроды намокли не сильно, их можно высушить, положив в теплом месте или на солнце. Иногда, даже после просушки, они не могут полностью возобновить свои былые характеристики.

Использование таких электродов позволяет провести очень надежное сварочное соединение, но при этом наблюдаются и определенные недостатки. В первую очередь это связано с необходимостью периодически снимать хвостики от сожженных электродов с держателя, и вставлять свежие стержни. В зависимости от навыков сварочных работ это осуществляется раз в 1-2 минуты. Также на периодичность замены влияет и толщина внутреннего сердечника. Снимаемый из держателя хвостик всегда горячий, поэтому его нужно доставать только плоскогубцами.

Сварная проволока для полуавтоматов

Проволочные электроды для сварки представляют собой тонкую проволоку, намотанную на катушку. Ее вес может составлять 0,5, 1 или 2 кг. Иногда продаются даже большие катушки, но они подходят не для всех сварочных аппаратов. Проволока используется для сварки полуавтоматическим и автоматическим оборудованием. Зачастую она не имеет никакого покрытия, кроме полимера препятствующего коррозии. Иногда для предотвращения появления ржавчины на поверхности сварочной проволоки наносится бронза, медь или алюминий. Слой цветных металлов очень тонкий, поэтому никак не влияет на эффективность сварочных работ.

Сварочный полуавтомат подает проволоку сквозь рукав вместе с потоком углекислоты. При контакте с обрабатываемой поверхностью кончик проволоки греется и расплавляется. Благодаря тому, что углекислый газ в это время выталкивает весь воздух, окисление не происходит. Если отключить подачу газа, то расплавленный металл начинает кипеть, в результате чего шов получается пористым, а сама проволока постоянно перегорает.

Сравнительно недавно началось производство сварочной проволоки с флюсом. Она имеет мелкое порошковое напыление подобное покрывным электродам для дуговой сварки. Такой ассортимент стоит дороже, но имеет и свои преимущества. Его можно использовать на классической полуавтоматической сварке, которая обычно работает с углекислотой, но без ее подачи. Применение такой проволоки исключает необходимость заправки баллонов и перевозки их вместе с полуавтоматом.

Принцип работы неплавящихся электродов и сфера их применения

Неплавящиеся электроды для сварки применяются в тех случаях, когда необходимо провести пайку двух или более заготовок за счет плавления их собственного металла. Обычно для этого используются графитовые стержни. Подобные электроды часто применяются при обеспечении надежного соединения скрутки электрокабеля. Для этого необходимо прикоснуться к скрутке, после чего поверхность металла в месте соединения начнет мгновенно разогреваться. В результате медь или алюминий быстро оплавятся и созданные капли из разных жил сплавляются друг с другом. В дальнейшем электрический ток будет проходить по месту пайки без риска окисления и потери контакта. Это намного надежнее, чем обычная скрутка или даже использование специализированных клемм.

В отличие от обычных плавящихся электродов, неплавящиеся сложно назвать расходными материалами. Дело в том, что после работы они остаются практически такими же как изначально. Происходит лишь незначительная потеря длины. Таким образом, использование подобных электродов является более выгодным с экономической точки зрения. Обычно такие стержни используются для соединения металлов с большой текучестью, которые отличаются низкой степенью окисления при работе. В первую очередь это алюминий, медь, бронза и латунь.

Похожие темы:

Типы и марки сварочных электродов

Сварка металлов при помощи вольтовой дуги появилась в XIX веке и стала технологией, позволившей изготавливать объекты огромных размеров — от океанских кораблей до небоскребов. Сварные соединения и сегодня остаются наиболее распространенным видом создания неразъемных соединений.

Однако сварочные работы требуют специальных инструментов — прежде всего электродов, которые должны обеспечить надежное скрепление металлов «намертво». Поскольку в промышленности используется большое количество сортов стали и сплавов цветных металлов, для проведения сварочных работ требуется большое количество разных сортов электродов, приспособленных для разных материалов и видов сварки.

Сварочные работы делятся на несколько основных видов:

     — электроды для сварки конструкционных сталей;

     — электроды для сварки легированной стали;

     — электроды для сварки высоколегированных видов стали с особенными свойствами;

     — электроды для сварки чугуна;

     — электроды для наплавки металла;

     — электроды для сварки цветных металлов;

В общем, вариантов сварки много, и подборка необходимых для сварочных работ электродов – это ответственное дело, к которому нужно относиться внимательно. Итак…

Что требуется от электрода?

При сварке от всякого электрода прежде всего требуется:

     -устойчивое горение вольтовой дуги,

     -равномерное плавление металла и стабильный перенос его в сварочную ванну;

     -защита свариваемых металлов от воздействия воздуха;

     -получение прочного шва с нужным химическим составом и механическими свойствами;

     -минимальные потери металла при сварке на угар и брызги; -чтобы шлак легко удалялся с поверхности шва;

     -минимальную токсичность газов, выделяющихся при сварке.

Данные требования обеспечиваются благодаря подбору компонентов покрытия электрода.

Конструкция электродов

Самыми распространенными являются плавящиеся электроды для дуговой сварки. Такой электрод — это стержень из сварочной проволоки с нанесенным на его поверхность специальным покрытием. Его работа проста — проволока под воздействием высокой температуры плавится в вольтовой дуге и образует «тело» сварочного шва… а зачем нужно покрытие электрода?

Прежде всего для того, чтобы обеспечить газовую защиту зоны сварки от окружающего воздуха. При нагревании покрытие электрода разлагается с выделением газов, которые вытесняют воздух.

Кроме того, при сварке покрытие электрода выделяет химические вещества, которые вступают в химические реакции с расплавленным металлом шва, придавая ему особые качества или образуют на поверхности шва шлаковую корку.

Из чего состоит покрытие электрода?

Поэтому, по назначению в покрытии электрода можно выделить:

Газообразующие компоненты, которые при нагревании они разлагаются на газы вытесняющие воздух. К ним относятся некоторые минералы (мрамор, магнезит) или органические вещества (мука, крахмал, декстрин).

-Шлакообразующие компоненты, которые обеспечивают защиту кристаллизующегося металла от воздейцствия кислорода из воздуха. При высокой температуре они формируют шлак, всплывающий на поверхности шва. К ним относятся окислы кремния, титана, алюминия, кальция, марганца и др. Они содержатся в мраморе, граните, гематите, кварцевом песке, рудах, ильменитовом и рутиловом концентрате.

-Раскисляющие компоненты, которые могут восстановить до полноценного металла часть окислов. К раскислителям относят железосодержащие соединения – ферромарганцы, ферротитаны и ферросилиции.

-Стабилизирующие компоненты, которые облегчают горение вольтовой дуги. Они содержатся в мраморе, меле, полевом шпате, кальцинированной соде, поташе.

-Легирующие компоненты, которые придают шву дополнительную прочность и устойчивость к коррозии. В покрытии электрода присутствуют в виде сплавов – феррохрома, ферротитана, феррованадия.

Все эти элементы измельчаются в порошок и связываются в однородную массу при помощи натриевого или калиевого жидкого стекла.

Некоторые материалы покрытия выполняют несколько функций. Например, мрамор является газообразующим, шлакообразующим и стабилизирующим минералом.

Поэтому виды электродов для сварки различают по толщине покрытия:

Маркировка покрытия сварочных электродов

В одних покрытиях электродов могут преобладать газообразующие элементы, в других – шлакообразующие. При этом для газообразования могут использоваться минералы или углеводородные органические соединения. Различные добавки могут выполнять очистку шовного металла шва от посторонних ключений — фосфора и серы.

В зависимости от этого покрытия электродов делятся на

Основные

Создаются на основе фтористых соединений (плавиковый шпат), и карбонатов кальция и магния (мрамор, магнезит и доломит). Газовая защита осуществляется за счет углекислого газа, который выделяется при их разложении. С помощью кальция металл шва очищается от серы и фосфора.

Электроды с подобным видом покрытия используются для сварки легированных сталей и работы на ответственных конструкциях, подверженных большим нагрузкам и отрицательным температурам до -70°C.

Кислые

Создаются на основе естественных руд. В качестве шлакообразующих компонентов используются оксиды, газообразующих – органические составляющие. При плавлении покрытия в расплавленном металле и в зоне горения дуги выделяется большое количество кислорода. Поэтому в покрытие добавляют много раскислителей – марганца и кремния.

Подобное покрытие обладает определенными токсичными характеристиками.

Область применения электродов с кислым покрытием – сварка неответственных конструкций из низкоуглеродистых сталей.

Целлюлозные

В состав таких покрытий входят ферросплавы, органическая смола, целлюлоза, и др. вещества, обеспечивающих газовую защиту. На сварном шве образуют тонкий слой шлака.

Металл шва по химическому составу соответствует полуспокойной или спокойной стали.

Электроды для сварки этого вида отличаются удобством в использовании, однако шов характеризуется невысокой пластичностью.

Рутиловые

Они создается на базе рутилового концентрата, а также алюмосиликатов (полевой шпат, слюда, каолин) и карбонатов (мрамор, магнезит). Газовую защиту обеспечивают карбонаты, а шлаковую — алюмосиликаты. В качестве легирующего компонента и раскислителя используется ферромарганец, в некоторые покрытия вводится железный порошок (обозначаются по ГОСТ 9466-75 буквами «РЖ»). С помощью кальция, присутствующего в карбонате, из шовного металла удаляются сера и фосфор.

Используются при сварке и смешанные покрытия: кислорутиловое (обозначается буквами «АР»), рутилово-основное («РБ»), рутилово-целлюлозное («РЦ»), рутиловое с желдезным порошком («РЖ») и прочие («П»).

Маркировка стержней электродов

Тем не менее покрытие электрода — это именно покрытие. Оно может защитить или укрепить поверхность сварного шва, но главные его свойства будут определяться все-таки тем самым металлом, из которого этот шов сделан — то есть из стержня электрода.

Для конструкционных сталей главные свойства швов — это прежде всего их механические механические свойства (то есть сопротивление разрыву, ударная вязкость, относительное удлинение и т.д.).

Эти качества регламентируются в маркировках, определенных в ГОСТ 9467-75 и ГОСТ 10052-75. В них обозначение типа электрода содержит букву «Э», после которой ставится показатель временного сопротивления шва на разрыв.

Например, маркировка «Э46А» означает, что металл, наплавленный этими электродами, имеет прочность 46 кг/кв.мм (460 МПа) и улучшенные (об этом говорит литера «А») пластические свойства. Для сварки легированных конструкционных сталей повышенной и высокой прочности тип электрода может быть Э70, Э85, Э100, Э125, Э150.

В то же время, для легированных сталей важен и химический состав металла. Содержание этих элементов в стержне электрода будет по ГОСТу обозначаться так:

     «Э 09 Х2 М» — значит в шовном металле будет 0,09% углерода, 2% хрома, 1% молибдена

     или

     «Э 10 Х25 Н13 Г2 Б» — это значит, что в металле шва будет содержится примерно 0,1% углерода, 25% хрома, 13% никеля, 2% марганца, 1% ниобия.

Также стержни электродов маркируются в зависимости от того, для сварки какого материала они должны использоваться, обозначаются буквами:

У — сварка углеродистой и низколегированной стали

Т — сварка легированных теплоустойчивых сталей

Л— сварка легированных конструкционных сталей

В— сварка высоколегированной стали

Н — наплавка поверхностных слоев

Типы и марки электродов — как в них разобраться?

Общих правил для маркировки электродов в целом не существует. Поэтому марка электрода (например — АНО-3 , ОЗС-6 , УОНИ 13/45 и т.д.) сопровождается целым рядом числовых и буквенных индексов, которые должны определить их качества и назначение.

Эти индексы будут определять не только марку и тип электрода, но и целый ряд других показателей, включая толщину центрального стержня, сварочный ток и ориентацию электрода при сварке.

Последняя может определяться цифрами от 1 до 4, которые означают:

     1– допустимы все возможные положения;

     2– допустимы все положения, кроме вертикального сверху вниз;

     3– допустимо нижнее, горизонтальное и вертикальное сверху вниз;

     4– только нижнее положение;

В итоге, полная маркировка электрода марки УОНИ 13/45 будет выглядеть так:

Также это очень важно помнить еще и потому что если Вы сварите изделие не подходящим видом электродов, то Вам никто не даст гарантию, что оно доживет до завтра. Правильно относиться к выбору электродов Вам помогут и прайс-листы наших заводов-изготовителей.

Видео по теме:

ᐅ Как выбрать электроды для сварки — Виды электродов

28 июня 2018

share.in Facebook
share.in Telegram
share.in Viber
share.in Twitter

Содержание:

Сварочные электроды – небольшой металлический (в некоторых случаях неметаллический) стержень, сделанный из электропроводных материалов. Используется для подачи тока на материал, который сваривают. Качество сварочного шва зависит от электрода и от способа движения во время выполнения сварки. Электроды защищают сварочную ванну от газов и формируют шов с требуемыми свойствами. Одними из самых надёжных считаются электроды с рутилово-целлюлозным покрытием. Ознакомится и купить электроды для сварки вы сможете на сайте Dnipro-M, все они соответствуют стандартам качества Европы и проверены уже не одним специалистом.

Характеристики сварочных электродов

Выбор сварочного электрода – дело нехитрое. Есть несколько рекомендаций, по которым нужно выбирать этот расходник.

1. Толщина металла, который вы будете сваривать. Чем толще металл, тем большего диаметра электрод нужно взять.
2. Большое значение имеет марка металла. Поэтому определить марку – первостепенная задача.
3. Определитесь с пространственным положением сварки.

Также по электроду определяют, какой ток нужно подавать. Рассчитывается он так:

На каждый 1 мм электрода подают 30 – 40 Ампер тока. К примеру, на электрод диаметром 3 мм подают 90 – 120 Ампер. При сваривании в вертикальном положение, нужно уменьшить силу тока на 15%.

Читайте также: Как выбрать сварочный аппарат

Совместимость со сварочными аппаратами

При выборе сварочных электродов нужно учитывать не только для какого металла они нужны. Конечно важно, что вы будете сваривать – алюминий, чугун или нержавейку. Нельзя забывать про тип Вашего аппарата. Для различных аппаратов потребуются разные электроды. Перечислим основные аппараты и расходник для них:

• Полуавтомат. Привлекает покупателей своей доступной ценой, на рынке есть большой выбор данных аппаратов. Вам понадобится плавящийся электрод в виде проволоки. Во время работы электрод подают к месту сварочной ванны. Также сварочный полуавтомат может варить электродом.
• Аппараты для TIG-сварки. Пользуется популярностью за счёт своей универсальности и за тонкую настройку. Тут используют тугоплавкие электроды с вольфрамовым покрытием.
• Инверторы. Самые популярные аппараты, используемые для домашних работ. Кроме того, он обладает рядом достоинств. Для сварочных процедур на таком инструменте используют любые плавящиеся электроды.

Виды электродов по свариваемым металлам

Есть множество марок электродов. Важно при работе использовать средства защиты, основные из них – это спилковые краги и очки, или маска сварщика. Каждый из  видок электродов используется для различных металлов и положений. Главная цель – упростить сварочный процесс. Кроме этого, они уменьшают количество расходуемого материала и увеличивают качество соединения. Рассмотрим самые популярные материалы и виды электродов, подходящих для них:

• Для сварки среднеуглеродистой стали используют следующие электроды – УОНИ-13/45, УП-1/45, УП-2/45, ОЗС-2, УОНИ-13/55, К-5А, УОНИ-13/65, поскольку они снижают шанс образования закалочных структур.
• Количество марок для сварки легированных сталей немного меньше. Сюда входят: Э70, Э85, Э100, Э125, Э150. Эти электроды используются при сварке стали повышенной и высокой прочности. Есть специальные электроды для легированных теплоустойчивых сталей: Э-09М, Э-09МХ, Э-09Х1М, Э-05Х2М, Э-09Х2М1, Э-09Х1МФ, Э-10Х1М1НФБ, Э-10ХЗМ1БФ, Э-10Х5МФ.
• Нержавейка имеет низкую электропроводимость и сильное электрическое сопротивление. Для сварки этого металла используют: ОЗЛ-14, ЛЭЗ-8, ЦТ-50, ЭА-400, ОЗЛ-14А, Н-48, АНВ-36.
• При выборе электрода для чугуна нужно учитывать его вид. Для ковкого подойдут такие марки: МНЧ-2, ОЗЧ-6 и 2, ЦЧ-4. Для серого чугуна понадобятся ЗЧ-2 и 6, 4, ОЗЖН-1 и ОЗЖН-2, МНЧ-2.
• Для сварки меди подойдут такие типы: Комсомолец-100, ОЗБ-2М, ОЗБ-3, АНЦ/ОЗМ-2, АНЦ/ОЗМ-3, ESAB ОК 94.25, ESAB OK 94.35, ESAB OK 94.55, ESAB OK NiCu-7 (OK 92.86), ESAB OK Ni-1 (OK 92.05), ZELLER 390.

Классификация электродов

Маркировка электродов для сварки

Чтобы не было проблем с выбором нужного электрода была создана специальная маркировка. У новичка она может вызвать затруднение, но принцип ее прост. Используются буквы и цифры в специальной последовательности. Все названия состоят из блоков:

• тип;
• марка;
• диаметр;
• сфера применения;
• толщина покрывающего слоя;
• индекс;
• тип покрытия;
• возможные положения для работы;
• тип рекомендуемого тока;

Стоит отдельно упомянуть о положении электродов. Различают 4 вида:

• горизонтальное расположение;
• нижнее расположение;
• потолочное расположение;
• вертикальное расположение;

На маркировке делают следующие обозначения:

• 1 – электрод подходит для сварки во всех положениях;
• 2 – сварка во всех положениях, кроме вертикального сверху вниз;
• 3 – во всех положениях, кроме вертикального сверху вниз и потолочного;
• 4 – для швов нижнего и нижнего в “лодочку”.

Покрытие электродов

Покрытие электродов – это порошковая смесь, которая наносятся на металлический стержень и необходима для:

• обеспечения стабильного горения дуги;
• придания металлическому шву нужных свойств.

Есть 4 основных вида покрытия, остальные – смеси из них. При этом удобно использовать магнитный угольник при работе со стальными сплавами.

1. Кислое покрытие – состоит из окисей железа, свинца и других металлов. Швы, сделанные с электродами имеющими такое покрытие, подвержены образованию горячих трещин.
2. Основное покрытие – в качестве основы в них используется фтористый кальций и карбонат кальция. Такие электроды имеют малую окисленность, что обеспечивает хорошее раскисление металла.
3. Целлюлозное покрытие содержит большое количество целлюлозы. Такое покрытие позволяет сваривать сверху вниз. Не рекомендуется использовать при сваривании закаливающихся сталей.
4. Рутиловое покрытие (основной компонент электродов – рутил). Не рекомендуют использовать в конструкциях, подверженных воздействию высоких температур.

Диаметр электрода

Диаметр электрода зависит от размера стального стержня. Бывают следующих диаметров: 1,6 мм, 2,0 мм, 2,5 мм, 3,0 мм, 4,0 мм, 5,0 мм, их длина варьируется от 350 до 400 мм. Длина зависит от легирования стального стержня. Существует три характеристики, тесно связанных между собой: диаметр электрода, толщина свариваемого материала и сила тока. Диаметр электрода полностью зависит от свариваемого материала. При сварке материала от 0.5 до 1.5 практически не используется ручная дуговая сварка, применяют TIG-сварку или сварку полуавтоматом.

Подбираем силу тока

Сила тока взаимосвязана с диаметром электрода. Также большое влияние имеет положение сварочного шва в пространстве. При сварке в потолочном и вертикальных положениях следует брать электрод диаметром от 4 мм. При этом нужно снижать силу тока на 15 – 20% относительно силы в других положениях.

К выбору электрода для сварки следует подходить ответственно. От правильного или неправильного выбора зависит качество и долговечность Вашего шва. Обязательно обратите внимание на толщину материала, который Вы будет сваривать и на положение, в котором планируете работать. Детально изучите маркировку – большую часть информации можно узнать по ней.

Сварочные электроды | Классификация и типы электродов для сварки

Добиться нужного качества сваривания невозможно без правильного выбора электродов. Избежать ошибки поможет четкое понимание рынка. Необходимо знать о видах продукции от разных производителей, рекомендациях относительно применения конкретной марки, принципах маркировки электродов.

Назначение сварочных электродов

Роль электродов сводится к формированию дуги в электродуговой сварке. Качество электродов напрямую влияет на эффективность работы и результат. Насколько стабильной будет дуга, как глубоко прогреется металл, легко ли разжечь дугу и другие нюансы во время сварки определяются выбором электродов. Они должны:

• поддерживать во время работы стабильную дугу;
• плавиться равномерно;
• формировать аккуратный шов с нужным химическим составом;
• создать условия для минимизации разбрызгивания раскаленного металла;
• способствовать повышению эффективности сварочных работ;
• обеспечивать прочность стыка;
• обладать низкой степенью токсичности.

Помимо этого, должен легко удаляться шлак, который образуется в процессе сварочных работ.

Какие бывают электроды для сварки

Все представленные на отечественном рынке электроды делятся на типы, которые предназначаются для работы с различными металлами. Есть отдельная группа продукции для сварки по разным маркам стали, по чугуну, цветным металлам, алюминию и его сплавам. Благодаря такому делению сварщику легче выбрать оборудование и оптимальный режим при работе с конкретным металлом. Есть еще и отдельная группа электродов, которые используются исключительно для так называемой «наплавки металлов».

Особенности ручных технологических операций тоже являются определяющим фактором, который влияет на классификацию электродов. Ведь сварочные работы могут выполняться с разным расположением электрода, степенью проплавления металла, глубиной сварочной ванны и другими особенностями.

Толщина электрода определяет его принадлежность к изделиям тонким (М), толстым (Д) или среднего размера (С). В зависимости от типа обмазки продукция делится на четыре группы:

• кислая – маркируется А;
• целлюлозная – Ц;
• основная – Б;
• рутиловая – Р;
• комбинированная или смешанная. Маркируется в зависимости от того, какие виды обмазок использованы – РБ, РЦ, АР или другое.

Если электрод обладает покрытием, которое выходит за рамки приведенной классификации, он обозначается буквой «П» – прочие. В состав обмазки включаются добавки, которые предназначаются для улучшения качества сварного шва из конкретного материала. К примеру, рутиловое покрытие электрода препятствует образованию пустот и трещин в области сварного шва. Еще электроды классифицируются в зависимости от полярности питающего тока, величины напряжения, диаметра, длины стержня.

В случае возникновения крайней необходимости электроды можно изготовить самостоятельно. Для этого понадобится стальная проволока диаметром в диапазоне от 1,6 до 6 мм. Из нее делаются отрезки длиной около 35 сантиметров. Для обмазки подойдет смесь мела и силикатного клея.

Классификация электродов согласно ГОСТу 9466-75

Предназначенные для ручной дуговой сварки металлические покрытые электроды делятся на группы по нескольким параметрам: назначению, химическому составу и механическим свойствам, толщине и виду нанесенного покрытия. Помимо этого, принимаются во внимание и сварочно-технологические показатели.

Виды электродов по назначению

В зависимости от сферы использования продукция предназначается:

• для работы с углеродистыми или низкоуглеродистыми материалами, степень сопротивления на разрыв которых не превышает 600 Мпа. Они маркируются литерой «У»;
• для соединения заготовок из конструкционной легированной стали, сопротивление на разрыв которых не превышает 600 Мпа. Электроды маркируются буквой «Л»;
• для сваривания легированной стали, устойчивой к высоким температурам. Продукты обозначаются литерой «Т»;
• для сварки высоколегированной стали, обладающей особыми характеристиками. Визуальный маркер — буква «В»;
• для создания наплавляемого слоя на поверхности материалов с особыми свойствами. Электроды имеют обозначение — литеру «Н».

Перечисленными стандартами электроды разделяются на типы в зависимости от химического состава наплавленного металла и в соответствии с механическими характеристиками обрабатываемого материала. В маркировке присутствуют цифры, обозначающие минимальное сопротивление на разрыв в кгс/мм2: Э42, Э42А, Э50 и другие. Буква после цифрового маркера обозначает высокие пластические характеристики, хорошую вязкость и ограничения по химическим составляющим.

По толщине покрытия

По данному показателю предусмотрено деление продуктов с учетом соотношения D/d, где D соответствует диаметру покрытия, а d — величине окружности металлического стержня. Принято различать электроды по толщине покрытия:

• тонкое. Соотношение диаметров меньше 1,2. Маркируются буквой «М»;
• среднее. Результат находится в диапазоне 1,2 < х < 4,5. Обозначаются литерой «С»;
• толстое. Коэффициент меньше 1,8, но больше 1,45. Маркер — «Д»;
• особо толстое. Число, полученное от деления двух диаметров, выше 1,8. Маркировка «Г» является отличительной особенностью продукта.

Согласно положениям ГОСТа 9466 — 75 предусмотрено деление на три группы, которые отличаются по качеству. Оно определяется состоянием покрытия, точностью исполнения покрытия и стержня, содержанием фосфора и серы в наплаве.

Типы покрытия электродов

Значения приведены в таблице ниже:

По пространственному расположению наплава

Электроды следует подбирать в зависимости от пространственного расположения стыка:

• рекомендуется для работы в любом положении — обозначается «1»;
• допускается расположение сварного шва в любом положении кроме направления сверху-вниз — «2»;
• для следующего пространственного расположения: вертикаль, горизонталь, низ и вертикаль снизу-вверх — «3»;
• для работы в нижнем положении, в том числе способом в лодочку — «4».

По виду и полярности тока

Все значения собраны в виде таблицы:

Из чего состоит электрод для сварки

По большому счету электрод представляет собой отрезок проволоки, по которому во время сварки проходит электрический ток. Поверхность укрыта специальным химическим составом, определяющим свойства продукта. Есть электроды, которые представляют собой только кусок проволоки и не имеют дополнительного покрытия. Они так и называются — непокрытыми.

Плавящиеся и неплавящиеся электроды

Стержень внутри электроды выполнен из металлического и реже — из медного прутка. Его задача состоит в том, чтобы заполнить сварочною ванну расплавом, соединяющим две заготовки между собой. Обмазка вокруг металлического стержня определяет химические характеристики электрода и содержит вещества, улучшающие качество шва.

Неплавящиеся электроды изготавливают из порошкообразных материалов. Наиболее часто используется уголь или вольфрам. Они повышают качество сцепления соединяемых частей. Шов формируется без расплава металлического стержня, а материал электрода расходуется как присадочная проволока. Наиболее распространенный материал, который применяется в производстве таких электродов — аморфный уголь. Готовый продукт представляет собой удлиненный овальный стержень.

Такого рода угольные электроды применяются для формирования швов с высокими эстетическими показателями. Они востребованы и для воздушно-дуговой резки толстых металлических заготовок.

Электроды для точечной сварки

Отдельно нужно уделить внимание оборудованию, предназначенное для точечной сварки. Особенности технологии заключаются в том, чтобы сохранить начальную форму соединяемых частей и обеспечить нужную степень электропроводности.

Для решения задач подобного рода предусмотрены специальные аппараты, работающие без привычных электродов. Их роль замещена специальными медными контактами, выполненными в форме заостренных стержней. В домашних условиях такие контакты можно изготовить самостоятельно. К примеру, приспособить отработанные жала от мощных паяльников.

Виды и состав обмазки сварочных электродов

Для ручной дуговой сварки применяются электроды, состоящие из стержней длиной 25-45 см, на поверхность которых нанесен слой специального покрытия. На рынке представлено их несколько классов:

• стабилизирующие. В своем составе имеют элементы, которые отлично ионизируют сварочную дугу. В большинстве своем покрытие наносится на стержни тонком слоем — тонкопокрытые электроды;
• защитные. Покрытие выполнены из смеси разных материалов. Основная задача состава — защитить зону расплава от воздействия атмосферного воздуха. Помимо этого, они способствуют стабильному горению дуги, рафинируют и легируют шов;
• магнитные. Наносятся на стержень непосредственно в процессе выполнения сварочных работ. Напыление осуществляется под воздействием электромагнитных сил, которые образуются между проволокой под напряжением и ферримагнитным порошком, засыпанным в специальный бункер. Проволока или стержень подаются в сварочную зону именно через этот бункер.

Существуют такие основные виды электродных покрытий:

• руднокислые. В их составе есть окислы марганца и железа, кремнезема и много ферромарганца. Чтобы создать защитную среду в состав включаются органические вещества — крахмал, древесная мука, целлюлоза и прочие;
• рутиловые. Становятся все более популярными, благодаря развитию технологий по добыче рутиловых минералов. Основной его компонент — двуокись титана (TiO2). Помимо рутила в покрытиях содержатся и другие элементы: карбонаты калия и магния, ферромарганец, кремнезем;

• фтористо-кальциевые. В состав включены карбонаты кальция и магния, ферросплавов и плавикового шпата;
• органические. В составе преимущественно органические соединения. Чаще всего используется оксицеллюлоза с добавлением шлакообразующих материалов, раскислителей и легирующих присадок.

Правила маркировки

Для маркировки всех типов существующих электродов используется определенная схема. Согласно ее построению, первая цифра определяет тип электрода, следующая позиция информирует о марке продукта, а за ней следует обозначение диаметра.

Четвертой в данной схеме идет шифр, определяющий назначение, а пятым – толщину покрытия. Шестым расположен шифр, который характеризует сварочный шов или наплав металла. Далее можно прочитать информацию о покрытии стержня. Восьмая позиции предоставляет сведения о пространственном расположении электрода во время сварки, а девятая – о напряжении и виде тока.

Для большего понимания стоит рассмотреть конкретный пример:

Первые четыре символа «Э46А» несут информацию о виде электродного стержня. Расшифровывается она так:

• Э – предназначен для электродугового способа сваривания;
• 46 – единица сопротивляемости разрыва дуги согласно нормативов ГОСТ 9467-75;
• А – усовершенствованный класс стержня.

Следующий в маркировке индекс «У» обозначает то, что электрод может использоваться в работе с легированной и низкоуглеродистой сталью. «Д2» присвоена второй группе продуктов по толщине покрытия.

Маркировка в знаменателе 432(5) – это параметр наплавленного соединения, которое формирует шов. «Б» — тип покрытия электрода основной. Положение электрода во время выполнения работ соответствует значению «1». Токовый режим «0» — это обратная полярность постоянного тока.

Ниже приведена таблица о значении маркировок покрытия металлического стержня:

Сушка и прокалка электродов

Во время транспортировки или хранения электроды могут отсыреть. В таком случае нужна предварительная сушка, а еще лучше – прокалка. Это очень важная процедура, которая в конечном итоге положительно влияет на загорание дуги.

Не стоит часто прибегать к прокалке электродов, поскольку неоднократное нагревание способно повредить покрытие стержня. Подвергать процедуре желательно только требуемое для текущих работ количество электродов. Или же их должно остаться совсем немного.

Прокалывание практично еще и тем, что поднимает температуру электродов непосредственно перед работой. Это важно, например, для сварки труб или при работе с толстыми заготовками. Предварительный прогрев дает возможность получать герметичные стыки во время «сварки под давлением». Но следует иметь ввиду, что важен постепенный нагрев. При резком перепаде температуры не исключено образование известкового налета.

Прокалка связана с предельными сроками и длительностью хранения электродов. Согласно общепринятым нормативам максимальный срок годности отечественной продукции составляет пять лет. На практике электроды могут храниться несколько дольше, не теряя при это своих характеристик.

Как научиться варить

Практика и еще раз практика – это наиболее действенный способ обучения сварочным работам. Несложный с теоретической точки зрения процесс требует навыков и профессиональной ловкости. На первых порах можно просто наблюдать, как работы выполняют специалисты, чтобы потом использовать их приемы самостоятельно.

Держатель нужно брать так, чтобы не заслонять обзор зоны сварки. Потом нужно наклонить электрод по отношению к рабочей поверхности под углом 30 градусов. Делается несколько скользящих движений электродом по детали, чтобы инициировать розжиг дуги. В этот момент важно выдержать расстояние между стержнем и заготовкой, чтобы не разорвать дугу и не допустить «залипание» электрода.

Через небольшой промежуток времени в зоне сварки появится красное пятно – результат плавления флюса. Примерно через 2-3 секунды посредине красного пятна проявится оранжевый цвет. Его яркость будет заметно выше, а по краям проявляется мелкая рябь. Именно эта часть называется сварочной ванной – место, где металл расплавляется и после остывания формируется сварочный шов.

Читайте также: Маркировка электродов для ручной дуговой сварки

Типы, марки и особенности электродов для ручной дуговой сварки

Методов соединения деталей существует множество, но особую популярность заслужила ручная дуговая сварка. Применяется она посредством использования единичных сварочных электродов.

В процессе ручного сваривания металлических деталей важную роль играют электроды. В зависимости от выбранных марок и грамотно настроенного оборудования можно получить высококачественный шов, даже в труднодоступной области.

Классификация по материалу производства

Какие бывают электроды? Как известно, все сварочные расходные материалы для ручной дуговой сварки делятся на плавкие и неплавкие виды. К плавким элементам относят: сварочный инструментарий, изготовленный из чугуна, алюминия, меди, стали. Все зависит от типа свариваемой металлической поверхности. Металлический стержень может выступать как анодом, так и катодом, а может выполнять функции дополнительного компонента в сварочной области.

К неплавким материалам относят угольные, из вольфрама и графита. Они выполняют лишь первичную функцию, да и в процессе сваривания используется вспомогательная проволока. Вольфрамовые стержни активно применяются при ручной дуговой сварке в среде инертного газа.

Согласно ГОСТ 9466, стержни в процессе сварки могут отличаться по нескольким функциональным признакам.

По предназначению

Основываясь на ГОСТ 9466 и ГОСТ 9467, электроды подразделяются на категории:

• Для сваривания металлических поверхностей (сталь) с незначительным и умеренным содержанием углерода. Сопротивление разрыва находится на уровне 600 МПа. Указывается в описании, как буквенное обозначение — «У».
• Для соединения легированных и теплостойких сталей. Отмечают «Т».
• Для легированного железа с сопротивлением 600 МПа. Обозначают «Л».
• Для наплавления внешних наслоений с нужными характеристиками. Отмечают «Н».
• Для высоколегированных (с повышенным содержанием добавок) сталей со специальными свойствами. Помечают «В».
• Для соединения металлических поверхностей с пластичными параметрами. Обозначают «А».

По толщине покрываемого вещества

Классификация электродов при сваривании поверхностей может осуществляться и по толще покрываемого слоя. Данные значения зависят от сечения. Отмечают несколько видов:

• Тонкая оболочка « М». Толща покрытия колеблется на уровне 20% поперечника.
• Слой умеренной толщины «С». Толщина составляет примерно 45% сечения элемента. Это наиболее встречаемый вариант.
• Толстая оболочка «Д». Покрываемый слой достигает 80% от двойного радиуса инструмента.
  Сверхтолстый слой «Г». Толщина оболочки более 80% поперечника.

По чистоте покрытия и расположению в пространстве

Наслоение может быть как в чистовом варианте, так и в смеси с другими материалами, то есть содержать несколько компонентов. Оно может быть: кислотным (А), основным (Б), целлюлозным (Ц), рутиловым (Р) и иными типами (П).

Отдельные электроды для электродуговой сварки неприменимы в некоторых пространственных положениях, потому что они чрезмерно текучи. Для обозначения этого параметра на упаковке указан пункт о применении в пространстве:

• «1» — работать можно в абсолютно любой плоскости;
• «2» — все позиции разрешены, кроме вертикального;
• «3» — В работе исключается потолочное положение;
• «4» — работать можно только в горизонтальных плоскостях.

Если сварочное устройство, электроды и защитное снаряжение подобраны верно, то все работы по свариванию металлических поверхностей ручным способом будут безопасными, а шов – надежным, качественным и долговечным.

Маркировка, расшифровка

Бывает, что электроды для сварки разнородных сталей имеют много буквенных обозначений и цифр, поэтому многим новичкам сварного дела непонятна их суть. Рассмотрим электрод «Э-46 ЛЭЗАНО21 УД Е 43 1(3) РЦ13». В этом наименовании:

• Э-46 – типовая составляющая, используемая для сталей с незначительным и умеренным содержанием углерода;
• ЛЭЗАНО21 – марка электрода для ручной сварки;
• «У» — предназначение элемента, то есть для низколегированного (с незначительным содержанием добавок) и углеродистого железа;
• «Д» — толстый слой покрытия;
• «Е» — причисляется разряду плавких;
• «43» — прочностной разрывной максимум — 430 МПа. Этот показатель соответствует ГОСТ 9466-75;
• «1» — условное удлинение находится на уровне 20%;
• «3» — для сохранности ударной вязкости рекомендуется комнатная температура;
• «РЦ» — буквы расшифровываются, как сочетание рутилово-целлюлозного наслоения;
  «1» — работать можно в любой плоскости;
• «3» — применяемый ток для сварки постоянным током, соблюдая обратную полярность. Можно использовать и переменный ток, но для этого потребуется сварочный трансформатор.

Так выглядит расшифровка маркировки электродов для сварки поверхностей из металла.

Особенности покрытия

Сварочный стержень для ручного соединения металлических поверхностей производят из специальной мерной проволоки с нанесением защитного наслоения. Покрытие играет важную роль в возделывании сварочного участка, помогая область защитить от внешнего окружающего воздействия и обеспечить стойкое горение дуги.

Защитная оболочка включает в себя:

• Стабилизаторы процесса. Они обеспечивают устойчивую дугу благодаря агрегациям из щелочных земель и металлов щелочного ряда. Они практически неспособны к ионизации. Среди подобных металлов выделяют, калий, менее активный натрий и кальций.
• Шлакоформирователи. Благодаря этим элементам в сварочной области возникает защитная оболочка из шлаков, которая не дает развиваться процессам окисления. К этим компонентам причисляют некоторые минералы и руды, например, гранит.
• Газообразователи. Их роль заключается в надежной газовой защите области сварки. Выделяемые газы создают защитную оболочку в области контактирования. Газообразные вещества подразделяются на неорганические и органические элементы. Яркими представителями этих компонентов считаются мрамор, магнезит, крахмал, мука из дерева.
• Элементы, изменяющие состав металла и раскислители. Их применение связано с тем, что в определенных ситуациях необходимо изменить состав металла либо избавиться от растворенного в сплаве кислорода. Кроме того, раскисляющие элементы способны восстанавливать в рабочей области свариваемые металлы в виде окислов. К подобным веществам относят марганец, титан, кремний и их сплавы с железом.
• Связывающие средства. Данные элементы связывают порошкообразные вещества и придают им цельность. Жидкое стекло – яркий представитель этой категории.
• Формовые модификаторы. Подобные элементы придают покрытию дополнительные пластичные характеристики. Среди таких веществ выделяют декстрин, слюду и многие другие.

Популярность ручного сваривания металла обуславливается элементарностью проведения процедуры, а также незначительными финансовыми вложениями при высококачественном уровне процесса. В ручном дуговом сваривании применяют разные сорта (марки) электродов. В соответствии с видом свариваемого металла осуществляется и подбор расходного компонента, чтобы достичь максимальной идентичности используемого инструмента и заготавливаемого изделия. Кроме того, существует немало факторов, влияющих на рабочие условия процесса связывания. Эта среда и определяет выбор электрода для ручной дуговой сварки металлических поверхностей.

Основные требования

Расходные материалы, используемые для сварки либо наплавки, можно разделить по области реализации и различным производственным характеристикам. Например, ручное сваривание дугой может классифицироваться по механическим параметрам шовного соединения, методом нанесения металла на изделие, физическим параметрам шлака.

При проведении сварочных работ к электродам предъявляются требования, установленные ГОСТ 9466-75:

• должны гарантировать хорошее горение дуги и качественное шовное соединение без пор и трещин, особенно для сварки трубопроводов в домашних условиях. Так, применяют электроды для сварки переменным током;
• в рабочей зоне должен формироваться металл особого состава;
• плавка осуществляется равномерно, рассредотачиваясь по обоим участкам свариваемого металла;
• не должно быть сильного разбрызгивания металла, тем самым обеспечивая хорошую производительность;
• образуемый шлак должен легко отходить;
• высокая прочность покрытия;
• должен длительное время сохранять первоначальные свойства;
• минимальный уровень вредных выбросов во время проведения сварных работ
  повышенная механическая устойчивость к возможным воздействиям.

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами осуществляется посредством применения вспомогательных компонентов, в виде целлюлозного или рутилового покрытия. В основном подобные стержни применяются для сварных работ со сталью.

Используемые компоненты для производства

Основываясь на ГОСТ, для производства металлического прутка плавящихся электродов применяют разнородные сорта стали, а именно – углеродистые, легированные и высоколегированные. Металлическую проволоку обозначают особым образом. Наличие на марке электродов для сварки обозначения «Св» значит элемент сварочного типа. Если указывает число, то это означает процентное содержание углерода. После цифры идет кодировка легирующих компонентов и их процент в составе металла. К примеру, в металлическом изделии содержится 0,10% углерода, по 1% хрома, кремния, 2% марганца, то маркировка электродов для сварки выглядит следующим образом — Св-10ХГ2С. Подобная модель создана по всем правилам ГОСТ 9466-75. Структура проволоки и свариваемого металлического изделия должны взаимно соответствовать.

Для соединения металлов цветного ряда электрод должен быть изготовлен из медного состава, никеля, пластичного алюминия или бронзы. Но стоит учесть, что чугунные детали связываются не только лишь стальными электродами, они могут соединяться медно-железными видами стержней. Благодаря разнородности, в ходе сварки выделяется углерод, что заметно повышает прочностные характеристики. Такие электроды для ручной дуговой сварки, как правило, состоят из 10% железа и 90% меди.

Осуществление сварки невозможно без применения электродов. Их значение крайне велико, так как от оптимального выбора расходного материала зависит качество шва возделываемых поверхностей. Большое разнообразие марок электродов для ручной дуговой сварки говорит о широком предназначении элементов. Благодаря этому очень важно разбираться в обозначениях электродов для ручной дуговой сварки, потому что это помогает понять, какие типы электродов требуются для соединения металла и сделать правильный выбор.

Скачать ГОСТ

ГОСТ 9466-75 Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки. Классификация и общие технические условия

ГОСТ 9467-75 Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей. Типы

Стандартные электроды — Chemistry LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. Как устроен электрод?
   1. Какие процессы идут?
   2. Из чего сделан электрод?
2. Примеры электродов
3. Стандартный водородный электрод
   1. Из чего состоит SHE?
   2. Что происходит в этом процессе?
4. Трехэлектродная система
5. Ссылки
6. Проблемы
7. Участники и атрибуты

Электрод по определению — это точка, в которой ток входит и выходит из электролита.Когда ток покидает электроды, он известен как катод, а когда ток входит, он известен как анод. Электроды являются жизненно важными компонентами электрохимических ячеек. Они переносят образовавшиеся электроны из одной полуячейки в другую, которые производят электрический заряд. Этот заряд основан на стандартной электродной системе (SHE) с опорным потенциалом 0 вольт и служит средой для любого расчета потенциала ячейки.

Каков механизм электрода?

Какие процессы идут?

Электрод — это металл, поверхность которого служит местом, где устанавливается окислительно-восстановительное равновесие между металлом и тем, что находится в растворе.Электрод может быть анодом или катодом. Анод получает ток или электроны от смеси электролитов, тем самым окисляясь. Когда атомы или молекулы подходят достаточно близко к поверхности электрода, раствор, в который помещается электрод, отдает электроны. Это заставляет атомы / молекулы становиться положительными ионами.

С катодом происходит обратное. Здесь электроны высвобождаются из электрода, и раствор вокруг него уменьшается.

Из чего сделан электрод?

Электрод должен быть хорошим проводником, поэтому обычно это металл. Теперь, из чего сделан этот металл, зависит от того, участвует ли он в реакции или нет. Для некоторых реакций требуется инертный электрод, который не участвует. Примером этого может быть платина в реакции SHE (описанной ниже). В то время как в других реакциях используются твердые формы реагентов, что делает их электродами. Примером этого типа ячейки может быть:

(левая сторона — анод) Cu (s) | Cu (NO ₃ ) ₂ (водн.) (0.1M) || AgNO ₃ (водн.) (0,01M) | Ag (s) (правая сторона — катод)

(В приведенной выше схеме ячейки: внешние компоненты — это электроды для реакции, а внутренние части — это растворы, в которые они погружены)

Здесь вы можете видеть, что используется твердая форма реагента — медь. Медь, а также серебро, участвуют в качестве реагентов и электродов.

Примеры электродов

Некоторые широко используемые инертные электроды: графит (углерод), платина, золото и родий.

Некоторые часто используемые реактивные (или задействованные) электроды: медь, цинк, свинец и серебро.

Стандартный водородный электрод

Стандартный водородный электрод (SHE) — это электрод, который ученые используют для справки во всех реакциях потенциала полуэлементов. Значение стандартного потенциала электрода равно нулю, что составляет основу для расчета потенциалов ячеек с использованием разных электродов или разных концентраций. Важно иметь этот общий электрод сравнения, так же как для Международного бюро мер и весов важно сохранить запечатанный кусок металла, который используется для сравнения S.I. Килограмм.

Из чего сделана ОНА?

SHE состоит из 1,0 M раствора H ⁺ (водн.), Содержащего квадратный кусок платинированной платины (соединенный с платиновым проводом, где можно обмениваться электронами) внутри трубки. Затем во время реакции газообразный водород проходит через трубку в раствор, вызывая реакцию:

2H ⁺ (водн.) + 2e ^— <==> H ₂ (г).

Платина используется, потому что она инертна и мало реагирует с водородом.

Что происходит в этом процессе?

Сначала начальный разряд позволяет электронам заполнить самый высокий занятый энергетический уровень Pt. При этом некоторые из ионов H + образуют ионы H ₃ O ⁺ с молекулами воды в растворе. Эти ионы водорода и гидроксония затем подходят достаточно близко к Pt электроду (на платинированной поверхности этого электрода), где водород притягивается к электронам в металле и образует атом водорода. Затем они объединяются с другими атомами водорода, образуя h3 (g).Этот газообразный водород выделяется из системы. Для поддержания реакции к электроду требуется постоянный поток H ₂ (г). Pt-провод подключается к аналогичному электроду, в котором происходит противоположный процесс, и таким образом создается заряд, который равен 0 вольт. Обычно предпочтение отдается другим стандартным электродам, поскольку установка SHE может быть сложной задачей. Сложность возникает при приготовлении платинированной поверхности и при контроле концентрации реагентов.По этой причине SHE называют гипотетическим электродом.

Трехэлектродная система

Трехэлектродная система состоит из рабочего электрода, электрода сравнения и вспомогательного электрода. Трехэлектродная система важна в вольтамперометрии. Все три этих электрода служат уникальным роликом в трехэлектродной системе. Электрод сравнения относится к электроду, который имеет установленный электродный потенциал. В электрохимической ячейке электрод сравнения может использоваться как полуячейка.Когда электрод сравнения действует как половина ячейки, можно обнаружить электродный потенциал другой половины ячейки. Вспомогательный электрод — это электрод, который гарантирует, что ток не проходит через контрольную ячейку. Он гарантирует, что ток равен току рабочего электрода. Рабочий электрод — это электрод, который переносит электроны к присутствующим веществам и от них. Вот некоторые примеры эталонных ячеек:

Каломельный электрод: Этот электрод сравнения состоит из молекул ртути и хлорида ртути.Этот электрод может быть относительно проще в изготовлении и обслуживании по сравнению с SHE. Он состоит из твердой пасты Hg ₂ Cl ₂ и жидкой элементарной ртути, прикрепленной к стержню, который погружен в насыщенный раствор KCl. Необходимо, чтобы раствор был насыщенным, потому что это позволяет фиксировать активность хлорида калия, а напряжение быть ниже и ближе к SHE. Этот насыщенный раствор обеспечивает обмен ионами хлора. Все это обычно помещается внутри трубки с пористым солевым мостиком, позволяющим электронам проходить обратно и замыкать цепь.-_ {(водный)} \]

Электрод из серебра и хлорида серебра : Электрод такого типа осаждает соль в растворе, который участвует в электродной реакции. Этот электрод состоит из твердого серебра и его осажденной соли AgCl. Это широко используемый электрод сравнения, поскольку он недорог и не так токсичен, как каломелевый электрод, содержащий ртуть. Электрод из серебра и хлорида серебра изготавливается из твердой серебряной проволоки, кодируемой AgCl. Затем его помещают в пробирку с раствором KCl и AgCl.-_ {(водный)} \]

Список литературы

1. Айвз, Дэвид Дж. Дж. И Джордж Джон. Янц. «2. Водородный электрод». Электроды сравнения. Нью-Йорк [usw.]: Acad. Пр., 1961. Печать.
2. Оллманд А. и Гарольд Иоганн Томас. Эллингем. «Глава 4: Электролизная ванна». Принципы прикладной электрохимии, . Нью-Йорк: Longmans, Green, 1924. Печать
3. Стандартный водородный электрод: искаженная концепция, http: //pubs.acs.org / doi / pdf / 10.1021 / ed050p604

Проблемы

1. Какой электрод окисляет раствор в полуячейке? Анод или катод?

2. Почему стандартный водородный электрод важен для расчета потенциалов ячеек?

3. Определите, какая сторона является катодом, а какая — анодом.

Ag (ов) | Ag + (водн.) (. 5M) || Ag ⁺ (водн.) (0,05M) | Аг (т)

4. Почему важно использовать инертный электрод в таких ситуациях, как SHE?

5.Каков стандартный потенциал половины ячейки для SHE?

Ответы (выделите, чтобы увидеть):

1. Анод

2. Это важно при вычислении потенциалов полуэлементов, поскольку оно служит ориентиром. Без этого электрода не было бы оснований для расчета значений потенциалов ячеек.

3. Слева — анод, справа — катод.

4. В этой ситуации важно использовать инертный электрод, потому что он не будет вступать в реакцию или участвовать в реакции в ячейке, а просто обеспечивает площадь поверхности для протекания реакции.

5,0 вольт.

Авторы и авторство

электродов: определение и типы — научный класс [видео 2021]

Аноды и катоды

Точно так же существует два разных типа электродов:

1. Анод — это электрод, который притягивает анионы.
2. Катод — это электрод, притягивающий катионы.

Полезный способ запомнить взаимосвязь между ионами и электродами — это знать, что «кот» в катоде относится к катиону.Первая буква «а» в аноде относится к аниону.

Когда вы соединяете оба электрода вместе, вы можете образовать электрическую цепь. Электрическая цепь — это путь, по которому текут электроны. Таким образом, если электрод — это наш мост, по которому движутся электроны, схема — это дорожная карта, которую электроны используют для определения, куда двигаться. В электрических устройствах электроны всегда будут течь от анода к катоду.

Как работает электрод?

При описании работы электрода есть два различных электрических устройства, которые мы можем использовать в качестве примеров.Первый пример связан с нашей батареей. Как показано на этой схеме, батарея имеет два вывода: катод и анод. Два разных процесса, происходящих внутри батареи, способствуют протеканию электрического тока. Во-первых, внутри батареи происходят химические реакции. Во-вторых, у нас есть электроны, перемещающиеся от анода и катода, чтобы генерировать электричество для устройства.

Допустим, вы хотите включить фонарик.Когда вы помещаете батарею в держатель, происходят химические реакции. Эти реакции высвобождают много ионов на аноде. Когда ионы растворяются, они оставляют свои электроны на аноде.

Накапливаясь на аноде, электроны не в восторге. Они предпочли бы покинуть это тесное пространство, чем сбиться в кучу. Для этого они едут к месту установки батареи с доступной занятостью, к катоду. Переходя от анода к катоду по цепи, наш фонарик может производить свет.Но что будет, если снять батарею? Если вынуть батарею, наш источник энергии, используемый для запуска химических реакций, создающих этот поток электронов, прекратит свое существование. Конечный результат — фонарик без света.

На этой схеме мы также можем увидеть аналогичный процесс в электролитических ячейках. Электролитическая ячейка — это устройство, используемое для преобразования химической энергии в электрическую. Одно из применений электролитической ячейки — в электрометаллургии для удаления драгоценных металлов из минеральных руд.

Основное различие между батареей и электролитической ячейкой заключается в том, что электрод погружен в раствор. Катионы и ионы, плавающие в этом растворе, называются электролитами . Вы заметили блок питания в ячейке? Этот источник энергии перемещает электроны через раствор от анода к катоду. По мере движения электронов в растворе течет ток.

Независимо от того, генерируется ли электрический ток в батарее или в электролитической ячейке, электроды позволяют протекать любому току.

Краткое содержание урока

Электроды — это проводники, по которым протекают электроны для генерации тока. Есть два типа электродов: катоды и аноды. Катод притягивает положительно заряженные катионы. Анод притягивает отрицательно заряженные анионы.

Электроды обычно изготавливаются из таких металлов, как платина и цинк. Как отличные проводники электричества, они встречаются в электрических устройствах, таких как батареи и электролитические элементы.Электроны, текущие от отрицательного конца электрода или анода к положительному концу или катоду, означают, что может генерироваться электрический ток.

Что такое электрод? | USESI

Электрод — это точка, в которой ток входит в электролит и выходит из него. Когда ток покидает электрод, он называется катодом, а когда он входит, он известен как анод. Электроды переносят электроны от одной половины ячейки к другой, создавая электрический заряд. Заряд измеряется с помощью стандартной электродной системы (SHE) с опорным потенциалом 0 вольт, который служит средой для любого расчета потенциала ячейки.Электроны — жизненно важные компоненты электрохимических ячеек.

Механика электрода

Электрод — это металл, и его поверхность служит местом, где устанавливается окислительно-восстановительное равновесие между металлом и раствором, каким бы он ни был. Если электрод является анодом, он получает ток или электроны от смеси электролитов и окисляется. Когда атомы или молекулы приближаются к поверхности электрода, раствор, в котором находится электрод, отдает электроны, в результате чего атомы становятся положительными ионами.

Из чего сделан электрод?

Электроды обычно бывают из металлов, но их тип зависит от того, участвует ли он в реакции. Для некоторых реакций требуется инертный электрод, который не участвует. Для других реакций требуются твердые формы реагентов, что делает их электродами. Обычно используемые инертные электроды могут быть изготовлены из графита, платины, золота или родия. Реактивные электроды могут быть из меди, цинка, свинца или серебра.

Стандартный водородный электрод

Стандартный водородный электрод используется учеными для справки по всем реакциям с половинным потенциалом ячейки.Стандартный электродный потенциал равен нулю, что составляет основу, необходимую для расчета потенциалов ячеек с использованием электродов различной концентрации. Стандартный водородный электрод состоит из 1,0 M раствора H +, который содержит квадратный кусок платинированной платины внутри трубки.

Электроды в действии

Электроды служат местом удержания электронов. Вы можете соединить электроны с помощью терминала, но ничего не произойдет, пока вы не установите солевой мостик между двумя контейнерами.Обычно это полая U-образная трубка, заполненная солью. Это позволит ионам перемещаться из одного контейнера в другой, сохраняя нейтралитет раствора.

Как только электроны начинают течь, цинк окисляется и высвобождает электроны, которые проходят через провод к медному электроду, где их можно использовать для образования медных металлов. Ионы меди из раствора сульфата меди осаждаются на медном электроде, в то время как цинковый электрод расходуется.

Катионы в солевом мостике перемещаются по контейнеру, а медные электроды заменяют ионы меди, пока они потребляются, в то время как анионы в солевом мостике мигрируют в сторону цинка, где они сохраняют раствор, содержащий вновь образованные катионы цинка, электрически нейтральным.

В этом случае цинковый электрод работает как анод, где происходит окисление, и помечен знаком «-», в то время как медный электрод работает как катод, где происходит восстановление, и может быть помечен знаком «-». Знак «+».

Трехэлектродная система

Трехэлектродная система является важной частью вольтамперометрии, электрохимического метода, который измеряет ток, развивающийся в электрохимической ячейке в условиях, когда напряжение превышает прогнозируемое.Три электрода в этой системе — это рабочий электрод, электрод сравнения и вспомогательный электрод. Электрод сравнения имеет установленный электродный потенциал. В электрохимической ячейке электрод сравнения может использоваться как полуячейка. Это позволяет обнаружить электродный потенциал другой половины ячейки.

Вспомогательный электрод предназначен для предотвращения прохождения тока через ячейку сравнения. Он гарантирует, что ток равен току рабочего электрода.Рабочий электрод переносит электроны к присутствующим веществам и от них.

Примеры эталонных ячеек:

Каломельный электрод: он состоит из молекул ртути и хлорида ртути, и его проще изготавливать и обслуживать, чем SHE. Необходимо, чтобы раствор был насыщенным, чтобы активность могла фиксироваться хлоридом калия, чтобы напряжение было ниже и ближе к SHE. Насыщение также позволит обмену ионами хлора происходить внутри солевого мостика.

Электрод серебро-хлорид серебра: этот электрод осаждает соль в растворе, который используется в электродной реакции. Он состоит из твердого серебра и его осажденной соли. Это широко используемый электрод сравнения, поскольку он недорог и не так токсичен, как каломельный электрод, содержащий ртуть. Его получают, взяв твердую серебряную оболочку и закодировав ее в AgCl, а затем поместив в раствор KCl и AgCl. Ионы будут образовываться по мере того, как электроны входят в систему электродов и выходят из нее.

Электроды — важная часть работы электричества. Интересно узнать больше о науке, стоящей за ними, и о том, как они действуют в электрическом процессе. Те, кто заинтересован, должны почувствовать себя воодушевленными, чтобы узнать больше об электрическом процессе и о том, как электроды участвуют в простых функциях, которые мы видим каждый день.

Электроды и руководство по выбору электродных материалов

Электроды и электродные материалы — это металлы и другие вещества, используемые в электрических компонентах.Они используются для контакта с неметаллической частью цепи и являются материалами в системе, через которую передается электрический ток.

Существует множество различных типов электродов, которые различаются в зависимости от заряда и применения.

Электроды EDM используются при электроэрозионной обработке (EDM), процессе, при котором металл удаляется с помощью электрического разряда очень короткой продолжительности и высокой плотности тока между электродом и заготовкой.

Аноды — это положительно заряженные электроды, используемые в различных электрохимических процессах, таких как защита от коррозии (расходуемые аноды) и гальваника (покрытие анодов), а также в компонентах батарей, топливных элементов и электрохимических устройств.

Катоды — это отрицательно заряженные электроды, используемые в батареях, топливных элементах, системах электролиза, гальванике, электролизе, электронной эмиссии и других специализированных процессах.

Катодные эмиттеры и нити представляют собой катодные, полевые катоды или катоды с термоэлектронной эмиссией, которые излучают электроны в условиях высокого напряжения или высоких температур. Термоэлектронные эмиттеры часто состоят из нити накала из вольфрама или тугоплавкого металла. В настоящее время используются эмиттеры борида латана, которые обеспечивают более длительный срок службы.

Электроды печи используются для нагрева и плавления металлов или керамики в дуговых печах. Между электродами и материалом загрузки печи зажигается дуга. Дуга или плазма создают чрезвычайно высокие температуры. Электроды обычно изготавливаются из материалов на основе углерода.

Электрические контакты состоят из мягкого и устойчивого к окислению материала с высокой проводимостью, часто со второй фазой для обеспечения защиты от сварки и / или защиты от дуги. Они используются в автоматических выключателях, реле, переключателях и электроэрозионных устройствах.

Материалы электродов

Некоторые из наиболее известных сплавов и материалов, используемых в качестве электродных материалов, — это медь, графит, титан, латунь, серебро и платина.

Медь уступает только серебру по объемной электропроводности. Медь обладает большей прочностью, чем серебро, но обладает меньшей стойкостью к окислению. Медь является обычным основным металлом для электрических контактов и электродов. Он также используется в сплавах с графитом, теллуром и вольфрамом и используется для изготовления латуни и бронзы.Медь имеет лучшую износостойкость EDM, чем латунь, но ее труднее обрабатывать, чем латунь или графит. Медь также дороже графита.

Графит и углерод используются во множестве электродов. Графит, чешуйчатый графит и графитовый углерод имеют гексагональную кристаллическую структуру, которая легко раскалывается или срезается, что делает графит мягким материалом и эффективной смазкой. Графит является наиболее часто используемым электродным материалом EDM из-за его хорошей обрабатываемости, износостойкости и низкой стоимости.Как и углерод, графит — неметаллическое вещество с чрезвычайно высокой температурой сублимации, которое обеспечивает сопротивление высокотемпературным дугам. Графит с мелкими зернами имеет более высокие характеристики эрозии и износа, но стоит дороже. Углерод очень устойчив к коррозии и электрохимически благороден по сравнению со многими металлами, что делает углерод полезным материалом для электрохимических и электролитических электродов.

Титан — это цветной металл с превосходной коррозионной стойкостью, хорошими усталостными свойствами и высоким отношением прочности к массе.Превосходные коррозионные свойства титана приводят к его использованию в электрохимических процессах, таких как гальваника, электрофорез, электроосаждение, гальванопластика, электрогидролиз, электрохлорирование, электрофторирование и электролиз.

Латунь — это сплав меди и цинка. Латунь используется для изготовления проволоки EDM и небольших трубчатых электродов. Латунь не противостоит износу так же хорошо, как медь или вольфрам, и имеет более низкую проводимость, чем медь, но ее гораздо легче обрабатывать, и ее можно отливать под давлением или экструдировать для специальных применений.Электроэрозионная проволока не должна обеспечивать электроэрозионную стойкость к износу или дуговой эрозии, так как новая проволока подается непрерывно во время процесса резки проводки.

Серебро имеет самую высокую проводимость среди всех металлов. Высокая проводимость, мягкость (низкая твердость) и высокая стойкость к окислению делают серебро отличным выбором для контактных материалов. Серебро усилено добавками меди и других сплавов, но в ущерб проводимости. Чистое серебро — это серебро очень высокой чистоты (99.99% Ag). Чистое или чистое серебро слишком мягкое для большинства коммерческих применений, но этот материал используется в качестве исходного компонента для образования других сплавов на основе серебра.

Платина и палладий обладают очень высокой стойкостью к эрозии и коррозии при низком контактном сопротивлении. Платина образует полезные сплавы с иридием, рутением и вольфрамом. Палладий образует полезные сплавы с медью и рутением. Основными недостатками этих металлов являются высокая стоимость и создание пленок с высоким контактным сопротивлением в присутствии органических паров.

Электроды из смеси оксидов металлов (MMO) имеют оксидное покрытие поверх инертного металла или углерода. Оксиды состоят из оксидов благородных металлов (Ru, Ir, Pt), которые катализируют реакцию электролиза. Оксиды титана используются для обеспечения инертности, защиты электродов от коррозии и снижения стоимости. Электрохлорирование — одно из распространенных применений. Основные металлы — это титан (наиболее распространенный), цирконий, ниобий или тантал.

Свойства материала

Важными свойствами электродных материалов являются проводимость, коррозионная стойкость, твердость, токовая нагрузка, форма и размер.Многие из них определяются характеристиками материала.

Электропроводность — это мера способности материала проводить или проводить электрический ток. Он часто выражается в процентах от стандарта на медь, который составляет 100% IACS (Международный стандарт на отожженную медь). Серебро имеет индекс IACS 105 и самую высокую проводимость.

Коррозионная стойкость — это способность материала противостоять химическому распаду. Материал, который имеет низкую коррозионную стойкость, быстро разлагается в агрессивных средах; в результате сокращается продолжительность жизни.Металлы платиновой группы известны своей высокой устойчивостью к коррозии.

Твердость — это показатель устойчивости материала к различным видам остаточных деформаций, возникающих в результате приложенной силы. Твердость зависит от пластичности, эластичности, пластичности, прочности на разрыв и вязкости материала.

Форма относится к форме, которой должен соответствовать электрический материал для выполнения своей работы. Некоторые формы включают контактные наконечники, штифты, гнезда, штамповки, листы, провода и колеса.

Размер относится к толщине, длине и ширине или внешнему диаметру формы, которую принимает материал.

Еще одна спецификация, которую следует учитывать, — токсичность, особенно важная, когда материал работает в незащищенных или открытых средах.

Список литературы

Журнал EDM Today — Выбор материала для синкерного электрода

Изображение предоставлено:

Устройства защиты памяти, Inc.

Что такое электроды и для чего они нужны?

Если вы думаете, что «электродвигатель» представляет собой электрический стержень, вы близки к истине.Еще одна подсказка связана с происхождением названия. «Род» в переводе с греческого означает «путь». Следовательно, электроды — это проводники, через которые электричество входит или выходит из вещества или объекта.

Роль электродов в передаче энергии

Изображение: Македонская академия наук.

В свинцово-кислотных аккумуляторах электроды передают энергию к электролиту и от него для питания поляризованного устройства, к которому они подключаются. Эта энергия покидает аккумулятор через отрицательно заряженный анод и проходит через устройство.Затем он возвращается через положительно заряженный катод, тем самым уменьшая запасенную мощность за счет процесса, называемого сокращением.

С аккумуляторными батареями электроды могут меняться ролями. Мы называем аккумуляторные батареи «вторичными элементами», а неперезаряжаемые — «первичными элементами». Чтобы помочь вам запомнить это, у перезаряжаемых устройств есть второстепенные жизни, а у основных — только одна. На мировом рынке аккумуляторов существует множество различных типов первичных и вторичных батарей.

Как работают электроды в свинцово-кислотных аккумуляторах

Изображение: Университет Карнеги-Меллона

Все батареи имеют катоды и аноды, а также электролит, разделяющий их.Это источник химической реакции, которую батареи преобразуют в электричество. Окисление вызывает накопление электронов на аноде. Эта беспокойная энергия хочет куда-то уйти, но безэлектронный катод находится на дальней стороне изолирующего электролита.

Если мы соединим два электрода через устройство с подходящими характеристиками, которое контролирует поток, часть электронов пройдет через него, чтобы найти свое новое пристанище в катоде. Мы можем измерить напряжение и ток мультиметром.Мы также можем использовать этот замечательный источник энергии для питания почти бесконечного количества устройств.

Связанные

Что такое анод батареи?

Что такое катод батареи?

Электролит «двойного действия» для батарей с длительным сроком службы

Электролиз | Химия [Магистр]

Прогнозирование продуктов электролиза

Электролиз — это способ разделения соединения путем пропускания через него электрического тока; продукты представляют собой ионы, входящие в состав соединения.

Цели обучения

Предсказать продукты реакции электролиза

Основные выводы

Ключевые моменты

• Основными компонентами электролитической ячейки являются электролит, постоянный ток и два электрода.
• Ключевым процессом электролиза является обмен атомами и ионами путем удаления или добавления электронов во внешнюю цепь.
• Окисление ионов или нейтральных молекул происходит на аноде, а восстановление ионов или нейтральных молекул происходит на катоде.

Ключевые термины

• электролит : Вещество, которое в растворе или расплавленном состоянии ионизирует и проводит электричество.
• электролиз : химическое изменение, возникающее при пропускании электрического тока через проводящий раствор или расплав соли.

Что такое электролиз?

Чтобы предсказать продукты электролиза, нам сначала нужно понять, что такое электролиз и как он работает. Электролиз — это метод разделения связанных элементов и соединений путем пропускания через них электрического тока.Он использует постоянный электрический ток (DC), чтобы запустить в противном случае несамопроизвольную химическую реакцию. Электролиз очень важен с коммерческой точки зрения как стадия отделения элементов из природных источников, таких как руды, с использованием электролитической ячейки.

Основные компоненты, необходимые для проведения электролиза:

• Электролит: вещество, содержащее свободные ионы, которые являются переносчиками электрического тока в электролите. Если ионы неподвижны, как в твердой соли, то электролиз не может происходить.
• Источник постоянного тока (DC): обеспечивает энергию, необходимую для создания или разряда ионов в электролите. Электрический ток переносится электронами во внешней цепи.
• Два электрода: электрический проводник, который обеспечивает физический интерфейс между электрической цепью, обеспечивающей энергию, и электролитом.

Обмен атомами и ионами

Ключевой процесс электролиза — это обмен атомами и ионами путем удаления или добавления электронов во внешнюю цепь.Необходимые продукты электролиза находятся в физическом состоянии, отличном от электролита, и могут быть удалены некоторыми физическими процессами.

Каждый электрод притягивает ионы с противоположным зарядом. Положительно заряженные ионы или катионы движутся к катоду, обеспечивающему электроны, который является отрицательным; отрицательно заряженные ионы или анионы движутся к положительному аноду. Вы могли заметить, что это противоположность гальванического элемента, где анод отрицательный, а катод положительный.

На электродах электроны поглощаются или высвобождаются атомами и ионами. Те атомы, которые приобретают или теряют электроны, становятся заряженными ионами, которые переходят в электролит. Те ионы, которые приобретают или теряют электроны, чтобы стать незаряженными атомами , отделяются от электролита. Образование незаряженных атомов из ионов называется разрядкой. Энергия, необходимая для миграции ионов к электродам, и энергия, вызывающая изменение ионного состояния, обеспечивается внешним источником.{4 -} _ 6 [/ латекс]

Нейтральные молекулы также могут реагировать на любом электроде. Реакции электролиза с участием ионов H ⁺ довольно распространены в кислых растворах. В щелочных водных растворах реакции с участием гидроксид-ионов (OH ^— ) обычны. Окисленные или восстановленные вещества также могут быть растворителем, которым обычно является вода, или электродами. Возможен электролиз с участием газов.

Прогнозирование продуктов электролиза

Давайте посмотрим, как прогнозировать продукты.Например, на какие два иона распадется CuSO ₄ ? Ответ: Cu ²⁺ и SO ₄ ^2- . Давайте посмотрим на эту реакцию внимательнее.

Электролиз сульфата меди : два медных электрода помещают в раствор синего сульфата меди и подключают к источнику электрического тока. Ток включен на некоторое время.

Берем два медных электрода и помещаем их в раствор синего сульфата меди (CuSO ₄ ) и включаем ток.- [/ латекс]

Мы только что видели электрический ток, используемый для расщепления CuSO ₄ на составляющие ионы. Это все, что нужно для прогнозирования продуктов электролиза; все, что вам нужно сделать, это разложить соединение на составляющие ионы.

Электролиз хлорида натрия

Два обычно используемых метода электролиза включают расплав хлорида натрия и водный раствор хлорида натрия, которые дают разные продукты.

Цели обучения

Предсказать продукты электролиза хлорида натрия в расплавленных и водных условиях

Основные выводы

Ключевые моменты

• Металлический натрий и газообразный хлор могут быть получены электролизом расплавленного хлорида натрия.
• Электролиз водного раствора хлорида натрия дает водород и хлор, при этом водный гидроксид натрия остается в растворе.
• Причина различия в том, что восстановление Na ⁺ (E ° = –2,7 v) энергетически сложнее, чем восстановление воды (–1,23 v).

Ключевые термины

• анод : электрод электрохимической ячейки, на которой происходит окисление.
• катод : электрод электрохимической ячейки, на которой происходит восстановление.

Электролиз NaCl

Как мы уже говорили, электролиз — это прохождение постоянного электрического тока через ионное вещество, которое либо расплавлено, либо растворено в подходящем растворителе. Это приводит к химическим реакциям на электродах и разделению материалов. Два обычно используемых метода электролиза включают расплав хлорида натрия и водный раствор хлорида натрия. Вы можете подумать, что оба метода дадут вам одинаковые продукты, но это не так. Давайте рассмотрим каждый из методов, чтобы понять различные процессы.

Электролиз расплавленного NaCl

Если хлорид натрия расплавляется (выше 801 ° C), два электрода вставляются в расплав и через расплав соли пропускается электрический ток, после чего на электродах происходят химические реакции.

Электролизная ячейка для расплавленного хлорида натрия : Промышленная электролизная ячейка для производства металлического натрия и газообразного хлора из расплавленного NaCl. Жидкий натрий всплывает в верхнюю часть расплава над катодом и сливается в резервуар для хранения.{-} [/ латекс]

Общая реакция — это разложение хлорида натрия на элементы:

[латекс] 2 \ text {NaCl} \ rightarrow 2 \ text {Na} (\ text {s}) + {\ text {Cl}} _ {2} (\ text {g}) [/ latex]

Электролиз водного NaCl

Что происходит, когда у нас есть водный раствор хлорида натрия? Что ж, мы не можем забыть, что мы должны учитывать воду в уравнении. Поскольку вода может как окисляться, так и восстанавливаться, она конкурирует с растворенными ионами Na ⁺ и Cl ^— .Вместо производства натрия производится водород.

Электролиз водного раствора хлорида натрия : Электролиз водного раствора NaCl приводит к образованию водорода и хлорида. На аноде (A) хлорид (Cl-) окисляется до хлора. Ионоселективная мембрана (B) позволяет противоиону Na + свободно проходить через нее, но предотвращает диффузию анионов, таких как гидроксид (OH-) и хлорид. На катоде (C) вода восстанавливается до гидроксида и газообразного водорода. Чистый процесс представляет собой электролиз водного раствора NaCl на промышленно полезные продукты — гидроксид натрия (NaOH) и газообразный хлор.{-} (\ text {aq}) + {\ text {H}} _ {2} (\ text {g}) + \ frac {1} {2} {\ text {Cl}} _ {2} ( \ text {g}) [/ latex]

Восстановление Na ⁺ (E ° = –2,7 об.) Энергетически сложнее, чем восстановление воды (–1,23 об.), Поэтому в водном растворе будет преобладать последняя.

Вывести продукты электролиза расплава соли : Электролиз расплава соли дает элементы из соли. Итак, электролиз WCl4 дает W и Cl2.Ионы металлов получают электроны на отрицательном электроде, а неметаллы теряют их на положительном электроде.

Электролиз воды

Чистая вода не может подвергаться значительному электролизу без электролита, такого как кислота или основание.

Цели обучения

Вспомните свойства электролита, которые позволяют проводить электролиз воды

Основные выводы

Ключевые моменты

• Электролиз раствора серной кислоты или соли, такой как NaNO ₃ , приводит к разложению воды на обоих электродах.
• На катоде появится водород, а на аноде появится кислород.
• Количество образующегося водорода в два раза превышает количество молей кислорода, и оба они пропорциональны общему электрическому заряду, проводимому раствором.

Ключевые термины

• электролиз : химическое изменение, возникающее при пропускании электрического тока через проводящий раствор или расплав соли.

Чистая вода не может подвергаться значительному электролизу без добавления электролита.{-} [/ латекс]

E ° = -1,23 В

Умножение катодной реакции на 2, чтобы соответствовать количеству перенесенных электронов, дает это итоговое уравнение после объединения ионов OH ^— и H ⁺ с образованием воды:

Сеть: [латекс] 2 {\ text {H}} _ {2} \ text {O} (\ text {l}) \ rightarrow 2 {\ text {H}} _ {2} (\ text {g} ) + {\ text {O}} _ {2} (\ text {g}) [/ latex]

E = -1,23 v

Водород появится на катоде, отрицательно заряженном электроде, где электроны входят в воду, и кислород появится на аноде, положительно заряженном электроде.Количество образовавшихся молей водорода в два раза больше количества молей кислорода, и оба они пропорциональны общему электрическому заряду, проводимому раствором. Количество электронов, проталкиваемых через воду, в два раза превышает количество генерируемых молекул водорода и в четыре раза больше количества генерируемых молекул кислорода.

Иоганн Риттер, который изобрел первую электрохимическую ячейку, был одним из первых, кто открыл разложение воды электричеством.

Электролиз воды : Устройство, изобретенное Иоганном Вильгельмом Риттером для разработки электролиза воды.

Стехиометрия электролиза

Количество химического изменения, которое происходит при электролизе, стехиометрически связано с количеством электронов, проходящих через элемент.

Цели обучения

Предсказать, сколько кулонов потребуется для данной электрохимической реакции.

Основные выводы

Ключевые моменты

• С точки зрения источника напряжения и цепи вне электродов, поток электронов обычно описывается в терминах электрического тока с использованием кулонов и ампер в единицах СИ.
• Требуется 96 485 кулонов, чтобы составить моль электронов, единицу, известную как фарадей (F).
• Эквивалентный вес вещества определяется как молярная масса, деленная на количество электронов, необходимых для окисления или восстановления каждой единицы вещества.

Ключевые термины

• кулонов : В Международной системе единиц — производная единица электрического заряда; количество электрического заряда, переносимого током в 1 ампер, протекающим в течение 1 секунды.Символ: C.
• фарадей : количество электричества, необходимое для депонирования или высвобождения 1 грамма эквивалентного веса вещества во время электролиза; приблизительно 96 487 кулонов.

Стехиометрия электролитической ячейки

Степень химического изменения, происходящего в электролитической ячейке, стехиометрически зависит от количества молей электронов, проходящих через ячейку. С точки зрения источника напряжения и цепи за пределами электродов, поток электронов обычно описывается в терминах электрического тока с использованием единиц СИ в кулонах и амперах.Для образования моля электронов требуется 96 485 кулонов — единица, известная как фарадей (F).

Это соотношение было впервые сформулировано Майклом Фарадеем в 1832 году в форме двух законов электролиза:

1. Вес веществ, образующихся на электроде во время электролиза, прямо пропорционален количеству электричества, которое проходит через электролит.
2. Вес различных веществ, образованных при прохождении одного и того же количества электричества, пропорционален эквивалентному весу каждого вещества.- \ rightarrow \ text {V} [/ latex]).

   Большинство стехиометрических задач, связанных с электролизом, могут быть решены без явного использования законов Фарадея. «Химия» в этих задачах обычно очень элементарна; основные трудности обычно возникают из-за незнания основных электрических устройств:

   • ток (в амперах) — это скорость переноса заряда: 1 ампер = 1 [латекс] \ frac {\ text {Coulombs}} {\ text {second}} [/ latex].

   Мощность

   • (в ваттах) — это скорость производства или потребления энергии: 1 Вт = 1 [латекс] \ frac {\ text {Джоуль}} {\ text {second}} [/ latex]. -} = 1184 \ \ text {Coulombs} [/ latex]

     1.5 часов эквивалентны 5400 секундам:

     [латекс] \ frac {1184 \ \ text {Coulombs}} {5400 \ \ text {секунды}} = 0,22 \ \ text {Amps} [/ latex]

     электрохимических ячеек | Химия [Магистр]

     Гальванические элементы

     Гальванический элемент — это устройство, которое вырабатывает электрический ток из энергии, выделяемой в результате спонтанной окислительно-восстановительной реакции в двух полуячейках.

     Цели обучения

     Напомним, что восстановление происходит на катоде, а окисление происходит на аноде в гальваническом элементе

     Основные выводы

     Ключевые моменты

     • Окисление описывает потерю электронов молекулой, атомом или ионом.
     • Редукция описывает усиление электронов молекулой, атомом или ионом.
     • Электроны всегда текут от анода к катоду.
     • Полуячейки соединены солевым мостиком, который позволяет ионам в растворе перемещаться из одной полуячейки в другую, так что реакция может продолжаться.

     Ключевые термины

     • редокс : обратимая химическая реакция, в которой одна реакция является окислением, а обратная — восстановлением.
     • полуэлемент : любая из двух частей электрохимической ячейки, содержащая электрод и электролит.
     • гальванический элемент : Элемент, например аккумулятор, в котором в результате необратимой химической реакции вырабатывается электричество; аккумулятор, который нельзя перезарядить.

     Электрохимическая ячейка — это устройство, вырабатывающее электрический ток из энергии, выделяющейся в результате спонтанной окислительно-восстановительной реакции. Этот вид ячейки включает гальваническую или гальваническую ячейку, названную в честь Луиджи Гальвани и Алессандро Вольта.Эти ученые провели несколько экспериментов с химическими реакциями и электрическим током в конце 18 века.

     Электрохимические ячейки имеют два проводящих электрода, называемых анодом и катодом. Анод определяется как электрод, на котором происходит окисление. Катод — это электрод, на котором происходит восстановление. Электроды могут быть изготовлены из любых достаточно проводящих материалов, таких как металлы, полупроводники, графит и даже проводящие полимеры. Между этими электродами находится электролит, содержащий ионы, которые могут свободно перемещаться.

     В гальванической ячейке используются два разных металлических электрода, каждый в растворе электролита. Анод подвергнется окислению, а катод — восстановлению. Металл анода будет окисляться, переходя от степени окисления 0 (в твердой форме) к положительной степени окисления, и он станет ионом. На катоде ион металла в растворе будет принимать один или несколько электронов от катода, и степень окисления иона снизится до 0. При этом образуется твердый металл, который осаждается на катоде.Два электрода должны быть электрически соединены друг с другом, чтобы обеспечить поток электронов, который покидает металл анода и проходит через это соединение к ионам на поверхности катода. Этот поток электронов представляет собой электрический ток, который можно использовать для работы, например, для поворота двигателя или включения света.

     Пример реакции

     Принцип действия гальванического элемента — это одновременная реакция окисления и восстановления, называемая окислительно-восстановительной реакцией. Эта окислительно-восстановительная реакция состоит из двух полуреакций.В типичном гальваническом элементе окислительно-восстановительная пара — это медь и цинк, представленные в следующих полуэлементных реакциях:

     Цинковый электрод (анод): Zn (s) → Zn ²⁺ (водн.) + 2 e ^—

     Медный электрод (катод): Cu ²⁺ (водн.) + 2 e ^— → Cu (s)

     Ячейки построены в отдельных стаканах. Металлические электроды погружены в растворы электролита. Каждая полуячейка соединена солевым мостиком, который обеспечивает свободный перенос ионных частиц между двумя клетками.Когда цепь замкнута, ток течет, и ячейка «производит» электрическую энергию. — [/ latex]), которые проходят через провод к медному катоду.- \ rightarrow \ text {Cu} [/ latex]). Во время реакции будет использоваться цинковый электрод, и металл будет уменьшаться в размерах, в то время как медный электрод станет больше из-за осажденной меди, которая образуется. Солевой мостик необходим, чтобы заряд не проходил через ячейку. Без солевого мостика электроны, образующиеся на аноде, будут накапливаться на катоде, и реакция прекратится.

     Гальванические элементы обычно используются в качестве источника электроэнергии. По своей природе они производят постоянный ток.Батарея — это набор гальванических элементов, соединенных параллельно. Например, свинцово-кислотная батарея имеет элементы с анодами из свинца и катодами из диоксида свинца.

     Ячейки электролитические

     Электролиз использует электрическую энергию, чтобы вызвать химическую реакцию, которая затем происходит в электролитической ячейке.

     Цели обучения

     Вспомните три компонента, необходимые для создания электролитической ячейки

     Основные выводы

     Ключевые моменты

     • Электрометаллургия — это процесс восстановления металлов из металлических соединений для получения металла в чистой форме с помощью электролиза.
     • Электролиз иногда можно рассматривать как запуск несамопроизвольного гальванического элемента.
     • Электроды из металла, графита и полупроводников широко используются в электролизе.
     • Другие системы, в которых используется электролитический процесс, используются для производства металлического натрия и калия, газообразного хлора, гидроксида натрия и хлората калия и натрия.

     Ключевые термины

     • электролиз : химическое изменение, возникающее при пропускании электрического тока через проводящий раствор или расплав соли.
     • электролитический : Относящийся к электролизу или использующий его.

     В химии и производстве электролиз — это метод использования постоянного электрического тока (DC) для запуска не спонтанной химической реакции. Электролиз коммерчески важен как этап в процессе отделения элементов из природных источников, таких как руда.

     Электролиз — это прохождение постоянного электрического тока через ионное вещество, которое либо расплавлено, либо растворено в подходящем растворителе, что приводит к химическим реакциям на электродах и разделению материалов.

     Электролиз иногда можно рассматривать как работу гальванического элемента, не являющегося самопроизвольным. В зависимости от того, насколько свободно элементы отдают электроны (окисление) и насколько энергетически выгодно для элементов получать электроны (восстановление), реакция может не быть спонтанной. Путем подачи извне энергии для преодоления энергетического барьера спонтанной реакции желаемая реакция «разрешается» протекать при особых обстоятельствах.

     Основные компоненты, необходимые для проведения электролиза:

     • Электролит: вещество, содержащее свободные ионы, переносящие электрический ток.Если ионы неподвижны, как в твердой соли, то электролиз не может происходить.
     • Источник постоянного тока (DC): обеспечивает энергию, необходимую для создания или разряда ионов в электролите. Электрический ток переносится электронами во внешней цепи.
     • Два электрода: электрический проводник, который обеспечивает физический интерфейс между электрической цепью, обеспечивающей энергию, и электролитом.

     Типичная электролизная ячейка : Ячейка, используемая в элементарных химических экспериментах для получения газа в качестве продукта реакции и для измерения его объема.

     Широко используются электроды из металла, графита и полупроводников. Выбор подходящего электрода зависит от химической активности электрода и электролита, а также от стоимости производства.

     Другие системы, в которых используется электролитический процесс, используются для производства металлического натрия и калия, газообразного хлора, гидроксида натрия и хлората калия и натрия.

     Обозначение электрохимической ячейки

     Обозначение ячейки — это сокращение, которое выражает определенную реакцию в электрохимической ячейке.

     Цели обучения

     Произвести соответствующую запись электрохимической ячейки для данной электрохимической реакции

     Основные выводы

     Ключевые моменты

     • Анод и катод ячейки (полуэлементы) разделены двумя полосами или косыми чертами, которые представляют собой солевой мостик.
     • Анод расположен слева, а катод — справа.
     • Отдельные твердые, жидкие или водные фазы в каждой полуячейке написаны разделенными одной полосой.
     • Концентрации растворенных веществ могут быть указаны в скобках после обозначения фазы (s, l, g или aq).

     Ключевые термины

     • полуэлемент : любая из двух частей электрохимической ячейки, содержащая электрод и электролит.
     • электрод : Клемма, через которую электрический ток проходит между металлическими и неметаллическими частями электрической цепи. При электролизе электроды помещают в раствор отдельно.\ text {o} _ {\ text {окисление}} [/ latex]

       Обозначения ячеек — это сокращенное описание гальванических или гальванических (спонтанных) ячеек. Условия реакции (давление, температура, концентрация и т. Д.), Анод, катод и компоненты электрода описаны в этом уникальном сокращении.

       Напомним, что окисление происходит на аноде, а восстановление происходит на катоде. Когда анод и катод соединены проволокой, электроны текут от анода к катоду.

       Типичный гальванический элемент : Типичное расположение полуэлементов, соединенных в гальванический элемент.- \ rightleftharpoons 2 \ text {Ag} (\ text {s}) [/ latex]

       Правила обозначения ячеек

       1. Сначала описывается анодный полуэлемент; следует катодная полуячейка. В пределах данной полуячейки сначала указываются реагенты, а в последнюю очередь — продукты. Описание реакции окисления идет первым, а реакция восстановления — последним; когда вы ее читаете, ваши глаза движутся в направлении потока электронов. Ионы зрителя не включены.

       2. Одна вертикальная линия (|) проведена между двумя химическими веществами, которые находятся в разных фазах, но находятся в физическом контакте друг с другом (например,г., твердый электрод | жидкость с электролитом). Двойная вертикальная линия (||) представляет собой солевой мостик или пористую мембрану, разделяющую отдельные полуячейки.