Графитовые электроды ВДК ГОСТ 10720-75

Электроды ВДК — угольные (углеродные) неплавящиеся электроды для воздушно-дуговой строжки по ГОСТ 10720-75. Несмотря на распространённое в промышленности название «графитовые», по стандарту они относятся к угольным изделиям: изготавливаются из электротехнического углерода (кокс, технический углерод, каменноугольный пёк), а не из кристаллического графита. В строжке выполняют роль неплавящегося электрода — поддерживают дугу, которая расплавляет металл, после чего расплав выдувается струёй сжатого воздуха.

Типы угольных электродов по ГОСТ 10720-75

Стандарт ГОСТ 10720-75 регламентирует три типа угольных электродов для воздушно-дуговой обработки и сварки. Каждый тип выпускается в омеднённом исполнении и без покрытия.

• ВДК (воздушно-дуговые круглые) — диаметры 6, 8, 10 и 12 мм; основной тип для строжки;
• ВДП (воздушно-дуговые плоские) — прямоугольного сечения; применяются при строжке широких канавок и обработке плоских поверхностей;
• СК (сварочные круглые) — для сварки цветных металлов и соединения токопроводящих жил угольной дугой.

Медное покрытие омеднённых электродов снижает переходное сопротивление в зоне контакта с держателем, уменьшает окисление рабочей поверхности и стабилизирует дугу. Для строжки рекомендуются омеднённые электроды. Длина неомеднённого концевого участка любого типа по ГОСТ 10720-75 не должна превышать 30 мм — это зона захвата губками держателя.

Области применения электродов ВДК

Воздушно-дуговая строжка электродами ВДК применяется при следующих операциях:

• подготовка кромок под сварку, снятие фасок;
• удаление дефектных участков сварных швов — пор, трещин, непроваров, несплавлений;
• выборка корня шва с обратной стороны перед подваркой;
• удаление пригарного слоя и раковин в литых заготовках;
• прорезка пазов и технологических канавок в заготовках из различных металлов.

Процесс применим на углеродистых и легированных сталях, белом и сером чугуне, медных сплавах. При работе с алюминиевыми сплавами строжка угольными электродами применяется ограниченно: существует риск науглероживания поверхности канавки, что может ухудшить качество последующей сварки.

Конструкция и материал электродов ВДК

Стержень ВДК — монолитный цилиндр круглого сечения без ниппельных соединений и резьбы. Изготавливается методом экструзии из смеси нефтяного или каменноугольного кокса, технического углерода (сажи) и каменноугольного пёка в качестве связующего. После формования стержни обжигаются. Удельное электрическое сопротивление электротехнического угля значительно выше, чем у графита, поэтому поверхность омеднённых электродов покрывается слоем меди, толщина и сплошность которого нормируются ГОСТ 10720-75.

Электрод расходуется с рабочего конца; по мере сгорания его периодически выдвигают из зажима держателя.

Токовые режимы и геометрия канавки

Рабочий ток выбирают исходя из диаметра электрода и требуемого размера выборки. Приведённые значения — ориентировочные, из эксплуатационных руководств. ГОСТ 10720-75 нормирует геометрию и свойства электродов, но не режимы источника питания.

Диаметр, мм	Рекомендуемый ток, А	Ширина канавки, мм	Глубина канавки, мм
6	250–350	9–11	4–6
8	350–500	11–13	6–9
10	450–600	13–15	8–12
12	600–800	—	—

Превышение верхней границы рекомендованного тока ускоряет расход электрода, повышает тепловую нагрузку на держатель и снижает качество поверхности канавки.

Режимы работы: полярность, давление воздуха, угол наклона

Полярность тока

Полярность выбирается в зависимости от обрабатываемого металла:

• Обратная полярность (DC+, «плюс» на электроде) — для углеродистых и легированных сталей. Концентрированный нагрев, стабильная дуга, эффективное удаление расплава.
• Прямая полярность (DC−, «минус» на электроде) — для серого чугуна и цветных металлов (медные сплавы). При обратной полярности на этих материалах нагрев рассредоточивается, дуга становится неустойчивой.

Работа на переменном токе технически допустима, но нестабильна и в производственной практике применяется редко.

Давление воздуха

Рабочее давление в магистрали строгача — 0,4–0,6 МПа (4–6 атм). При давлении ниже 0,4 МПа расплавленный металл не полностью удаляется из канавки, что приводит к шлаковым включениям и повторному затвердеванию. Значительное превышение 0,6 МПа нарушает стабильность дуги. Компрессор должен поддерживать давление без значительных просадок на протяжении всего рабочего цикла.

Угол наклона и вылет электрода

Электрод удерживают под углом 30–45° к поверхности детали: уменьшение угла формирует более широкую и мелкую канавку, увеличение — более узкую и глубокую. Вылет электрода (расстояние от губок держателя до зоны дуги) — 80–100 мм; по мере сгорания электрод выдвигают из зажима.

Требования к оборудованию

Для воздушно-дуговой строжки электродами ВДК необходимо следующее оборудование:

• источник постоянного тока с напряжением холостого хода не менее 60 В и мощностью, достаточной для длительной работы на выбранном токе;
• специальный держатель-строгач с воздушными соплами вдоль электрода и совмещённым кабелем-шлангом (подача тока и сжатого воздуха в едином шланг-пакете);
• компрессор с ресивером, обеспечивающий давление 0,4–0,6 МПа при расходе воздуха, соответствующем выбранному диаметру электрода;
• очищенная рабочая поверхность — толстая окалина, краска и масла затрудняют возбуждение и поддержание дуги.

Поставка электродов ВДК

Электроды ВДК по ГОСТ 10720-75 поставляются в стандартных диаметрах 6, 8, 10 и 12 мм в омеднённом исполнении. Партии сопровождаются документами, подтверждающими соответствие геометрических размеров и физико-механических показателей требованиям стандарта. Для подбора диаметра и исполнения под конкретный источник тока и технологическую задачу обращайтесь к менеджерам.

Для крепления и замены электродов ВДК предназначены специализированные держатели графитовых электродов с узлом подачи воздуха. Другие типы угольных и графитированных электродов для высокотемпературных электродуговых процессов — в разделе электроды графитовые для дуговых печей.