6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Теория сварки электродом

Развитие электрической дуговой сварки

История дуговой сварки

Первое практическое применение дуга в электрической сварке металлов получила лишь в 1882 г., когда Н. Н. Бенардосом был создан в Санкт-Петербурге «Способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока», названный им «электрогефест».

По заключению академиков Н. С. Курнакова, О. Д. Хвольсона и других сущность этого способа состояла в том, что обрабатываемый предмет соединяется с одним, а уголь с другим полюсом электрического источника и образующейся между обрабатываемыми предметом и углем вольтовой дугой производится действие, подобное тому, которое производится пламенем паяльной трубки при накаливании и оплавлении металла. Специальный угольный электрод или электрод «из другого проводящего вещества» вставляется в держатель и дуга поддерживается от руки.

В 1888 — 1890 гг. способ использования тепла электрической дуги для сварки металлов был усовершенствован горным инженером Н. Г. Славяновым, заменившим угольный электрод исключительно металлическим и разработавшим полуавтомат для подачи металлического электрода по мере его сгорания и поддержания дуги, названной им «плавильником».

Сущность способов электрической дуговой сварки, созданных в результате работ талантливых инженеров-изобретателей Н. Н. Бенардоса и Н. Г. Славянова, остается неизменной до наших дней и может быть охарактеризована следующим образом: электрическая дуга, образующаяся между электродом и соединяемыми частями изделия, своим теплом оплавляет основной материал изделия и расплавляет подаваемый в зону пламени дуги электрод — присадочный материал, который в виде капель расплавленного металла заполняет место соединения и сплавляется с основным металлом изделия. Общее тепловыделение дуги при этом регулируется путем подбора соответствующего режима, основным параметром которого является ток.

В практическом применении в способы вносились и вносятся многочисленные усовершенствования, не меняющие существа процессов, но повышающие их практическую ценность. Развитие созданных способов сварки шло вместе с развитием энергетических основ сварочной техники в направлении повышения качества и производительности сварочных работ.

Основными условиями, способствовавшими этому развитию, были:

обеспечение устойчивой работы дуги ;

получение надлежащего качества и прочности соединения.

Первое условие было выполнено путем создания источников тока, обладающих характеристиками, определяемыми свойствами электрической дуги в условиях сварки.

Дуга как основной источник нагрева и потребитель энергии при сварке характеризуется динамической нагрузкой, при которой в промежутки времени, измеряемые сотыми долями секунды, в цепи дуги происходят резкие изменения электрического режима.

Плавление электрода и переход металла с электрода на изделие вызывает резкие колебания длины дуги и повторяющиеся через очень малые промежутки времени короткие замыкания источника питания дуга (до 30 раз в секунду). Ток и напряжение при этом не сохраняют постоянного значения, а имеют мгновенные изменения от некоторого значения до максимального и обратно.

Подобные резкие изменения нагрузки нарушают состояние равновесия системы электрическая дуга — источник тока. Для того, чтобы дуга могла гореть длительно при определенной величине тока, не угасая и не переходя в другие формы электрического разряда, необходимо, чтобы источник тока, питающий дугу, быстро реагировал бы на происходящие изменения в режиме дуги и обеспечивал бы ее устойчивую работу.

В начале развития электросварочного машиностроения это осуществлялось путем применения балластных сопротивлений, включаемых для ограничения тока и успокоения дуги последовательно в главную цепь электрических машин. В дальнейшем были созданы специальные источники тока с падающими характеристиками и малой магнитной инерцией, полностью обеспечивавшие требования, вытекающие из свойств сварочной дуги.

Параллельно с развитием электросварочного машиностроения проводились исследования, позволившие установить основные параметры статической характеристики дуги в условиях сварки и исследовать оптимальные условия и основные электрические параметры источников тока и их влияние на устойчивость и непрерывность горения дуги при сварке.

В последующий период на основе исследований статики и динамики процесса в электросварочных машинах разрабатывается классификация систем сварочных машин и аппаратов и создается единая обобщенная теория сварочных машин.

Особенности процесса электрической дуговой сварки

Процесс электрической дуговой сварки представляет весьма сложный комплекс явлений физических, химических и электрических, протекающих непрерывно во всех стадиях в чрезвычайно короткие промежутки времени. По сравнению с обычными металлургическими процессами плавления металла сварочный процесс отличается:

малым объемом ванны расплавленного металла;

высокими температурами нагрева металла, что при больших скоростях и локализованном характере нагрева приводит к высоким градиентам температур:

неразрывной связью между наплавленным металлом и основным, причем последний является как бы изложницей для первого.

Таким образом, нагретый и расплавленный металл в малой по объему сварочной ванне окружен значительной массой основного металла, имеющего более низкую температуру. Это обстоятельство, естественно, определяет большие скорости нагрева и охлаждения металла и, как следствие, определяет характер и направление реакций, протекающих в сварочной ванне.

Проходя через дуговой промежуток, расплавленный присадочный металл подвергается воздействию атмосферы дуги при очень высоких температурах, что влечет за собой окисление металла и поглощение им газов, причем в дуге наблюдается активизация инертных газов (в первую очередь азота), активность которых в обычных металлургических процессах незначительна.

Воздействию атмосферы дуги также подвергается расплавленный металл в сварочной ванне, где протекают физико-химические реакции между металлом, его примесями и поглощенными им газами. В результате этих явлений наплавленный металл шва имеет повышенное содержание кислорода и азота, что, как известно, снижает механические характеристики металла.

При переходе металла в дугу и пребывании его в расплавленном состоянии в месте соединения примеси в железе, а также легирующие присадки выгорают, что также ухудшает механические свойства металла. Газы, образующиеся при выгорании примесей, а также растворенные в металле, при отвердевании расплавленного металла могут привести к образованию раковин и пор в наплавленном металле.

Таким образом, процессы, протекающие при сварке, затрудняют получение наплавленного металла высокого качества. Эти трудности оказались такими, что получение сварного шва с характеристиками, приближающимися к характеристика свариваемого металла, что является основным показателем качества сварки, без принятия специальных мер оказалось невозможным.

Совершенствование технологии дуговой сварки

Основным мероприятием, повышающим качество и прочность соединения металла в существующих методах электродуговой сварки, было применение специальных покрытий — обмазок на электродах.

В первоначальный период функцией подобных покрытий-обмазок являлось облегчение зажигания и увеличение устойчивости дуги благодаря их ионизирующему действию. В дальнейшем, с развитием толстых или качественных покрытий, функцией которых помимо увеличения устойчивости дуги являлось улучшение химического состава и структуры наплавленного металла, было значительное повышение качества сварки.

Развитие специальных покрытий на электродах позволило в последние годы распространить применение основных способов для сварки и резки металлов под водой. В этом случае назначение покрытий на электродах еще заключается в том, чтобы (вследствие своего более медленного сгорания, чем электрод) поддерживать защитный козырек вокруг дуги и газами, выделяющимися при сгорании покрытий, образовать пузырь, в котором горит дуга.

Одновременно с повышением качества свариваемого соединения шло и повышение производительности сварочных работ, которое при ручной сварке достигалось путем увеличения мощности сварочной дуги с одновременным увеличением диаметра металлического электрода. Значительное повышение мощности и увеличение размеров электродов привело к замене ручной сварки автоматической.

Наибольшие трудности в автоматической сварке представлял вопрос об электродных покрытиях-обмазках, без которых качественная сварка при современных требованиях почти невозможна.

Удачным решением явилась подача раздробленного зернообразного покрытия-флюса не на электрод, а на основной металл. В этом случае дуга горит под слоем флюса, благодаря чему более эффективно используется тепло дуги, и шов защищается от воздействия воздуха. Это дополнение явилось тем усовершенствованием основного способа сварки с металлическим электродом, которое позволило значительно повысить производительность и улучшить качество сварного шва.

Возможность управления тепловым состоянием соединяемых металлов при использовании современных источников питания сварочной дуги позволяет осуществить все переходные формы процесса соединения от пластического до жидкого, расплавленного состояния материалов. Это обстоятельство открывает новые возможности соединения не только разнородных металлов, но и неметаллических материалов между собой.

С усовершенствованием технологических процессов сварки повышалась прочность и надежность сварных конструкций. В первоначальный период, когда сварочный процесс осуществлялся исключительно вручную, электрическая дуговая сварка находила применение во всевозможных работах восстановительного и ремонтного характера.

Значение электрической дуговой сварки, как одного из основных и передовых технологических процессов, является в настоящее время бесспорным. Опыт применения сварки в различных отраслях промышленности со всей очевидностью доказал, что этот метод металлообработки позволяет получить не только экономию металла (25 — 50%), но и значительно ускорить производство работ всех видов металлических конструкций.

Развитие механизации и автоматизации процесса, направленное к непрерывному повышению производительности в сочетании с неуклонным повышением качества и прочности сварки, еще более расширяет области ее применения. В настоящее время электрическая дуговая сварка является ведущим технологическим процессом при изготовлении всех видов металлических конструкций, работающих под действием статических и динамических нагрузок при низких и высоких температурах.

Другие интересные и полезные статьи про электричеcкую сварку:

Основные виды сварки

Сварка электротоком делится на 2 принципиальных класса: недуговая и дуговая.

Недуговую сварку чаще называют контактной. В контактной сварке электроды, подающие ток, прикладываются непосредственно к металлу, который сваривают. Сквозь метал, расположенный между поднесенными электродами, подается короткий, но очень мощный разряд тока (тысячи ампер). Сплавление при этом получается только между приложенными электродами. Если электроды расположены прямо друг против друга, то сварное соединение получается точечным. Хотя точечная сварка – не единственный вид контактной сварки, но зато самый распространенный. Поэтому понятия «точечной сварки» и «контактной сварки» часто используют в виде синонимов. Напряжение точечной сварки составляет считанные вольты. Поэтому контактная сварка применяется преимущественно для скрепления тонколистового металла. Например, в автомобилестроении.

Читать еще:  Как наплавить металл электродом?

В строительстве гораздо большее распространение получила сварка электродуговая. При электродуговой сварке между источником тока (электродом) и свариваемым металлом находится небольшой промежуток, заполняемый электрической дугой. Ошибочно предполагать, что это промежуток воздуха. Это промежуток ионизированного газа, проводящего ток. Дуговая сварка, как мы ее представляем сегодня, без газа невозможна. Просто газ может подаваться из отдельного баллона, а может образовываться в результате горения обмазки электрода.

Самыми распространенными в строительстве являются следующие технологии:

  • ММА (в отечественной классификации – ручная дуговая сварка, или РДС)
  • TIG (аргоно-дуговая)
  • MIG-MAG (полуавтоматическая, проволокой).

Популярность данного вида сварки предопределена как раз отсутствием необходимости таскать с собой баллон с газом. Обмазка электрода – и есть «застывшее» газовое облако. Как только электрод коснется металла и полученный ток короткого замыкания расплавит металл электрода, расплавится и обмазка вокруг него. Образовавшееся облако газа обеспечит проводящую ионизированную среду для дуги и защиту расплавляемого металла от доступа кислорода.

Электроды подбираются по типу металла и диаметру. Тип металла важен, так как в процессе работы метал стержня электрода капля по капле перетекает в свариваемый метал и сплавляется с ним. Для крепкого соединения металл стержня электрода и свариваемый метал должны быть идентичны. На упаковке электродов всегда указывается, для каких металлов подходят данные электроды.

После того, как определились с типом электрода, необходимо определиться с его толщиной. Вопрос новичка: зачем нужны электроды разных диаметров? Все просто. Чем толще электрод, тем больше сила тока, которая его может расплавить. То же и с кромками свариваемого металла. Поэтому толщина электрода подбирается под толщину свариваемого металла. Для черных металлов рекомендуется:

Технология ММА позволяет работать с большинством распространенных металлов, за исключением алюминия и сплавов на его основе. Хотя теоретически и это возможно при наличии помощника, если добиться, чтобы зачищенные алюминиевые поверхности не успевали покрыться пленкой до расплавления. Но правильнее, конечно, просто использовать подходящие для этого сварочные технологии.

Потребители сварки TIG – сплошь профессионалы и продвинутые пользователи, причем почти поголовно не строительного направления. TIG обеспечивает более аккуратные швы, но сильно уступает ММА в производительности и простоте использования.

Например, многие «любители», отточив свое мастерство на аппаратах ММА, испытывают досаду от неудач при первом опыте с TIG. Оказывается, в отличие от ММА, зажечь дугу аппаратом TIG, если только он не оборудован таким устройством, как осциллятор, непросто. (А практически все аппараты «2 в 1» не оборудованы, конечно). Чиркает сварщик вольфрамовым электродом – искра есть, а дугу поднять не получается. Но вот бывалый сварщик подкладывает под электрод кусочек угля – и дуга пошла без проблем. Не случайно, что в продажах розничных магазинов специализированные аппараты TIG редко превышают долю в 1%.

Отдельного упоминания в сварке TIG заслуживают аппараты с возможностью переключения на режим переменного сварочного тока, т.н. AC/DC. Вот эти аппараты и являются основным оборудованием для сварки алюминия. Именно они преимущественно и составляют этот самый 1% TIG в розничных продажах сварочного оборудования.

MIG-MAG

Полуавтоматическая сварка проволокой применяется в основном для сварки листового металла. Поэтому традиционно ее основная сфера применения – кузовной ремонт, а также строительство конструкций из черного тонколистового металла. Использование проволоки вместо сменных электродов сильно повышает производительность. На бытовых аппаратах используются катушки емкостью 1 и 5 кг, а на профессиональных – 5 или 15 кг.

Проволока может использоваться как обычная (без обмазки), так и с обмазкой (т.н. флюсовая). В первом случае обязательно применение баллона с газом (режим GAS). Во втором баллон не требуется (NO GAS). Несмотря на то, что работать без баллона удобнее, в продажах с большим отрывом лидирует проволока без обмазки. Причина банальна: она гораздо дешевле флюсовой. Кроме того, многие профессионалы считают, что аккуратность швов в среде газа от баллона получается выше.

Несмотря на то, что данный вид сварки тоже относится к электродуговой, принцип устройства у MIG-MAG принципиально отличается от принципов MMA и TIG. В ММА и TIG важно поддерживать стабильность тока, несмотря на колебания электрода, в MIG-MAG важно поддерживать стабильность напряжения дуги. А сила сварочного тока в аппаратах MIG-MAG – показатель условный (хотя по привычке, выработанной в ММА, большинство ориентируется именно на него). Сила сварочного тока в MIG-MAG будет зависеть от выставленного напряжения, диаметра используемой проволоки, применяемого газа и скорости подачи проволоки. Так что сделать из аппарата ММА полуавтомат MIG-MAG путем приделывания блока подачи проволоки и горелки не получится.

Ручная дуговая сварка покрытым электродом MMA

Рисунок 1. Схема сварки покрытым металлическим электродом

Электрод состоит из электродного стержня и электродного покрытия (см. рисунок 1). Электродный стержень – сварочная проволока; электродное покрытие – многокомпонентная смесь металлов и их оксидов. По функциональным признакам компоненты электродного покрытия разделяют:

  • Газообразующие:
    • защитный газ;
    • ионизирующий газ;
  • Шлакообразующие:
    • для физической изоляции расплавленного металла от активных газов атмосферного воздуха;
    • раскислители;
  • рафинирующие элементы;
    • легирующие элементы;
  • Связующие;
  • Пластификаторы.

Техника выполнения шва и режим сварки

Зажигание сварочной дуги

Перед зажиганием (возбуждением) дуги следует установить необходимую силу сварочного тока, которая зависит от марки электрода, типа сварного соединения, положения шва в пространстве и др.

Зажигание (возбуждение) производиться двумя способами. При первом способе электрод подводят перпендикулярно к месту начала сварки и после сравнительно легкого прикосновения к изделию отводят верх на расстояние 25 мм. Второй способ напоминает процесс, зажигая спички. При обрыве дуги повторное зажигание ее осуществляется впереди кратера на основном металле с возвратом к наплавленному металлу для вывода на поверхность загрязнений, скопившихся в кратере. После этого сварку ведут в нужном направлении.

Применение того или иного способа зажигания дуги зависит от условий сварки и от навыка сварщика.

Положение и перемещение электрода при сварке

Положение электрода зависит от положения шва в пространстве. Различают следующие положения швов: нижнее, вертикальное и горизонтальное на вертикальной плоскости, потолочное. Сварку вертикальных швов можно выполнять сверху вниз и снизу вверх.

При сварке в нижнем положении электрод имеет наклон от вертикали в сторону направления сварки. Перемещение электрода при сварке может осуществляться способами «к себе» и «от себя».

При отсутствии поперечных колебательных движений конца электрода ширина валика равна (0,8 — 1,5) d электрода. Такие швы (или валики) называют узкими, или ниточными. Их применяют при сварке тонкого металла и при наложении первого слоя в многослойном шве.

Получение средних швов (или валиков), ширина которых обычно не более (2 — 4) d электрода, возможно за счет колебательных движений конца электрода. Основные варианты колебательных движений конца электрода показаны на рисунке 2.

Рисунок 2. Основные виды траекторий поперечных колебаний конца электрода

Порядок выполнения швов

В зависимости от длины различают короткие (250 300 мм), средние (350 1000 мм) и длинные (более 1000 мм) швы.

В зависимости от размеров сечения швы выполняют однопроходными или однослойными, многопроходными или многослойными. Однопроходная сварка производительна и экономична, но металл шва недостаточно пластичен вследствие грубой столбчатой структуры металла шва и увеличенной зоны перегрева. В случае многослойной сварки каждый нижележащий валик проходит термическую обработку при наложении последующего валика, что позволяет получить измельченную структуру металла шва и соответственно повышенные механические свойства шва и сварочного соединения.

Расположение слоев при многослойной сварке бывает трех видов наложения; последовательное каждого слоя по всей длине шва, «каскадным» способом и способом «горки». Оба последних способа применяют при сварке металла значительной толщины (более 20 25 мм). При выполнении многослойных швов особое внимание следует уделять качественному выполнению первого слоя в корне шва. Провар корня шва определяет прочность всего многослойного шва.

Подбор силы тока и диаметра электрода

Силу сварочного тока выбирают в зависимости от марки и диаметра электрода, при этом учитывают положение шва в пространстве, вид соединения, толщину и химический состав свариваемого металла, а также температуру окружающей среды. При учете всех указанных факторов необходимо стремиться работать на максимально возможной силе тока.

Таблица 1 — Выбор диаметра электрода при сварке стыковых соединений

Толщина деталей1,5-2,03,04,0-8,09,0-12,013,0-15,016,0-20,0более 20
Диаметр электрода1,6-2,03,04,04,0-5,05,05,0-6,06,0-10,0

Таблица 2 — Выбор диаметра электрода при угловых и тавровых соединений

Катет шва3,04,0-5,06,0-9,0
Диаметр электрода3,04,05,0

Силу сварочного тока определяют по формуле

где dэ — диаметр электрода (электродного стержня), мм;

j — допускаемая плотность тока, А/мм 2 .

Таблица 3 — Значения допускаемой плотности тока в электроде

Вид покрытияДопускаемая плотность тока j в электроде, А/мм2, при диаметре электрода dэ, мм
3456
Рудно-кислое, рутиловое14,0-20,011,5-16,010,0-13,59,5-12,5
Фтористо-кальциевое13,0-18,510,0-14,59,0-12,58,5-12,0

При приближённых подсчётах величина сварочного тока может быть определена по одной из следующих формул:

где dэ — диаметр электрода (электродного стержня), мм;

k1, k2, α — коэффициенты, определённые опытным путём:

Ручная электродуговая сварка: принцип действия, базовые основы технологии выполнения, техника безопасности

Сварка – создание неразъёмного соединения путём установления межатомных связей между соединяемыми предметами при нагревании. Проще – когда атомы свариваемых кромок, расплавляясь и перемешиваясь в месте соединения, образуют сварной шов. Сваривают металлы и неметаллические материалы: стекло, пластмассу и другие.

Читать еще:  Как заварить чугун обычным электродом?

Процесс дуговой сварки – плавление материала в месте соединения деталей. На электрод подаётся электрический ток, между ним и свариваемым металлом при контакте возникает электрическая дуга, в зоне которой материал оплавляется, образуя сварочную ванну.

Виды электродуговой сварки

По уровню автоматизации электродуговая сварка подразделяется на четыре вида:

Классификация и способы

Электродуговая сварка классифицируется по методу защиты сварочной ванны:

  • не защищена – процесс происходит при свободном доступе воздуха;
  • в вакууме – воздух откачивается;
  • шов делается в защитном газе – инертном или активном;
  • процесс под флюсом – жидкий металл защищается от воздуха расплавленным шлаком, образующимся при плавлении флюса;
  • комбинированные способы защиты.

По виду тока подразделяется на сварку:

  • переменным – от трансформатора;
  • постоянным – от сети с помощью выпрямителя или генератора;
  • импульсно-дуговым – электричество подаётся импульсами, это позволяет контролировать дугу при условии регулирования тока.

Разновидности

Типы процессов различают по типу дуги:

  • прямого действия – возникает между электродом и свариваемой деталью;
  • косвенного действия – дуга горит между анодом и катодом, а металл не входит в электрическую цепь;
  • дуга горит между плавящимися электродами и соединяемыми кромками, электропитание переменным трёхфазным током;
  • сжатая дуга – радиус горения ограничивают подающиеся к месту сваривания струи газа.

Электроды бывают плавящимися (стальными, чугунными, алюминиевыми, медными) и неплавящимися. Первые выполняют и функцию присадочного материала. Для ручной дуговой – электроды в виде стержней круглого сечения различного диаметра. Состав материала обмазки выбирается в зависимости от металла свариваемых частей и особенностей техпроцесса.

Ручная дуговая сварка

Параметры ручной электродуговой сварки указаны в межгосударственном стандарте ГОСТ 5264-80, действующим взамен принятого в СССР в 1981 году ГОСТ 5264-69. В нём учтены:

  • тип соединения;
  • форма подготовленных кромок;
  • характер сварного шва;
  • поперечное сечение шва и кромок;
  • толщина свариваемых деталей.

ГОСТ регламентирует предельные отклонения в сочетаниях вышеперечисленных признаков. Требования ГОСТ 5264-80 не распространяются на сварные соединения стальных трубопроводов, для них – ГОСТ 16037-80.

Принцип действия

Источником нагрева соединения является сварочная дуга – концентрированная лучистая энергия в промежутке между электродом и изделием. Питание происходит от трансформатора при переменном токе или преобразователя – при постоянном. От источника питание подаётся проводами на электрод, зажатый в держателе, и на изделие. При контакте между ними возникает дуга. Шов образуется от расплавления электрода и соединяемой кромки.

Создание дуги

Дуга возникает от нагревания торца электрода, являющийся в электрической цепи катодом. Он соприкасается с изделием, цепь замыкается. При прохождении тока через контакт с большим сопротивлением выделяется большое количество тепловой энергии. При отрыве электрода на расстояние 1-2 миллиметра зажигается дуга, и начинается термоэлектронная эмиссия. Зажигание и горение возможны при наличии трёх компонентов:

  1. Электрический источник питания, у которого напряжение холостого хода выше напряжения дуги.
  2. Ионизация в столбе дуги.
  3. Реактивное сопротивление в сварочной цепи – это повышает стабильность горения.

Схема сварочной дуги

Области сварочной дуги

Сварочная дуга включает в себя три основные зоны:

  1. Катодная – находится между столбом дуги и поверхностью катода.
  2. Столб дуги – между катодной и анодной зонами.
  3. Анодная – состоит из анодного пятна и приэлектродной части. Ток в ней образуется потоком электронов из столба.

Под влиянием высокой напряжённости возле катода с его пятна вырываются свободные электроны, которые летят к аноду. За счёт бомбардировки электронов происходит интенсивное нагревание катода.

Источники питания

Трансформатор – источник питания электрической дуги. Напряжение подаваемого из сети тока изменяется регулировкой расстояния между первичной и вторичной обмоткой: приближение уменьшает индуктивное сопротивление и увеличивает ток. Удаление уменьшает его. Обмотка, подключенная к сети – первичная, к держателю и свариваемому изделию – вторичная.

Примерная стоимость трансформаторов. Яндекс.Маркет

Используемые электроды

При сварке постоянным и переменным током электроды применяют разные, маркировка первых имеет в маркировке буквенную аббревиатуру УОНИ, вторых – МР. И те, и другие покрываются специальной обмазкой для сварки сталей:

  • углеродистых и низкоуглеродистых конструкционных;
  • легированных конструкционных;
  • легированных теплоустойчивых;
  • высоколегированных с особыми свойствами;
  • для наплавки поверхностных слоёв с особыми свойствами.

По толщине обмазки в прямой зависимости от соотношения диаметра электрода к диаметру стального сердечника:

  • с тонким покрытием, соотношение меньше 1,20;
  • со средним, D/d между 1,20 и 1,45;
  • с толстым, D/d между 1,45 и 1,80;
  • с особо толстым, D/d больше 1,80.

По составу покрытия маркируются:

  • кислое – А;
  • целлюлозное – Ц;
  • рутиловое – Р;
  • основное – Б;
  • прочие – П.

Смешанное покрытие отмечается сочетанием соответствующих ему символов.

Ещё одна маркировка – по положению электрода по отношению к поверхности детали:

  • для всех – 1;
  • для всех, кроме вертикального – 2;
  • для нижнего, горизонтального к вертикальной плоскости сварки и вертикального снизу вверх – 3;
  • для нижнего и нижнего в лодочку (свариваемые поверхности под прямым углом) – 4.

Примерная стоимость электродов. Яндекс.Маркет

Технология выполнения ручной дуговой сварки

Перед основным процессом проводят подготовительные, без которых сварной шов не будет качественным: правку, очистку, разметку, резку и сборку. Зажигание дуги между электродом и изделием выполняется в два приёма: прикосновение к поверхности, короткое замыкание, отрыв на расстояние, равное диаметру электрода. Зажигают двумя способами: впритык и чирканьем. В первом случае металл разогревается в точке, где происходит короткое замыкание, во втором – в нескольких местах.

После зажигания электродный и основной металлы начинают плавиться, на месте шва образуется ванна расплава. Задача сварщика – поддерживать длину дуги постоянной, от этого зависит качество соединения. Оптимальная длина дуги – от 0,5 до 1,1 диаметра.

Угол наклона к поверхности обеспечивает достаточную глубину плавления свариваемых деталей. Также он зависит от толщины и состава металла, диаметра электрода, толщины и вида покрытия, расположения сварки в пространстве.

Перемещение электрода

Если вести сварку вдоль линии соединения, то ширина валика зависит только от сварочного тока и скорости операции, она составит не больше 1,5 от диаметра электрода. Такие швы не обеспечивают качество сварки толстых листов металла. Крепкий шов и широкий валик получится, если вести процесс колебательными движениями электрода из стороны в сторону.

Что влияет на качество и размеры сварного шва

Эти два показателя зависят от выбора режима сварки:

  • диаметр и угол наклона электрода;
  • скорость;
  • напряжение на дуге;
  • сварочный ток.

Диаметр электрода выбирают исходя из толщины металла и типов соединения и шва. На качество шва существенно влияет длина дуги. На практике оптимальную её величину определили в 2-8 мм.

Сварочный ток устанавливают в зависимости от диаметра электрода.

Плюсы и минусы

К достоинствам ручной дуговой сварки относят:

  • простоту процесса, компактность и мобильность оборудования;
  • возможность работать в разных пространственных положениях;
  • сваривание в труднодоступных местах.
  • зависимость от квалификации специалиста;
  • низкая эффективность по сравнению с автоматизированными процессами;
  • вредное влияние на организм сварщика.

Техника ручной дуговой сварки труб покрытыми электродами

Сварка неповоротного вертикального стыка

Сварной шов выполняется за два приема. Периметр стыка условно делится вер тикальной осевой линией на два участка, каждый из которых имеет три характерных положения:

  • потолочное (позиции 1-3);
  • вертикальное (позиции 4-8);
  • нижнее (позиции 9-11).

Каждый участок сваривается с потолочного положения. Сварка ведется только короткой дугой:

lmin=0,5 dэ, мм,
где dэ — диаметр электрода.

Оканчивают шов в нижнем положении.

Сварку каждого из участков начинают со смещением на 10-20 мм от вертикальной осевой. Участок перекрыт ия швов — «замковое» соединение — зависит от диаметра трубы и может быть от 20 до 40 мм. Чем больше диаметр трубы, тем длиннее «замок»

Начальный участок шва выполняют в потолочном положении «углом назад» (поз. 1,2). При переходе на вертикальное положение (поз. 3-7) сварка ведется «углом вперед». По достижении позиции 8 электрод ориентируют под прямым углом, а, перейдя в нижнее положение, сварку вновь ведут «углом назад».

Перед сваркой второго участка нужно зачистить начальный и конечный участки шва с плавным переходом к зазору или к предыдущему валику. Сварку второго участка следует выполнять так же, как и первого.

Для корневого шва применяют электрод диаметром 3 мм. Сила тока в потолочном положении 80-95 А. На вертикали ток рекомендуется уменьшить до 75-90 А. При сварке в нижнем положении ток увеличивают до 85-100 А.

При сварке труб с качественным формированием корня шва без подварки проплавление достигается путем постоянной подачи электрода в зазор. Добиваясь проплавления внутри трубы, можно получить шов с выпуклой поверхностью, что по требует последующей механической его зачистки в потолочном положении.

Заполнение разделки труб с толщиной стенки более 8 мм происходит неравномерно. Как правило, отстает нижнее положение. Для выравнивания заполнения разделки необходимо дополнительно наплавить валики в верхней части разделки. Предпоследние слои должны оставить незаполненную разделку на глубину не более 2 мм.

Облицовочный шов сваривают за один или несколько проходов.

Предпоследний валик заканчивают так, чтобы разделка осталась незаполненной на глубину 0,5-2 мм, а основной металл по краям разделки был переплавлен на ширину 1/2 диаметра электрода.

При сварке труб диаметром менее 150 мм с толщиной стенки менее 6 мм, а также в монтажных условиях, когда источник питания удален от места работы, сварку ведут при одном и том же значении сварочного тока. Рекомендует ся подбирать токовый режим но потолочному положению, ток в котором достаточен и для нижнего положения. При сварке на подъеме из потолочною положения в вертикальное, чтобы не было чрезмерного проплавления, следует прибегнуть к прерывистому формированию шва. При этом способе периодически прерывают процесс горения дуги на одной из кромок.

Читать еще:  Сварка рельсовых стыков электродами

В зависимости от толщины стенки трубы, зазора и притупления кромок рекомендуется выполнять сварку «мазками» одним из способов:

2. При большой толщине металла зажигают и обрывают дугу на одной и той же кромке.

Не рекомендуется зажигать дугу в том месте, где только что был ее обрыв. Нельзя не оборвав дугу, перемещать электрод вперед но разделке, а затем вновь возвращаться на шов.

Сварка неповоротного горизонтального стыка

Сварка с формированием стабильного проплавления ведется электродом диаметром 3 мм. Сварочный ток выбирают в зависимости от толщины основного металла, зазора между кромками и толщины притупления. Наклон электрода составляет 80-90° к вертикали. При сварке «углом назад» наклон обеспечивает максимальное проплавление, а «углом вперед» — минимальное.

При недостаточном проплавлении длину дуги следует держать короткой, а при нормальном проплавлении — средней.

Корневой шов лучше выполнясь с минимальными размерами сварочной ванны, чтобы не было подрезов и наплывов с обратной стороны шва

Второй валик формируют так, чтобы расплавлять первый корневой шов и обе кромки трубы. Сварочный ток устанавливают в среднем диапазоне. Наклон электрода — такой же, как при сварке первою корневою шва. Сварку ведут «углом назад». Скорость выбирают такой, чтобы внешний вид валика был нормальным (не выпуклым и не вогнутым).

Третий валик лучше выполнять на повышенных режимах. Сварку ведут иод прямым углом или «углом назад». Скорость выбирают такой, чтобы валик был выпуклым, с полочкой для удержания металла ванны последующего валика. Траектория дуги должна совпадать с краем второго валика.

Четвертый валик — горизонтальный. Его выполняют на тех же режимах, что и третий. Электрод наклоняют под углом 80-90° к вертикальной поверхности трубы. Скорость сварки поддерживают такой, чтобы расплавлялись верхняя кромка разделки, поверхность второго валика и вершина третьего валика. Внешний вид четвертого валика должен быть нормальным.

«Замковые» соединения сваривают с плавным увеличением размера шва в начале и уменьшением на конечном участке, «набегающим» на начало шва на 20-30 мм.

Многопроходную сварку труб рекомендуется вести по спирали. Тогда получается меньше «замковых» соединений.

Сварку лицевого слоя надо выполнять электродами того же диаметра, какие использовались при заполнении разделки, но не более 4 мм. Последний верхний валик укладывают на более высокой скорости, чтобы он оказался узким и плоским.

Ручная дуговая сварка — основы, технологии, особенности

Ручная дуговая сварка применяется на многих предприятиях и производствах. Она отличается простотой технологического процесса, экономностью расходных материалов, и компактностью некоторых видов оборудования, что удобно для маневренности. Вести работу аппаратами для ручной дуговой сварки покрытыми электродами можно в полноценном режиме по десять часов в день. Поскольку многие учебные заведения преподают данный метод и технологию сваривания металлических частей, найти хороших специалистов для работы не сложно. Начинающим сварщикам важно хорошо знать что такое ручная дуговая сварка, каковы ее технологии, режимы и возможности.

Сварка MMA — что это такое?

MMA сварка — это способ соединения двух металлических частей при помощи электрической дуги и плавящегося покрытого электрода. Перевод аббревиатуры подразумевает ручное управление этим процессом. Суть метода заключается в замыкании электрической цепи, в результате которой образуется сварочная дуга. Высокая температура производит расплавление кромок металла и стержня электрода. Образуется сварочная ванна.

В качестве источника тока используются различные трансформаторы, генераторы, и преобразователи, выдающие переменное и постоянное напряжение. Для работы используется два кабеля (+ и -), один из которых крепится на изделие, а второй снабжается держателем электрода и находится в руках сварщика. В зависимости от того, какой вид кабеля крепится к массе, определяется полярность сварки. Этого требует режим сваривания различных металлов.

Ручная электродуговая сварка предусматривает защиту сварочной ванны от воздействия газов атмосферы. За этот процесс отвечает покрытие электродов. Его действие можно увидеть на многочисленных видео. Снабженное специальным составом, плавясь от температуры дуги, покрытие выделяет собственные газы, защищающие сварочную ванну и предотвращающие попадание кислорода в зону горения дуги. Без специальной обмазки ручная дуговая сварка была бы невозможна. Расплавленный металл электродов вступал бы во взаимодействие с окружающей средой, и жидкие частицы разлетались бы по всей поверхности свариваемого изделия. Водород, из-за легкого веса, вырывался бы наружу и образовывал поры в кристаллизующемся шве.

Как показывают многие видео, в процессе ведения дуги, сварочная ванна разделяется на несколько цветовых и весовых зон:

  • самым белым выглядит расплавленный металл кромок и присадочного электрода;
  • ярко-красным обозначает себя жидкий шлак;
  • железо, под действие веса, стремится ко дну ванны;
  • шлак, обладающий меньшим весом, плавает на поверхности.

Понимая эти различия, можно умело манипулировать концом электрода для создания ровного и прочного шва. После выполнения работы требуется отбивать застывший шлак, чтобы убедиться в качестве сваренного соединения и придать более привлекательный вид всей конструкции.

Применение MMA сварки

Технология ручной дуговой сварки нашла широкое отображение в различных производственных сферах. Это:

  • машиностроение
  • прокладка различных трасс для теплоснабжения, перекачки газа и подачи воды;
  • кораблестроение;
  • ремонтные работы на СТО;
  • коммунальные службы.

Данный метод позволяет сваривать обычную углеродистую сталь во всех пространственных положениях. При использовании электродов со специальным омеднением покрытия возможна сварка чугуна. Если применять нержавеющие покрытые электроды, то свариванию поддаются легированные виды стали. Полученные швы отличаются высокой устойчивостью к сопротивлению на разрыв и излом. Об этом свидетельствуют многочисленные испытания и подтверждающие видео. Метод сварки используется не только для сваривания частей, но и для наплавки поверхностей истертых деталей и последующей механической обработки.

Преимущества электросварки

Ручная сварка покрытыми электродами включает ряд выгодных преимуществ:

  • ценовая доступность аппаратов и расходных материалов;
  • эксплуатация оборудования в течении всего рабочего дня;
  • простота выполнения работ и высокая скорость при умелом обращении;
  • легкая обучаемость, включая различные пособия и видео;
  • прочность швов;
  • возможность сваривания элементов в любом пространственном положении;
  • легкость оборудования и возможность быстрого перемещения по рабочему объекту.

Безопасность при MMA сварке

Технология дуговой сварки требует соблюдения правил безопасности. Без этого можно значительно навредить своему здоровью или окружающим. Во-первых, при расплавлении обмазки электрода, выделяется много тяжелых газов, вредных для дыхания. Поэтому сварочные работы ведутся на открытом воздухе, или в хорошо проветриваемом помещении. В закрытых пространствах (комнаты, емкости) необходимо предусмотреть искусственную вентиляцию.

Во-вторых, технология ручной дуговой сварки подразумевает работу с большими показателями силы тока (А) и малым напряжением (V). Это требует бережного обращения с аппаратом, не допускающего его падения или перегрева, что может привести к нарушению изоляции и проведению тока на корпус устройства. Хотя используемое напряжение безопасно для жизни (обычно до 48 V), держатель должен быть хорошо заизолирован, а при работе в металлических емкостях под ноги сварщика необходимо подкладывать резиновый коврик.

При горении дуги происходит выделение высокой температуры и ультрафиолетового излучения, поэтому руки сварщика должны быть защищены рукавицами из прочного материала. Не должно быть открытых участков кожи, так как это может привести к световым ожогам. Еще часты брызги расплавленного шлака, которые летят довольно высоко, поэтому головной убор для сварщика обязателен.

Для защиты зрения рабочего используются специальные маски со светофильтрами, защищающие от вредного излучения. Эти элементы имеют разнообразные номера маркировки для работы в условиях разной освещенности.

Технология выполнения и параметры

Техника ручной дуговой сварки доступна на многих обучающих видео. Все начинается с правильной разделки кромок под 45 градусов. Для пластин толще 6 мм предусматривается выставление зазора в 2-3 мм. Это содействует хорошему проплавлению. Розжиг дуги производится постукиванием электрода по массе. Лучше это сделать на отдельной пластине и уже разогретый электрод поднести к стыку. Ставится несколько прихваток длинной в 5 мм для фиксации свариваемых частей.

Электрод держится под углом в 45 градусов относительно плоскости. Первый шов является корневым, поэтому накладывается ровным ведением из одной стороны в другую. Последующие слои выполняются поперечно-колебательными движениями, которые расширяют шов и заполняют всю зону стыка. Эти движения могут иметь спиралевидный характер. При ведении сварки следует сохранять дистанцию в 5 мм между концом электрода и металлом. Желательно обеспечить небольшой наклон поверхности для стекания шлака. Если нет такой возможности, то сварщик должен концом электрода периодически отгонять красный расплавленный шлак в сторону. Все его застывшие части легко удаляются. Заканчивать шов необходимо внахлест на уже застывшую поверхность. Это поможет избежать образования воронки в конце.

Электросварка позволяет соединять части деталей и в вертикальном положении. Здесь применяется технология прерывистой дуги. Поскольку жидкий металл тяжелый, беспрерывное горение приведет к падению расплавленного металла вниз. Поэтому шов накладывается в виде «полочек» друг на друга слоями. Это требует больше времени, но не влияет на качество соединения. Потолочный стык выполняется по похожей технологии. Для комфортной работы и качественного результата требуется подбор правильных режимов сварки:

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector