Все о технологии электродуговой сварки

SMAW: дуговая сварочная технология в протекторной сфере (например, во флюсовой среде для обеспечения защиты металлических поверхностей от негативного воздействия воздуха). Данное обозначение распространено как в зарубежной, так и в отечественной технической документации.

Технология ручной электродуговой сварки требует расплавления кромок соединяемых деталей с помощью электрического дугового разряда. Поэтому приходится работать с оборудованием, способным вырабатывать ток большой силы при небольшом напряжении. Тогда к одному зажиму прикрепляется деталь, а к другому – электрод. Между электродами получается дуга, и в этом месте образуется ионизированная среда.

Данная технология сопряжена с активным излучением в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазоне, кроме того выделяется много тепла от соединяемых деталей.

Свариваемые материалы и используемые защитные газы непосредственно влияют на мощность дуги. Сразу скажем, что без специальных защитных средств работник может травмировать кожу и органы зрения.

 

Рекомендовано к прочтению

Как мы уже говорили, электрод нагревается. После чего он начинает испускать свободные электроны, параллельно образуются заряженные ионы. Атомы, потерявшие электроны, являются положительными ионами, а присоединившие – отрицательными. Газ в зоне проведения работ ионизируется, за счет чего становится электропроводным.

У электрической дуги есть такие области:

• анодная;
• катодная;
• столб дуги.

Немаловажной особенностью технологии электродуговой сварки является тот факт, что в центре газового столба температура поднимается до +6500…+7500 °С. За счет этого удается работать практически с любым металлом или сплавом. Однако непосредственно на детали и на электроде температура дуги остается в пределах +4000 °С.

В процессе работы образуется так называемая сварочная ванна с кратером по центру. Расстояние от электрода до кратера ванны и является длиной сварочной дуги. При использовании ручной технологии оптимальной считается дуга длиной 2–6 мм, отметим, что обычно длина дуги и диаметр используемого электрода совпадают. Дуга считается длинной, если она превышает диаметр электрода в 1,5 раза.

 

Чаще всего в работах задействуется именно короткая дуга, так как при использовании длинной металл сильно разбрызгивается, а шов оказывается пористым и менее крепким. Помимо этого, большое количество брызг расплавленного металла – это всегда повышенный риск получения травмы сварщиком.

При работе с угольным электродом длина дуги колеблется в пределах 15–20 мм. Между напряжением разряда и длиной дуги существует прямая зависимость, на это влияет наличие флюса, его свойства, характеристики покрытия электрода, использование защитного газа.

Чем больше сила тока, проходящего через электрод, тем выше температура дуги. Во время ручной сварки плотность тока находится в рамках 10–20 А/мм2, а напряжение составляет 18–20 В. При таких характеристиках можно работать с материалами толщиной больше 1 мм, кроме того, такие параметры применяются в технологиях электродуговой сварки низкоуглеродистых сталей и в технологии электродуговой сварки сталей, чугуна и цветных металлов.

 

Ремонтные работы производятся при помощи постоянного или переменного тока. Во втором случае дуга оказывается неустойчивой, и улучшить ее можно за счет увеличения плотности тока. Однако опасно использовать такой прием при работе с тонкими деталями.

При постоянном токе дуга стабильна, приходится работать на малых токах, а значит, удается сваривать даже тонкие материалы. Однако такая технология требует использования более дорогого и сложного оборудования.

На качество шва отрицательно воздействуют некоторые газы, например, кислород, азот и водород, поэтому готовый шов зачищают, а зону проведения работ защищают нейтральным газом.

Правила безопасности при электродуговой сварке

Использование технологии электродуговой сварки требует жесткого исполнения целого ряда правил безопасности:

• работать можно только в затемняющем щите поляризационного типа – он защищает веки, лицо, глаза от ожогов при вспышках;
• работы должны вестись в специальных перчатках из плотной резины на диэлектрическом слое, благодаря которым предотвращается прохождение заряда через тело сварщика и замыкание типа «поверхность сварки-баласник»;

 

• необходимо быть максимально осторожным при оплавлении и нагревании сварочных поверхностей;
• нельзя допускать попадания на электрические провода и кабели снега или воды, поскольку это может привести к короткому замыканию.

Преимущества и недостатки технологии электродуговой сварки

Достоинства:

1. Возможность работы в различных пространственных положениях, которые зависят исключительно от навыков работника.
2. Возможность соединения любых разновидностей стали.
3. Быстрое переключение в процессе работы с одного металла на другой для образования электродами наплавок и стяжек.
4. Простые обслуживание и использование, высокая эффективность технологии.

Недостатки:

1. Зависимость результата от навыков работника.
2. Подверженность сварщика электромагнитному облучению во время работы.
3. Низкий КПД по сравнению с автоматизированной сварочной методикой.

Классификация технологий электродуговой сварки

Технология электродуговой сварки бывает таких разновидностей:

1. Ручная электродуговая сварка.

 

Современный рынок сварочного оборудования предлагает множество вариантов – определенный вид приборов выбирают, отталкиваясь от материала, с которым придется работать. Так, для элементов из черных или цветных металлов подходят устройства ручной сварки.

В этом случае электрод, вставленный в электродержатель, касается поверхности соединяемого элемента и начинает нагреваться. Это происходит из-за того, что при контакте электрическая цепь замыкается. Как только температура на кончике электрода повысилась, его плавно отводят от поверхности детали примерно на 5 мм, а ток начинает проходить по телу сварочной дуги.

2. Электродуговая сварка под слоем защитного флюса.

 

Данная технология похожа на предыдущую, разница лишь в том, что в этом случае используются аппараты электродуговой сварки автоматического действия. Роль электрода играет специальная проволока, которая подается из бобины. Этот метод отлично подходит, если нужно быстро сварить детали большой толщины. Перед соединением части конструкции подготавливают, а это, в свою очередь, требует дополнительного времени.

3. Электродуговая сварка неплавящимся электродом.

 

В последнее время эта технология электродуговой сварки активно распространяется среди специалистов. Чаще всего используют вольфрамовые стержни, при этом обязательным условием для работы с неплавящимися электродами является наличие газовой среды. Газ подается в зону сплавления через сопло аппарата – в качестве защитного газа могут использоваться аргон, гелий, диоксид углерода. Данный метод подходит для деталей из никеля, нержавейки и сплавов алюминия.

4. Электродуговая сварка с использованием плавящейся электродной проволоки.

Работа в газовой среде часто ведется с помощью электродной проволоки, плавящейся от высоких температур. Она автоматически подается в зону термического влияния из специальной бухты. Через то же сопло, что и проволока, поступает защитный газ. Данная технология входит в число газоэлектрических, ее главное достоинство – это возможность настройки дуги при помощи изменения состава газа.

Технология электродуговой сварки с использованием плавящейся проволоки подходит для соединения химически высокоактивных сплавов и металлов, таких как магний, нержавейка, медь, пр. Среди ее положительных качеств стоит особенно подчеркнуть:

• возможность соединения деталей, расположенных под различными углами друг к другу;
• хороший обзор места соединения;
• высокую скорость сплавления;
• отличное качество и чистоту сварных швов;
• возможность соединять очень толстые и очень тонкие детали.

 

Существует другой вариант технологии электродуговой сварки, при котором используются электроды с трубчатым сечением. Их изготавливают из порошковой проволоки и смеси флюсов, благодаря которым достигается защита сварочной ванны. Электрод играет роль присадки в процессе сплавления по этому методу.

Оборудование и материалы, используемые в технологии электродуговой сварки

Самым простым сварочным аппаратом, используемым для электродуговой сварки, является трансформаторный. Если не вдаваться в подробности, то это трансформатор, который понижает напряжение и увеличивает ток, при этом работает с переменным током.У данного способа есть ряд недостатков, о которых мы уже говорили выше. Также нужно понимать, что трансформаторный аппарат для преобразования тока промышленной частоты громоздкий и имеет немалый вес.

Поэтому специалисты обычно используются сварочные инверторы, если требуется мобильность. Они сначала преобразуют переменный ток от бытовой сети в ток высокой частоты, после чего получают из него постоянный – выпрямляют. Главное достоинство таких устройств в относительно небольшом размере и весе.

Электродуговая сварка инвертором обеспечивает высокую стабильность дуги, а значит, и лучшее качество шва. Кроме того, в этом случае возможны разные режимы подключения – с прямой и обратной полярностью.

 

Большинство металлов соединяют электродуговой сваркой с прямой полярностью, то есть электрод подключается к катоду, а масса к аноду, и работа идет «от плюса к минусу». Однако бывают ситуации, когда необходимо использовать обратную полярность, где электрод присоединяется к аноду, а масса к катоду. Например, это актуально при работе с коррозионностойкими (нержавеющими) сталями и некоторыми другими химически активными металлами.

Существует множество видов электродуговой сварки, различающихся по применяемым материалам, однако в качестве базового отличия выступает тип электрода. Здесь используется такая классификация: работа с плавящимся или неплавящимся электродом.

Электрод представляет собой металлический контакт, стержень с оболочкой из специального состава. При нагревании оболочка прогорает и образует защитную газовую среду, которая препятствует окислению расплава.

Также у плавящегося электрода есть функция присадки – его основной металл становится частью сварного соединения. При работе с неплавящимся электродом необходимо вводить в сварочную ванну (в точку, где происходит реакция) дополнительную присадочную проволоку.

При электродуговой сварке используются разные виды металлических и неметаллических электродов, в том числе угольные и графитовые. Определенный тип подбирается под конкретный металл и выбранный метод сварки. Существуют случаи, когда сварка ведется в защитном газе (гелии, аргоне, углекислоте), – обычно это важное условие для работы с химически активными металлами.

 

Кроме того, могут использоваться вспомогательные материалы, например, флюсы, из-за чего довольно сложно описать универсальный способ создания шва. Однако существуют базовые для всех методов принципы.

Методы, применяемые в технологии электродуговой сварки и резки металла

Резка металла сваркой с применением дуги относится к наиболее старым из существующих способов. Используется ручная дуговая резка с применением плавящегося или неплавящегося электрода, воздушно- и кислородно-дуговая резка – разберем каждый из способов более подробно.

1. Резка неплавящимся электродом.

Роль электрода играет графитовый или угольный стержень, резку выполняют на любом роде тока, главное, чтобы он имел прямую полярность и силу до 800 А. Прежде чем разрезать металл, его нужно нагреть с помощью дуги, а затем выплавить.

Этот метод используется не так часто, в чем причина? У него достаточно узкая область применения, ведь он подходит только для работы со сложными крупногабаритными проектами. Допустим, при разделке лома и разборке старых металлических конструкций. Рез получается неровным и неаккуратным, но при этом технология подходит для работы с любыми металлами: от чугуна до цветных металлов.

2. Резка плавящимся электродом.

 

Этот метод встречается на практике чаще остальных, поскольку он обеспечивает более аккуратный и ровный разрез, чем первый способ. Для выполнения резки устанавливают повышенную силу тока (на 30 % больше, чем при сварке) – в этом случае можно отталкиваться от толщины электрода. Например, для стержня толщиной 1 мм нужна сила тока в пределах 50 А, для стержня 2 мм – 100 А и т. д. Металл нагревают с глубоким проплавлением, поэтому данный принцип работы часто называют «метод опирания». Немаловажно, что технология подходит для резки большинства металлов.

Если нужно сделать несложный рез в домашних условиях, подойдут любые плавящиеся электроды. Но для лучшего результата советуем выбирать специальные электроды для резки металла, так как они отличаются своим покрытием. За счет последнего работа идет проще и занимает меньше времени.

Несмотря на улучшенное качество реза при данной технологии, ее трудно назвать идеальной: этот метод проигрывает всем более современным. Здесь страдает качество и внешний вид реза, а работа идет очень медленно.

3. Воздушно- и кислородно-дуговая резка.

Эти методы электродуговой сварки практически идентичны, но имеют одно отличие: при воздушной резке металл сначала плавится от тепла дуги, после чего выдувается сжатым воздухом. При кислородной резке используется тот же принцип работы, только воздух заменяется потоком кислорода.

 

Данные технологии применяются для работы с листами нержавейки толщиной до 20 мм и для удаления дефектных частей деталей.

Перед осуществлением такой резки на сварочном аппарате устанавливают постоянный ток и подбирают графитовые или трубчатые электроды. Во втором случае кислород подается по сквозному отверстию в сварочном стержне. Сразу скажем, что этот способ эффективный, но отличается высокой трудоемкостью, ведь гораздо проще подать сжатый воздух или струю кислорода непосредственно в место разреза.

Технология электродуговой сварки безнапорных трубопроводов и труб водопровода

При электродуговой технологии работы с трубами нельзя забывать о таких тонкостях:

1. Аппарат включают, когда электрод только прикоснулся к поверхности трубы.
2. Нужно непрерывно следить за длиной электрической дуги, ведь от нее зависит размер газовой оболочки, препятствующей попаданию воздуха в зону работы.
3. Электрод плавно передвигают в зоне сварочных работ, чтобы расплавленный металл с электрода равномерно распределялся по шву.
4. Толщина наплавления металла трубных элементов зависит от легких скользящих движений сварщика из стороны в сторону.
5. При работе с толстостенными трубами большого диаметра делают внутренние и внешние сварные швы.

 

Во избежание разного рода дефектов необходимо плотно соединить элементы трубопровода между собой. Второе важное требование: нужно довести нагревом поверхность металла до светло-красного оттенка, и, безусловно, сила тока должны быть увеличена на 10–20 %. При соблюдении этих требований вы получите вязкий и пластичный сварной шов, надежно герметизирующий стык между трубами даже в условиях сильных морозов.

При отрицательных температурах сварочная зона быстро охлаждается, затрудняется удаление раскаленных газов из расплавленного металла. В результате чего трубная сталь приобретает хрупкость, а значит, возрастает риск ее термического разрушения, появления горячих трещин, отходящих от сварного шва, закалочных структур.

Технология электродуговой сварки стыкового шва в вертикальном положении

Нередко требуется соединение двух металлических заготовок, расположенных в разных плоскостях, что усложняет процесс работы. Допустим, стык деталей может находиться под углом, вертикально или в потолочной плоскости.

Специалисты называют работу с вертикальными швами (потолочными и наклонными) непростой задачей. Дело в том, что расплавленный металл, расположенный между двумя металлическими заготовками, подчиняется закону всемирного тяготения – его постоянно тянет к земле, что вызывает трудности.

 

Справиться с этой проблемой позволяют два важных принципа:

1. Расплавленный металл должен кристаллизоваться с большей скоростью, чем в обычной нижней позиции – для этого его капли должны быть небольшого размера. Уменьшить капли позволяет сокращение длины дуги, причем при работе с инвертором или полуавтоматом электрод передвигают вглубь и наружу короткими и быстрыми движениями. Движение держака больше похоже на постукивание электродом по поверхности.

2. Вертикальный шов сваривают переменным током снизу вверх. Заполняя кратер шва, его наполняют снизу, за счет чего расположенный внизу металл играет роль подставки для металла, скапливающегося в сварочной ванне выше.

Но стоит понимать, что технология снизу вверх не всегда подходит, чтобы сварить вертикальный шов. Иногда мастер вынужден варить шов и сверху вниз. Избежать стекания капель расплавленного металла позволяет соблюдение таких условий:

• дуга должна быть короткой;
• электрод в начале поджига располагается перпендикулярно к плоскости соединения заготовок;
• при варке электрод наклоняется вниз со стороны держака, то есть располагается под острым углом по отношению к сварочному шву – дугой он удерживает металлические капли от стекания;
• если капли все-таки стекают, повышают силу тока и увеличивают перемещение электрода вниз; также стоит увеличить ширину сварочного шва, перемещая расходник из стороны в сторону;
• при использовании этой технологии не добиться высокого качества швов, зато она намного легче, чем метод снизу вверх.

 

Технология электродуговой сварки цилиндрических резервуаров

Заводскую сварку резервуарных конструкций выполняют согласно утвержденному технологическому процессу (процедурам), где учитываются:

• требования к форме и подготовке кромок свариваемых деталей;
• способы и режимы работы, сварочные материалы, последовательность осуществления работ;
• конкретные указания по закреплению деталей перед началом работ;
• мероприятия, позволяющие избежать прожогов, смещения шва от его оси и появления иных дефектов;
• мероприятия, направленные на сокращение числа деформаций.

При выборе технологии сварки резервуарных конструкций нужно точно понимать, что она обеспечивает:

• высокую производительность и экономическую эффективность сварочных процессов с учетом объемов выполнения сварки (массы наплавленного металла), затрат на сварочное оборудование и организацию технологического процесса;
• высокий уровень однородности и сплошности металла сварных соединений с учетом конкретных условий и требуемых механических свойств: прочности, пластичности, твердости, ударной вязкости и устойчивости к низким температурам;
• минимальный уровень деформаций свариваемых элементов.

 

В заводских условиях обычно используют автоматизированную сварку под флюсом для листовых конструкций и механизированную работу в углекислом газе или в смеси газов на основе аргона для решетчатых конструкций и оборудования. В первом случае не обойтись без оснащения сварочного оборудования системами слежения электрода за стыком.

Технология электродуговой сварки каркасов балки

Конструкция оборудования, позволяющего изготавливать сварные двутавровые балки, подбирается в соответствии с технологией сваривания поясных швов. Помимо этого, немалую роль играет набор приспособлений, используемый в производстве. Сегодня в таком случае обычно выбирают автоматическое сваривание под слоем флюса, поскольку тогда получаются качественные, надежные на всем своем протяжении швы.

За счет использования автоматизированного оборудования удается сократить себестоимость балок, а также добиться их высокого качества, повышенной надежности. Нерасплавленный, находящийся под давлением флюс используется, чтобы защитить область работы от избыточного разбрызгивания жидкого металла. А значит, сохраняется качество работы, несмотря на высокую силу тока (до 4000 А). Также флюс предотвращает быстрое остывание расплавленного металла, и газ отводится эффективнее.

 

Сварная балка может быть изготовлена при помощи ручной дуговой, полуавтоматической технологии. Тогда важным условием сборки является наличие специальных кондукторов с зажимами или они могут быть заменены прихватками, хомутами. Но применение этого метода влечет за собой чрезмерные потери металла вследствие разбрызгивания, угара в расплавленном состоянии. Объем потерь нередко составляет около 30 %.

Также отметим: в производство балок входят такие этапы, как скрепление их полок, стенок. Нередки случаи, когда приходится сваривать друг с другом готовые двутавры. В подобных ситуациях прибегают к методу «встык».

Почему следует обращаться к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

суть технологии, как проводится, где применяется, особенности

Сварочные операции подразумевают не только соединение деталей, материалов или конструкций, но и их резку.

Подобное можно наблюдать в небольших ремонтных мастерских, работах на строительстве частного дома или даче, там, где не предусматривается установка громоздкой гильотины.

В этих случаях, без использования обычного держака с электродом не обойтись.

Содержание статьиПоказать

Общие сведения

Электродуговая сварка представляется одним из способов соединения металлов, который обусловливается использованием электрической дуги.

Последняя нагревает металл до температуры более 7 000° C, чем объясняется расплавление его подготовленных торцов и формирование сварочного шва. Подобный метод подходит для большинства видов металла.

Технология электродуговой сварки насчитывает следующие типы:

• ручную;
• полуавтоматическую;
• автоматическую.

Первый тип соединения говорит сам за себя. Сварщик держит в руках держак с токопроводящим стержнем, направляет его в область сварки, и сам формирует сварочныйвалик,  причем, визуально контролируя процесс.

Полуавтоматическая электродуговая сварка отличается от ручной лишь тем, что электрод заменяет присадочный пруток или нить, которая подается в зону сварочной ванны из бункера автоматическим устройством.

Однако контроль над процессом так же проводится самостоятельно. Автоматическая обусловливается полным отсутствие ручного труда. Подача прутка, движение электрической дуги, контроль над процессом выполняется автоматизированным агрегатом.

Технология сварки

Методика электродуговой сварки выражается следующими действиями:

• сварочный агрегат подключается к электрической сети;
• при обычной сварке плюс (+) подается на электрод, минус (-) — клемму, прямая полярность подразумевает изменение направления тока;
• концом электропроводящего стержня постукивают по обрабатываемому материалу, чем возбуждают сварочную дугу;
• она образуется между стержнем и рабочей деталью;
• дуга мгновенно передает тепло металлу, в результате чего плавятся его кромки и сам электрод;
• процесс формирует сварочную ванну, в которой смешивается металл стержня и самой детали;
• после остывания образуется неразъемное — целостное соединение.

Электродуговая сварка может выполняться неплавящимися либо плавящимися электродами с использованием присадочных прутков или проволоки.

Для обычной ручной операции чаще используют плавящиеся стержни, полуавтоматической — плавящиеся либо неплавящиеся прутки.

Начинающим сварщикам, которые еще не в состоянии поддержать стабильное горение дуги, рекомендуется использовать в процессе специальные электроды либо присадочную нить.

Их состав обусловливается содержанием натрия, калия или кальция, стабилизирующие дугу своими ионизирующими факторами.

Улучшить качество шва поможет применение активного или инертного защитного газа — регулируемой атмосферной среды. Такой выступает аргон либо диоксид углерода, реже — гелий, азот, водород.

Используются для ограничения доступа кислорода из окружающего воздуха к сварочной ванне. В противоположном случае, происходит окисление рабочего металла, что негативно сказывается на сварочном валике.

Электродуговая сварка проводится на постоянном либо переменном токе — чаще первом, прямой или обратной полярностью, в зависимости от характера операции. Постоянный ток дает меньше брызг, характеризуется качественным швом.

Резка

Разрезание листов металла, деталей на части с использованием сварочного аппарата, происходит так же легко, как их соединение.

Ручной способ электродуговой резки сопровождается использованием плавящегося либо неплавящегося электропроводящего стержня, воздушной или кислородно-дуговой резкой.

Неплавящимся электродом

Электродуговая резка неплавящимся электропроводным стержнем проводится с помощью графитового либо угольного электрода и любого рода тока, но желательно, постоянного. Однако операция обусловливается только прямой полярностью.

Сила электрического разряда не должна превышать отметку 800 A. Разрезаемый металл вначале разогревается дугой, а затем выплавляется на части. Угольный имеет некоторое преимущество перед металлическим — он медленнее плавится, чем последний.

Угольные материалы быстрее разогреваются даже при небольшой силе тока. Их температура плавления начинается свыше 3 000° C, что делает расход материала экономным.

Однако методика применяется редко. Неплавящиеся электроды характерны формированием неровных краев, что предполагает их использование при разборке старых металлоконструкций, резке лома, где не требуется получение эстетически красивых граней.

Компенсирующим качеством данного вида является возможная резка всех видов металла — черного и цветного.

Плавящимся

Операция с использованием плавящегося электрода наиболее частая, ввиду получения ровного и аккуратного среза. Алгоритм проведения процедуры выражен следующими действиями:

1. Повысить на треть силу тока, чем при сварке.
2. Ориентироваться можно по толщине электропроводящего стержня. Для диаметра 1 мм устанавливается не более 50 A, для 2 мм — 100. Каждый дополнительный миллиметр сопровождается следующими 50 A.
3. Рабочий элемент прогревается глубоким проплавлением, который называется методом опирания.
4. Дуга зажигается при постукивании концом стержня о поверхность детали или методом чирканья.

Подобный способ используется для разрезания большинства металлов.

Для электродуговой резки дома, гараже, даче рекомендуется применять любые плавящиеся стержни — угольные, графитовые. Однако использование специальных для резки улучшит ожидаемый результат.

Последние покрываются особой обмазкой, которая улучшает и ускоряет процесс.

Воздушная кислородно-дуговая операция

Описываемые виды резки несколько отличаются от обычных. При воздушной электродуговой сварке материал вначале плавится от температуры электрической дуги, а уж потом выдувается сжатым воздухом.

Кислородная обусловливается применением сжатого кислорода, вместо потока воздуха. Обе методики требуют прямой полярности и постоянного тока.

Используется в резке углеродистых сталей, электродом служит стальная трубка с наружным диаметром до 10 мм, длиной 3,5-4 метра. Получить устойчивое горение дуги помогает нанесенное на трубку покрытие.

Подобные способы хороши для работы с нержавеющими листами, конструкциями. Однако их толщина не должна быть более 20 мм. Для удаления дефектных зон у деталей эта методика является незаменимой.

Выполнение операции резания происходит с помощью постоянного тока, графитовых либо трубчатых стержней. Последние представляют собой специальную трубку, заполненную кислородом.

Во время плавления из нее выделяется кислород, которые окисляет и выдувает металл с детали, образуя тем самым разрез.

Воздушно-дуговая используется для обрезки прибылей после литья, удаления несоответствий сварочных валиков. Недостатком метода представляется науглероживание поверхности рабочего слоя.

Процедура требует наличия опыта из-за нестабильного поведения электрического разряда, большого расхода кислорода.

Преимущества и недостатки

Главным преимуществом электродуговой процедуры является простота операции. Для ее проведения не требуется специального оборудования, высокой квалификации сварщика.

Безопасный способ проведения также является дополнительным преимуществом. Недостатком следует считать, не только отсутствие навыков, но и низкую скорость операции при обработке толстых листов.

Кромки разрезанного таким способом материала будут смотреться неаккуратно при выполнении точных работ.

Электродуговая сварка: технологии, оборудование

Электродуговая сварка является наиболее распространенным способом соединения разных видов металлов. Этот процесс обладает универсальностью, его применяют повсеместно в производстве и в бытовых условиях.

У него имеется множество положительных качеств — простое выполнение, не требует использования дорогостоящего оборудования, сварку могут проводить даже новички в этом деле. Но все же перед тем как приступать к работе рекомендуется изучить ее основные принципы и особенности.

Что такое электродуговая сварка

Важно знать, что такое электродуговая сварка. Во время этого технологического процесса происходит расплавление примыкающих друг к другу областей двух свариваемых элементов при помощи тепла, которое поступает от электрической дуги. Сварочная ванна перемещается за электродугой. А при застывании она переходит в состояние прочного и неразъемного соединения, которое также называют сварным швом.

Технология электродуговой сварки металлов имеет характерную особенность. Расплавленная металлическая основа способна усиленно взаимодействовать с кислородом воздуха и азотом.

Для того чтобы защитить сварочную ванну обычно применяются следующие виды газов:

• Аргон;
• Углекислый газ;
• Гелий и другие инертные газы.

Стоит отметить! Сварка электрической дугой может проводиться с применением плавящихся электродов, материал которых войдет в сварной шов, а также неплавящихся. В данных ситуациях флюсовые добавки насыпаются вдоль линии соединения в виде порошка.

Принцип электродуговой сварки

В технологии электродуговой сварки имеется несколько принципов — короткое замыкание и пробой. Именно на последний показатель стоит обратить повышенное внимание.

В данном случае за основу берется пробой диэлектрика, который возникает при наполнении межатомного пространства частицами с электрическим зарядом. Ионы создают положительные заряды, а электроны — отрицательные. В некоторых ситуациях пробой возможен для любых диэлектриков. Но вот что касается электродуговой сварки металлов, то во время нее применяется пробой воздушного пространства между электродом и массой.

Во время сварки на электроде создается заряд тока с низким показателем напряжения, но с высокой силой — примерно 80-200 А. Также наблюдается огромная плотность — несколько тысяч А/м².

В момент касания электрода массы, а именно другого материала с высокими показателями электропроводности при сваривании металлических конструкций, то может возникнуть короткое замыкание, которое создает электрическое поле с высокой мощностью. Именно в нем возникает пробой.

Виды и способы

Электрическая дуговая сварка имеет несколько разновидностей. Каждая из них обладает некоторыми отличительными особенностями, которые оказывают влияние на качество и вид сварного соединения.
Выделяют следующие виды электродуговой сварки:

• Ручная электродуговая сварка. Во время нее используется только ручная сила человека без механизмов;
• Механизированного вида. Во время процесса используется механизация при подаче проволоки в область сваривания, а часть работы производится ручной силой;
• Автоматического типа. Сварка осуществляется в автоматическом режиме. Специальное оборудование самостоятельно подает дугу, регулирует показатели ее длине, перемещение.

Технологический процесс электродуговой сварки также разделяется на способы:

1. Пучком. Во время сварки производится связывание в пучок нескольких электродов, сваривание их торцов и установка в держателе. Используется больший диапазон токов и можно самостоятельно увеличивать показатели производительности.
2. Сварка лежачим электродом. Во время этого процесса может производиться укладка с длиной от 50 до 120 см с обмазкой в разделанный стык или угол. На него помещается медный брус с продольной канавкой. После этого заготовка и электрод подсоединяются к источнику тока. Угольный стержень поджигает дугу, которая уходит под область бруска. Она перемещается по стыку, расплавляет рабочий элемент и сваривает кромку. В результате этого получается сварное соединение.
3. Сварка наклонным электродом. Данный метод проводится для повышения производительности. Во время него электрод фиксируется в зажиме с обоймой, которая перемещается под своей массой по стойке. В момент зажигания дуги, электрод оплавляется, а обойма опускается вниз.

Виды аппаратов

Обычно при проведении электродуговой сварки используется простой сварочный аппарат — трансформаторный.  Он работает по принципу обычного трансформатора, понижает напряжение и повышает ток. Данное устройство варит при помощи переменного тока.

Однако трансформаторное сварочное оборудование неудобное, оно обладает огромными размерами. По этой причине могут возникнуть проблемы с его перемещением. Для этих целей требуется специальное приспособление на колесиках.

Если требуется мобильный сварочный аппарат для электродуговой сварки, то отличным вариантом будет инвертор. Данное оборудование первым делом преобразует переменный ток от бытовой сети в ток с высокой частотой. А уже после этого оно переводит его в постоянный. Кроме этого устройства этого вида имеют небольшую массу, компактные габариты.

Инверторное сварочное оборудование для электродуговой сварки помогает добиться максимальной стабильности дуги. Именно это оказывает положительное воздействие на качество шва. Кроме этого устройство позволяет использовать разные режимы — с прямой и обратной полярностью.

Особенности проведения работ

Электродуговая сварка чугуна и других видов металла должна проводиться правильно. Соблюдение всех принципов и правил позволит получить прочный и качественный сварной шов.

Технология ручной электродуговой сварки включает несколько особенностей:

• На начальном этапе производится зачистка и обезжиривание заготовок, может выполняться их разрезание. К ним требуется приставить раскаленный электрод. Торцевая часть электрода делит область поверхности свариваемого элемента на ионы и электроны;
• Для того чтобы сварка была быстрее, а результат был качественным, на поверхность сварного материала (электрода) следует нанести специальные элементы. В качестве него рекомендуется использовать кальций, калий, натрий. Они ускоряют разделение металла на частицы;
• Сварочный процесс может осуществляться с использование открытой или закрытой дуги. В открытом состоянии в металлическую основу будет проникать много азота, это окажет пагубное влияние на структуру сварного шва. Для снижения этого негативного воздействия на электроды требуется нанести слой металла. В условиях промышленности наиболее оптимальным вариантом будет использование закрытого метода, при его проведении зона сварки будет защищена от воздействия кислорода;
• Далее необходимо установить электрод в оборудование для электродуговой сварки — инвертер. При помощи конца прута требуется провести два раза по торцам свариваемых металлических компонентов — это произведет разжигание дуги. После того как будет включен сварочный аппарат необходимо установить ток на требуемом уровне;
• Во время сварочного процесса электрод опирается на поверхность свариваемых деталей и медленно водится по области зазора. В сварочную ванну поступает жидкий металл, который во время застывания образует прочный и ровный сварной шов. Использование специальной технологической карты позволит точно рассчитать мощность, ток и продолжительность воздействия дуги;
• Сваривание вертикальных швов производится при помощи дуги. Уровень угла соприкосновения электрода и свариваемой поверхности должен быть прямым. Допускается небольшое отклонение на 10 градусов;
• Чтобы предотвратить наплавление жидкого металла в одной области может применяться техника елочки, треугольника или многослойное прохождение тонкой дуги.

Важно! Сварщик во время электродуговой сварки обязательно должен соблюдать все правила и этапы. Каждый метод сваривания подбирается в зависимости от используемого металла и условий проведения сварки (в промышленных или бытовых условиях).

Меры безопасности

Во время проведения электродуговой сварки обязательно следует соблюдать следующие меры безопасности:

1. Обязательно требуется надевать защитную форму и обувь из плотного материала. Данные средства смогут защитить тело от раскаленного металла, который может вызвать сильные ожоги. Рукава требуется плотно застегнуть, на кисти рук надеваются перчатки.
2. Если нет защитной формы, то вместо нее можно воспользоваться хлопчатобумажной одеждой.
3. От яркого света и искры от раскаленного металла лицо и глаза необходимо закрыть защитной маской.
4. Сварочные работы должны выполняться в проветриваемых помещениях.
5. Перед началом работ рекомендуется подготовить воду или огнетушитель. Раскаленные частицы металла, искры могут привести к пожару, поэтому все средства для его предотвращения должны быть под рукой.

Обратите внимание! Технику безопасности обязательно нужно строго соблюдать. Если этого не делать, то во время сварочного процесса можно по неосторожности получить серьезные травмы.

Электродуговая сварка является популярной технологией, которая отлично подходит для сваривания разных видов металлов. Проведение процесса должно осуществлять правильно с соблюдение важных принципов. Работу требуется делать все поэтапно, это позволит подучить ровный и прочный шов. Но не стоит забывать про необходимые меры безопасности, которые защитят от травм и помогут сделать все правильно.

Интересное видео

Электродуговая сварка: ГОСТ, технология :: SYL.ru

Электродуговая сварка – высокотехнологический способ обработки металла, который позволяет эффективным методом работать с толстыми металлическими конструкциями.

Именно такой вид сварки используют при монтаже различных металлических изделий, а в домашних делах она по сегодняшний день просто великолепный помощник.

Естественно, что характер сварного шва находится в зависимости как от качества изделия, так и от квалификационных данных самого исполнителя. Но если к металлоконструкции не предъявляются особенные требования, то сварное дело может постигнуть даже человек без большого опыта работы. А появившееся недавно современное инверторное оборудование значительно упрощает работу по сварке изделий.

Безопасность работ

Перед тем как разбираться, что такое электродуговая сварка металлов и как ее выполнять, следует подумать от безопасности проведения работ со сварочным оборудованием. Большая часть новичков не обращает внимания на режим техники безопасности, что приводит к неприятным и тяжелым последствиям.

— Самым важным является электробезопасность. Необходимо следить за внешним видом силового кабеля, чтобы изоляция была в надлежащем виде. Нельзя работать во время дождя или при влажной погоде.

— При сварочных работах следует использовать индивидуальные средства предохранения. Особенно это касается глаз. Ведь электродуговая сварка выделяет много ультрафиолета, что вредно для зрения. Поэтому в работе надо использовать специальный щиток с темным стеклом.

— Одежда сварщика должна быть из плотной ткани, так как шлак и расплавленный металл, попадая на открытые участки тела, часто оставляют сильные ожоги, которые долго заживают.

Техника исполнения работ

Сварка осуществляется благодаря тепловой энергии, которую производит электрическая дуга, появляющаяся между горелкой и металлом. Для вырабатывания дуги используют специальные электроды, которые расплавляют кромку изделия и соединяют расплавленный металл, образуя сварочный шов.

Сами электроды для электродуговой сварки состоят из проволоки определенной толщины, на которую сверху нанесено специальное покрытие. Каждый металл и различные режимы работы требуют применения особенных марок электродов. Чаще всего используются марки ЭПС, УОНИ, ЦМ и УП.

Сварочный аппарат

Главное снаряжение, которым пользуется сварщик, называется сварочным трансформатором. В его задачу входит снижение напряжения, которое влияет на усиление силы тока, достаточного для плавки металла.

Аппарат электродуговой сварки может быть «домашним», для применения в бытовых условиях с подключением к одной фазе, и промышленным, обладающим большой мощностью, который подключается к трем фазам. Также сварочное оборудование делится на вырабатывающее постоянный ток и на преобразующее постоянное напряжение (трансформаторы).

В домашнем быту специалисты рекомендуют иметь сварочный инвертор, который хоть и дороже обычных аппаратов, зато имеет ряд положительных сторон:

1. Небольшой вес.

2. Устойчивость к величине силы тока и выходного напряжения, что, в свою очередь, влияет на качество электрической дуги, практически не зависящее от скачков напряжений в сети.

3. Простота и легкость в работе на высоте.

ГОСТ: сварка ручная электродуговая

Те, кто профессионально занимаются сварными делами, знают, что существуют специально разработанные стандарты сварки металлов, типов соединений, работ с алюминием, качества электродов и так далее. Для более эффективной работы нужно придерживаться этих правил. Например, ГОСТ 5264-80 отвечает за методы соединительных сварных швов металлических конструкций: прямой шов, скошенный или скошенный с замком.

Чем еще регламентируется электродуговая сварка? ГОСТ 14771-76 вводит правила варки в защитных газах. Бывают и другие ГОСТы, регулирующие методы работ с электросваркой. В промышленности и на производствах к этим стандартам относятся серьезно и требовательно. Каждый сварщик, работающий на предприятии, должен знать все ГОСТы и по возможности их применять.

При выполнении домашних работ придерживаться этих стандартов необязательно, но желательно иметь о них хотя бы общее представление. Для примера можно привести ГОСТ (сварка ручная электродуговая) под номером 26-291-79, который устанавливает правила использования электродов определенных марок и толщины для сварки тех или иных металлов и конструкций из них.

Те же стандарты описывают основные сварочные соединения:

— Внахлест, когда одна деталь немного накрывает другую.

— Встык – оба объекта состыковываются друг с другом на одной плоскости.

— Соединение углом.

— Торцовая варка в виде буквы «Т».

Технология электродуговой сварки

Техника ручной сварки состоит в следующем: создание дуги и удержание ее в определенном месте, передвижение электрода и образование сварного шва. Дуга может появляться двумя способами:

1. Недолгим касанием (ударом) электрода по металлической поверхности.

2. Скольжением электрода по металлу в виде чирканья спичками.

После того как появилась дуга, горелку немного отводят для устойчивой поддержки горения. Исходя из режима сварки, электрод отводят на расстояние, равное 0,5-1 его диаметра.

Перемещение электрода

Чтобы получались качественные швы электродуговой сварки, надлежит двигать электроды в трех позициях:

— Небольшое поступательное движение, при котором электрод то отдаляется, то приближается к поверхности свариваемого материала.

— Передвижение электрода вдоль оси шва детали. Это перемещение считается основным в сварочных работах. Скорость движения может быть медленной или быстрой, в зависимости от режима работы, силы тока, а также от типа шва.

— Электрод перемещают поперек оси шва. Таким образом соединяются детали металлическим валиком.

Высокая квалификация и профессионализм сварщика обуславливают то, насколько четко и уверенно он может держать дугу, а также его умение совершать все три способа ведения электрода.

Режимы сварных работ

Чтобы узнать силу тока, необходимую для сварки, необходимо определиться, какой тип шва планируется делать и какого диаметра электрод употребляется в работе:

— При налаживании нижнего шва ток для электрода в три миллиметра должен быть 75-100 А, а для пяти миллиметров – 160-180 А.

— При отвесном монтаже необходимо снизить силу тока для тех же электродов до 80 А и до 150 А соответственно.

— Верхние швы, называемые потолочными, накладываются 3-4-миллиметровыми электродами, сила тока которых не должна быть меньше 70 А и больше 100 А.

Нюансы сварочных работ

Электродуговая сварка может преобразовывать электрическую энергию в тепловую. И это ее главная особенность. Дуга нагревается до температуры в 6000-8000 градусов по Цельсию, что дает возможность расплавлять практический любой металл или сплав. Сама дуга окружена ореолом. На поверхности электрода температура несколько снижается и составляет около 4000 градусов по Цельсию.

Во время сварки на поверхности детали формируется ванна раскаленного и расплавленного металла с небольшой ямкой. При этом дуга имеет длину 2-6 мм. Это нормальное рабочее расстояние почти для всех видов бытовых и некоторых промышленных сварных работ.

Сварку выполняют короткой дугой, так как при длинной дуге начинается сильное разбрызгивание, шов прерывается и происходит плохая спайка металла.

Если работы ведутся угольным электродом, то длина электрической дуги может быть порядка 20 миллиметров.

Как уже говорилось, электродуговая сварка может использовать переменный или постоянный ток. При переменном токе электрическая дуга слаба и неустойчива. Для улучшения ее качества увеличивают силу тока. Поэтому необходимо следить за напряжением при варке определенных изделий. Например, если сваривают мелкие детали, то есть опасность их прожечь.

При постоянном токе дуга стабильна, что позволяет сваривать мелкие и тонкие металлоконструкции.

Базовые правила сваривания труб

Электродуговая сварка труб позволяет работать с трубным материалом диаметром 5-120 см и толщиной стенок от 3 до 25 мм.

Стыки труб свариваются несколькими швами. После каждого прохождения обязательно производят зачистку поверхности прошлого шва от наслоения шлака.

Трубы, чей диаметр меньше 22 см, сваривает один рабочий. При этом толщина стенок не имеет значения. Но если изделие превышает обозначенный диаметр, то сварные работы ведут вместе два сварщика.

Процесс варки происходит как можно меньшей дугой, чтобы не нарушить структуру и качество шва. Сам шов обязан перекрывать линию соединения на пару миллиметров в каждую сторону. При этом, чем толще стенки труб, тем больше швов необходимо наложить. Специалисты, работающие сварщиками в нефтяных и газовых компаниях, знают, что:

— при толщине стенок до 6 мм – количество шовных слоев – 2;

— 7-11 мм – 3 слоя;

— 12-14 мм – 4 слоя.

И так далее. При максимальной толщине трубы количество швов достигает семи. Основной, начальный шов ведется электродом, чей диаметр должен быть 3 мм.

Особенности существующих сварных материалов

Чугунные изделия

Сварка чугунных деталей — трудоемкий процесс из-за химического состава чугуна и его особенностей. Какой-то определенной технологии работы с чугуном нет, так как различная структура этого материала требует к себе разных подходов. Однако все существующие способы работы с этим металлом делят на два вида: горячую сварку, когда объект нагревают, а потом дают остыть, и холодную – изделие предварительно не разогревают, но варят специально предназначенными для чугуна электродами.

Цветные металлы и их сплавы

Изделия из этих элементов, особенно алюминия, массово применяются для запчастей в автотранспорте. Однако медные, латунные и бронзовые поверхности свариваются трудно, так как эти металлы обладают в расплавленном состоянии большой текучестью, они быстро поглощают кислород и окисляются. В зоне сварки такие металлы изменяют свою структуру.

Специалисты советуют работать с цветметаллом электродами марки МН-5 и ОЗБ-1, а также угольным электродом при постоянной силе тока.

Также многие сварщики при работе с латунью и медью используют прутья, содержащие цинк. Его испарения помогают быстрее остывать поверхности свариваемого материала и улучшают качество шва. Но в процессе работы цинк выделяет ядовитые газы, поэтому при работе с ним необходимо надевать маску или респиратор.

Алюминий

Этот металл нагревается при низких температурах. Так, чистый алюминий начинает плавиться при температуре 660⁰С, а его сплавы – при 2000⁰С. Потому для работы с ним вместо стандартных электродов используют проволоку, которая похожа по своему составу с алюминием. Например, электроды для алюминия ОЗА-1 и ОЗА-2 часто используют на предприятиях и в тяжелой промышленности для сварки автомобильных деталей.

Вывод

Аппарат для ручной электрической сварки – полезная вещь не только на производстве, но и в домашних делах. Практически любую металлоконструкцию можно сварить собственными силами дома, если прислушиваться к советам специалистов и иметь базовые знания и навыки по работе с электродуговой сваркой.

Самым важным элементом при работе на сварочном оборудовании является соблюдение техники безопасности, так как научиться варить металл можно даже методом проб и ошибок, но экспериментировать с собственным здоровьем не следует.

Технология и техника дуговой и электрошлаковой сварки

Для качественного выполнения сварных швов очень важно правильно назначить параметры режима сварки, т. е. совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных швов заданных размеров, формы и качества. При электродуговой сварке таковыми являются:

1. Род тока, полярность — возможны три варианта использования источников питания: переменный ток, постоянный ток прямой или обратной полярности. При выборе этого параметра на первом месте стоит соображение относительно стабильности горения дуги, что определяется типом электрода — плавящимся или неплавящимся, свойствами компонентов покрытия, флюса или отсутствия таковых. В случае возможности использования всех трех вариантов нужно учитывать такие факторы, как глубина проплавления (большая на постоянном токе обратной полярности), производительность (большая на постоянном токе прямой полярности), наличие магнитного дутья (меньше на переменном токе), стоимость оборудования (источники питания переменного тока дешевле, они более надежны в эксплуатации).
2. Диаметр электрода, мм, зависит от толщины свариваемого металла (табл. 1), пространственного положения (для потолочного положения диаметр электрода не превышает 4 мм), номера прохода (при многопроходной сварке диаметр электрода первого прохода не более 4 мм), его размеры находятся в пределах 2…6 мм.

Таблица 1. Зависимость диаметра электрода d_э от толщины свариваемого материала s в нижнем положении

s, мм	1…2	2…5	5…10	>10
dэ, мм	2…2,5	3…4	4…6	5…6

1. Сварочный ток I_св, А, зависит от диаметра электрода, определяется по формуле I_св= Kd_э, где K = 25…50 — эмпирический коэффициент, зависит от электротеплофизических характеристик металла стержня, пространственного положения сварки, свойств покрытия, наличия предварительного подогрева (для ручной дуговой сварки в пределах 50…350 А, для механизированных способов 100…1500 А).
2. Напряжение на дуге, В, зависит от свойств покрытия или флюса, пространственного положения, наличия предварительного подогрева (находится в пределах 18…30 В для ручной дуговой сварки и 20…45 В — для механизированных способов, однако нужно соблюдать указания относительно колебаний этого параметра.
3. Скорость сварки, м/ч, задается только при автоматической сварке, зависит от количества одновременно горящих дуг (при однодуговой сварке 20…120 м/ч, при двух- и трехдуговой сварке увеличивается до 150… 180 м/ч). При полуавтоматической сварке задается ориентировочно для возможности проведения технико-экономических расчетов.
4. Вылет электрода, мм, зависит от диаметра электрода, электротеплофизических свойств, находится в пределах 15…100 мм.
5. Расход защитного газа, л/мин, зависит от диаметра электрода, величины сварочного тока и напряжения на дуге, диаметра сопла (находится в пределах 5…30 л/мин).
6. Вид защитного газа выбирается в зависимости от типа электрода. При сварке вольфрамовым электродом, независимо от состава свариваемого материала, используется только чистый аргон или гелий, так как сам электрод требует защиты инертной атмосферой.

При сварке плавящимся электродом выбор защитной среды определяется составом свариваемого материала.

При сварке многослойных швов количество слоев определяется по табл. 2, а площадь поперечного сечения отдельных валиков по табл. 3.
Таблица 2. Число слоев при ручной дуговой сварке стыковых и угловых швов

s, мм	1…5	6	8	10	12	14	16	18…20
Число слоев при сварке швов: стыковых	1	2	2…3	3…4	4	4…5	5…6	5…6
угловых	1	1	1	2	2…3	3…4	5	5…6

Таблица 3. Площадь поперечного сечения отдельных валиков при многопроходной сварке стыковых и угловых швов

Положение шва в пространстве	s, мм	Площадь поперечного сечения валика, мм2
		Первый проход	Второй и последующие проходы
Нижнее	6…10	20…30	30…60
	12		40…60
Вертикальное	6…10	20…40	40…60
	12		40…70
Горизонтальное и потолочное	4…8	20…30	20…40
	10		30…40

При электрошлаковой сварке параметрами режима являются:

1. Род тока, полярность — выбирается из соображений устойчивости электрошлакового процесса. Сварку выполняют на переменном токе или на постоянном токе обратной полярности.
2. Количество электродов, n, шт, зависит от толщины свариваемого металла; обычно не превышает трех, но в некоторых случаях может быть и большим, например, при сварке плавящимся мундштуком.
3. Сварочный ток, А, зависит от сечения электрода, скорости его подачи и, в некоторой степени, от скорости сварки; находится в пределах 500…2500 А.
4. Напряжение на шлаковой ванне зависит от сварочного тока при пологопадающей характеристике и практически равно напряжению холостого хода при жесткой характеристике источника питания; находится в пределах 25…50 В.
5. Скорость сварки, м/ч, зависит от скорости подачи электрода и его сечения, количества электродов, толщины свариваемого металла и величины зазора; находится в пределах 0,5…2,5 м/ч.

Следует иметь в виду, что приведенные далее численные параметры режима дуговой и электрошлаковой сварки можно рассматривать как ориентировочные, которые требуют корректировки при разработке технологии.

При сварке металлоконструкций на открытом воздухе при отрицательных температурах нужно руководствоваться рекомендациями относительно необходимости предварительного подогрева, приведенными в табл. 4.

Таблица 4. Минимальные температуры воздуха при дуговой сварке сталей без подогрева низкоуглеродистых и низколегированных сталей, °С

s, мм	Температура воздуха, оС
	Ручная и полуавтоматическая дуговая сварка сталей					Автоматическая дуговая сварка сталей
	углеродистых в конструкциях		низколегированных			углеродистых	низколеги-рованных
	решетчатых	листовых	σт< 450 МПа в конструкциях		σт ≥ 450 МПа
			решетчатых	листовых
Не более 16 16…30 30…40 Более 40	–30 –30 –10 0	–30 –20 –10 0	–20 –10 0 +5	–20 0 * +5 +10	–15 0 — —	–30 –30 –20 –20	–20 –20 –10 –10

* При s ≤ 25 мм; при s > 25 мм необходимо сваривать с подогревом независимо от температуры воздуха

Примечания. 1. Для дуговой сварки при температуре ниже указанной сталь следует подогревать до 120…160 °С на участках шириной 100 мм по обе стороны соединения.

2. Электрошлаковую сварку низкоуглеродистой и низколегированной стали можно выполнять без подогрева независимо от температуры воздуха.

Теплоустойчивые стали даже при положительных температурах требуют предварительного и сопутствующего подогрева (табл. 5), а среднелегированные — только предварительного (табл. 6).

В зависимости от толщины и углеродного эквивалента иногда и при электрошлаковой сварке также необходим предварительный подогрев (табл. 7).

Таблица 5. Температура предварительного и сопутствующего подогрева Т при ручной дуговой сварке теплоустойчивых сталей

Марка стали	12ХМ, 15ХМ	20ХМ, 12ХМФ	20ХМФ, 34ХМ 15Х1М1Ф,	15Х2М2ФБС, 15ХМФКР
Т, °С	220…270	270…320	320…400	400…500

Таблица 6. Температура предварительного подогрева Т при сварке под флюсом среднелегированных сталей высокой прочности

Марка стали	20ХГС	25ХГСА	30ХГСА	30ХГСНА	12Х2НВФА	23Х2МВФА
Т, °С	150…200	150…200	250…300	250…300	150…250	200…300

Таблица 7. Температура предварительного подогрева сталей Т при электрошлаковой сварке

Углеродный эквивалент, %	Свариваемый металл		Т, °С, не менее
	Марка	Толщина, мм
0,5	СтЗ, М16С, 20, 16ГС, 09Г2С, 16ГНМ, 10Г2С1, 25, 22К, 20ГС, 08ГДНФ, 15К, 20 К	Не более 450 450…1000	Без подогрева 100
0,51…0,60	Ст5, 35, 25ГС, 10ХСНД, 25ДГСФА, 20ГСФ, 12ХМ, 16ГНМА, 20Х2МА	Не более 250 250…1000	100 150
0,61…0,70	40, 20ХНМФ, 25Х2ГМТ	Не более 1000	200
0,71…1,1	34ХМ1А, 4ХНЗМ, 25ХН3МФА	Не более 450	250

Примечание. Температура сварного соединения перед посадкой в печь для термообработки не должна быть ниже температуры предварительного подогрева.

Просмотров: 119

особенности и типы, принцип работы

Электродуговая сварка — это незаменимый элемент тяжелой промышленности. Она широко применяется на машиностроительных заводах и металлургических предприятиях. Ручная электродуговая сварка активно используется строителями. Но только опытные мастера понимают суть рабочего процесса и как получить действительно надежные сварочные соединения. Именно от того, насколько качественные соединения, зависит целостность конструкций и безопасность их эксплуатации.

Особенности и типы

Сварка — процесс получения неразъемных соединений. Достигают этого, нагревая металл посредством электрического тока. Выделяются такие типы электродуговой сварки:

1. Ручная.
2. Автоматическая.
3. Полуавтоматическая.

Первый вариант наиболее распространенный. Сварщиком подбирается необходимый рабочий режим, весь процесс контролируется им самостоятельно. Если используется полуавтомат, сварочную проволоку подает специальное устройство. Автоматизация соединения металла позволяет получить высококачественные изделия. Все процессы выполняются сварочным аппаратом. Материалы расплавляются под действием высоких температур на поверхность. Во многих случаях она достигает 5000 градусов Цельсия. В зависимости от источников тока сварка производится посредством как постоянного, так и переменного тока с прямой или обратной полярностью.

Обязательный атрибут подобных работ — аппарат для сварки. В последнее время все чаще используются агрегаты инверторного типа. Они отличаются компактностью и простотой использования. В отдельных случаях пользуются трансформаторами и выпрямителями. Для ручной электродуговой сварки (как и любой другой) понадобятся электроды или проволока. Они могут быть плавящимися либо неплавящимися. Процесс происходит таким образом, чтобы работник мог видеть процесс горения дуги, и лишь в отдельных случаях процесс будет полностью закрытым. Цветные металлы такие как медь и алюминий соединяют, используя защитные газы (речь идет преимущественно об аргоне и углекислом газе).

Ручная электродуговая сварка

Трубы преимущественно соединяются в ручном режиме. Материалы плавятся под воздействием дуги, образованной между электродом и изделиями. Технология электродуговой сварки определяется в зависимости от опыта сотрудника. Решающее значение отводится подготовительному этапу. Начинают с организации рабочего места (поста). Там размещают сам агрегат вместе с дополнительными материалами и инструментами. Недалеко от поста — источник тока. Перед началом работ приступают к подготовке металлических поверхностей.

Необходимо провести комплексную очистку. Делают ее, используя ветошь и металлическую щетку. Важно правильно подобрать комплект электродов и настроить режим работы. Рекомендуется приобрести комплект со специальным покрытием для получения действительно надежных швов. Толщину подбирают в зависимости от характеристик металла — если его толщина составляет 1−2 мм, то у электрода должно быть 2−3 мм и так далее.

Сама технология отличается простотой: электрическую дугу зажигают сразу после того как электрод прикоснулся к поверхности изделия. Затем быстро отводят рукоять назад на пару миллиметров. Передвижения совершают в зависимости от того, какие швы необходимо получить (вертикальные, горизонтальные, по окружности — при работах с трубопроводами). Если требуется вертикальный шов, рукоять ведут снизу до верхней части, не оставляя при этом непроваренных мест. Стоит совершать небольшие колебательные движения по сторонам.

В идеале дуга должна гореть постоянно, а перерывы — только для смены электрода. Ближе к концу шва потребуется задержка на считаные секунды для предотвращения появления дефектов (трещин) в кратерной зоне.

С применением полуавтоматов

Данной тип занимает особое место среди подобных работ. Может применяться защитный газ. Если его нет, пользуются специальной флюсовой проволокой. Она постепенно плавится, и в зону работ попадает содержимое. Результат плавления флюса — формирование газового облака, препятствующего окислению металлов. Главное достоинство — нет необходимости покупать газовые баллоны.

Защитные газы гарантируют надежность швов, дают возможность отслеживать процесс. Устройство полуавтомата составлено из таких элементов как:

1. Горелка.
2. Устройство, отвечающее за подачу проволоки.
3. Редуктор.
4. Шланг.

Перед началом обязательно проводят очистку поверхностей. Затем сварщик занимается организацией заземления, после проверяет напряжение электросети. Далее — настройка режима, который зависит от типа металла и его толщины.

Нельзя забывать о технике безопасности. Вне зависимости от разновидности работ сотрудник должен пользоваться защитной маской либо щитком. Оборудование нельзя переносить, придерживая только за шланг. Под ногами помещают диэлектрические коврики для предотвращения поражения током.

классификация,принцнипы, способы, автоматическая и ручная, виды аппаратов и плавящихся электродов и температура

Некоторые читатели задают вопрос: что такое электродуговая сварка и чем она отличается от других видов соединения металлических заготовок воедино? Такая методика считается универсальной, применяется повсеместно. Для прочного соединения металлических деталей используется трансформатор с большой силой тока, но малой величиной напряжения, которое подается одновременно к электроду и к соединяемым заготовкам.

Что собой представляет этот метод?

Электрическая сварка — это дуга, при помощи которой происходит резкое повышение температуры до 5 тыс. градусов в зоне плавления, что позволяет расплавить все существующие на планете металлы. Принцип электродуговой сварки основан на расплавлении электрода и заготовок, а зона плавления — это сварочная ванна.

Чтобы дуговая электросварка шла беспрерывно, а дуга не погасла, на электрод напыляются присадки. Для защиты места сварки применяются инертные газы.

Дуговая сварка подразумевает применение специальных аппаратов, где на конце шланга находятся головки для подачи к месту соединения заготовок инертный газ.

Принцип электрической сварки основан на формировании дуги, при этом используется постоянный или переменный ток, чаще применяют первый вариант, потому что при этом разбрызгивание металла минимальное.

Характеристики

Чтобы точно понимать, что это такое электрическая дуговая сварка, надо знать природу возникновения разряда в газовой среде. При подключении тока с разными полюсами, между электродом и металлом изделия при сближении на минимальное расстояние возникает электроразряд, который называется сварочной дугой.

Именно этот ствол является основой в сформированной электрической цепи и характеризуется пониженным напряжением. Когда провод с держателем для электрода подключен к плюсовому контакту, то его называют анодом, при подключении к минусу на сварочном аппарате — катодом.

Виды

Степень автоматизации процесса

• ручная сварка электродуговым методом;
• полуавтоматический вариант, когда подача проволоки и защитного газа осуществляется автоматически;
• полностью автоматизированная сварка производится без непосредственного участия человека.

Защита от воздействия воздуха

• без активной защиты, при этом используются плавкие электроды со стабилизирующим покрытием;
• защита при помощи шлака, на электрод напыляется флюс разной толщины;
• шлакогазовая защита — толстое напыление флюса на электрод;
• сварка в герметической камере с вакуумной средой;
• сварной шов защищен специальной пеной;
• в газовой среде, применяются инертные или активные газы;
• комбинации — газ плюс флюс.

Полярность тока

• переменный ток;
• постоянный ток, при этом достигаются лучшие характеристики, благодаря использованию выпрямителя и генератора;
• импульсно-дуговой метод.

Тип электродов

• плавящиеся;
• неплавящиеся — эти электроды используются в качестве проводника тока к зоне сварки.

По условиям горения

могут быть закрытого, полуоткрытого или открытого вида.

Преимущества

Дуговая сварка обладает такими достоинствами:

• выполняется в любом пространственном положении;
• высокая мобильность;
• мало времени надо на подготовку работ;
• не влияет ограниченность доступа;
• низкая стоимость по сравнению с другими методами;
• широкий выбор электродов позволяет проводить соединение разных по химическому составу металлов;
• возможность подключения к бытовым электросетям при использовании инвертора;
• доступность сварочных аппаратов, расходных материалов (электродов).

Современное оборудование для электросварочных работ отличается простотой и легкой транспортировкой в нужное место проведения работ.

Недостатки

Как и у любой методики существуют небольшие минусы:

• для наложения прочного шва требуется солидный опыт сварщика;
• на поверхность электродов негативно воздействует влажность, что приводит к появлению дефектов, поэтому их надо хранить в сухом месте;
• КПД и производительность ниже, чем у других технологий сварного соединения;
• вредные условия труда для сварщика.

Электродуговой сваркой невозможно соединить цветные металлы — это прерогатива других методов, например, лазерной, поэтому ученые продолжают исследовательские работы по усовершенствованию оборудования, а также разработку новых материалов, способных увеличить производительность и качество.

Аппараты и подключение

Основным аппаратом для осуществления ручной электрической сварки многие годы был трансформатор с грубой настройкой рабочих характеристик, способный выдерживать длительные нагрузки. Он прост в использовании, ремонте, а серьезным недостатком является только громоздкость и большой вес, поэтому оборудование используют стационарно, иногда передвигая на небольшие расстояния. Для подключения требуются трехфазные электрические линии.

В специализированных магазинах встречаются сварочные инверторы, которые намного компактнее трансформатора, а на борту, кроме привычной комплектации, имеется дополнительное электронное оборудование. Инверторы не могут работать продолжительное время, хотя многие модели дадут фору устаревшему оборудованию в этом плане.

Такие аппараты снабжены дополнительными функциями, упрощающие работу сварщика, но чувствительны к механическому воздействию, не имеют защиты от проникновения влаги или пыли.

Ремонт намного сложнее, а стоимость выше современного аналога трансформатора. Подключение простое — достаточно вставить вилку в розетку и аппаратура готова к работе.

Что касается держателей электродов, то они устанавливаются в специальные гнезда на передней панели, поэтому каждый пользователь выбирает ту модель, с которой удобно и комфортно работать.

Электроды и защитные газы

Электроды

Применяются такие виды маркировки обмазки:

1. Б — основной.
2. А — кислый.
3. Ц — целлюлозный.
4. Р — рутиловый.

В промышленности применяются и смешанные виды:

1. Кисло-рутиловые с маркировкой АР.
2. РБ — рутилово-основные.
3. РЖ — рутиловые с железным порошком.
4. РЦ — рутилово-целлюлозные.

Кроме маркировки, электроды выбираются в зависимости от толщины свариваемых металлов и силы тока, для этого сварщики пользуются специальными таблицами.

Р. Ю. Лагерев, электросварщик VI разряда, опыт работы с 1988 года: «Правильно выбранная маркировка и диаметр электрода влияют на качество выполненной работы и сроки эксплуатации изделия».

Защитные газы

• Аргон. В 1,5 раза тяжелее воздуха, без запаха и вкуса, взрывоопасен, при проведении работ требуется хорошая вентиляция помещения. Сортность — высшая, первая и вторая, транспортируется в сжиженном или газообразном состоянии, баллоны серого цвета с зеленой полосой ёмкостью 40 л, с внутренним давлением 15 МПа. Расход 100—500 л/ч.
• Гелий. Не используется в чистом виде из-за высокой стоимости, нет запаха, цвета, вкуса, не ядовит. Применяется в виде добавки к аргону, три основных вида — А, Б, В. Транспортируется в баллонах коричневого цвета с белыми надписями, расход 200—900 л/ч.
• Углекислый газ. Используется в чистом виде и вместе с аргоном, нет цвета и запаха, кисловатый вкус, тяжелее воздуха. Чистота напрямую зависит от содержания водяных паров. Перевозится в баллонах черного цвета с желтыми надписями. Баллон устанавливается вверх дном, чтобы исключить попадание паров воды.

При сварочных работах используются смеси углекислого газа с кислородом, аргона с гелием или углекислым газом.

Область применения

Электрическая сварка широко применяется на любом производстве:

• Соединение каркасов плоского вида и сеток из арматуры.
• Сварка блоков при монтаже для создания цельной конструкции.
• Набор сеток из предварительно подготовленных стержней арматуры.
• Соединение элементов железобетонных конструкций.
• Подготовка арматуры в специализированных организациях для последующей стыковки при строительстве мостовых сооружений.
• Соединения стержней арматуры с диаметрами более 10 мм.

При меньшем диаметре арматуры такая технология не применяется из-за риска прожигания заготовок.

Основы безопасности

На любом предприятии для сварщиков выдается специальная защита:

1. Одежда из плотного натурального и негорючего материала — брезент, спилка или замша. В зимние периоды под нее одевается одежда из сукна.
2. Руки защищаются плотными перчатками или рукавицами, которые не должны стеснять движения кистей рук.
3. Особое внимание уделяется обуви — ботинки, сапоги из кирзы с подошвой из резины или более современных материалов без гвоздей.
4. Защиту лицевой области и глаз выполняет специальная маска или щиток, к которым инспекторы по охране труда предъявляют высокие требования, особенно это касается затемненного стекла.

Важно! Запрещено самостоятельное изготовление и использование облегченных масок.

Требования государственных стандартов

Правильное выполнение и обозначение на чертеже основных видов соединений элементов конструкции из стали при помощи ручной сварки регламентирует ГОСТ 5264 — 80.

ГОСТ 11534 — 75 используют в том случае, когда заготовки образуют тупые или острые углы.

Отдельный ГОСТ 16037 — 80 регламентирует выполнение работ во время строительства трубопроводов из-за высокой ответственности и особой прочности сварных соединений.

Для электродов разработан ГОСТ 9467 — 75, где подробно описаны требования к обмазке или напылению электродов, а также приводятся необходимые характеристики, которыми должны обладать сварные швы.

Выводы

Технический прогресс развивается семимильными шагами, из-за этого часто возникает потребность соединить детали разной толщины, состоящие из неоднородных материалов. Раньше использовались стали с содержанием углерода, а сегодня применяются сплавы как легких металлов, так и на основе титана.

Конструкции усложняются, а объемы увеличиваются, поэтому от профессиональной подготовки сварщиков — не только теоретической, но и практической, напрямую зависят темпы мостового строения, возведения многоэтажных домов блочного типа и выполнения других многопрофильных задач.