Что такое ручная дуговая сварка покрытыми электродами: Техника ручной дуговой сварки и её особенности

Содержание

5.1. Ручная дуговая сварка (наплавка) покрытыми электродами

Ручная дуговая сварка выполняется плавящимся или неплавящимся (угольным, графитовым, вольфрамовым, гафниевым) электродом. При сварке плавящимся электродом (рис. 5.1) дуга горит между ним и изделием.

Рис. 5.1. Схема ручной дуговой сварки (наплавки) штучным электродом: 1– основной металл; 2 – сварочная ванна; 3 – электрическая дуга; 4 – проплавленный металл; 5 – наплавленный металл; 6 – шлаковая корка; 7 – жидкий шлак; 8 – электродное покрытие; 9 – металлический стержень электрода; 10 – электрододержатель

Формирование металла шва осуществляется за счет материала электрода и расплавления основного металла в зоне действия дуги. При сварке неплавящимся электродом для формирования металла шва в зону дуги извне подается присадочный материал.

Наибольшее применение нашла сварка плавящимся электродом, так как ее можно применять во всех пространственных положениях, сваривая черные, цветные металлы и различные сплавы. При этом используются электроды диаметром 1÷ 12 мм. Однако основной объем работ выполняется электродами диаметром 3÷ 6 мм.

Электроды классифицируются по материалу, из которого они изготовлены, по назначению, по виду покрытия, по свойствам металла шва, по допустимым пространственным положениям сварки или наплавки, по роду и полярности тока.

По назначению электроды подразделяются на следующие группы:

для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей – У;
для сварки теплоустойчивых легированных сталей – Т;
для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами – В;
для наплавки слоев с особыми свойствами – Н.

По толщине покрытия существуют следующие группы электродов:

с тонким покрытием – М;-
со средним покрытием – С;
с толстым покрытием – Д;
с особо толстым покрытием – Г.

Покрытия могут быть кислые – А, основные – В, целлюлозные – Ц, рутиловые – Р и прочие – П.

В настоящее время при ремонте техники на железнодорожном транспорте находят наибольшее применение кислые, основные и рутиловые покрытия.

Кислое покрытие состоит в основном из оксидов металла, алюмосиликатов и раскислителей. Газовая защита осуществляется за счет сгорания органических составляющих покрытия.

Сварку электродами с кислым покрытием можно производить при помощи постоянного и переменного тока. В процессе сварки сварочная ванна бурно кипит вследствие активного раскисления металла углеродом, что способствует хорошей дегазации металла шва. Поэтому даже при сварке по окалине или ржавчине получаются сравнительно плотные швы, уступающие по характеристикам пластичности и ударной вязкости металла шва электродам с другими видами покрытий. При использовании электродов с кислым покрытием существует склонность к образованию кристаллизационных трещин, большое разбрызгивание металла, значительное выделение в процессе сварки вредных марганцевых выделений. К электродам с кислым покрытием относятся электроды следующих марок: ОМА-2, ЦМ-7,ОММ-5 и др.

Основное покрытие состоит преимущественно из мрамора, плавикового шпата, раскислителей и легирующих элементов (ферромарганец, ферросилиций, феррованадий и др.). Газовая защита расплавленного металла обеспечивается углекислым газом и окисью углерода, которые образуются в результате диссоциации карбонатов.

Электроды с основным покрытием (УОНИ13/45, СМ-11, УОНИ13/55К, ВН-48, ОЗС- 33, ОЗС-25, ОЗС-18, УОНИ13/55У, УОНИ13/65, ВСОР-65У и ряд других) обеспечивают получение наплавленного металла с малым содержанием газов и вредных примесей, с высокими пластическими характеристиками и ударной вязкостью при нормальной и отрицательных температурах, с хорошей стойкостью против образования кристаллизационных трещин и старения. Поэтому такие электроды предназначаются для сварки конструкций из углеродистых и конструкционных сталей, жестких конструкций из литых углеродистых и низколегированных высокопрочных сталей.

Недостатком этого вида покрытий является повышенная чувствительность к порообразованию при увлажнении покрытия, увеличении длины дуги, при наличии окалины, ржавчины или масла на кромках свариваемых изделий.

Сварка электродами с основным покрытием ведется, как правило, на постоянном токе обратной полярности. Чтобы использовать такие электроды для сварки на переменном токе, в покрытие вводятся компоненты, содержащие легкоионизирующие элементы: калиевое жидкое стекло, кальцинированную соду, поташ и др.

Рутиловое покрытие содержит в основном рутиловый концентрат, различные алюмосиликаты и ферромарганец. Раскисление и легирование металла шва достигается наличием ферромарганца, а газовая защита – целлюлозой. Марки электродов с рутиловым покрытием: ОЗС-12, МР-3,ОЗС-6, ОЗС-4, АНО-4, ОЗС-32, ОЗС-21 и др.

Электроды с рутиловым покрытием обладают высокими сварочно-технологическими свойствами, обеспечивают хорошее формирование шва, имеют небольшое разбрызгивание, легкую отделимость шлаковой корки, малую склонность металла к образованию пор. Сварку можно вести как на постоянном, так и переменном токе.

В табл. 5.1 приведены некоторые характеристики электродов общего назначения наиболее распространенных в ремонтной практике для сварки и наплавки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей.

Для получения при ручной дуговой наплавке слоев с высокими механическими свойствами (большая твердость, износостойкость, жаростойкость и другие) рекомендуется использовать электроды, приведенные в табл. 5.2.

Перед сваркой и наплавкой необходима прокалка электродов: с рутиловой обмазкой при t = 80 ÷120 ° С, с карбонато-рутиловым покрытием при t = 200÷250 ° С и с основным – при t = 300÷350 ° С. Время прокаливания 2÷2,5 часа.

Несмотря на широкое распространение ручной дуговой сварки при производстве сварочно-наплавочных работ, она имеет ряд недостатков: сравнительно низкое качество наплавленного металла по причине слабой защиты сварочной ванны от воздействия окружающей среды; большое колебание сварочного тока; значительную вероятность возникновения непроваров, подрезов и других дефектов соединения; большие потери (до 30%) присадочного материала на угар, разбрызгивание, огарки; малую производительность из-за невозможности использования высокой плотности тока и перерывов при смене электродов; сложность технологического процесса, что требует длительного времени подготовки сварщиков и др. Все это следует учитывать при выборе способа сварки и наплавки.

Таблица 5.1

Характеристики электродов общего назначения

Таблица 5.1

Характеристики наплавочных электродов

техника выполнения, где применяется, оборудование и материалы

Дуговую сварку покрытыми электродами применяют, чтобы соединить металлические изделия. Электропайка называется дуговой, потому что сварочный луч энергии, который образуется в электроде в момент работы, имеет дугообразную форму.

Электрод – есть проводник, который окружен специальной инертной средой. Её составляющие это глинозём, магнезия, никель, известняк, марганец, железо.

В статье разберемся, как с помощью дуговой сварки покрытыми электродами качественно работать с металлами.

Содержание статьиПоказать

Основы

Дуговая электросварка покрытыми электродами — это хороший способ соединить без зазоров или разъемов две детали. Для разных видов материалов (металл, керамика, пластмасса и т.п.) выбирают разные виды сварки. Например, пластмассу не сваривают электродами.

Металлический провод способствует надёжному соединению расплавленных краёв двух элементов. Электрическая дуга сваривает концы деталей очень крепко. Так, что они стают одним целым, а сварочную ленту потом нельзя разъединить.

Чтобы спаять детали, нужно знать особенности сварки разных материалов. От того, на каком уровне вы владеете навыками работы с электродом и аппаратом, зависит результат. Проводников должно быть много. Так у вас будет возможность практики.

А с количеством попыток возрастёт качество работы. Три миллиметра или меньше – это самый удобный размер металлического изделия, чтобы научиться электродуговой сварке покрытыми электродами.

Прежде, чем начать работу нужно присоединить плюсовой и минусовой кабели. К электродному вы подключаете держатель, а к обратному – аппарат.

Прежде чем приступить, подготовьте все материалы, инструменты. Тщательно очистите их от пылевых частиц или любых других веществ, которые могут стать преградой в процессе сварки.

Нюансы

Дуговая сварка покрытым электродом имеет как положительную, так отрицательную сторону. Овладеть основными навыками работы мало. Нужно также знать нюансы выбора оборудования.

Руководствуйтесь правилом: дорогой инструмент равно удобный в применении. При выборе обратите внимание на их возможности. Оборудование должно быть способно:

сваривать изделия в труднодоступных местах;
качественно работать в разных позициях;
спаривать все виды металлов.

Ручные аппараты для дуговой сварки покрытыми электродами также имеют минусы, которые стоит учитывать:

показатель полезного действия ниже, чем у других методов;

результат работы во многом зависит от умений мастера больше, чем от самого инструмента;
появление вредных веществ: искры, испарения; они плохо влияют на зрение.

Важно: чтобы не навредить своему здоровью, нужно использовать специальную одежду во время работы электродуговой сваркой: безопасная форма, защитные очки, маска типа «хамелеон». Эти приспособления берегут глаза от возможного повреждения, но позволяют работать без преград.

Технология

Чтобы обеспечить прочное слитие концов деталей, которое не будет иметь бугорков и неровностей, нужно придерживаться определённой технологии.

В технике электродуговой сварки покрытыми электродами выделяют два типа работы, что позволяют поджечь луч:

точечный вид: удары напоминают точки, которые мастер делает проводником по
деталям;
чирканье: действия похожи на чирканье зажигалкой.

Разные виды металлов характеризуются различными особенностями: положительными и отрицательными. Например, какие-то из них поджигать намного труднее, чем другие и наоборот.

В основном, характеристики проводника будут зависеть от его же покрытия, а также вида поджога.

Работать с новым аппаратом легче. Чтобы сделать дугу можно лишь дотронуться ним до металла, а потом поднять на высоту примерно 2-3 миллиметра.

Если проводник приводился в действие уже не раз, могут возникнуть трудности – появляется плёнка из шлака на кончике. Чтобы появилась искра, следует активировать точечный метод пару раз, ударив проводником по детали.

Электрический заряд возникает между электродом и деталью. Это расстояние называется длина дуги. Её коэффициент определяется размером электрода. Его диаметр должен составлять 0,5 – 1, 2.

Чтобы в итоге работы шов был гладким, без повреждений, зазор между инструментом и металлом нужно соблюдать минимальный.

Начальный этап

Чтобы паять дуговой сваркой покрытыми электродами и металл, и аппарат следует привести в готовность к работе. Сами приспособления нужно включить.

Все детали — тщательно очистить, надёжно закрепить. Они не должны болтаться, мешая работе. Мастеру следует экипироваться правильной маской, очками, одеждой.

Поджигать материал на металле можно потренироваться. Эту рекомендацию нужно соблюдать, чтобы проверить, каким способом и по какой технологии лучше работать с вашим видом.

Дуга

Новичкам советуют сохранять дугу короткого размера во время пайки. Такое ухищрение поможет создать идеальный валик. Но даже это требует практики. С первой попытки почти ни у кого не получается сделать дорожку без изъянов.

Распознать длину дуги мастер может по звуковым характеристикам. У короткой сопровождающий звук ровный, а у длинной – звучный, режет слух.

При коротком варианте комфортнее сделать хороший шов, потому что капель металла немного. Если работать с коротким лучом, то проводник тоже плавиться гладко, ровно, что позволяет получить желаемую глубину плавки.

В теории каждый понимает, как сварить два куска металла. Зато чтобы сделать хорошую дугу – надо много практиковаться. От интенсивности электрического тока зависит качество дуги, а от самой дуги — каким получится шов.

Дуга может прерываться. Тогда ее надо снова активировать, заполнить лакуны между частями шва.

Если работать неправильно, на детали можно сделать ожог. Потом на этом месте металл начнет разрушаться.

Шов

Детали соединяются посредством шва. Чтобы сделать это сваркой, нужно проработать его так, чтобы он был прочный и качественный. Называют три типа соединяющих сплавов.

Ниточный: делается движениями поступательными, в длину; его ширина – 3 мм; используется для сплава тонких деталей или тех, чьё значение не очень важно для картины в целом; соединяет детали некрепко. Это несложный способ. Его могут хорошо сделать новички, так и мастера с опытом. Именно этот вид шва есть базисным – освоив его, можно изучать другие.
Продольно-поперечный: делается вертикальными и горизонтальными движениями; нужно научиться управлять электродом – умело вести его вдоль и поперёк; ширина такого сплава: 1 – 1,5 см.; он крепкий, отличается прочностью. Обычно выполняется технологией «зигзаг»: проводник ведут вправо-влево на расстояние 10-15 мм к каждому краю. При этом важно качество дуги. От неё зависит, какой будет дорожка по качеству, а также количество шлаков на ней.

«Мертвый»: самый крепкий; создается равномерными движениями в трёх разных направлениях. Начинать нужно как продольно-поперечный шов. Закончив его, следует вернуть обратно, проделав тот же путь. Таким образов получается двойной продольно-поперечный шов. Заваренная линия получается очень качественной, сплавленной, как бы, накрепко. В этом виде важно соблюдать правила работы с прибором. Если делать это неправильно, дорожка получиться слишком «жирной», с большими примесями шлаков.

Чтобы полоса шва была идеальной, нужно в завершение работы, счистить весь накопившийся за время сварки шлак. Если вы что-то сделаете не так, сразу заметите.

Пострадает не только эстетическая сторона, но и практическая, внутренняя. Кривая, с забугрениями полоса означает, что в ней есть пробели, может, ожоги. Лента на изделии вряд ли будет долговечная.

Промахи новичков

Итак, мы уже знаем, как работать электродуговой сваркой с покрытыми электродами правильно. Среди ошибок есть шесть типов:

размер, форма неправильные;
оставлены лакуны, полости;
образовались деформации;

некоторые части непроваренные;
слишком твёрдые вкрапления;
другие недостатки.

Мы предлагаем изучить самые распространенные промахи, которые делают новички при электродуговой сварке покрытыми электродами. Их хорошо знать, чтобы не повторять самому.

Длина дуги. Она или слишком короткая, или слишком длинная. Если длина маленькая – шов сваривается жестким, неровным, а шлаков очень много. Если наоборот – металл разбрызгивается очень интенсивно, а из-за этого дорожка тоже кривая. Также великое расстояние между дугой и электродом создает дугу нестабильную, поэтому «дыр» получается очень много.
Скорость. Если паять со слишком высокой или слишком низкой скоростью, работа получится плохая. К примеру, слишком быстрое управление аппаратом приводит к тому, что дорожка образуется искривленная, с высоким наплывом шлаков. Валик получается тонкий, поэтому изделие сварено непрочно. При слишком медленном темпе работы, шов выходит толстый, громоздкий.

Настройки. Нужно правильно выставить ампераж на аппарате. Он проектируется соответственно типам деталей, с которыми мастер работает. При заниженной интенсивности валик будет затонким, а, значит, сплавление непрочное. Валик, который создается при высоком напряжении, получается плоским и переполненным шлаком.
Подготовка. Недостаточная подготовка поверхностей – очень распространённая ошибка. Это делает дорожку хилой, с неровностями, прорехами. Очень важно тщательно очистить поверхности, аппарат от загрязнений, остатков лака, пороха, масла и т.п. В противном случае мастер получит хлюпкий шов с кучей несобранных остатков.
Наклон. Чтобы сплав получился крепким, важно сохранять правильный градус наклона проводника при сварке. Если наклон чрезмеру горизонтален, лента будет кривая, чешуйчатая. Если наклон перпендикулярный, то чешуйки соединяются в огромный валик, который остается «хранилищем» шлака.

Подведем итог

Техническими ошибками могут быть разные несоответствия в соотношении тока и металла, неправильно выбранная сварочная поверхность, поломка аппарата, другие неисправности.

Одним из самых важных факторов в процессе дуговой сварки покрытыми электродами есть хороший шов. Нужно внимать нескольким чертам, что определяют качество сваренной ленты.

Чтобы дело было сделано хорошо, нужно знать, как варить металл, как правильно соединять некоторые критерии:

ампераж;
наклон;
высота дуги;
тип электрода;
скорость аппарата.

Если сочетать эти факторы, работа будет надёжной, а шов будет держаться много лет.

Технология спайки – это основа, которую надо сначала хорошо изучить, а потом практиковать. При этом, советуется приступать к практической работе лишь тогда, когда знания будут досконально усвоены.

Если вы будете знать, как работать со сваркой и металлом, то останется только проработать мастерство на практике.

Ручная дуговая сварка покрытым электродом

Под техникой ручной дуговой сварки будем понимать манипуляции со сварочным электродом, выбор параметров сварки, приспособлений, способы получения качественных швов.

Качество швов определяется не только техникой сварки, но и зависит от ряда факторов:

— состав и качество применяемых электродов;
— состояние свариваемых поверхностей;
— качество подготовки и сборки под сварку.

Наиболее распространенный способ – ручная дуговая сварка покрытыми электродами, так как позволяет варить в любых пространственных положениях и труднодоступных местах.

Недостатки: малая производительность, зависимость качества шва от практических навыков сварщика.

Сущность метода: к электроду и изделию подается постоянный или переменный сварочный ток, при этом появляется дуга, которая расплавляет металлический стержень, покрытие и основной металл.
Расплавленный металл каплями переходит в сварочную ванну, в которой металл электрода перемешивается с основным, а шлак всплывает на поверхность.

Максимальная глубина, на которую расплавляется основной металл, является количественным показателем и зависит от скорости перемещения относительно изделия, при этом учитываются поперечные колебания относительно и конструктивные особенности разделки шва.

Доля участия основного металла в формировании металла шва – 15-40%.

Длина дуги – расстояние от активного пятна на электроде до активного пятна на поверхности сварочной ванны. Расплавляемое покрытие образует атмосферу, которая оттесняет воздух. В этой атмосфере присутствуют пары основного металла.

Образующаяся корка защищает сварной шов при остывании и участвует в металлургических процессах.

Качество шва определяется длиной электрода, наличием прерываний в процессе сварки. Электрод по мере плавления нагревается, и это все в комплексе влияет на параметры соединения.

Следует учитывать, что теплоотвод в держателе должен быть значителен, так как после сварки температура электрода достигает 500-600 C. Если в покрытии содержатся органические вещества, то температура огарка не превышает 250 C.

Процессы возбуждения, зажигания и поддержания дуги.

Сначала устанавливаются параметры дуги.
При ручной дуговой сварке есть два способа зажечь дугу: вертикальным перемещением электрода с закорачиванием и чирканьем.
Применение того или иного способа определяется навыками сварщика.

Длина дуги зависит от марки и диаметра электрода, пространственного положения и находится в пределах 0,5-1,1 диаметра электрода.

Изменение диаметра дуги может привести к интенсивному окислению, азотированию, увеличив потери на угар и разбрызгивание.

Во время ведения процесса сварщик перемещает электрод в нескольких направлениях:

— по оси шва;
— поперёк шва для заполнения разделки.

Если заканчивается электрод, образуется кратер. Сварщик должен уметь заварить его и завершить процесс сварки.

При аттестации сварщика используется обязательное прерывание швов.

Положение электрода относительно поверхности изделия также оказывает влияние на форму и проплавление основного металла.

Различают:

1. Сварку углом назад .Улучшаются условия оттеснения дуги из жидкого металла и теплоотдачи от дуги к основному металлу, растет глубина его проплавления.
2. Сварку углом вперед.
3. Сварку на подъем.
4. Сварку на спуск.

За счет этих приемов можно изменять теплоотдачу и регулировать глубину проплавления и ширину шва.

Расплавление электродного материала на единицу длины шва остается постоянным, но распределение этого объема на большую ширину будут влиять на величину усиления шва.

То есть, если правильно подобрать разделку кромок, то можно получить различную форму шва.

Сборка под сварку.

Заключается в выдерживании определенных зазоров в стыке. Для фиксации соединений применяются прихватки. Их длина оговаривается отдельно.

При выполнении основного шва все прихватки должны быть переплавлены.

Если нет зазора и это труба, то не будет проплавления.

По СНИПам точно регламентируется количество прихватов.

«Держать дугу» — сварить неповоротный стык.

Также по теме:

Свойства дуги. Свойства сварочной дуги.

ВАХ дуги. Вольт-амперная характеристика дуги.