Андрей Смирнов
Время чтения: ~15 мин.
Просмотров: 0

Основные принципы ручной дуговой сварки

Как работает электрическая сварка

Для получения необходимого тепла, которое позволяет осуществить расплавление основного металла и электродного стержня, принято использовать метод образования электрической дуги. Расплавы металлов, причём как основного, так и электродного, соединяются в образующейся особой сварочной ёмкости, в результате чего происходит затвердевание и формирование сварочного шва. Электродный элемент выполнен из стали и обработан специальным покрытием, которое обеспечивает защиту самой ванночки в процессе плавления. В качестве подобной защиты выступает слой шлака и газового облака, который предотвращает проникновение азота и других газообразных веществ, находящихся в воздухе.

Для поддержания эффекта электрической дуги электрод и свариваемый элемент постоянно поддаются воздействию электрической энергии от специального прибора. Под воздействием температуры электрической дуги края свариваемой заготовки (вместе с металлом электрода) начинают плавиться. Температурные показатели внутри дуги достигают 4000 градусов Цельсия. В подобной ёмкости происходит соединение металлической заготовки с электродом. В свою очередь, расплавленный шлак выплывает на поверхность, создавая требуемую защиту. Для получения необходимой электрической энергии применяют специальный трансформатор.

Способы сваривания труб из оцинкованной стали

Технология электрического сваривания металлических изделий предполагает нагревание рабочей поверхности шва до 1200 градусов, тогда как температура кипения цинка составляет лишь 906 градусов. Такая разница в показателях в ряде случаев приводит к выгоранию цинкового слоя.

Среди нежелательных последствий процесса сварки оцинкованных труб можно назвать:

  1. Испарения цинка являются чрезвычайно вредными для здоровья. Если в помещении недостаточно хорошая вентиляция, вдыхаемые пары могут привести к отравлению или временной остановке дыхания работника.
  2. Слой цинка на сварочном шве нарушается в процессе работы, так что в этом месте могут начаться коррозийные процессы, при этом профильная оцинкованная труба уже не прослужит так долго, как могла бы.
  3. Если в процессе сварки оцинкованной трубы электродом происходит интенсивное испарение цинка, поверхность трубы может покрыться порами и трещинками. В результате шов будет недостаточно герметичным и прочным.

Таким образом, соблюдение правил безопасности при работе с данными изделиями является обязательным условием. Лицо нужно защитить специальным респиратором и маской из материалов-диэлектриков. На руки надевают прорезиненные перчатки с термоизоляционной тканью сверху.

Если предварительно обработать рабочую поверхность трубы соляной кислотой, можно избежать вспенивания слоя цинка

Обратите внимание, что в идеале желательно не допускать испарения цинкового покрытия, чтобы не лишить трубу защиты от коррозии. Достигнуть этого можно несколькими методами сварки.

Первый метод заключается в механической очистке слоя оцинковки с помощью абразивного круга с наждаком или щетки по металлу. Все дальнейшие сварочные работы будут производиться как с обычными черными трубами. Недостаток данной технологии заключается в устранении защиты от коррозии, которую обеспечивает цинковое покрытие, так что срок службы такого трубопровода существенно сокращается (прочитайте: «Виды технологий сварки труб – преимущества и недостатки способов»). Из-за контакта с жидкостью такая труба быстро начнет ржаветь и очень скоро потребуется ее ремонт или полная замена, что повлечет за собой дополнительные трудовые, материальные и временные затраты.

Альтернативной технологией сварки оцинкованной трубы будет применение специальных флюсов для пайки. В таком случае удалять цинковое покрытие не нужно. Такой метод широко используется в тех ситуациях, когда выполнить зачистку трубы невозможно. Для соединения труб требуется сплав UTP 1 и флюс HLS-B. Примечательно, что флюс при контакте с водой полностью растворяется, он безопасен для здоровья, поэтому такой способ вполне приемлем для сборки водопроводных систем.

Достоинства и недостатки процесса сварки ММА

Сварка ММА, без сомнения, наиболее распространенный процесс сварки, особенно, когда требуется выполнять короткие швы, обслуживание или ремонт, а также при выполнении монтажных работ. По сравнению с другими способами сварки (сварка в защитных газах плавящимся электродом – МИГ/МАГ, сварка ТИГ, сварка под флюсом) сварка ММА характеризуется следующими преимуществами:

— оборудование для ММА простое, недорогое и может быть переносным;не требуется
— дополнительной газовой или флюсовой защиты, так как и то и другое получается из покрытия;
— обеспечивается более надежная защита области сварки от воздействия ветра и сквозняков, по сравнению со сваркой МИГ/МАГ;
— этот способ сварки можно использовать в местах с ограниченным доступом;
— сварка ММА пригодна для сварки большинства черных и цветных металлов и сплавов (углеродистых, легированных и нержавеющих сталей, чугуна, химически разнородных металлов, а также меди, никеля, алюминия и их сплавов) практически любой толщины;
— сварка может выполняться в любом пространственном положении, что благоприятствует применению этого процесса сварки для соединений, которые не могут быть размещены в нижнем положении.

К недостаткам этого способа сварки можно отнести:

— перерывы в работе, связанные с заменой электрода. Как только остаточная длина электрода достигает длины примерно 50 мм, сварщик должен остановить процесс сварки и вставить в держатель вместо огарка новый электрод;
— необходимость удалять шлак после выполнения шва, а также в местах замков шва или перед следующим проходом;
— первые два фактора не позволяют повысить коэффициент использования рабочего времени выше 25%, что значительно ниже по сравнению с процессами сварки, использующими электродную проволоку (например, МИГ/МАГ или сварка порошковой проволокой FCAW);
— из-за наличия огарков и вследствие возможного разрушения покрытия имеет место большие потери электродов. В целом использует не более 65% электрода;
— этот способ не может быть применен для сварки металлов с низкой температурой плавления, таким как свинец, олово и цинк, а также их сплавам, так как не обеспечивает низкого тепловложения, требуемого в данном случае;
— этот способ не подходит для сварки таких химически активных металлов, как титан, цирконий и тантал, так не обеспечивается требуемой защиты металла шва и околошовной зоны от окисления кислородом;
— в связи с тем, что сварочный ток проходит постоянно по всей длине электрода это ограничивает максимально допустимый ток из-за опасности перегрева электрода и разрушения покрытия с последующим ухудшением стабильности процесса сварки и газовой защиты. В связи с этим, скорость наплавки при сварке ММА, как правило, ниже, чем при сварке МИГ/МАГ или FCAW.

Техника движения электрода при ручной дуговой сварке

При
выполнении сварки, электрод должен двигаться в трёх направлениях, показанных
на рисунке слева.

Первое движение (направление а) — поступательное перемещение вдоль оси электрода
(поз.1) в зону сварки. Для сохранения устойчивой дуги, скорость этого движения
равна скорости плавления электрода.

Второе движение (направление б) — поступательное движение электрода вдоль линии
сварного шва (поз.2). Скорость этого перемещения зависит от силы сварочного
тока, диаметра электрода и других факторов.

При слишком большой скорости возникает риск возникновения непроваров. Подобные
дефекты
в сварном шве образуются из-за того, что при большой скорости перемещения
электрода, наплавляемый металл не успевает сплавляться с основным металлом.
При малой скорости перемещения электрода, возможен перегрев и прожог свариваемого
металла (особенно при сварке тонкого металла) и снижается производительность
сварки. При отсутствии поперечных перемещений электрода, сварной шов получается
шириной около 1,5 диаметра электрода. Подобными швами сваривают тонколистовой
металл, а также проваривают корень многослойного сварного шва.

Третье движение электрода — это поперечные колебательные перемещения электрода
(стрелка в). Применяются для получения необходимой ширины шва и глубины проплавления.
Поперечные движения замедляют процесс остывания полученного сварного шва, способствуют
выведению газов и шлаков и обеспечивают хорошее сплавление основного и наплавленного
металла, значительно повышая качество сварки. Кратер, получившийся в конце наплавки
валика, тщательно заваривают.

Приварим намертво, недорого, звоните

Прихватка конструкций перед сваркой.

Основные способы сварки – частое, но неверное определение классификации в данном контексте. Правильнее будет «самые популярные».

Перед вами тройка заслуженных призеров:

  1. Ручная дуговая – золото.
  2. Газовая – серебро.
  3. Полуавтоматическая – бронза.

Каждый призер относится к разным сварочным семействам, по идее их лучше описывать на своих законных местах вместе с близкими «родственниками». Но мы поступим неправильно – представим сварочных чемпионов в начале обзора.

Ручная дуговая сварка РД

Народная любимица №1, самый распространенный вид в быту и в промышленности. Три главных слова в РД – простота, дешевизна, транспортабельность. Физика процесса заключается в плавке специального покрытого электрода, который оставляет за собой след в виде варочного шва. Электроды применяются разные, в зависимости от металла. Дуга – это расстояние между электродом и поверхностью металла, который играет роль второго электрода.

Сварка РД имеет серьезные преимущества перед другими видами:

  • способу РД легко научиться;
  • варить можно в любых положениях в пространстве;
  • варить можно самые разные металлы, в продаже есть электроды на любой вкус;
  • доступное транспортабельное оборудование

Газовая сварка

Народная чемпионка №2, заслуженная серебряная медаль. Вот когда сварщики возят с собой газовые баллоны: им нужна смесь кислорода с каким-нибудь горючим газом – ацетиленом, пропаном или бутаном. Физика процесса – тоже плавление, но тепло подается не электродом, а газовой горелкой. Металл поверхностей плавится факелом горелки, процесс происходит плавно и довольно медленно. Чем толще слой металла, тем медленнее он плавится.

В чем газовая сварка лучше других способов:

  • отлично варятся цветные металлы;
  • оборудование проще, чем электрических методов;
  • возможность контролировать смесь и пламя;
  • не нужен мощный источник энергии, метод автономен.

Без минусов не обойтись, «газовые» недостатки следующие:

  • очень медленный нагрев поверхностей;
  • низкая концентрация тепла из-за рассеивания;
  • высокая стоимость электричества.

По стоимости электричества дуговые способы могут поспорить с газовыми: при РД электричество тоже тратится нещадно. Но в итоге газовый метод из-за своей «тихоходности» обходится значительно дороже.

Полуавтоматическая сварка

Классификация сварочной дуги.

Бронзовый чемпион, замыкает популярную тройку, но по своим перспективам легко обойдет первых призеров. По сути это вид знакомого нам дугового вида, прогрессивная эволюция РД. Отличается большим количеством технологических нюансов, вариантов, инструкций. Нам достаточно знать то, что «автоматическая часть» метода – это подача сварочной проволоки.

Ручная часть – сам процесс сварки с контролем подачи проволоки. Варить можно с газом (углекислым газом для новичков, аргоном для профессионалов), можно без газа, с подачей прямого тока. Вариант без газа любят в гаражах и на дачных участках, в этом случае нужна специальная порошковая или флюсовая проволока. Когда она горит, образуется газ с парами, которые защищают область горения.

Полуавтомат – безальтернативный метод на СТО: кузовные работы проводятся только с его помощью. В полуавтомате используются газ и специальная проволока вместо привычного электрода. Газ из горелки с проволокой подаются в сварочный рукав. В итоге процесс защищен от воздействия внешней среды. Режимы процесса определяет сварщик в зависимости от толщины металла.

У полуавтоматического метода серьезные преимущества перед другими видами:

  • отличное качество шва;
  • высокая скорость работы;
  • удобство в работе;
  • варятся как цветные и черные металлы;
  • можно варить заржавевшие или оцинкованные металлы;
  • широкий выбор материалов, скромные финансовые затраты.

Общая информация

Что такое электродуговая сварка? На картинке ниже вы можете видеть наглядную схему. По сути, ключевой элемент — электрическая дуга. Она образуется следующим образом: необходим источник, способный выдавать большое значение тока при относительно небольшом напряжении. Это напряжение подается на свариваемый металл и на электрод одновременно. В результате между электродом и металлом образовывается электрическая дуга.

В данном случае энергия электрического тока преобразовывается в тепловую энергию, за счет чего металл плавится, и сварщик может сформировать шов. Благодаря этой особенности температура нагрева может достигать нескольких тысяч градусов по Цельсию. Этой температуры достаточно для работы практически со всеми известными металлами. Отсюда такая универсальность электродуговой сварки.

Технология электродуговой сварки заключается в том, что помимо металла под действием высокой температуры также плавится электрод. В ходе этого процесса образуется сварочная ванна или сварочная зона. Здесь протекают все основные сварочные процессы: металл взаимодействует с электродом, образуется шлак и так далее.

Как мы упоминали выше, электродуговая сварка металлов выполняется с помощью электродов (их также называются стержнями). Электроды могут быть плавящимися и неплавящимися. Плавящийся электрод, как вы можете догадаться, плавится под воздействием температуры. А неплавящийся нет. По этой причине с неплавящимися стержнями нужно дополнительно использовать присадочную проволоку.

Присадочная проволока продается в бобинах, которые заправляются в специальный механизм подачи. Также проволоку можно подать в сварочную зону вручную. Она необходима для полноценного формирования сварочного шва.

У электродуговой сварки есть один существенный недостаток — дуга горит нестабильно и требует большого внимания при работе с ней. Чтобы упростить работу были придуманы плавящиеся электроды с особым составом, который может включать в себя натрий, калий и прочие элементы. Благодаря им дуга проще зажигается, горит стабильнее. Но этого недостаточно, чтобы справиться с еще одним недостатком дуговой сварки.

Мы говорим про окисление шва. Дело в том, что шов, взаимодействуя с кислородом, активно окисляется и теряет свои положительные свойства. Он становится хрупким и пористым, возрастает вероятность образования трещин. Чтобы справиться с этой проблемой можно использовать специальные защитные газы. К ним относится аргон, углекислый газ, гелий и различные смеси из этих газов.

Электродуговая сварка с применением защитных газов требует использования особых сварочных аппаратов, которые оснащены системой подачи газа. У вас не получится сварить металл с газом, если вы решили выполнить работу с помощью бюджетного компактного инвертора. Так что заранее определитесь, какой сварочный аппарат вам нужен.

В работе можно использовать и переменный, и постоянный ток. Мы рекомендуем использовать постоянный ток, поскольку наша практика показала, что металл меньше разбрызгивается, шов получается ровнее и качественнее. На переменном токе в основном работают только профессионалы своего дела, которые четко осознают, зачем им нужны именно такие настройки сварочного аппарата.

Варим металлы

С народными любимцами разобрались, приступаем к «правильным» классификациям.

Начнем с настоящих тяжеловесов – типов сварки металлов, которые подразделяются на три группы по:

  1. Физическим признакам.
  2. Техническим признакам (механизация, непрерывность процесса, защита металла).
  3. Технологическим признакам (отдельные классификации для каждого способа – например, виды электродов).

По физическим признакам мы имеем три главных класса для всех видов сварки металлов:

Термический класс – сварочный процесс заключается в плавлении тепловой энергией:

  • газовой;
  • дуговой;
  • лазерной;
  • лучевой, термитной и т.д.

Механический класс с использованием механической энергии:

  • ультразвуковой;
  • холодной;
  • трением;
  • взрывом и т.д.

Таблица сварки металлов.

Термомеханический класс, способы совместного действия тепловой энергии и давления:

  • кузнечные;
  • диффузионные;
  • контактные и т.д.

В качестве примера варки металлов представляем МАДП – механизированную аргонодуговую сварку плавящимся электродом. Настоящий гибрид для электро-газового соединения металлов. Без него невозможная сварка цветных металлов или сложных сплавов.

Преимущества МАДП:

  • соединение любых сплавов;
  • устойчивость формы изделия из-за слабого нагрева;
  • электроды нужно менять редко;
  • широчайшая сфера использования;

Недостатки:

  • сложно для новичков;
  • невысокая скорость выполнения.

Общие сведения, классификация, технологические возможности

При РДС (ручной дуговой сварке) зажигание дуги, поддержание ее длины

во время сварки, перемещение вдоль свариваемых кромок и подача электрода в зону горения дуги по мере его расплавления осуществляется сварщиком вручную. Качество сварки соединения во многом зависит от квалификации сварщика: умения быстро зажигать дугу, поддерживать необходимую ее длину, равномерно перемещать дугу вдоль свариваемых кромок, выполнять требуемые колебательные движения электрода при сварке, сваривать шов в разных пространственных положениях.

По количеству электродов ручная дуговая сварка подразделяется на одно-, двух- и многоэлектродную (пучком электродов). По роду применяемого тока: на сварку при постоянном и переменном токе. Сваривать можно однофазной и трехфазной дугой.

Наиболее широкое распространение получила сварка металлическим плавящимся электродом на постоянном и переменном токе.

Другие методы ручной дуговой сварки применяются или для повышения производительности труда (например, сварка пучком электродов), или для получения определенных типов швов сварных соединений (например, при сварке с отбортовкой кромок), или при сварке легированных сталей, цветных металлов и их сплавов (например, сварка вольфрамовым электродом).

Ручная сварка

Примеры сварных соединений.

Несмотря на быстрый рост новых автоматизированных способов, ручные методы незаменимы во многих случаях, этот вид сварки давно занимает законное важное место в современных технологиях. Преимущества ручных способов:

Преимущества ручных способов:

  • можно варить в труднодоступных местах;
  • в разных положениях в пространстве;
  • можно быстро переходить от одного материала, которые плавим, к другому;
  • выбор электродов на любой вкус для любых видов стали;
  • оборудование легко перевозить, просто обслуживать.

К ручным видам относится точечная сварка своими руками, контактная метод, который возможен в домашних условиях в отличие от других контактных способов, применяемых только в промышленности.

Классическая газовая сварка также относится к ручным способам.

Пара слов о швах и их кромках

Пара слов о кромках. Если вы хотите, чтобы у вас получился проваренный и ровный шов высокого качества по всем параметрам, на металлических заготовках нужно сделать кромки.

Подробное описание разделки краев в зависимости от типа шва отлично прописаны в ГОСТе 5264-80, полностью посвященному РДС. Кромки бывают трех видов, которые различаются лишь по форме: V, R, X.

Если применение станка невозможно из-за трудного доступа, кромки убираются кислородной резкой. Чистка кромок металлической щеткой от грязи, коррозии и окалины также относится к обязательным действиям.


Разновидности сварочных швов.Сварочные швы

  • стыковой тип;
  • швы внахлест;
  • угловые;
  • тавровые швы.

Также сварные соединения подразделяются исходя из положения в пространстве:

  • нижний тип – самый распространенный, при котором свариваемые заготовки находятся под электродом;
  • горизонтальный тип: заготовку фиксируют под углом, а электрод и процесс сварки – в горизонтальном положении;
  • вертикальный тип шва, которые формируется снизу наверх. Это непростой вид из-за стекания расплавленного металла вниз;
  • потолочный тип, когда шов находится сверху по отношению к электроду;

При сложных положениях в пространстве используется пониженный ток, а сама сварка производится короткими движениями.

Разновидности электрической сварки

В настоящее время электрическая сварка происходит с помощью двух типов электрического тока:

  1. постоянного,
  2. переменного.

В первом случае в качестве источников питания выступают сварочные выпрямители, хотя не исключается применение особых преобразователей. Если говорить о сварке с помощью переменного тока, то в данном случае принято использовать сварочные трансформаторы со специальной конструкцией. В большинстве случаев электрическая дуговая сварка незаменима при эксплуатации плавящегося в дуге электрода. Подобный вариант пользуется большой популярностью и широко распространен.

Его можно использовать для сваривания или наплавления самых различных сталей легированного и углеродного происхождения, чугунного материала, а также многих цветных металлов.

Вы должны понимать, что сварка с помощью постоянного тока уменьшает количество брызг металла на швах. Несмотря на обширный ассортимент типов электрической сварки, самым популярным является применение электродов, причём как плавких, так и угольных (неплавких). Первый вариант подразумевает формирование швов посредством расплавления электрода. Что касается неплавящейся разновидности, то она подразумевает расплавление особой присадочной проволоки, которая вводится непосредственно внутрь сварочной ванночки. Технология ручной дуговой сварки подразумевает плотную стыковку свариваемых краев.

Горение дуги происходит между электродом из неплавких материалов, таких, как уголь или графит, и самой заготовкой. Вводящиеся в область горящей дуги края элементов и присадочный материал прогреваются до определенной температуры и начинают плавиться. В данном случае происходит формирование ванночки, которая состоит из расплавленного металла. По мере кристаллизации металлического элемента происходит образование сварочного шва. Такой метод незаменим при обработке цветных металлов или твердых сплавов.

https://youtube.com/watch?v=0LpV4CBdbaM

Если сварку осуществляют с помощью плавящегося электрода, горение электрической дуги происходит таким же образом, как в первом случае. Правда, тогда расплавление электрода совместимо с расплавлением кромок заготовки, что способствует появлению общей ванны, где находится расплавленный металл. В большинстве случаев данное решение задействуется при ручной сварке металла. Кроме многих достоинств, представленных универсальностью и удобством использования, для электросварки характерны и минусы.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации