Классификация способов дуговой сварки металлов

Способы дуговой сварки металлоизделий

Содержание:

Дуговая сварка – самый распространенный метод соединения изделий из разных металлов. Он предполагает соединение металлических деталей за счет плавления. Отметим, что расплавление происходит в результате нагрева металлоизделия с помощью электрической дуги.

В зависимости от используемого оборудования, дополнительных материалов для сваривания, в том числе защитных, выделяют разные способы дуговой сварки.

О них в этот раз и пойдет разговор. Мы расскажем как про традиционные способы дуговой сварки, так и про особые виды.

Классификация способов дуговой сварки.

Классифицируются способы, которыми осуществляется ручная дуговая сварка, обычно по определенным техническим признакам:

• По степени автоматизации процесса: ручная, полуавтоматическая, автоматическая.
• По способу защиты сварной ванны: в защитном газе, под флюс, на открытом воздухе.
• По типу газа, используемого для защиты.
• По роду тока: сварка на переменном или постоянном токе.
• По полярности: прямая и обратная.
• По используемому электроду: плавящийся, неплавящийся и пр.
• По применяемому оборудованию: сварочные инверторы и трансформаторы.

Основные способы дугового сваривания.

Ручная дуговая сварка осуществляется разными типами электродов. Она может производиться в среде защитных газов, под флюсом и пр. Особенность способа в том, что сварщик в процессе сваривания может отслеживать качество соединения и при необходимость менять параметры сварки: силу тока, длину дуги и прочие.

Напомним, что принцип выполнения сварного шва у ручной, полуавтоматической и автоматической сварки один, различается только степень автоматизации процесса.

При использовании сварочных полуавтоматов для дугового сваривания обычно вместо электродов применяются разные виды электродной проволоки: она бывает порошковая, вольфрамовая, специальная (с особым составом наполнителя) и пр. Суть полуавтоматизации процесса сварки заключается в том, что проволока подается беспрерывно со своей скоростью плавления. Такая автоматизация позволяет значительно сократить временные затраты на произведение сварочных работ, так как сварщику не нужно постоянно прерываться, для того, чтобы сменить электрод. Контроль соединения осуществляется непосредственно сварщиком. Такой способ сваривания изделий, как и ручная дуговая сварка, позволяет в процессе работы изменять параметры напряжения, силы тока, длины дуги и другие.

Автоматическая дуговая сварка подразумевает полную автоматизацию процесса сваривания.

Особые способы дуговой сварки.

К особым видам сварки относят создание соединений определенным способ, который предполагает изменения положения электрода в пространстве, использование нескольких электродов одновременно и пр.

Сваривание изделия может происходить в таких положениях: нижнее, вертикальное, горизонтальное и потолочное. Каждый из этих способов связан с определенными трудностями и требует значительного опыта. Например, в горизонтальном положении часто возникают осложнения из-за вытекания расплавленного металла из ванны, выпадения капель электрода и пр. Такие же проблемы возникают при потолочном и вертикальном положении. Решают эти проблемы регулировкой длины дуги, силы тока, использованием электродов определенного диаметра и т.д.

Также существует особый способ – сваривание пучком электродов. Особенность способа заключается в том, что для сварки металлоизделия может одновременно использоваться от 2 до 4 электродов. При таком способе дуга зажигается между одним из электродов и изделием и по мере того, как электрод плавится, она переходит на следующие. Такой способ сварки позволяет сварщикам применять более высокие токи, так как пучок электродов нагревается меньше, чем один электрод с таким же диаметром, что и у стержней в пучке. При этом тепло, выделяемое электрической дугой, используется значительно рациональнее. Такого же эффекта можно добиться и если применить электрод с большим диаметром.

Электроды большого диаметра используются и для способа, называемого, сварка лежачим электродом. Он заключается в том, что электрод с обмазкой (довольно толстой) укладывается между деталями (например, в угол таврового соединения), сверху на него кладут полоску бумаги и потом специальный медный брусок, имеющий канавку. При данном способе дугу зажигают с помощью угольного стержня, она уходит под стержень и плавит электрод и кромки металлоизделия.

Еще один способ ручной дуговой сварки – сваривание наклонным электродом.

Также известен особый способ – ванный. При этом стык заключают в специальной форме-скобе и сваривают изделие пока форма не заполниться расплавленным металлом.

Естественно, это еще не все способы дуговой сварки. У каждого профессионального сварщика найдется немало секретов и хитростей, которые позволяют повысить производительность и улучшить качество шва.

Источник

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

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

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

Виды электродуговой сварки

По уровню автоматизации электродуговая сварка подразделяется на четыре вида:

• ручная;
• механизированная – применяются средства автоматизации, но участие сварщика обязательно;
• полуавтоматическая – процесс автоматизирован, но детали двигает рабочий;
• автоматическая – работа автоматизирована, оператор контролирует ход процесса.

Классификация и способы

Электродуговая сварка классифицируется по методу защиты сварочной ванны:

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

По виду тока подразделяется на сварку:

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

Разновидности

Типы процессов различают по типу дуги:

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

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

Ручная дуговая сварка

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

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

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

Принцип действия

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

Создание дуги

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

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

Схема сварочной дуги

Области сварочной дуги

Сварочная дуга включает в себя три основные зоны:

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

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

Источники питания

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

Примерная стоимость трансформаторов. Яндекс.Маркет

Используемые электроды

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

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

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

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

По составу покрытия маркируются:

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

Смешанное покрытие отмечается сочетанием соответствующих ему символов.

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

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

Примерная стоимость электродов. Яндекс.Маркет

Технология выполнения ручной дуговой сварки

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

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

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

Перемещение электрода

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

Что влияет на качество и размеры сварного шва

Эти два показателя зависят от выбора режима сварки:

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

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

Сварочный ток устанавливают в зависимости от диаметра электрода.

Плюсы и минусы

К достоинствам ручной дуговой сварки относят:

• простоту процесса, компактность и мобильность оборудования;
• возможность работать в разных пространственных положениях;
• сваривание в труднодоступных местах.

• зависимость от квалификации специалиста;
• низкая эффективность по сравнению с автоматизированными процессами;
• вредное влияние на организм сварщика.

Источник