Сварка дуговая - принцип действия, способы, классификация, основы работы

Опубликовано: 06.09.2018

видео Сварка дуговая - принцип действия, способы, классификация, основы работы

Конструктивные особенности сварочных аппаратов

Прежде чем приступать к рассмотрению сущности процесса и технологических особенностей, стоит привести разъяснение терминологии.


Дуговая сварка

Сварка ручная дуговая – операция сваривания металла, в качестве источника энергии выступает электрическая дуга.

Электросварка – метод сваривания металлов, который во время нагревания и расплавления предполагает использование электрической дуги, температурный диапазон может достигать 7000 °С и превосходить температурные значения оплавления любых металлов.

Дуговая сварка неплавящимся электродом – осуществляется в защитных средах инертных газов (например, в среде аргона). Один из методов дугового сваривания путем плавления, используемый при обработке алюминия, магния и его сплавов, нержавейки и иного неферромагнитного металла. Процесс работы с неплавким элементом схож с газовой автогенной сваркой. В итоге использования данного метода получаются высококачественные швы.

Механизированная сварка плавящимся электродом – одна из разновидностей дугового способа, процесс которой предполагает подачу плавящегося элемента, перемещение дуги и деталей при помощи механизмов. Во время задействования механизма, без управления оператором, она считается автоматической дуговой сваркой.

Далее разберем более подробно сущность электродуговой сварки, что это такое и технологические нюансы работы с ней.

Принцип действия

Электрическая энергия от сторонних источников (сварочные трансформаторы, агрегаты, преобразователи, инверторные устройства) для получения и работоспособности дуги подается к электроду и свариваемым деталям. Она может быть от источников переменного и постоянного тока.

Схема дуговой сварки предполагает следующие процедуры. Во время соприкосновения рабочей части и детали возникает сварочный ток. Воздействие повышенной температуры расплавляет кромки деталей и электродных концов. Образуется, как ее называют, сварочная ванна, находящаяся определенное время в расплавленном состоянии. В ней металл детали и электрода смешиваются, а с помощью шлака образуется защитная поверхность. После застывания получаются соединения сварные.

Процедура может реализовываться плавящимся и неплавящимся элементом. В случае использования плавящегося, сварной шов формируется за счет расплавления непосредственно электрода. Применение неплавящегося расплавляется присадочная проволока, которая подводится к точке сваривания.

Электрод является стержнем, имеющим диаметр до 1 сантиметра, закрепляемый в держателе. При его прикосновении к металлу замыкается электрическая цепь. После этого его конец начинает нагреваться. Затем после отведения на расстояние до 5 мм появляются дуговые разряды, продолжающие поддерживать наличие тока в цепи. В месте размещения дуговых разрядов осуществляется активное нагревание и деталь начинает плавиться.

Для осуществления процесса требуется наличие источника питания, имеющего низкое напряжение и высокий уровень тока.

Ручная дуговая сварка. 1 — электродное покрытие, 2 — электрод, 3 — защитный газ, 4 — место расплава металла, 5 — заготовка, 6, 7 — шов

Классификация и способы

Классифицировать виды ручной дуговой сварки можно по различным признакам: механизация, вид тока, полярность, применяемые рабочие части и т.п. Подробнее далее.

Можно выделить следующие способы дуговой сварки:

Ручная дуговая. Предполагает использование только ручной работы человека без применения механизмов; Механизированная. Схема ручной дуговой сварки этого типа предполагает осуществление механизации процедуры подачи проволоки к точке сваривания, а части процессов руками человека; Автоматическая. Предполагается полная механизация процессов создания дуги, регулировки ее длин, перемещений. Является наиболее стабильным методом сварки.

Выбор будет зависеть от способов зажигания, поддерживания сварочной дуги, операций и способов движения электродов, окончания процессов.

Существуют также способы ручной дуговой сварки следующего типа:

Пучком. Принцип основывается на связывании в пучок нескольких электродов, сваривании их торцов и установке в держателе. Из-за поочередного горения каждого стержня их нагрев при определенном токе будет меньше в сравнении с использованием одиночного электрода. Это позволяет применять больший диапазон токов и повышать производительность. Сварка лежачим электродом. Данный способ сварки электродуговой предполагает укладку длиной 500-1200 мм с обмазкой в разделанный стык или угол. На него накладывается брус из меди, имеющий продольную канавку. Заготовка и электрод подключаются к источнику тока. Угольный стержень поджигает дугу, уходящую под брусок. Она перемещается по стыку, плавя рабочий элемент и сваривая кромку. Получается шов. Оптимальным метод является в труднодоступном месте или значительном горизонтальном расстоянии под сварку. Сварка наклонным. Еще один метод увеличения производительности. Электрод закрепляется в зажиме, имеющем обойму, перемещающуюся под своей массой по стойке. Когда зажигается дуга и он начинает оплавляться, то обойма будет опускаться вниз. Электрод будет изменять свое положение при сохранении постоянного угла наклона к поверхности детали.

Исходя из типа используемого тока выделяют следующую сварку дуговую:

Прямой полярности постоянного тока. Минус находится на электроде; Обратной полярности. На электроде находится плюсовой контакт; Использование переменного тока.

Тип дуги определяет следующие различия:

Прямого действия. Определяется как зависимая дуга; Косвенного действия – независимая.

Первый метод предполагает использование дуги меж электродами и свариваемыми элементами, являющимися элементом цепи. Второй – розжиг дуги происходит меж 2 электродов.

Исходя из применяемых рабочих элементов, выделяются:

Дуговая сварка плавящимся электродом; Применение неплавящегося элемента – угольный, графитовый, вольфрамовый.

Применение плавящегося варианта – наиболее распространенный способ. Может проводиться с применением одного или нескольких электродов. Исходя из этого Ручная электродуговая сварка может быть разделена на, использующую один, два или многоэлектродную, которая применяется в целях повышения скорости и качества работы.

Исходя из длин свариваемых стыков, а также толщин свариваемых заготовок можно выделить методы создания швов:

Короткий – до 250 миллиметров; Средний – длиной 250-1000. Выполняется путем прохода от середин заготовки к ее краям ступенчатыми переходами; Длинный. Применяется обратноступенчатый способ, переходы аналогичны предыдущему методу.

Используемые электроды

В электродуговой сварке может применяться плавящийся и неплавящийся электрод. Они изготавливаются из проволоки с защитным покрытием.

Процесс выбора электрода будет зависеть от многих нюансов , включая присадочные материалы, положения, необходимых характеристик сварных швов. Выбор покрытия определяет процесс устойчивости сварочной дуги, обеспечение защиты зоны ее действия от влияния химических веществ, содержащихся в окружающей среде. Для предотвращения загрязнения в покрытия может вводиться раскислитель. Он необходим для очистки швов, обеспечивает стабильное поддержание дуги, добавляет легирующих элементов, которые улучшают конечное качество швов.

Металл в электродах используется аналогичный свариваемому основному. Периодически внедряют отличный, который может влиять на характеристики получаемых сварных швов. К примеру, из нержавейки может использоваться для сваривания заготовок из стали с повышенным содержанием углерода, а также соединения нержавейки с подобной сталью.

В составе могут находиться различные вещества: рутил, фториды, целлюлозные компоненты и т.п. К примеру, для рутиловых характерна простота применения и эстетический внешний вид швов. Однако они отличаются повышенной хрупкостью, т.к. содержат много водорода. Для инструмента с фторидом кальция характерна гигроскопичность из-за чего необходимо хранить без влияния влаги. Из них получаются прочные сварные соединения, но довольно грубые.

По международным стандартам используются следующие обозначения электродов для дуговой сварки:

A – кислые; RА – рутилово-кислые; B – основные; RВ –рутилосновные; С – целлюлозные; RС – рутилцеллюлозные; R – рутиловые;  RR – рутиловые толстые; S – другие типы.

По российским стандартам для электродов, предназначенных для сваривания углеродистой, низколегированной, легированной с высокой прочностью стали маркировка наносится следующая:

Э – электроды для ручного использования и наплавления; Следующее цифровое обозначение определяет уровень прочности во время растяжения; Наличие индекса A свидетельствует о том, что швы обладают повышенными пластичными свойствами и ударной вязкостью.

Источники питания

В качестве источника могут применяться трансформаторы, имеющие низкое выходное напряжение и высокий ток до нескольких сот ампер. Во время использования постоянного тока применяется выпрямитель, преобразующий переменную составляющую в постоянную. Могут применяться разнообразные виды, включая инверторы, которые обладают меньшим весом и габаритами. Они используют принцип высокочастотного преобразования напряжения.

Сила тока может меняться различными методами: изменением количества витков на катушках или расстояний меж вторичными и первичными катушками.

Положение электродов во время работы

Расположение рабочей части будет зависеть от положений швов. Можно выделить следующее размещение: нижние швы, вертикальные, горизонтальные на вертикальных плоскостях, потолочные. Вертикальные швы могут создаваться в любом направлении как снизу вверх, так и наоборот.

Сущность процесса и основные направления движения во время работы можно изучить на изображении.

Основы безопасности при работе

Изучая основы дуговой сварки нельзя не упомянуть о том, что она является одной из наиболее опасных и способных причинить значительный вред здоровью сварщика. Основной опасностью является присутствие очень яркого света. Он может нанести ожоги. Если этого не удалось избежать, то рекомендуем изучить статью о том, что делать если произошел ожог от сварки . Помимо этого световой диапазон способен наносить ущерб и коже. Поэтому помимо защитной маски необходимо применять защитную одежду с перчатками. Техника безопасности при электродуговой сварке также предполагает то, что нужно учитывать следующие моменты :

Помимо света происходит разброс раскаленного металла в виде окалины. Чтобы избежать ожога от них необходимо одеваться в плотную одежду и обувь, способную защитить от раскаленных частиц. Это можно отнести и к работе над головой. Необходимо иметь защитных головной убор, рукава плотно застегнуть, а на кисти рук надеть перчатки. При отсутствии спецодежды для сварщика рекомендуется использовать элементы одежды из хлопчатобумажной ткани, т.к. она имеет большую стойкость к возгоранию нежели синтетика. Сварочные мероприятия должны выполняться в качественно проветриваемых помещениях/улице, т.к. при электрической сварке выделяется значительное количество вредных паров и газов. Надышавшись ими можно получить отравление. Перед началом работ необходимо подготовить воду или огнетушитель, чтобы в случае пожара из-за разлетающейся окалины было чем тушить. Нужно учесть, что в непосредственной близости возле места сварочных работ не должно быть взрывоопасных и пожароопасных материалов. Нельзя допускать контактов токоведущей части оборудования с жидкостью. В противном случае можно получить поражение электрическим током. По завершении работ на поверхности образуется шлак. Его необходимо удалять с помощью молотка. При ударе он может разлетаться на значительные расстояния. Поэтому обязательно нужно использовать защитные очки или маску.

Техникой безопасности при ручной дуговой сварке ни в коем случае нельзя пренебрегать. В противном случае можно получить серьезные травмы.

Скачать ГОСТ

ГОСТ 5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры

ГОСТ 14771-76. Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры

rss