Что такое дуговая сварка плавящимся электродом
Сварка плавящимся электродом: технология процесса, необходимое оборудование, типы переноса электродного метала
Дуговая сварка плавящимся электродом — это метод, при котором между свариваемым изделием и концом электрода возникает электрическая дуга, под действием которой основной металл и электрод начинают плавиться, образуя сварочную ванну, а обмазочный материал электрода при этом создает газовую защитную среду, необходимую для качественного шва.
Плюсы и минусы метода
Плюсами этого способа сваривания всегда считались:
Из недостатков стоит выделить:
Оборудование для ручной дуговой сварки
Оборудование, необходимое для ручного дугового сваривания, состоит:
Также не стоит забывать о дополнительных средствах, таких, как: защитная маска, перчатки сварщика, разнообразные приспособления для удаления шлака и другие вещи, необходимые для удобства специалиста.
Перенос электродного металла: виды и характеристики
Перенос электродного металла делится на три типа:
Сварочный процесс
От источника сварочного тока к электроду поступает электроэнергия. Во время контакта электрода со свариваемым металлом образуется электрическая дуга, которая расплавляет изделие и электрод, вследствие чего возникает сварочная ванна. Электродный материал, поступая в эту ванну, сплавляет кромки металла, который нужно сварить, а обмазка обеспечивает защиту в области формирования шва и образует защитный слой по окончании процесса сваривания.
Схема сварки плавящимся электродом
Сварка плавящимся электродом в защитных газах
Этот тип сварки подразумевает собой сварку с помощью автоматических или полуавтоматических сварочных аппаратов, в процессе сварочная проволока подается в зону формирования шва. В роли защитного газа чаще всего выступают аргон либо углекислый газ, которые подаются в зону действия электрической дуги для обеспечения хорошего соединения металлов и отсутствия дефектов сварочного шва. Высокие сварочные токи и малый диаметр сварочной проволоки делают необходимой большую скорость подачи проволоки в сварочную ванну, скорость сваривания при этом составляет 15-80 м/ч.
Этот способ отличается высокой производительностью и большой скоростью процесса, что способствует его распространению в сфере промышленного производства металлоконструкций, машиностроении.
Из-за отсутствия шлаковых включений и возможности аккуратного выполнения сварки при очень малых толщинах материала данный метод получил широкое распространение на разнообразных СТО и других предприятиях по обслуживанию и ремонту автомобилей.
Электродуговая сварка металла
Электродуговая сварка металла представляет собой один из способов сваривания металлов, суть которого заключается в нагреве и расплавлении металла электрической дугой. Это один из самых распространенных методов сварки. Впервые этот способ был открыт ученым Славяновым Н.Г. в 1888 году. Для этого он использовал металлический плавящийся электрод. Сварка происходила под слоем флюса. Электродуговая сварка металла осуществляется постоянным током. При этом плюс находится на свариваемой детали, а минус на электроде. Процесс электросварки выполняется как плавящимся электродом, так и неплавящимся. Такой способ сварки широко применяется в ремонтных работах, монтажных, машиностроении, в строительстве и др. областях.
Электродуговая сварка плавящимся электродом
Электродуговая сварка плавящимся электродом заключается в расплавлении поверхности металла и электрода. При этом электрод служит материалом для получения сварного шва. Чтобы предотвратить окисление шва, применяют такие газы как: гелий, аргон, углекислый, а также их смеси. В процессе работы они подаются из сварочной головки. Легко ионизируемые элементы, входящие в состав электрода, делают электрическую дугу более устойчивой. Такими элементами могут быть: натрий, калий, кальций. Преимущество сварки постоянным током в том, что шов получается более чистым. Это происходит благодаря тому, что при расплавлении электрода количество брызг минимальное. Электродуговая сварка металла плавящимся электродом включает в себя:
Главные принципы электродуговой сварки
Электродуговая сварка — один из самых распространенных в быту, мелкосерийном производстве и промышленности видов сварки. Ее также можно назвать дуговой сваркой плавлением.
Каждому начинающему сварщику полезно знать основы дуговой сварки — принцип ее действия, условия, которые необходимы для возникновения высокотемпературной дуги, виды сварочных аппаратов для бытового применения, и некоторые отдельные параметры и особенности процесса.
Основной физический принцип
В основе электродуговой сварки лежит не один, а сразу два электрических принципа: явление короткого замыкания, с которым знакомы все, имеющие набор школьных знаний по электричеству, и явление пробоя. Вот на нем стоит остановиться внимание.
Имеется в виду пробой диэлектрика, который происходит в результате насыщения его межатомного пространства частицами, несущими электрический заряд. Положительный заряд несут ионы, отрицательный — электроны.
Теоретически пробой возможен для любого диэлектрика (в определенных условиях), но в случае электродуговой сварки используется конкретно пробой воздушного пространства между электродом и массой (деталью).
Когда электродом касаются массы, то есть другого материала с высокой электропроводностью, в случае сварки металла, то возникает короткое замыкание, инициирующее мощное электрическое поле.
В этом поле и происходит пробой. Вследствие насыщения заряженными частицами прослойка воздуха превращается из диэлектрика в проводник тока.
Именно в этот момент и возникает сварочная дуга, давая название электродуговой сварке. Температура в зоне соприкосновения дуги с металлом может достигать 5000 °C.
Области сварочной дуги
Дуга замыкает цепь между электродом и массой. С точки зрения теории сварного дела, в сварочной дуге выделяют несколько областей:
Катод — это «минус», источник тока (напомним, что ток образуют движущиеся электроны — отрицательные частицы). Анод соответственно — «плюс».
Анодная область отдает ионы в результате бомбардировки потоком электронов, поэтому на аноде всегда образуется так называемый кратер — вогнутое пятно, площадь которого зависит от площади электронной бомбардировки.
Электродуговые установки постоянного тока имеют фиксированные анод и катод. В аппаратах переменного тока анод с катодом постоянно меняются местами. Это вызывает нестабильность сварочной дуги, сильное разбрызгивание металла и другие неприятные факторы, а кроме того, не позволяет производить сварку определенных металлов, для которых требуется особая техника.
Виды аппаратов и виды включений
Сварочный аппарат самого простого типа для электродуговой сварки — трансформаторный. По сути своей он представляет трансформатор, понижающий напряжение и увеличивающий ток. Этот аппарат варит переменным током.
Процесс имеет ряд описанных выше недостатков, кроме того, трансформаторный аппарат для преобразования тока промышленной частоты очень громоздкий и тяжелый.
Поэтому там, где требуется мобильность, чаще всего применяются сварочные инверторы. Эти устройства сначала преобразуют переменный ток от бытовой сети в ток высокой частоты, а затем преобразуют его в постоянный — выпрямляют. Эти устройства имеют значительно меньшие габариты и массу.
Электродуговая сварка инвертором позволяет, во-первых, добиться высокой стабильности дуги, что означает лучшее качество шва, а во-вторых, использовать разные режимы подключения — с прямой и обратной полярностью.
Полярность прямая, когда электрод подключается к катоду, а масса к аноду, то есть сварка идет «от плюса к минусу». Такой электродуговой сваркой соединяют большинство металлов.
Но в некоторых отдельных случаях, например, для сварки коррозионностойких (нержавеющих) сталей и некоторых других химически активных металлов может использоваться обратная полярность — электрод к аноду, а масса к катоду.
Работа с обратной полярностью, как правило, идет под флюсом, образующим защитную газовую среду, и с присадочной проволокой.
Электроды и защитные газы
Видов электродуговой сварки, различающихся по применяемым материалам, довольно много, но базовое различие одно: по типу электрода. Классификация здесь следующая. Сварка может быть плавящимся электродом и электродом, не расплавляющимся при работе (неплавящимся). Что это значит?
Электрод — металлический контакт, стержень, имеющий оболочку из специального состава. Прогорая, эта оболочка образует защитную газовую среду, предохраняя расплав от окисления.
Но при этом плавящийся электрод является еще и присадкой, его основной металл входит в состав сварного соединения. Электродуговая сварка неплавящимся электродом требует ввода в сварочную ванну (непосредственно в точку, где происходит реакция) дополнительной присадочной проволоки.
Существует много разновидностей металлических и неметаллических электродов для электродуговой сварки, в том числе угольных и графитовых.
Каждый из них подбирается под конкретный металл и способ сварки. Кроме того, в определенных случаях применяется сварка в защитном газе (в основном для химически активных металлов). В качестве газов могут применять гелий, аргон и углекислоту.
Все эти способы диктуют свои подходы к собственно методике работы. Могут различаться виды сварочных аппаратов, виды горелок. Например, в полуавтомате для электродуговой сварки в защитной среде через сопло горелки подается одновременно и защитный газ, и присадка.
Могут использоваться различные вспомогательные материалы, такие, как флюсы, поэтому описать универсальный способ создания шва достаточно сложно. Но, тем не менее, некоторые базовые принципы присутствуют.
Как научиться
Проще всего осваивать электродуговые сварочные работы, начав с бытового инвертора, подключаемого к сети 220 В. После того как вы научитесь правильно варить в домашних условиях, можно будет переходить к обучению более сложным технологиям, таким, как, например, аргонодуговая сварка.
Кроме инвертора понадобятся:
Надо подключить электрод к катоду (минусу) аппарата с помощью специального держателя. Плюс, соответственно, надо подать на заготовку. Осталось только включить аппарат электродуговой сварки.
Электрическая дуга зажигается постукиванием или чирканьем по массе. После вспышки необходимо отдалить электрод от металла примерно на 5 мм. Возникнет дуга, и металл начнет плавиться.
Существует два способа вести электрод — острым углом от себя и на себя. Первый способ сложнее, но позволяет делать менее глубокий шов (это нужно в работе с тонким металлом). Второй — проще, это стандартный метод работы.
Электрод при электродуговой сварке нужно вести не по прямой, а зигзагообразными движениями, чтобы получался шов, похожий на строчки швейной машинки. Ход электрода должен перекрывать обе стороны соединяемых листов.
Тренироваться сначала нужно просто на кусочке стали, потом — переходить на сварку листового металла.
Требования госстандартов
На электродуговую, как и на многие сварки плавлением, существуют свои ГОСТы, которые обязательны к выполнению на любом производстве. Они описывают классификацию сварки металлов, методы оценки качества, специфику применяемых присадок и флюсов, и многое другое.
В частности, ГОСТ 11533-75 описывает автоматическую и полуавтоматическую дуговую сварку под флюсом, ГОСТ 14771-76 — дуговую сварку в защитных газах. Сварщики, работающие на предприятии, обязаны знать требования госстандартов минимум в своей конкретной области.
Сварка дуговая плавящимся электродом
Сварка дуговая плавящимся электродом – дуговая сварка, выполняемая электродом, который, расплавляясь при сварке, служит присадочным металлом.
Рубрика термина: Сварка
Полезное
Смотреть что такое «Сварка дуговая плавящимся электродом» в других словарях:
СВАРКА ДУГОВАЯ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ — дуговая сварка, выполняемая электродом, который, расплавляясь при сварке, служит присадочным металлом (Болгарский язык; Български) електродъгово заваряване с топим електрод (Чешский язык; Čeština) obloukové svařování kovovou elektrodou (Немецкий… … Строительный словарь
СВАРКА ДУГОВАЯ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ — [Consumable electrode arc welding; MIG welding; MAG welding] дуговая сварка, выполняемая электродом, который, расплавляясь при сварке, служит присадочным металлом … Металлургический словарь
дуговая сварка плавящимся электродом — сварка плавящимся электродом Дуговая сварка, выполняемая электродом, который, расплавляясь при сварке, служит присадочным металлом. [ГОСТ 2601 84] [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики сварка,… … Справочник технического переводчика
Дуговая сварка плавящимся электродом — 8. Дуговая сварка плавящимся электродом Дуговая сварка, выполняемая электродом, который, расплавляясь при сварке, служит присадочным металлом Источник: ГОСТ 2601 84: Сварка металлов. Термины и определения основных понятий оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Сварка дуговая в защитном газе плавящимся электродом — – дуговая сварка плавящимся электродом, при которой используют электродную проволоку, а дугу и сварочную ванну защищают от атмосферы газом, подаваемым снаружи. [ГОСТ Р ИСО 857 1 2009] Рубрика термина: Сварка Рубрики энциклопедии: Абразивное … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
дуговая сварка в защитном газе плавящимся электродом — 4.2.4.13 дуговая сварка в защитном газе плавящимся электродом (13): Дуговая сварка плавящимся электродом, при которой используют электродную проволоку, а дугу и сварочную ванну защищают от атмосферы газом, подаваемым снаружи (см. рисунок 41). 1… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
дуговая сварка в активном газе плавящимся электродом — 4.2.4.15 дуговая сварка в активном газе плавящимся электродом (135): Дуговая сварка в защитном газе плавящимся электродом, при которой в качестве защитного газа используют химически активный газ. Источник: ГОСТ Р ИСО 857 1 2009: Сварка и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
дуговая сварка в инертном газе плавящимся электродом — 4.2.4.14 дуговая сварка в инертном газе плавящимся электродом (131): Дуговая сварка в защитном газе плавящимся электродом, при которой в качестве защитного газа используют инертный газ, например аргон или гелий. Источник: ГОСТ Р ИСО 857 1 2009:… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
дуговая сварка плавящимся электродом без газовой защиты — 4.2.4.3 дуговая сварка плавящимся электродом без газовой защиты (11): Дуговая сварка, осуществляемая без введения в зону дуги извне защитного газа. Источник: ГОСТ Р ИСО 857 1 2009: Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Сварка — – получение неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и (или) пластическом деформировании. [ГОСТ 2601 84] Сварка – получение неразъемных соединений посредством… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Ручная дуговая сварка покрытыми электродами
За счет простоты выполнения и надежности наибольшее распространение сварка плавлением получила в строительстве для монтажа металлоконструкций. В промышленности этим способом соединяют детали производимой продукции ― от бытовых приборов до космической техники. В домашних условиях сварку используют для ремонта и сборки несложных металлических конструкций.
Сущность процесса сварки плавлением
Сварка плавлением ― это способ соединения заготовок методом расплавления соприкасающихся поверхностей без сжатия. Источник энергии должен обеспечивать мощность, достаточную для плавления кромок деталей и присадочного материала. Для образования сварочной ванны, которая представляет собой смесь жидких металлов, пламя концентрируют на небольшом участке стыка. При перемещении места приложения тепловой энергии вдоль линии соединения после остывания создается сварочный шов по всей длине.
Вместе с металлом плавятся загрязнения, поэтому на поверхности ванны образуется шлак. Верхние слои нагреваются выше температуры плавления, что приводит к изменению структуры и механических характеристик шва после остывания. К достоинствам сварки плавлением относят универсальность и возможность соединения разнородных металлов.
Виды аппаратов и виды включений
Самый простой и дешевый вид сварочного источника — это мощный понижающий трансформатор. Данный вид аппаратов отличается большим весом и габаритами, вызывает броски напряжения в питающей электросети. Они морально устарели и используются только в самых глухих углах и в некоторых узкоспециальных применениях.
Современным типом оборудования для электродуговой сварки является инвертор. Его устройство во много раз сложнее, чем у трансформатора, зато он лишен его недостатков.
Инвертор выдает постоянный ток.
Следующей ступенью развития специального оборудования стал полуавтомат. Источник тока в нем инверторного типа. Полуавтомат ведет сварку сварочной проволокой, которая подается через горелку специальным механизмом. Вместо флюсовой обмазки также через горелку подаются защитные газы из баллона. Полуавтомат отличается высокой производительностью и стабильностью работы. Его дороговизна окупается при больших объемах работ.
Инвертор позволяет работать в разных режимах подключения- с прямой и обратной полярностью. Прямая полярность используется в большинстве случаев сварки большинства металлов и конструкционных сталей.
Для сварки металлов, отличающихся высокой химической активностью в нагретом состоянии, применяют обратную полярность. При этом сварку ведут с использованием порошковых флюсов и присадочной проволоки
Виды сварки плавлением
В зависимости от источника тепла к основным видам сварки плавлением относят электрическую и газовую. По способу выполнения электрический вид подразделяется на несколько разновидностей.
Газовая
Газовая сварка плавлением за счет плавного нагрева позволяет соединять заготовки из чугуна, цветных металлов, высокоуглеродистой стали. Зазор между деталями заполняют присадочной проволокой, которая плавится вместе с основным металлом. Стык нагревают пламенем горелки, которое образуется при сгорании смеси кислорода с горючим газом:
Схема газовой сварки
Для газовой сварки не требуется электроэнергия, поэтому ремонтные работы можно проводить даже в чистом поле. Недостатком считают невозможность работы с заготовками толщиной больше 5 мм.
Электродуговая
Электродуговая сварка выполняется за счет тепла дуги, которая возникает при прохождении тока через электрод и заготовки. Из расплавленного металла деталей и электрода или присадочной проволоки образуется сварочная ванна. После остывания формируется шов. Разновидности классифицируют по следующим признакам:
Схема электродуговой сварки
Металл плавящегося электрода должен быть таким же, как у заготовок или близким по составу. Когда марку стали определить невозможно варят переходным (буферным) электродом. Его также используют для соединения элементов из стали с разным составом. В качестве неплавящегося электрода используют вольфрамовые, графитовые, угольные стержни. Присадочная проволока и свариваемые детали должны быть близкими по химическому составу.
Характеристики электрической дуги
Электрическая дуга с физической точки зрения представляет собой постоянно действующий разряд в газовой среде.
Одна из важных характеристик дуги — перепад напряжения.
Если держатель присоединен к положительному разъему источника тока, его называют анодом, если к отрицательному — катодом. Если электродуговые работы ведутся переменным током, то анод и катод меняются местами 50 раз в секунду.
Сварочная дуга
Возбуждение сварочной дуги
Расстояние между электродом и деталью называют искровым, или дуговым промежутком. Электрический ток может протекать через газ только в том случае, когда в нем есть заряженные частицы, ионы и электроны. Их нет в газе, находящемся в спокойном состоянии. Чтобы они появились, газ требуется ионизировать. Это и происходит при электрическом разряде, который далее поддерживает сам себя.
Требования к качеству сварочных швов
Перечень требований, предъявляемых к сварным соединениям, определяется назначением готового изделия. Однако есть обязательные требования, в соответствии с которыми должен выполняться сварной шов. По твердости и прочности он не должен уступать металлу заготовок.
Для визуального контроля шов очищают от шлака и окалины, которые образуются при сварке плавлением. Ширина шва должна быть одинаковой по всей длине, поверхность мелкочешуйчатой. Не допускается наличие наплывов, пропусков, сужений. Если на металле есть поры или трещины шов бракуется.
Вид сварки плавлением выбирают в зависимости от решаемых задач. Когда приходится часто работать вне помещения удобней будут переносные дуговые аппараты или газовая горелка с баллонами. При работе на одном месте лучше выбрать полуавтоматический вариант, а для массового производства автоматический.
Виды и методы электродуговой сварки
Применяемый вид электродуговой сварки определяется:
По степени автоматизации процесса дуговой сварки различают
Ручная электродуговая сварка
Полуавтоматическая дуговая сварка
Схема полуавтоматической сварки
По типу применяемого электрода оазличают сварку: плавящимся ( включая полуавтоматическую) инеплавящимся, используемым только в качестве проводника тока к зоне дуги.
Сущность метода ручной дуговой сварки
Сварка деталей покрытым металлическим электродом возможна благодаря высокой тепловой мощности сварочной дуги, под воздействием которой металлы расплавляются. При сварке покрытым электродом сварная дуга расплавляет основной металл и, в то же время, металлический электрод. Участок расплавленного металла называют сварной ванной. Капли электродного металла расплавляются и переносятся в сварную ванну, увеличивая ее объем, поэтому покрытый электрод является еще присадочным материалом.
Под воздействием сварочной дуги расплавляется покрытие нанесенное на поверхность электрода. В состав покрытия входят измельченные компоненты разного назначения — шлакообразующие, газообразующие, связывающие, раскислители и другие. Шлак, полученный плавлением покрытия, обволакивает сварную ванну и защищает жидкий металл от взаимодействия из атмосферными газами. Считается, что при ручной сварке наблюдение за формированием шва ограниченное из-за наличия на поверхности сварной ванны шлака. Также покрытие выделяет газы при расплавлении его компонентов, защищающие дугу и зону сварки от воздуха. Это способствует стабильному и стойкому горению дуги.
По мере того как сварщик формирует шов, перемещая электрод и дугу вдоль оси сварного соединения, сварная ванна с жидким металлом постепенно кристаллизуется. На поверхности кристаллизованного шва застывает шлак и превращается в шлаковую корку.
После обрыва сварочной дуги необходимо очистить шов от шлаковой корки при помощи специального молотка, кирки и/или щетки. Если были выбраны правильные режимы сварки без ошибок в техники выполнения шва, под шлаковой коркой получим сварной шов необходимой формы, качества и геометрических размеров. Качество сварного шва в значительной степени будет зависеть от профессионализма сварщика.
Покрытые электроды для дуговой сварки
Согласно истории развития сварки, до 1935 года использовались металлические электроды без покрытия или с тонким ионизирующим покрытием. Основными функциям покрытых электродов являются: подведение тока к сварочной дуге; защита дуги, расплавленного металла и зоны сварки от атмосферных газов; дополнительная подача расплавленного металла для заполнения зазора между кромок и наплавки валика шва.
Существует большое количество марок сварочных электродов отличающихся химическим составом металлического стержня, покрытием, предназначением и т.д. Краткую классификацию покрытых электродов можно посмотреть на рисунках ниже.
Классификация покрытых электродов для ручной дуговой сварки
Классификация покрытых электродов для ручной сварки, наплавки и резки
Электроды и защитные газы
Электрод — один из главных участников процесса. От его правильного подбора во многом зависит качество соединения.
Плавящийся электрод не только подает ток в зону дуги. Плавясь, он понемногу стекает в сварочную ванну, его металл входит в состав материала шва.
Флюсовая обмазка, сгорая в огне электродуги, выделяет защитные газы. Их облачко скапливается над сварочной ванной, вытесняя кислород и азот, содержащиеся в воздухе. Твердые остатки сгорания флюса образуют на поверхности шва корочку шлака, которую после остывания удаляют механическим способом.
При сварке неплавящимся стержнем в зону дуги требуется вводить присадочную проволоку.
Преимущества и недостатки ручной дуговой сварки
Преимущества
Недостатки
Обучающий видео фильм по ручной дуговой сварке.