Что такое дуговая сварка
Дуговая сварка
Содержание
История электросварки
1802 год — В. В. Петров открыл явление электрической дуги и указал, что появляющийся «белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются, и от которого тёмный покой довольно ясно освещён быть может».
1803 год — В. В. Петров опубликовал книгу «Известия о гальвани-вольтовых опытах…», где описал способы изготовления вольтова столба, явление электрической дуги и возможность её применения для электроосвещения, электросварки и электропайки металлов.
1882 год — Н. Н. Бенардос изобрёл электрическую сварку с применением угольных электродов.
1888 год — Н. Г. Славянов впервые в мире применил на практике дуговую сварку металлическим (плавящимся) электродом под слоем флюса. В присутствии государственной комиссии он сварил коленчатый вал паровой машины.
1893 год — На Всемирной выставке в Чикаго Н. Г. Славянов получил золотую медаль за способ электросварки под слоем толчёного стекла.
1905 год — В. Ф. Миткевич впервые в мире предложил применять трёхфазную дугу для сварки металлов.
Классификация
Классификация дуговой сварки производится в зависимости от степени механизации процесса, рода тока и полярности, типа сварочной дуги, свойств сварочного электрода, вида защиты зоны сварки от атмосферного воздуха и др.
По степени механизации различают:
Отнесение процессов к тому или иному способу зависит от того, как выполняются зажигание и поддержание определённой длины дуги, манипуляция электродом для придания шву нужной формы, перемещение электрода по линии наложения шва и прекращения процесса сварки.
При ручной дуговой сварке указанные операции, необходимые для образования шва, выполняются человеком вручную без применения механизмов.
При полуавтоматической дуговой сварке плавящимся электродом механизируются операции по подаче электродной проволоки в сварочную зону, а остальные операции процесса сварки осуществляются вручную.
При автоматической дуговой сварке под флюсом механизируются операции по возбуждению дуги, поддержанию определённой длины дуги, перемещению дуги по линии наложения шва. Автоматическая сварка плавящимся электродом ведётся сварочной проволокой диаметром 1-6 мм; при этом режим сварки (ток, напряжение, скорость перемещения дуги и др.) более стабилен, что обеспечивает однородность качества шва по его длине, в то же время требуется большая точность в подготовке и сборке деталей под сварку.
По роду тока различают:
По типу дуги различают
По условиям наблюдения за процессом горения дуги различают:
По роду защиты зоны сварки от окружающего воздуха различают:
Стабилизирующие покрытия представляют собой материалы, содержащие элементы, легко ионизирующие сварочную дугу. Наносятся тонким слоем на стержни электродов (тонкопокрытые электроды), предназначенных для ручной дуговой сварки.
Защитные покрытия представляют собой механическую смесь различных материалов, предназначенных ограждать расплавленный металл от воздействия воздуха, стабилизировать горение дуги, легировать и рафинировать металл шва.
Дуговая сварка от А до Я
Электродуговая сварка — это самый распространенный способ соединения металлических деталей в домашних условиях и при мелкосерийном производстве. В нашей статье вы узнаете об этой технологии подробно, также мы расскажем как получить качественные швы в разных условиях работы.
Что такое электродуговая сварка — классификация и способы
Электродуговая сварка — это один из методов соединения металлических деталей, который характеризуется собственным принципом работы. В рамках данной технологии для получения швов одновременно на электрод подается ток большой силы. В результате такого взаимодействия формируется электрическая дуга.
Указанное определение и дало название данной разновидности сварки. Другое наименование — сварка плавлением. Второе название обусловлено тем, что при подаче большого тока металл в зоне воздействия приобретает жидкую форму.
Выделяют несколько видов дуговой сварки, каждый из которых отличается собственными особенностями.
Виды дуговой сварки
В зависимости от того, какие аппараты и технология применяется для получения швов, сварка дуговая подразделяется на следующие типы:
Ручная.
В рамках такого технологического процесса заготовки двигает и сваривает техник. К преимуществам этого метода относят возможность соединять металлические детали в любых условиях.
Недостаток — увеличиваются риски получения некачественного шва из-за ошибок специалиста.
Механизированная.
В рамках данного технологического процесса заготовки подаются на станок с помощью соответствующего оборудования. Но детали сваривает человек.
В ряде источников выделяют полуавтоматическую технологию электродуговой сварки как разновидность механической. В рамках данного процесса перемещение горелки выполняет сам рабочий, а подача проволоки, процесс зажигания дуги и формирование соединения выполняет специализированное оборудование.
Автоматическая.
Процесс в этом случае полностью автоматизирован. То есть подачей и свариванием заготовок занимается специальное оборудование. Эти устройства самостоятельно (согласно ранее внесенной программе) определяют интенсивность пламени, регулирует подачу расходных материалов и другое.
В зависимости от используемой технологии защиты шва, получаемого при таком воздействии, сварка дуговая классифицируется на следующие типы:
Также применяются комбинированные способы. Для защиты сварного соединения прибегают к помощи следующих газов:
Защитный (активный или инертный) газ подается через специальное устройство – сопло сварочной горелки, которыми оборудованы сварочные аппараты.
В зависимости от характера воздействия данная технология классифицируется на следующие типы:
С учетом характера горения электродуговая сварка делится на следующие типы:
Хотите узнать, что такое силумин и где его применяют – читайте в нашей статье.
В зависимости от типа оборудования и характеристик, которые необходимо придать будущему шву, электродуговая сварка проводится с помощью плавящегося или неплавящегося электрода. В первом случае используются медные, алюминиевые, чугунные или стальные стержни. Плавящиеся электроды применяются как присадочный материал.
Если хотите подробнее узнать про сварку неплавящимся электродом – тиг сварку, то переходите по ссылке и изучайте.
Что такое ручная дуговая сварка
Как и в случае с другими способами сварки, РД предполагает оказание воздействие на заготовку, которое приводит к расплавлению металла в определенной зоне. Происходит это благодаря образованию дуги, которая возникает как эффект пробоя между электродом и деталью.
Ручная сварка по характеристикам мало в чем отличается от других методов получения швов. Основная разница заключается в том, что в данном случае всю процедуру проводит человек. То есть ручная электродуговая сварка предусматривает самостоятельную подготовку и установку изделий, а также соединение деталей без использования автоматизированного оборудования.
Но в рамках данного метода свариваются низко-, средне- и высоколегированные стали, чугун, а также сплавы различных металлов.
О том как выполняется сварка чугуна читайте в нашей статье.
Для РДС применяются специальные электроды, покрытые защитной обмазкой. Последняя создает среду, предупреждающую окисление металла.
Электроды подбираются для каждой группы материалов отдельно, с учетом условий, в которых будет работать изделие.
К примеру, для сварки нержавеющей стали 12Х18Н10Т используют электроды ЦТ-15 если свариваемая деталь будет работать при температуре до 640-650 градусов и эту же сталь сваривают электродами ЭА400 если рабочая температура детали не выше 340-350 градусов.
А для сварки черной стали будут использоваться электроды УОНИ или ОК 46.
Краткая характеристика
Порядок и основы выполнения сварки ручной дуговой сваркой определены соответствующим ГОСТом, который устанавливает:
Тип электродов, применяемых при РДС, определяет порядок выполнения работ. При этом стержни подбираются с учетом того, какими характеристиками отличаются заготовки. Ручная дуговая сварка применяется для соединения металлов разной толщины и видов. От этих параметров зависит выбор покрытых электродов.
То есть при ручной дуговой сварке черных металлов применяются один стержни, теслостойких сталей — другие.
Если применяются неплавящиеся электроды, то в создаваемое соединение обязательно вводится присадочная проволока (при условии, если толщина металла превышает 1 мм и не проводятся работы по разделке кромок С1).
Ручная дуговая сварка, как и другие методы, требуют соблюдения техники безопасности. Обусловлено это тем, что в данном случае происходит образование дуги, которая нагревает металл до температуры в 5 тысяч градусов.
Сущность ручной дуговой сварки
Ручная дуговая сварка — это метод соединения металла с помощью специального оборудования. Данная технология не предполагает автоматизацию процесса. Оборудование, применяемое в подобных случаях, обеспечивает формирование дуги, которая образуется в месте касания электрода (плавящегося или неплавящегося) с металлическим изделием.
В ходе этого процесса точка соприкосновения нагревается до высоких температур, что приводит к расплавлению материала.
Ручной тип электрической дуговой сварки также делится на несколько видов:
Выбор схемы дуговой сварки, или способа получения шва, определяется поставленными задачами. По данному критерию выделяют следующие техники:
На технику выполнения ручной дуговой сварки также влияет тип выбранных электродов.
Особенности дуговой сварки
В сравнении с другими способами получения соединения особенности сварки данного типа заключаются в следующем: чтобы создать прочный шов, необходим замкнутый контур, по которому подается переменный, постоянный или высокочастотный импульсный ток. Дуга в подобных условиях возникает сразу после касания электрода к заготовке благодаря моментальной подаче напряжения.
При таком воздействии происходит образование жидкого расплава, в котором перемешивается металл соединяемых заготовок. После того как сварщик убирает электрод, материал начинает остывать, что приводит к кристаллизации последнего. Благодаря этому образуется прочный шов.
Область расплава, которая образуется в зоне перемещения электрода, называют сварочной ванной. В состав стержня, которые используется в данной технологии, входит флюс. Последний при нагреве расплавляется, формируя газ, который защищает область воздействия от окисления.
Эти особенности сварки ручным методом проявляются, когда проводится работа по соединению цветных металлов. Такой материал при нагреве демонстрирует высокую химическую активность. Поэтому, чтобы избежать окисления, цветные металлы сваривают с использованием газов, которые подаются в рабочую зону.
В рамках данной техники применяют несколько способов движения стержней:
Во избежание ошибок и для получения надежного шва при ручной дуговой сварке покрытыми электродами нужно соблюдать следующие правила:
Для ручной дуговой сварки (РДС) покрытыми электродами в основном применяются инверторы на 220 В.
Для работы сварщику нужно пройти аттестацию и попасть в реестр НАКС. Подробнее в нашей статье.
Преимущества ручной дуговой сварки
Как и в случае с другими способами сварки, у РД преимущества и недостатки обусловлены особенностями данной техники. Среди достоинств этого метода выделяют следующее:
Но этим достоинства частично нивелируются тем, что при ручной дуговой сварке плавящимися электродами выделяется множество вредных веществ. Также данный метод отличается низкой производительностью. Кроме того, для сварки металлов толщиной менее 2 мм требуется большой опыт, так как при работе с подобными материалами велика вероятность «прожига» и других последствий, приводящих к порче заготовки.
Принцип действия
В рамках данного метода на заготовки через стержень подается ток, который формирует сварочную дугу. Последняя представляет собой концентрированную лучистую энергию, которая нагревает металл до температуры плавления. Благодаря тому что ток подается строго в определенную точку, остальные части заготовки при данной схеме дуговой сварки не повреждаются.
Шов между металлическими изделиями образуется во время кристаллизации материала, который запускается сразу после того, прекращается нагрев. То есть данный процесс запускается во время остывания обрабатываемой зоны, в том числе и за счет принудительного охлаждения. В связи с этим соединению необходимо определенное время для набора прочности, определяемое скоростью остывания.
Техника ручной сварки — создание дуги
При работе с дуговой сваркой плавящимися электродами дуга после того, как специалист касается обрабатываемой зоны стержнем. Данный процесс запускается двумя способами:
Второй вариант считается более предпочтительным. Однако при работе в труднодоступных местах применяется первый метод.
О том как правильно варить подробно написано в нашей статье. Заходите!
Область сварочной дуги
При сварке электродуговой любого типа (РД или РДС) между электродом и металлической поверхностью формируются 3 зоны:
Нагревание катода при такой схеме электросварки происходит путем бомбардировки электронов.
У некоторых металлов есть свои особенности и их сварку нужно выполнять по специальной технологии. К таким металлам относится алюминий, а как выполняется сварка алюминия вы можете подробно прочитать в нашей статье.
Источники питания
Для сварки РДС используются следующие источники питания:
Тип сварочного оборудования подбирается с учетом поставленных задач.
Используемые электроды
Согласно нормам технологии ручной электродуговой сварки, для создания качественного шва применяются электроды, покрытые специальным напылением. Тип последнего подбирается с учетом вида обрабатываемого металла. Оптимальным для работы в домашних условиях считается рутиловое покрытие.
Стержни данного типа отличаются следующими особенностями:
При выборе стержней эдля электросварки необходимо обращать внимание на маркировку. Последняя позволяет понять, для каких металлов подходят электроды.
Технология ручной дуговой сварки
Перед началом сварных работ металл защищается и нарезается на заготовки. Далее запускается источник питания.
Дуга зажигается в два приема:
При необходимости зажигание осуществляют путем чиркания электрода по поверхности. В этом случае металл нагревается в нескольких зонах.
После зажигания в месте, к которому подводится электрический тог, формируется расплав материала. Для создания прочного соединения сварщик должен до окончания работ удерживать дугу длиной от 0,5 до 1,1 от диаметра стержня.
Перемещение электрода
При РДС сварке рекомендуется вести стержень, совершая колебательные движения из стороны в сторону вдоль линии будущего шва. Благодаря этому соединение получится прочным.
В зависимости от положения заготовок применяются следующие техники сваривания:
Ширина получаемого шва напрямую зависит от диаметра используемого стержня.
Что влияет на качество и размеры сварного шва
Качество шва при дуговой сварке плавящимися электродами определяется не только диаметром стержня, но и:
Сварочный ток подбирается с учетом диаметра стержня, а последний показатель — исходя из толщины металла.
Безопасность работ
Применяя электрическую дуговую сварку, специалист должен исключить поражение током. Для этого необходимо следить за состоянием изоляции кабелей. Работать рекомендуется в сварочной маске, а при зачистке — в защитном щитке. Также следует надевать респиратор, чтобы предупредить отравление вредными газами, и защитную одежду.
Что такое электродуговая сварка. Принцип работы электросварки
Самым востребованным и распространенным способом сваривания металлов на сегодняшний день является электрическая дуговая сварка. Технология характеризуется универсальностью. Она отлично показала себя и на производственных участках, и в мастерских, и на частных подворьях. Она обладает большим списком достоинств – простота использования (под силу даже новичкам, не имеющим никакого опыта), доступность оборудования и расходных материалов, хорошее качество конечного результата. Тем не менее, перед началом работ требуется некоторый уровень теоретической подготовки, базовые знания принципов работы оборудования и особенностей технологии.
Что такое электродуговая сварка
Знакомство следует начинать с принципов работы. Во время электродуговой сварки металлические кромки деталей, которые примыкают одна к другой, плавятся под воздействием высокой температуры. Ее источником является электрическая дуга, которая образуется в результате замыкания цепи.
Во время работы сварщик перемещает электрод по стыку. Вслед за ним перемещается и расплав, называемый сварочной ванной. Со временем расплавленный металл стынет и образует монолитное прочное соединение, которое называется сварным швом. Данная технология имеет одну характерную особенность. Из-за высокой температуры расплав активно взаимодействует с атмосферным кислородом, азотом и влагой. В результате такой реакции снижаются прочностные характеристики соединения.
Чтобы предотвратить окисление свариваемого металла и защитить сварочную ванну от неблагоприятного воздействия, используются инертные газы: углекислый газ, аргон, гелий и другие. Одним из основных компонентов электрической дуговой сварки является электрод. Он может быть плавящимся или же нет. В первом случае материал, из которого состоит электрод, войдет в состав сварного шва. В случае использования неплавящихся электродов применяются флюсовые добавки, которые чаще всего просыпаются вдоль стыка в виде специального порошка.
Принцип сварки электродом
В основе технологического процесса электродуговой сварки лежит несколько принципов, среди которых – пробой и короткое замыкание. На первом из них стоит сосредоточить особе внимание. Он базируется на пробое диэлектрика, который образуется в результате заполнения межатомного пространства заряженными электрическими частицами. Положительный заряд создают ионы, а отрицательный – электроны.
Существует немало ситуаций, при которых пробой возможен для любого диэлектрика. А вот относительно электродуговой сварки, то здесь пробой воздушной массы образуется между массой и электродом. Во время эксплуатации оборудования на расходнике образуется заряд с низким напряжением и в то же время большой силой тока – от 80 до 200 ампер. Помимо этого, создается огромная плотность, показатель которой составляет несколько тысяч А/м2.
В момент, когда электрод прикасается к свариваемой поверхности, образуется короткое замыкание. В результате генерируется электрическое поле высокой мощности. В этом поле и получается пробой.
Виды электросварки
Существует несколько разновидностей электрической дуговой сварки. Для каждой характерны отличительные особенности, которые в итоге сказываются на качестве сварного соединения. Принято отличать такие виды электродуговой сварки:
По технологическим признакам электродуговая сварка делится в зависимости от способа выполнения процесса:
Оборудование для электродуговой сварки
Для электродуговой сварки достаточно иметь традиционный трансформаторный аппарат. Это давно известное классическое сварочное оборудование. Принцип его работы прост: трансформатор понижает напряжение, повышая при этом силу тока. Оборудование рассчитано для работы с источником переменного тока. Но такие установки обладают критическими недостатками: большим размером и весом. Его неудобно перемещать как до объекта работы, так и во время сварочного процесса. Чтобы облегчить участь, специалисты устанавливают оборудование на мобильные платформы. Но это слабое подспорье, поскольку габариты только увеличиваются и техника становится менее поворотливым.
В случаях, когда требуется мобильность и производительность, то выходом из ситуации станет конвертор. Работа установки заключается в преобразовании переменного бытового тока в высокочастотный. После этого он трансформируется в постоянный. Установки характеризуются компактными размерами и небольшим весом. Инвертор характеризуется стабильной электрической дугой, что положительно сказывается на качестве шва. Он предусматривает возможность работы с током прямой или обратной полярности.
Особенности выполнения работы
Качественное сварное соединение можно получить только при условии соблюдения всех требований технологического процесса. Любое отклонение приведет к ухудшению качества шва или же к откровенному производственному браку.
Особенности технологии электродуговой сварки:
Выбор метода и техники сваривания зависит от условий выполнения работ и материалов, которые соединяются.
Меры безопасности
Во время выполнения манипуляций по электродуговой сварке металлов следует соблюдать меры безопасности:
Электродуговая сварка хорошо подходит для разных свариваемых металлов. При выполнении работ следует придерживаться технологии и всех требований по технике безопасности. Только в таком случае специалист будет защищен от возможной травмы, которую может спровоцировать электрический разряд или раскаленный металл.
Электродуговая сварка – виды, методы, технология
Сварка, для выполнения которой применяется зажженная электрическая дуга, является наиболее распространенным способом соединения металлов. Электродуговая сварка, отличающаяся исключительной универсальностью, сегодня успешно применяется практически повсеместно.
Процесс электродуговой сварки
Что собой представляет метод электродуговой сварки
Электродуговую сварку выполняют с обязательным использованием источника большого тока, который при этом отличается невысоким напряжением. Такое напряжение одновременно подается как на сварочный электрод (один контакт), так и на свариваемую заготовку (второй контакт). В результате взаимодействия заготовки и электрода между ними образуется электрическая дуга, именно за счет нее и происходит плавление кромок соединяемых деталей. Использование такой дуги, которая и необходима для преобразования энергии электрического тока в тепловую, позволяет получать в зоне электродуговой сварки температуру порядка 5000 градусов, которой вполне достаточно для того, чтобы расплавить любые из известных человечеству металлов.
Технология электродуговой сварки предполагает одновременное плавление металла электрода и соединяемых деталей, за счет которых и формируется так называемая сварочная ванна. Именно в данной ванне и протекают все процессы, характерные для сварки: металл электрода взаимодействует с металлом соединяемых деталей, образуется шлак, который поднимается на поверхность расплавленной сварочной ванны и формирует защитную пленку.
Электродуговая сварка может выполняться электродами двух типов:
Электроды для ручной дуговой сварки
Когда для электродуговой сварки используется неплавящийся электрод, для формирования сварного шва применяют специальную присадочную проволоку, вводимую в зону действия электрической дуги. При использовании электродов плавящегося типа, которые сами и формируют сварочный шов, в присадочной проволоке нет необходимости.
Чтобы электродуговая сварка проходила с высокой устойчивостью и дуга не гасла, в состав плавящихся электродов добавляют специальные присадки. Это может быть натрий, калий или другие элементы, отличающиеся хорошей степенью ионизации. Для защиты сварного шва от окисления могут использоваться различные газы:
Для выполнения электродуговой сварки с использованием таких газов необходимо использовать сварочные аппараты, в конструкции которых предусмотрены специальные головки. Через последние и подается защитный газ.
Для выполнения сварки с формированием электрической дуги использоваться может как постоянный, так и переменный ток. В большинстве случаев применение постоянного тока является более предпочтительным, так как это дает возможность минимизировать степень разбрызгивания расплавленного металла.
Характеристики электрической дуги
Электрическая дуга, которая формируется при помощи сварочного аппарата, – это, по сути, электрический разряд, протекающий в среде газов. Электрический ток, который перемещается в ней, получает такую возможность благодаря наличию в ней электрического поля. Такую дугу в целях упорядочения терминологии принято называть сварочной.
Сварочная дуга, которая является основным элементом формируемой электрической цепи, характеризуется снижением напряжения. Если сварочный электрод подсоединяется к плюсовому контакту сварочного аппарата, его называют анодом, если к минусовому — катодом. При выполнении электродуговой сварки с использованием переменного тока катоды и аноды попеременно меняются местами.
Важнейшим параметром сварочной дуги является расстояние между взаимодействующими электродами. Такой промежуток, по которому и протекает электрический ток, называется дуговым. Протекание электрического тока по такому промежутку возможно только в том случае, если в нем присутствуют заряженные частицы — электроны и ионы. Изначально, естественно, таких частиц в данном промежутке не существует. Чтобы они появились, необходимо, чтобы был запущен процесс ионизации.
Структура дуговой сварки
Ионизация дугового промежутка происходит следующим образом: с поверхности катода начинают испускаться электроны, которые и заряжают пары и газы, образующиеся над сварочной ванной. Сварочная дуга бывает:
Виды и методы электродуговой сварки
Сегодня успешно используется несколько методов электродуговой сварки, выбор которых зависит от металлов, из которых сделаны соединяемые детали. Наиболее распространенным методом, используемым для соединения изделий как из черных, так и из цветных металлов, является ручная электродуговая сварка, при которой обязательно обеспечивают защиту сварочной зоны.
Сварка по данному методу выполняется следующим образом. Конец электрода, который подсоединен к электродержателю, начинает нагреваться, когда им прикасаются к соединяемым деталям. Именно в этот момент замыкается электрическая цепь. После того как конец электрода нагрелся, его аккуратно отводят от поверхности деталей на расстояние порядка 5 мм. Протекание электрического тока после такого отвода осуществляется уже через тело зажженной дуги.
Дуговая сварка трубы плавящимся электродом
Чтобы повысить устойчивость дуги, защитить как дугу, так и зону расплавленного металла от негативных внешних факторов, внести в металл шва специальные раскислители, делающие его более чистым, используют специальную обмазку, наносимую на металлический электродный стержень.
Практически по такой же схеме выполняют электродуговую сварку под слоем защитного флюса, для чего применяются специальные сварочные аппараты, преимущественно автоматического типа. Роль электрода при таком методе выполняет сварочная проволока, которая автоматически подается из специальной бобины. При использовании такой технологии можно с высокой скоростью сваривать изделия большой толщины. Конечно, эти изделия необходимо тщательно подготовить к процессу сварки, на что требуется затратить немало времени и усилий.
Большое распространение получила электродуговая сварка, которая выполняется неплавящимся электродом, изготовленным из вольфрама. Делают такую сварку в среде защитных газов, которые подаются через сопло сварочного аппарата. Здесь используются углекислый газ, гелий или аргон. Данную технологию применяют, чтобы соединить детали, изготовленные из нержавеющей стали, никеля или алюминиевых сплавов.
Инверторный сварочный аппарат для электродуговой сварки
Для электродуговой сварки с применением защитных газов может также использоваться и плавящаяся электродная проволока. В зону сварки такая проволока подается из специальной бухты. Защитный газ подается через то же самое сопло, через которое поступает и сварочная проволока. Большим преимуществом данной технологии (которая относится к категории газоэлектрической) является возможность регулировки параметров сварочной дуги за счет незначительного изменения состава защитной газовой смеси.
С помощью этой газоэлектрической технологии можно соединять металлы, отличающиеся высокой химической активностью (медь, нержавеющая сталь, магний и др). Следует отметить несколько наиболее значимых преимуществ данной технологии:
Электродуговую сварку можно выполнять при помощи электрода, который имеет трубчатое сечение. Материалами для изготовления таких электродов служат порошковая проволока и смесь флюсов, которые формируют защитный слой сварочной ванны. Присадочным материалом при электродуговой сварке по данной технологии служит сам электрод.