Меню

Особенности сварки ручной дуговой постоянного тока

Разница между сваркой переменным и постоянным током

Если вы уже работали со сваркой или хотя бы немного знакомы с ней, то, скорее всего, слышали термины “AC” и “DC”. AC и DC — это различные типы токов, которые используются в процессе сварки. Поскольку при сварке используется электрическая дуга, создающая тепло, необходимое для расплавления металла, ей необходим стабильный ток с различной полярностью, которая зависит от свариваемого материала.

Чтобы сделать качественный сварной шов, для начала нужно понять, что означают эти два тока на сварочном аппарате, а также на электродах.

Но сначала: в чем разница между сваркой переменным и постоянным током?

Сварка DC и AC относится к полярности тока, проходящего через электрод аппарата. AC означает переменный ток, а DC — постоянный. Прочность и качество сварного шва будут зависеть от полярности электрода.

Что такое полярность?

Скорее всего, вы знакомы с термином «полярность».

Электрические цепи имеют полюса — отрицательный и положительный. В цепи с постоянным током (DC) движение электронов идет в одном направлении от плюса к минусу. Применительно к сварке отрицательный полюс получает меньше тепловой нагрузки.

Переменный ток (AC), как следует из названия, меняется в направлении, в котором он идет. Половину времени он идет в одном направлении, а другую половину — в противоположном. Переменный ток меняет свою полярность примерно 120 раз в секунду при токе 60 Гц.

Прямая полярность при сварке постоянным током дает более глубокое проплавление металла. А обратная полярность отлично подходит для сварки тонколистовых заготовок за счет меньшего тепловложения.

Покрытые электроды иногда могут использовать любую полярность, в то время как некоторые будут работать только на одной.

Качественный сварной шов предполагает правильное проплавление и равномерное наплавление валика, а для этого необходимо использовать правильную полярность. При неправильной полярности вы не только получаете плохое проплавление и неравномерное образование валика, но и чрезмерное разбрызгивание и перегрев, а в некоторых случаях можно даже потерять контроль над дугой.

Электрод также может быстро сгореть.

Большинство сварочных аппаратов для дуговой сваркиимеют обозначенные клеммы или направления, чтобы сварщики точно знали, как настроить сварочный аппарат на переменный или постоянный ток. Некоторые сварочные аппараты также используют переключатели для изменения полярности, а некоторые требуют переподключение клемм кабеля.

Сварка различными токами

Различные типы сварных швов требуют разного вида токов из-за природы их возникновения и оказываемого ими воздействия.

Сварка переменным током

Сварка переменным током считается уступающей сварке постоянным током и поэтому используется редко. Сварочные аппараты переменного тока чаще всего используются только при отсутствии аппаратов постоянного тока.

Сварку переменным током чаще всего используют для соединения толстолистового металла, быстрой наплавки и TIG-сварки с высокой частотой, хотя иногда она также используется для устранения проблем, связанных со сварочной дугой. Проблемы с дугой возникают, когда она прерывает сварное соединение, которое должно свариваться при более высоких уровнях тока, что происходит в основном при работе с электродами, имеющими большой диаметр.

Сварка переменным током также может использоваться для намагниченных металлов, что невозможно при сварке постоянным током. Постоянное изменение направления тока при сварке переменным током означает, что намагниченный металл не будет влиять на электрическую дугу.

Переменный ток также лучше подходит при работе с высокими температурами. Так как он обеспечивает высокий уровень тока, что создает глубокий провар, и поэтому используется для сварки при строительстве кораблей.

Сварка переменным током хорошо подходит для ремонта оборудования, так как многие из них имеют намагниченные поля и участки, подвергшиеся ржавчине.

Однако, нестабильность направления при сварке переменным током также может быть недостатком в том, что процесс имеет меньшую производительность, чем при сварке постоянным током.

Сварка постоянным током

Сварка постоянным током, как и сварка переменным током, имеет свои преимущества, и используется в случаях, когда сварка переменным током не может обеспечить должного результата, например, вертикальная сварка, пайка одним припоем или TIG-сварка нержавеющей стали.

Сварка на постоянном токе имеет более высокую скорость осаждения, она лучше всего подходит для сварщиков, которым требуются большие размеры наплавленного слоя. Несмотря на то, что сварка переменным током обеспечивает лучшее проплавление, она имеет более низкую скорость осаждения, что может быть непригодно.

При сварке постоянным током образуется также меньше брызг, чем при сварке переменным током, что делает сварочный шов более равномерным и гладким. Постоянный ток также является более надежным, и поэтому с ним легче работать, так как электрическая дуга остается стабильной.

Сварка постоянным током часто используется для сварки тонких металлов. Оборудование, работающее с этим типом тока, также дешевле, что помогает сократить расходы.

Однако, несмотря на то, что само оборудование имеет более низкую стоимость, процесс фактического использования постоянного тока немного дороже.

Это происходит из-за того, что необходимо специальное оборудование для преобразования переменного тока на постоянный, потому что это не предусмотрено электрической сетью. Однако, поскольку постоянный ток лучше подходит для большинства видов сварочных процессов, эти затраты считаются необходимыми.

Хотя сварка постоянным током лучше для многих металлов, она не рекомендуется при работе с алюминием, так как для этого требуется выделение тепла высокой интенсивности, что невозможно при использовании постоянного тока. Кроме того, если при работе с постоянным током будет создаваться магнитное поле, то возрастет риск дугового разряда, что может быть опасно.

Какой электрод использовать?

Так как вид используемого тока влияет на полярность на электроде, надо учитывать используемый электрод.

Для сварки методом TIG чаще применяют постоянный ток прямой полярности. Иногда также используют ток обратной полярности или переменный ток. В этих случаях применяют вольфрамовые электроды с легирующими добавками для улучшения стабильности дуги.

  • WP — вольфрамовые электроды для сварки на переменном токе;
  • WL-20 и WL-15 — легированные вольфрамовые электроды для сварки на постоянном и переменном токах.

Для ММА сварки в основном использую покрытые плавящиеся электроды.

В настоящее время производители выпускают электроды с четырьмя видами обмазки:

  • Кислое (маркировка “А”). В его составе железо и марганец в довольно большом объеме. Можно сваривать неочищенный металл.
  • Основное (маркировка “Б”). Эти электроды можно использовать для работы на переменном токе, но из-за малого потенциала ионизации не рекомендуется этого делать.
  • Рутиловое (маркировка “Р”). Лучше всего подходит для работы на переменном токе. Небольшое разбрызгивание металла и хорошее качество шва.
  • Целлюлозное (маркировка “Ц/С”). Подходит для работы на переменном и постоянном токе, но выдает много брызг металла.

Существует несколько различных видов электродов для сварки переменным током, но многие из них могут использоваться как для сварки переменным током, так и для сварки постоянным током.

Выбор правильной полярности и тока, а также правильного электрода может иметь решающее значение для выполнения хорошего сварного шва.

Источник



Ручная дуговая сварка

Ручная дуговая сварка – это быстрый и надежный способ неразъемного соединения металлических деталей. Сварка кузнечным способом была известна людям уже несколько тысячелетий назад, она отличалась большой трудоемкостью и требовала долгого обучения и накопления опыта. В начале XX века начала применяться электродуговая сварка, металл нагревался до температуры плавления с помощью электрической дуги. За столетие возможности электродуговой сварки существенно возросли, а удобство работы сварщика повысилось. Теперь этой технологией может овладеть любой домашний мастер.

Ручная дуговая сварка

Процедура выполнения дуговой сварки

Технология ручной дуговой сварки состоит из следующих основных операций

  • Подготовка заготовок и оборудования. Свариваемые поверхности необходимо тщательно очистить от ржавчины, остатков старой краски и других жидких и твердых загрязнений. Очистку проводят механическим и химическим способом. Заготовки размещают на сварочном столе или на полу так, чтобы зазор между соединяемыми деталями был минимальным, и фиксируют струбцинами и другими приспособлениями. Один провод от сварочного аппарата присоединяют к детали, другой к держателю электрода.
  • Розжиг дуги. Подают напряжение на электрод и подносят его к заготовкам, кратким касанием и отведением на 3 мм разжигают дугу. Ручная дуговая сварка началась.
  • Выполнение шва. Держатель ведут вдоль линии сварочного соединения с постоянной скоростью, сохраняя расстояние до детали. По окончании операции напряжение отключают.
  • Завершающие операции. Производится зачистка соединения от окалины и неровностей, крепления с деталей снимаются, и они предаются на дальнейшие операции.

Процесс дуговой сварки

Процесс дуговой сварки

В зависимости от особенностей изготавливаемой конструкции и соединяемых материалов, в технологию дуговой сварки могут включаться и другие операции, такие, как предварительный нагрев заготовок, подача защитного газа и другие. Но в любом случае ручная сварка требует от сварщика точного глазомера, хорошей координации движений и твердой руки.

Принцип действия

Тепло, достаточное для плавления кромок соединяемых заготовок, получают от электрической дуги. В зоне действия дуги образуется область жидкого расплава, в которой перемешивается металл обеих заготовок. При остывании они кристаллизуются и образуют единое целое, или сварочный шов. Эту область расплава, перемещающуюся вслед за электродом и дугой вдоль линии шва, называют сварочной ванной. Металлический электрод стержень покрывают специальным составом, или флюсом. При нагревании он расплавляется, выделяя инертный газ, образующий защитное облачко над рабочей зоной и препятствующий окислению расплава.

Схема ручной дуговой сварки

Схема ручной дуговой сварки

Для поддержания электродуги на держатель и на заготовки подают напряжение от источника.

Ручную дуговую сварку ведут как постоянным, так и переменным током. Для этого применяются специализированные или универсальные источники.

Ручная дуговая сварка цветных металлов и сплавов, отличающихся повышенной химической активностью в нагретом состоянии, проводится в атмосфере специально подаваемых в рабочую зону защитных газов.

Устройство сварочного выпрямителя

Устройство сварочного выпрямителя

Ученые и изобретатели постоянно вносят усовершенствования и изобретают новые методы для такой важной в жизни людей технологии, как ручная дуговая сварка

Особенности ручной дуговой сварки

Главной особенностью технологии является создание неразъемного, прочного и долговечного соединения заготовок. Дуговая сварка — наверное, самая распространенная сегодня сборочная операция. Ее используют при производстве самых разнообразных изделий и конструкций, включая высоконагруженные узлы, сохраняющих прочность при статических, динамических и периодических нагрузках, в условиях экстремальных температур, агрессивных сред, высоких и низких давлений и радиационного облучения.

Читайте также:  Параметры цепи переменного тока синусоидальный переменный ток

Для получения прочного и долговечного соединения ручная дуговая сварка требует устойчивого электроснабжения. Кроме того, сварочные работы нужно проводить в сухом помещении или во временных палатках, для защиты рабочей зоны от влаги и сильных порывов ветра

Классификация и способы

По типу применяемого электрода ручная дуговая сварка может быть:

  • Плавящимся.
  • Неплавящимся.

По типу применяемого тока

  • Постоянным.
  • Переменным.
  • Трехфазным.

Классификация дуговой сварки

Классификация дуговой сварки

По предварительной термической подготовке деталей

  • Обычная.
  • «На горяче».

По степени автоматизации процесса различают

  • Ручную.
  • Полуавтоматическую.

Существуют и другие виды, применяемые в особых условиях на производстве.

Преимущества ручной дуговой сварки

Основные преимущества технологии перед другими видами сварки заключаются в следующем:

  • Работать можно в любом пространственном положении.
  • Доступна работа в стесненных условиях.
  • Возможно соединять различные металлы и сплавы.
  • Простота использования и освоения.
  • Мобильность.

Но, кроме очевидных достоинств, методу свойственны и недостатки:

  • Вредные факторы, влияющие на здоровье сварщика.
  • Зависимость качества от квалификации и опыта.
  • Малая производительность.

Последний фактор не так важен при ограниченном объеме работ, типичном для домашней мастерской.

Используемые электроды

Все электроды подразделяются на две большие группы:

  • Плавкие;
  • Неплавкие.

Электроды

Плавкие применятся намного шире, они расходуются в процессе работы, а их металл включается в шовный материал. Флюсовый порошок, которым они обмазаны, сгорает в пламени электродуги. При этом выделяются химически малоактивные газы, образующие защитную атмосферу над сварочной ванной.

Неплавкие делается из тугоплавкого материала, в основном вольфрама, они не расходуется во время сварки и служит лишь для подведения тока к дуге. Защитную атмосферу в этом случае создают подачей газа через шланг или насыпая флюсовый порошок вдоль линии сварки.

Кроме того, они различаются по диаметру. Диаметр определяет как сварочный ток, который на него необходимо подать, так и максимальную толщину соединяемых деталей.

Источники питания

Для ручной электросварки применяют следующие разновидности источников тока:

  • Трансформаторы. Уходящий в прошлое, громоздкий и очень тяжелый источник. Преобразует высокое напряжение питающей сети в пониженное, пропорционально увеличивая силу тока. Ручная дуговая сварка переменным током требует высокого мастерства сварщика, источник сильно зависит от стабильности параметров питающей электросети и вызывает в ней помехи и броски напряжения. Не рекомендуется для начального обучения.
  • Выпрямители. Представляет собой тот же громоздкий сварочный трансформатор, дополненный выпрямительным блоком. Ручную дуговую сварку ведет постоянным током, но при этом сохраняет остальные недостатки трансформатора.
  • Инверторы. Современный сварочный аппарат. В нем переменный ток из сети путем многократных преобразований превращается в постоянный ток, напряжение которого стабилизировано. Работа его не зависит от изменений напряжения в питающей сети, и сам он также не вызывает бросков напряжения. Отличается малым весом и габаритами, его легко переносить, а маломощные модели вообще можно носить на плечевом ремне. Это очень удобно при сварке протяженных конструкций, например, заборов. Оснащен электронными системами стабилизации параметров дуги и защиты от прилипания электрода. Идеально подходит как для начального обучения, так и для дальнейшей работы. Доступен по цене.
  • Полуавтоматы. В качестве источника тока используется инвертор. В этом классе аппаратов используется сварочная проволока, подаваемая в рабочую зону специальным механизмом. Вместо флюсового напыления применяется прямая подача газа из баллона в рабочую зону. Многократно превосходит инвертор по производительности и по диапазону доступных для соединения металлов и сплавов. В несколько раз дороже инвертора равной мощности.

Сварочный полуавтомат Сварочный полуавтомат Трансформатор для сварки Трансформатор для сварки

Для начального обучения и небольших объемов работ лучше выбрать инвертор, для сложных работ или больших объемов больше подойдет полуавтомат.

Положение электродов во время работы

От правильного положения и траектории движения электрода во время ручной дуговой сварки напрямую зависит как качество соединения, так и производительность работы сварщика

Наиболее распространены траектории, ориентированные вдоль оси электрода. Движение таким образом помогает поддерживать оптимальный дуговой зазор. Слишком короткая дуга вызывает перегрев рабочей зоны, разбрызгивание металла и прилипание электрода. Слишком длинная дуга может вызвать непровар, появление пор или угасание дуги.

Далее следует освоить равномерное движение вдоль линии соединения деталей. Если движение будет строго поступательным, получится ровный и тонкий шов, ширина которого может превышать диаметр электрода не более чем в полтора раза. Такую траекторию используют для сваривания листов и профилей малой толщины, при исполнении многослойных соединений.

Следующий тип траектории — к продольному движению добавляются короткие поперечные перемещения, напоминающие очень плотную строчку «зигзаг» на швейной машинке. Здесь также очень важно следить за тем, чтобы в крайнем положении каждого «стежка» не увеличивался дуговой зазор.

Надо выполнять движение змейкой всей кистью. Такой вид траектории позволяет добиться существенно большей ширины и глубины проплавки.

Ширина такого сварочного соединения может в три, а у опытного сварщика — и в пять раз превышать диаметр электрода.

Основы безопасности при работе

Ручная дуговая сварка является источником повышенной опасности. Основные факторы, вредящие здоровью сварщика и лиц, работающих рядом с ним, следующие:

  • Высокая температура дуги и рабочей зоны, могущая вызвать ожоги.
  • Разбрызгивание раскаленного металла и разлет частиц шлака при зачистке.
  • Мощное ультрафиолетовое излучение, приводящее к заболеваниям кожи и глаз вплоть до слепоты.
  • Высокое напряжение питающей сети.
  • Вредные сварочные газы и пары металла, вдыхание которых приводит к отравлению и заболеваниям органов дыхания.
  • Пожароопасность.

Электрододержатели и защитные приспособления

Электрододержатели и защитные приспособления

Исходя из этого, следует соблюдать следующие требования по безопасности

  • Использовать индивидуальные средства защиты: маску со светофильтром, респиратор, краги сварщика и невоспламеняющуюся спецодежду и обувь.
  • Обеспечить качественную вытяжную вентиляцию.
  • Перед началом работы осмотреть оборудование на предмет отсутствия механических повреждений и нарушения изоляции.
  • Надежно закрепить свариваемые заготовки инвентарными крепежными приспособлениями или специальной оснасткой.
  • Не загромождать рабочую зону, следить за положением кабелей и шлангов.
  • После окончания сварных работ выключить оборудование.

Выполнение этих требований позволит сохранить здоровье и сберечь материальные ценности.

Что влияет на качество и размеры сварного шва

Одна из важных характеристик, определяющих качество сварного соединения — это провар, определяемый как отношение ширины шва к его глубине в поперечном сечении.

На геометрические показатели влияют следующие факторы:

  • Сила тока. Чем она больше, тем большей глубины проплава можно достигнуть. Глубина проплава зависит также от плотности свариваемого материала — чем плотнее металл, тем меньшей глубины удастся добиться при той же силе тока. Сила тока не оказывает существенного воздействия на ширину.
  • Тип применяемого тока. При сварке постоянным током соединение получается более узким, а при использовании переменного тока той же интенсивности-более широким.
  • Диаметр электрода также оказывает влияние на глубину и ширину шва. При большем больше диаметре электродуга получается мощнее, позволяя получить более широкий шов.
  • Рабочее напряжение также влияет на параметры шва — при его повышении ширина шва увеличивается.

Схема сварки под флюсом

Схема сварки под флюсом

Флюс, сгорая в пламени дуги, выделяет защитные газы, а твердые остатки образуют шлак, также попадающий в сварочную ванну.

Химический состав шлака оказывает сильное влияние на качество.

  • улучшает качество обработки стали;
  • стабилизирует тепловой режим рабочей зоны и повышает скорость плавления;
  • облегчает формирование сварного шва;
  • повышает стабильность электродуги.

Существует способ ручной дуговой сварки, при котором используются цельнометаллические плавящиеся электроды, а флюс в виде порошка насыпается вдоль линии будущего шва. По мер прохождения сварочной ванны порошок плавится, а при остывании шлак отделяется от поверхности сваренного металла. Такой способ применяет на промышленных предприятиях в специальных случаях.

В целом автоматическая сварка дает намного лучшие, а главное, стабильные результаты качества работ, чем ручная дуговая. Причина этого заключается в том, что все параметры процесса, включая положение сварочной головки, угол ее наклона и расстояние до поверхности контролируются компьютером. К тому же автомат не утомляется, его внимание не рассеивается и он не подвержен влиянию вредных факторов рабочей зоны.

Как варить швы в разных положениях

Ручная дуговая сварка позволяет варить в самых разнообразных положениях. ДЛЯ каждого из них существуют свои технологические указания, направленные на обеспечение высокого качества работ.

Параметры режима ручной дуговой сварки

Параметры режима ручной дуговой сварки

Нижнее положение

Сварщик находится сверху относительно рабочей зоны, заготовки расположены горизонтально. Это самое простое и самое распространенное положение. В нем необходимо следить лишь за полным проплавлением сечений и не допускать прожогов. Требуется надежно закрепить заготовки инвентарными крепежными средствами, а под них подложить специальные монтажные прокладки из меди.

Вертикальное положение

В этом положении начинает действовать такой осложняющий работу фактор, как земное притяжение. Под его воздействием расплавленный металл будет стремить покинуть сварочную ванну и стечь вниз. Работу рекомендуется вести в направлении снизу вверх, чтобы стекающие расплавленные капли попадали на сформированный шовный материал. Этот прием заметно снижает скорость работы, но позволяет сохранить качество. При выборе направления сверху вниз скорость повысится, но заметно упадет глубина проплава.

Сварка вертикальных швов

Сварка вертикальных швов

Потолочное положение

Это самое сложное положение, в котором приходится работать сварщику. Чтобы расплавленный металл не пролился вниз, требуется снизить вес сварочной ванны до такой степени, чтобы он удерживался силами поверхностного натяжения. Это достигается уменьшением скорости и периодической приостановкой работ для того, чтобы металл успевал схватываться.

Ручная дуговая сварка в потолочном положении

Ручная дуговая сварка в потолочном положении

Умение работать в потолочном положении — признак высокой квалификации сварщика.

Источник

Ручная дуговая сварка

Основателями способа электродуговой сварки можно назвать двух великих русских изобретателей Н.Н Бенардоса и Н.Г. Славянова. Первым в мире выдвинул идею создания устройства для сварки металлическим электродом Н.Н Бенардос, он же с 1882 года на практике использовал для сварки батарею свинцово-кислотного аккумулятора. Первым же источник сварочного назначения в 1888 году создал Н.Г. Славянов, он применил генератор постоянного тока и для улучшения условий горения сварочной дуги включил в цепь балластный реостат.

Читайте также:  Как работает ваттметр переменного тока

С тех пор электродуговая сварка бурно развивалась, и на сегодняшний день нет отрасли промышленного производства, где бы не применялась технология электросварки. Источники питания для ручной дуговой сварки также прошли значительную эволюцию, начиная, от примитивного сварочного генератора 19 века, сварочного трансформатора 20-х годов и сварочного выпрямителя 50-х годов прошлого века, до современного сварочного инверторного аппарата.

С применением инверторных технологий при изготовлении сварочной техники ручная дуговая сварка переживает второе рождение. Инверторный сварочный источник имеет ряд преимуществ перед сварочными трансформаторами и выпрямителями:
— высокая маневренность из-за малого веса и компактности инвертора;
— экономия электроэнергии за счет высокого КПД источника питания;
— лучшие сварочные характеристики дуги.

Благодаря этим преимуществам продажа сварочных инверторов на сегодняшний день составляет около 50% от общего объема продаж сварочной техники в мире и этот процент с каждым годом увеличивается.

Ручная дуговая сварка металлическим покрытым (плавящимся) электродом, отличаясь высокой универсальностью и значительной мобильностью, обусловившими преимущественное использование ее в строительстве, имеет ряд технологических особенностей.

Ручная дуговая сварка металлическим покрытым (плавящимся) электродом, отличаясь высокой универсальностью и значительной мобильностью, обусловившими преимущественное использование ее в строительстве, имеет ряд технологических особенностей.

Способ позволяет без замены сварочного инструмента и оборудования (при надлежащем сварочном режиме) выполнять швы различных типов, сечения и назначения, а также вести сварку в любом пространственном положении и в труднодоступных местах.

Широкое применение имеет сварка электрической дугой прямого действия. При этом сварщик поддерживает устойчивый процесс сварки непрерывной подачей конца электрода в зону горения дуги, не допуская значительных отклонений длины дуги. Наилучшие результаты достигаются при сварке короткой дугой. В этом случае электрод плавится спокойно с небольшим разбрызгиванием, и обеспечивается хорошее проплавление основного металла. Нормальная длина дуги обычно не превышает 0,5—1,1 диаметра электрода. При длинной дуге повышается окисление электродного металла, увеличивается разбрызгивание, снижается глубина провара, шов получается со значительными включениями окислов.

При сварке соединений деталей и узлов металлических строительных конструкций и изделий преимущественно используют металлические покрытые электроды диаметром 3—6 мм. Основной объем работ выполняют при токе 90—350 А и напряжении дуги 18—30 В.

Производительность ручной дуговой сварки существенно уступает производительности механизированных и автоматических способов дуговой сварки, особенно при наложении длинных (более 1 м) швов большого сечения в нижнем положении.

Качество швов и сварных соединений, выполненных ручной дуговой сваркой, в значительной степени зависит от условий работ и производственных навыков сварщиков.

В промышленном строительстве ручная дуговая сварка применяется: при изготовлении и монтаже строительных и технологических металлических конструкций; при изготовлении закладных частей и деталей и выполнении монтажных соединений элементов арматуры железобетонных конструкций; при сварке стыковых соединений труб и присоединений деталей и узлов технологических, теплотехнических и магистральных трубопроводов; а также при производстве электромонтажных и санитарно-технических работ.

На процесс дуговой сварки существенное влияние оказывают протяженность и состояние электрической сварочной цепи, а также организация рабочего места сварщика.

На заводах и в мастерских рабочее место сварщика преимущественно стационарное. Для размещения свариваемого изделия небольшого габарита в удобное для сварки положение используется рабочий стол, к которому присоединен один из проводов электрической сварочной цепи. Вместо рабочего стола часто пользуются сборочно-сварочными приспособлениями (кондукторы, кантователи и др.), в которых размещают свариваемые детали или конструкции.

На строительно-монтажных площадках рабочее место сварщика нестационарно и меняется по мере перехода от сварки одной конструкции к другой.

Протяженность сварочных проводов при этом может достигать 50 м и более. Падение напряжения в такой цепи, превышающее допустимые пределы (4—5%), будет оказывать отрицательное влияние на технологические свойства сварочной дуги. В таких случаях увеличивают сечение проводов сварочной цепи или устанавливают источники тока на более близком расстоянии от места работы сварщика. Для этих целей наиболее рационально использовать применяемые для строительно-монтажных условий специальные малогабаритные передвижные помещения контейнерного типа — машинные залы, в которых размещают сварочное оборудование. Обычно в машзалах устанавливают один источник постоянного тока и один — переменного или один многопостовой (на 3—6 постов) сварочный выпрямитель.

Особенности сварочной дуги постоянного и переменного тока

С помощью источников постоянного тока можно вести сварку при прямой или обратной полярности. Дуга прямой полярности (электрод — «минус», объект сварки — «плюс») обеспечивает более глубокое проплавленне основного металла; при дуге обратной полярности повышается скорость плавления электрода.

В табл. IX.1 приведены данные о некоторых технологических особенностях сварочной дуги постоянного и переменного тока.

IX.1. Технологические особенности сварочной дуги постоянного и переменного тока

Технологические особенности сварочной дуги постоянного и переменного тока

Возникающее при постоянном токе «магнитное дутье» (при токе более 200 A) может вызвать сильное отклонение и блуждание сварочной дуги, вследствие чего увеличивается разбрызгивание, ухудшается качество шва и снижается производительность.

Большинство современных электродов общего назначения пригодно для сварки на любой полярности тока, вместе с тем имеется ряд марок электродов, предназначенных для сварки на какой-либо одной полярности.

Электроды, используемые при сварке на переменном токе, обеспечивают вполне устойчивое горение дуги.

Подготовка металла под сварку

К основным операциям подготовки металла под сварку относятся: правка и очистка проката; механическая или термическая резка при заготовке деталей и полуфабрикатов; обработка кромок, подлежащих сварке.

Обработка кромок стыковых соединений заключается в отбортовке их при толщине металла до 4 мм или разделке кромок для создания скоса и притупления при большей толщине металла.

При дуговой сварке повышенные требования предъявляются к чистоте кромок и поверхности прилежащих к ним зон свариваемых деталей.

В целях избежания образования в швах пор, шлаковых и других включений торцевые поверхности кромок и прилегающие к ним зоны металла шириной 25—30 мм подлежат очистке от ржавчины, краски, масляных и других загрязнений. Очистку выполняют металлическими щетками, абразивными материалами или инструментом, а также газопламенной обработкой.

При сборке конструкций, помимо применения инвентарных и других сборочных приспособлений, кондукторов и кантователей, для фиксации взаимного расположения элементов конструкций и детален часто используют прихватки (короткие швы), осуществляемые ручной дуговой сваркой.

Длина швов-прихваток обычно 50—100 мм.

Размеры сечений прихваток не должны превышать 1/3 основных швов (при толщине свариваемого металла более 5 мм). Поверхность прихваток следует зачищать от шлака и загрязнений. При выявлении дефектов их удаляют абразивным инструментом и швы выполняют вновь.

В зависимости от формы и взаимного расположения свариваемых кромок, размеров поперечного сечения шва и положения его в пространстве при ручной дуговой сварке осуществляют простые или сложные траектории движения рабочим (с горящей дугой) концом электрода, которые позволяют: управлять тепловым потоком, охлаждая металл при отводе дуги и увеличивая тепловое воздействие при прекращении движения электрода; выполнять однопроходные швы различной формы и размеров сечения; уменьшать возможность натека или прожога металла; предотвращать стекание металла при наклонном или отвесном положении сварочной ванны.

При перемещении конца электрода вдоль линии соединения без колебательных поперечных движений ширина валика шва не превышает 0,8—1,5 диаметра электрода. Поперечные движения конца электрода обеспечивают получение валика увеличенной ширины.

Сварка стыковых швов

Стыковые соединения без скоса кромок сваривают уширенным швом с одной или двух сторон стыка.

Стыковые соединения с разделкой кромок выполняют однослойными (однопроходными) или многослойными (многопроходными), в зависимости от толщины металла и формы подготовки кромок (рис. IX.2).

Сварка стыковых швов

IX.2. Сварка стыковых швов
а—г — формы поперечных сечений швов; 1—7 — порядок выполнения слоев шва; 0 — подварочный шов

Рекомендации по числу слоев стыковых многослойных швов приведены в табл. IX.6.

IX.6. Число слоев при сварке стыковых и угловых швов

Число слоев при сварке стыковых и угловых швов

Сварку многослойных швов начинают, тщательно проваривая корень шва электродом диаметром не более 4 мм, а последующие швы наплавляют уширенными валиками, используя электроды большего диаметра.

В ответственных конструкциях корень шва удаляют вырубкой зубилом или газовым резаком для поверхностной резки, а затем накладывают подварочный шов.

Сварка угловых швов

Наилучшие результаты при сварке угловых швов обеспечиваются при установке плоскостей соединяемых элементов в положение «в лодочку» (рис. IХ.3,а), т.е. под углом 45° к горизонтали. При этом достигается хорошее проплавление угла и стенок элементов без опасности подреза или непровара, а также создается возможность наплавлять за один проход швы большого сечения. Однако не всегда можно установить соединяемые элементы в положение «в лодочку». В ряде случаев соединяемые элементы занимают иное (см. рис. IX.3,б—г) положение в пространстве. Сварка таких угловых швов сопровождается дополнительными сложностями, так как возможны непровары вершины угла соединения или горизонтальной стенки, а так же подрезы стенки вертикального элемента. В этих случаях катеты однослойного углового шва не должны превышать 8 мм. Швы с катетами свыше 8 мм выполняют в два слоя и более (см. табл. IX.6).

Сварка угловых швов

IX.3. Сварка угловых швов
а—г — формы поперечных сечений швов н положение деталей при сварке; 1—4 — порядок выполнения слоев шва

Угловые швы таврового соединения с двумя симметричными скосами одной кромки (см. рис. IX.3, г) сваривают в один слой или в несколько слоев в зависимости от толщины свариваемого металла.

Технология сварки угловых швов в вертикальном и потолочном положениях существенно не отличается от сварки стыковых швов со скосом кромок. Для обеспечения необходимого провара вершины угла первый слой выполняют электродами диаметром 3—4 мм.

При сварке угловых швов нахлесточных соединений нельзя допускать излишнего проплавления (подреза) кромки верхнего элемента и наплыва металла (при недостаточном сплавлении) на плоскость нижнего элемента.

Читайте также:  Почему возникает ток закон ома замкнутая цепь

Сварка тонколистового металла

При дуговой сварке на весу стыковых соединений из металла толщиной 0,5—3 мм возможно сквозное проплавление дугой кромок с образованием отверстий, трудно поддающихся последующему исправлению. Вместе с тем из-за ограниченной возможности регулирования тепла дуги прямого действия помимо прожогов в таких швах обнаруживаются непровары, шлаковые включения и другие дефекты.

Для обеспечения необходимого качества сварки тонколистовой стали применяют отбортовку кромок, временные теплоотводящие подкладки, остающиеся стальные подкладки или расплавляемые элементы, электроды со специальным покрытием, специальное сварочное оборудование.

Сварку с отбортовкой кромок выполняют главным образом на постоянном токе металлическим или угольным электродом. Хорошие результаты достигаются при установке кромок в наклонное положение (45—65°) и при сварке на спуск.

Для подбора диаметра металлического электрода и тока при сварке стыковых соединений из тонколистовой стали можно пользоваться данными табл. IX.7. При сварке нахлесточных соединений ток увеличивают на 10—15, при сварке тавровых соединений — на 15—20%.

IX.7. Режимы ручной дуговой сварки стыковых соединений из тонколистовой стали

ежимы ручной дуговой сварки стыковых соединений из тонколистовой стали

Угольный электрод применяют диаметром 6—10 мм, сварочный ток должен быть 120—140 А, полярность прямая.

В качестве временных теплоотводящих подкладок используют массивные медные и бронзовые плиты (бруски). Сборку осуществляют без зазора, обеспечивая плотное прилегание свариваемых листов к подкладке.

Для стыковых соединений применяют стальную остающуюся подкладку, если это допускается проектом. Сварку ведут с проплавлением элементов из тонколистовой стали и приваркой их к стальной подкладке. Применяют также присадочный пруток или стальную полосу, укладываемые вдоль свариваемых кромок, которые расплавляют дугой вместе с кромками основного металла.

Для сварки на малых токах используют электроды со специальным покрытием (марок ОМА-2 и др.) и постоянный ток обратной полярности. При этом применяют источники питания дуги с повышенным напряжением холостого хода, допускающие регулирование малых токов (например, преобразователь ПСО-120, выпрямители ВКСГ-30, ВД-101 и др.).

Источник

Основные принципы ручной дуговой сварки

Один из видов неразъемного соединения материалов, проводимый в ручном режиме – это ручная дуговая сварка. Она основана на действии электрической дуги, возникающей при контролируемом коротком замыкании.

Сварщик вручную управляет электродом и при необходимости подает присадочный материал. Хотя производительность ручного метода не высока, его часто используют в домашних условиях. Оборудование для него вполне доступно, и обучиться ручной сварке при желании может каждый.

Краткий обзор технологии

Когда применяется ручная электродуговая сварка, происходит быстрый разогрев металла до температуры плавления воздействием электрической дуги, возникающей как эффект пробоя воздуха между электродом и массой (свариваемыми деталями). В сварной шов вводится дополнительный материал, что позволяет заполнить зазор между свариваемыми деталями.

В точке нагрева образуется так называемая сварочная ванна, которая представляет собой зону смешивания расплавленного металла детали с маериалом присадки.

Вверх всплывает легкий расплавленный шлак — это сгоревшая обмазка плавящегося электрода или остатки стержня неплавящегося. Шлак защищает раскаленный металл от вредного влияния газов, находящихся в атмосфере.

Это влияние может привести к окислению шва и проникновению в его структуру атомов газа, в результате чего шов не приобретет требуемой прочности.

Ручная дуговая сварка производится плавящимся либо неплавящимся электродом. Первый сам по себе является присадочным материалом, второй требует введения в расплав присадочной проволоки.

Существуют различные технологии сварки вручную. Наименее сложная и затратная из них требует наличия только сварочного аппарата переменного или постоянного тока и необходимой амуниции для сварщика, но подходит этот способ, как правило, только для черных металлов, нормально переносящих контакт с кислородом. Для защиты сварочной ванны, где оплавляется сталь и железо, достаточно только среды, выделяемой защитной обмазкой электрода.

Более сложные способы, такие, как, например, аргонодуговая сварка, требуют наличия специальной горелки с соплом, через которую подается аргон либо другой защитный газ.

Сварочную дугу инициирует короткое замыкание при контакте электрода с массой. Температура дуги может достигать 5000 °C.

Назначение

Применение ручной дуговой сварки очень широко — от бытовых работ по дому и даче до промышленности, в том числе высокотехнологичной. Среди основных отраслей промышленности и народного хозяйства, где она используется, можно выделить:

  • различные сервисные и ремонтные работы, например, автомобильной техники;
  • сварку труб для воды, газа, нефтепродуктов.;
  • кораблестроение (сварка листов корпуса);
  • многие виды машиностроения.

Принцип ручной сварки часто применяется для наплавок на поверхность детали иного металла. В быту ручным дуговым методом сваривают беседки, скамейки, мангалы, качели, проводят ремонт металлических изделий.

Технические возможности

Ручная сварка имеет существенные ограничения по толщине свариваемых деталей, это ее основной недостаток. Как правило, листы толще 10 мм этим способом не сваривают.

К другим можно отнести сравнительно низкую скорость процесса и прямую зависимость результата от мастерства сварщика. Процесс ручной сварки, как и любой ручной процесс, трудно стандартизировать: результат зависит от многих факторов. Среди них:

  • тип источника тока;
  • мощь источника;
  • характеристика и свойства обрабатываемого сплава;
  • толщина кромок;
  • соответствие электродов возложенной на них задаче;
  • грамотно подобранный режим сварки.

Особенности дуговой сварки заключаются в том, что для ее продуцирования используется сравнительно малое напряжение — и очень большой ток. Напряжение дуги составляет от 30 до 90 В (многие сварочные аппараты для бытового применения рассчитаны на среднее значение — 48 В), но очень большую силу тока — от 90 до 350 А.

Подбор сварочных параметров

Основные параметры дуговой сварки — это сила тока и напряжение (но оно фиксировано). Частота имеет меньшее значение, так как в настоящее время применяются, как правило, установки для сварки постоянным током — инверторы.

Для сварки с помощью электричества, вне зависимости от способа, действует прямая пропорциональная зависимость: чем толще металл, тем больше должна быть сила тока при фиксированном напряжении. Для сравнения: листы толщиной 3 мм варят током 175-185 А, 5 мм — не менее 200 А, 10 мм — 300-330 А.

Настоятельно рекомендуется, во избежание прожига и сильного разбрызгивания металла, варить минимальным током, какой только возможен.

Но при этом очень большое значение имеет также толщина сварочного электрода, и его соответствие по химическому составу тому металлу, который предполагается обрабатывать.

Стандартный электрод для дуговой сварки имеет толщину 3 мм. Он пригоден для сваривания деталей с толщиной кромок 2-3 мм. Для более толстого металла можно руководствоваться правилом, что диаметр электрода должен быть на 1-2 миллиметра меньше толщины металлических пластин, которые с его помощью предполагается соединить.

Максимальная толщина электродов, выпускаемых промышленностью, составляет 6 мм. Они пригодны для сварки десятимиллиметровых стальных листов.

Каждая пачка электродов имеет свою маркировку, указывающую, для каких целей они предназначены.

Что значит маркировка

Невозможно представить ручную дуговую сварку без электродов. Их маркировка определяет, для каких металлов они предназначены, какую толщину и состав покрытия имеют, в в каком положении их надо держать при сварке (вертикально, горизонтально, под углом), для каких металлов предназначаются. Характер маркировки — буквенно-цифровой.

Первой после названия и марки электрода идет буква, определяющая его назначение. У — для низколегированных и среднеуглеродистых сталей, Т — для теплоустойчивых легированных. Буква Н — для наплавок, А — для пластичных металлов.

Далее следует буква, обозначающая толщину покрытия. М — тонкое покрытие, С — среднее, Д — толстое, Г — особо толстое.

Толщина покрытия определяется в процентах по отношению к самому стержню.

Следующая буква кода означает тип электрода. Если это буква Е, то электрод плавящийся.

Далее следуют цифры, которые характеризуют предел прочности на растяжение, относительное удлинение и температуру сохранения ударной вязкости. Они имеют значение только для профессиональных сварщиков, работающих на особо ответственном производстве.

За ними идут одна или две буквы, означающие материал обмазки электрода. А означает кислотное соединение, Б — щелочное, Ц — целлюлозное, Р — рутиловое, П — прочие виды. Возможны смешанные типы обмазки, такие, как РЦ.

Последние две цифры кода означают одни из самых важных параметров — положение в пространстве, в котором можно производить ручную дуговую сварку, и характеристики тока для сварки.

Например, код «13» следует читать как 1 и 3. 1 — варить можно в любом пространственном положении, 3 — необходимо использовать ток обратной полярности либо переменный напряжением 50 В.

Разновидности оборудования

Оборудование для ручной дуговой сварки, как правило, представляет собой сварочный аппарат трансформаторного или инверторного типа, снабженный шнуром подключения к источнику питания и двумя контактными шнурами с держателями для электрода и для массы.

Разница между аппаратами в том, что трансформатор варит только переменным током, а инвертор или полуавтомат имеет функцию выпрямления тока для лучшего качества дуговой сварки и возможности работать в прямой или обратной полярности.

При прямой полярности проводящий стержень подключают к минусу, а деталь — к плюсу. Обратная, соответственно, наоборот. Разные виды металлов и сплавов требуют сварки либо в прямом, либо в обратном режиме.

Требования ГОСТа

На ручную дуговую сварку распространяются требования ГОСТа 5264 80 и ГОСТа 11534 75. Это основные нормативы, которыми нужно руководствоваться при сварочных работах.

Первый — ГОСТ 5264 80 — регламентирует технологию создания сварных соединений различной конфигурации из сталей, чистого никеля и сплавов никеля с железом.

Он состоит из большого числа таблиц, в которых приведены чертежи типов соединений, которым нужно соответствовать. В ГОСТе указываются также пределы допустимых погрешностей и другие важные числовые параметры.

ГОСТ 11534 75 описывает основные типы, размеры и конструктивные особенности изделий из низколегированных и углеродистых сталей, которые можно подвергать скреплению методом ручной дуговой сварки плавящимся электродом.

На методологию сварки электродом неплавящимся он не распространяется. Документ также состоит из таблиц, содержащих примеры соединений, допустимые пределы погрешностей, толщины и углы соединяемых деталей.

Источник