Что такое Тиговая сварка

Дуговая сварка

Дуговая сварка – процесс, при котором теплота, необходимая для нагрева и плавления металла, получается за счёт электрической дуги, возникающей между свариваемым металлом и электродом. Под действием теплоты электрической дуги кромки свариваемых деталей и электродный металл расплавляются, образуя сварочную ванну, которая некоторое время находится в расплавленном состоянии. При затвердевании металла образуется сварное соединение. Энергия, необходимая для образования и поддержания электрической дуги, получается от специальных источников питания постоянного или переменного тока.

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:

  • ручную дуговую сварку
  • полуавтоматическую дуговую сварку
  • автоматическую дуговую сварку

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:

  • электрическая дуга, питаемые постоянным током прямой полярности (минус на электроде)
  • электрическая дуга, питаемая постоянным током обратной (плюс на электроде) полярности
  • электрическая дуга питаемая переменным током

По типу дуги различают

  • дугу прямого действия (зависимую дугу)
  • дугу косвенного действия (независимую дугу)

В первом случае дуга горит между электродом и основным металлом, который также является частью сварочной цепи, и для сварки используется теплота, выделяемая в столбе дуги и на электродах; во втором – дуга горит между двумя электродами.

По свойствам сварочного электрода различают

  • способы сварки плавящимся электродом
  • способы сварки неплавящимся электродом (угольным, графитовым и вольфрамовым)

Сварка плавящимся электродом является самым распространённым способом сварки; при этом дуга горит между основным металлом и металлическим стержнем, подаваемым в зону сварки по мере плавления. Этот вид сварки можно производить одним или несколькими электродами. Если два электрода подсоединены к одному полюсу источника питания дуги, то такой метод называют двухэлектродной сваркой, а если больше – многоэлектродной сваркой пучком электродов. Если каждый из электродов получает независимое питание – сварку называют двухдуговой (многодуговой) сваркой. При дуговой сварке плавлением КПД дуги достигает 0,7-0,9.

По условиям наблюдения за процессом горения дуги различают:

  • открытую
  • закрытую
  • полуоткрытую дугу

При открытой дуге визуальное наблюдение за процессом горения дуги производится через специальные защитные стёкла – светофильтры. Открытая дуга применяется при многих способах сварки: при ручной сварке металлическим и угольным электродом и сварке в защитных газах. Закрытая дуга располагается полностью в расплавленном флюсе – шлаке, основном металле и под гранулированным флюсом, и она невидима. Полуоткрытая дуга характерна тем, что одна её часть находится в основном металле и расплавленном флюсе, а другая над ним. Наблюдение за процессом производится через светофильтры. Используется при автоматической сварке алюминия по флюсу.

По роду защиты зоны сварки от окружающего воздуха различают:

  • дуговая сварка без защиты (голым электродом, электродом со стабилизирующим покрытием)
  • дуговая сварка со шлаковой защитой (толстопокрытыми электродами, под флюсом)
  • дуговая сварка со шлакогазовой защитой (толстопокрытыми электродами)
  • дуговая сварка с газовой защитой (в среде защитных газов)
  • дуговая сварка с комбинированной защитой (газовая среда и покрытие или флюс)

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.

Наибольшее применение имеют средне – и толстопокрытые сварочные электроды, предназначенные для ручной дуговой сварки и наплавки, изготовляемые в специальных цехах или на заводах.

В последнее время получает распространение плазменная сварка, где дуга между инертными неплавящимися электродами используется для высокотемпературного нагрева промежуточного носителя, например — водяного пара. Известна также сварка атомарным водородом, получаемым в дуге между вольфрамовыми электродами, и выделяющем тепло при рекомбинации в молекулы на свариваемых деталях.

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:

  • не плавящимися в процессе получения сварного соединения;
  • плавящимися.

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:

  • аргон;
  • углекислый газ;
  • гелий.

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:

  • сжатого типа (ее сечение можно изменять при помощи сопла сварочного аппарата, величины электромагнитного поля, параметров газового потока);
  • свободной (ее еще называют дугой прямого действия — параметры дуги данного типа не регулируются, они неизменны).

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:

  • возможность легко выполнять электродуговую сварку деталей, находящихся в различном пространственном положении;
  • хороший обзор зоны сварки;
  • возможность выполнять электродуговую сварку с высокой скоростью;
  • высокая чистота сварочных швов;
  • возможность сваривать как очень толстые, так и очень тонкие детали.

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.

Что такое дуговая сварка MMA?

Содержание:

  1. 1. Что такое сварка ММА?
  2. 2. Основы сварочного процесса
  3. 3. Плюсы и минусы ручной электродуговой сварки
  4. 4. Какое сварочное оборудование используют?
  5. 5. Вам также могут быть интересны статьи

Как получить неразъемное соединение стальных листов, сварить трубы, металлическую лестницу или детали забора? В большинстве случаев прибегают к ручной дуговой сварке штучными электродами. Это один из старейших методов, появившийся в 1882 году. Его вывел Н.Н. Бенардос, русский ученый, который впервые использовал для соединения стали силу электрической дуги, горевшей между угольным электродом и заготовкой. Данный метод получил распространение в промышленности и при строительстве железных дорог. Первые электроды для сварки не имели покрытия и представляли собой обычную стальную проволоку. Потому переход электродного металла не вызывал существенных изменений в составе сварного шва. Так же отсутствовала газовая и шлаковая защита от вредного воздействия газообразных компонентов воздуха и как следствие появлялась пористость шва, трещины и т.д. Применение покрытых обмазкой электродов коренным образом поменяло эту ситуацию. В 1907 году шведский изобретатель Кьельберг вывел сварочный процесс на новый уровень, создав электрод с обмазкой из силикатного клея. Отсюда пошло нынешнее название этого метода – Manual Metal Arc, сокращенно – ММА.

Что такое сварка ММА?

Это ручная дуговая сварка покрытым электродом. Основой процесса служат источник сварочного тока, который подключается к электросети, два кабеля разной полярности для подведения тока к свариваемым заготовкам. Один кабель (масса) имеет на конце зажим, который крепится на заготовке, второй с держателем на конце предназначен для крепления электрода. В процессе ручной дуговой сварки используется тепловая энергия электрической дуги, возникающая при замыкании простейшей электрической цепи. Под тепловым воздействием дуги возникает плавление металла и образование сварной ванны. При прекращении пропускания электрического тока металл остывает и кристаллизуется, образуя сварное соединение. Вместе с плавлением металла детали происходит расходование материала самого электрода. Его металл каплями переходит в сварную ванну (крупнокапельный и мелкокапельный перенос). Применяемые электроды для электродуговой сварки представляют собой стальной пруток, имеющий сплошную обмазку, различную по своему химическому составу. При их использовании вместе с электродным металлом в сварную ванну переходят и компоненты обмазки, меняя химический состав и свойства металла сварного шва. Также элементы обмазки, сгорая, образуют газообразные соединения, которые локальным облаком окутывают область электрической дуги и ограждают расплавленный металл сварной ванны от пагубного воздействия атмосферных газов.

Чтобы детально показать, как проходит процесс ручной дуговой сварки, расскажем о порядке работ. Вы убедитесь, что в этой сварочной технологии нет ничего сложного, и, зная алгоритм действий, сможете попробовать сварить, к примеру, забор, ворота или мангал.

Основы сварочного процесса

Для начала нужно определиться с тем, на каком токе будет проводиться электро дуговая сварка. Сварочный аппарат может выдавать постоянный или переменный ток, многие модели способны работать в двух режимах. При применении переменного тока дуга менее устойчива и нужны более развитые профессиональные навыки для ее поддержания, а качество шва уступает таковому при применении постоянного тока. Также постоянный ток иногда является единственным выбором для сварки некоторых металлов и их сплавов. Кроме того, стоит учитывать полярность подключения, которая может быть двух видов.

  • Прямая – «минус» на электроде, «плюс» на клемме массы. При таком подключении ток идет от электрода к заготовке, которая нагревается (сам электрод при этом холодный). Применяется при скоростной сварке листового металла, обычно в узкоспециализированных сферах производства и строительства.
  • Обратная – «плюс» на электроде, «минус» на клемме массы. Ток подается от металла на электрод. Это приводит к нагреву и плавлению электрода. Данный способ наиболее распространен.

Когда выбрана полярность, провода правильно подсоединены к оснастке, устанавливают силу сварочного тока в зависимости от толщины металла. Как правило, на 1 мм заготовки приходится 30 – 40 А сварочного тока. С помощью регулятора на панели аппарата выставляется нужное значение.

После этого разжигают дугу. Это один из самых сложных этапов работ, и каждый сварщик выбирает наиболее удобный для себя способ розжига. Их два: можно получить дугу при касании концом электрода заготовки и резкого отрыва или сделать несколько чиркающих прикосновений. Чтобы получить стабильную дугу и избежать ее затухания, следует соблюдать одинаковое расстояние между электродом и обрабатываемой поверхностью. Если увеличить этот промежуток, дуга может погаснуть, а если, наоборот, слишком приблизить электрод к заготовке, его конец прилипнет к металлу детали. Тогда либо придется резко отрывать электрод от поверхности, либо он прикипит, и нужно будет срезать его болгаркой. Избежать этого можно, если выбрать оптимальный промежуток между металлом заготовки и электродом, так удастся хорошо проварить металл с установленной силой тока и получить ровный шов. Чтобы образовалась сварочная ванна, следует немного прогреть металл – достаточно двух-трех оборотов электрода в месте начала сварки. При формировании сварочной ванны важно, чтобы она не слишком расходилась и ее ширина была примерно одинаковой по всей длине шва. Знайте, что электродуговая сварка требует практики. Только с опытом удастся легко разжигать дугу и контролировать стабильность ее горения.

Поначалу ручная дуговая сварка кажется очень сложным технологическим процессом. Но будьте уверены, что, шаг за шагом осваивая основные приемы, работая с разными по размеру и форме деталями и разной силой тока, можно быстро освоить ММА сварку. Именно поэтому данный метод является одним из наиболее распространенных. Его применяют в строительной, производственной, авторемонтной сферах, а также в быту – для выполнения несложных работ в гараже, на даче, в частной мастерской.

Вам предстоит соединять металлический профиль, листы, арматуру? Сомневаетесь, подойдет ли для этого ММА сварка? О преимуществах и недостатках мы расскажем подробнее. И вы сможете принять окончательное решение.

Плюсы и минусы ручной электродуговой сварки

Согласитесь, прежде чем покупать оборудование для работы, необходимо убедиться в том, что затраченные средства себя оправдают и аппарат не будет пылиться в углу гаража. Как и любой другой сварочный метод, электро дуговая сварка имеет свои плюсы и минусы (смотрите таблицу).

Плюсы Минусы
Возможность сваривания практически всех видов металлов Недостаточно высокая производительность по сравнению со сваркой полуавтоматом
Сварка в любом положении, даже в ограниченном пространстве Качество шва зависит от навыков пользователя
Допустима работа с аппаратами практически в любых атмосферных и температурных условиях Сложность технологического процесса, связанная с розжигом дуги и риском прилипания электрода к металлу
Невысокая стоимость сварочного оборудования, возможность его использования в быту Испарение обмазки электрода, способствующее ухудшению рабочих условий

На самом деле, перечисленные минусы по сути таковыми не являются, нужно просто учитывать специфику использования. Для большинства строительных и производственных задач именно ММА сварка является идеально подходящим методом. Например, если электродуговая сварка металлов не является основным рабочим процессом, то недостаточно высокая производительность и сложность технологического процесса не должны заставить отказаться от этого метода. Современные производители позаботились о том, чтобы осваивать электродуговую сварку было легче. Они оснащают аппараты системами «Горячий старт» и «Антизалипание». С их помощью даже новичок справится со сварочными работами.

На фоне минусов, которые в большинстве случаев не являются препятствием к использованию ММА сварки, достоинства этого метода неоспоримы. Именно они делают его универсальным и дают возможность применять практически в любых сферах пользователям с различным уровнем подготовки. По сравнению с полуавтоматами и аппаратами аргонодуговой сварки, оборудование для этого метода сварки доступно по стоимости. К разговору о нем и стоит перейти в заключении нашей статьи.

Какое сварочное оборудование используют?

Итак, вам предстоит электродуговая сварка, но вы еще не решили, какой аппарат выбрать для работы. Решение стоит принимать, опираясь не только на цену модели; прежде чем сравнивать характеристики разных устройств, нужно определиться с видом аппарата. Перечислим основные виды.

  • Сварочные трансформаторы – надежные, неприхотливые аппараты, полностью механические, с ручным управлением. В основе их работы лежит сердечник – катушка с металлической проволокой, которая преобразует сетевой электрический ток в сварочный. Сварка осуществляется на переменном токе, это ограничивает сферу применения оборудования. Кроме того, у трансформаторов большие габариты и вес, чаще всего их устанавливают стационарно в мастерских и на производстве.
  • Сварочные выпрямители – техника, которая преобразует переменный ток в постоянный. Это позволяет легко получать ровный и аккуратный шов. Они обладают большими габаритами, и для лучшего результата требуются базовые навыки сварщика.
  • Сварочные аппараты-инверторы – современное оборудование, с которым ручная дуговая сварка становится проще для неопытного пользователя. В конструкции нет массивной катушки, работа строится на электронной плате, в корпус уже встроен выпрямитель, поэтому на выходе получается постоянный ток, а микропроцессор корректирует его стабильность. Большинство моделей имеют системы защиты от прилипания электрода, быстрый розжиг и форсаж дуги. Вес и размер таких аппаратов в разы меньше по сравнению с трансформаторными аналогами.

Если вам предстоит электродуговая сварка в быту, автомастерской или на стройке, где нерационально использовать массивное оборудование, логичнее выбрать сварочный инвертор. Например, с таким аппаратом можно работать на высоте, повесив его на плечо. Хотите узнать подробнее о моделях оборудования, предлагаемого сегодня на рынке? Тогда читайте обзор «Лидеры среди электродуговых сварочных аппаратов ММА».

Купить оборудование для электродуговой сварки металлов вы можете в нашем интернет-магазине. Мы предлагаем модели профессионального и бытового назначения. Вы без труда подберете тот аппарат, который лучше всего подойдет для выполнения ваших задач, и сможете легко с ним работать. Оформляйте заказ через сайт и не забудьте сразу приобрести необходимые расходные и вспомогательные материалы.

Электродуговая сварка

Сваривание на сегодня является самым широко применяемым способом создания неразъемных соединений металлов и их сплавов. Электродуговая сварка была изобретена во Франции в начале 20 века и используется в любом, самом дальнем уголке Земли.

Что собой представляет метод электродуговой сварки

Основы электродуговой сварки были разработаны в конце 19 века русским инженером Бернадосом.

Технология электродуговой сварки основана на расплавлении примыкающих друг к другу областей двух свариваемых деталей теплом, получаемым от электрической дуги. Область расплавленного металла – так называемая сварочная ванна — перемещается вслед за электродугой. Застывая, она образует неразъемное соединение двух заготовок — сварочный шов.

Принцип электродуговой сварки

Электрическая дуга возбуждается в воздушном промежутке между деталями и электродом. Для этого применяют источник напряжения. Он выдает небольшое напряжение- 70-100 вольт, но должен развивать большой ток — сотни ампер. Чаще всего используются источники постоянного тока — они дают более стабильную дугу и меньше разбрызгивают расплавленный металл.

Особенность технологии состоит в том, что расплавленный металл, особенно цветные металлы и высоколегированные стали, активно реагирует с кислородом воздуха и с азотом. Для защиты сварочной ванны применяют различные газы:

  • аргон;
  • углекислый;
  • гелий и другие инертные газы.

Газы образуются в процессе сгорания обмазки стержня или подаются в рабочую зону из баллона.

Схема электродуговой сварки

Электродуговая сварка может проводиться как плавящимся электродом, металл которого войдет в состав материала шва, так и неплавящимся. В этом случае флюсовые добавки насыпают вдоль линии шва в виде порошка.

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.

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.

Виды и методы электродуговой сварки

Применяемый вид электродуговой сварки определяется:

  • свариваемыми материалами;
  • толщиной заготовок;
  • условиями сварки.

По степени автоматизации процесса дуговой сварки различают

  • ручную электродуговую сварку;
  • полуавтоматическую — вместо стержня используется сварочная проволока, которая подается в рабочую зону специальным механизмом, также автоматизирована подача защитных газов;
  • автоматическую — Проводится в атмосфере защитных газов без участия человека.

По типу применяемого электрода оазличают сварку: плавящимся ( включая полуавтоматическую) инеплавящимся, используемым только в качестве проводника тока к зоне дуги.

Преимущества

Электродуговой метод обладает очевидными достоинствами:

  • высокая мобильность;
  • малое время подготовки ;
  • низкая стоимость в расчете на килограмм шва;
  • высокая производительность;
  • способность работать от бытовой электросети (в случае применения сварочных инверторов);
  • широкая доступность оборудования, сопутствующих и расходных материалов.

Недостатки

Как и у любого метода, у электродуговой сварки существуют и недостатки:

  • для обеспечения стабильно высокого качества шва сварщику требуется приобрести значительный опыт;
  • обмазка склонны к отсыреванию, это приводит к появлению дефектов;
  • для сварки цветных металлов требуется применять специальные сварочные материалы, оборудование и методы.
  • качество соединения зависит от внешних погодных условий.

Недостатки электродугового метода побуждают ученых и инженеров вести упорные работы по его совершенствованию, разработке новых сварочных материалов, оборудования и приемов работы.

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.

  • обладает малым весом и габаритами;
  • не влияет на питающую электросеть;
  • обеспечивает стабильные параметры дуги;
  • легок в освоении и использовании.

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

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.

Область применения

Область применения электродуговой сварки самая широкая. Везде, где нужно быстро, и недорого и качественно соединить металлические заготовки в строительную конструкцию или изделие – можно увидеть вспышки электросварки.

  • заводы металлоизделий;
  • машиностроительные производства;
  • строительство любого масштаба — от гидроэлектростанций и космодромов — до заборов и сараев.;
  • аэрокосмические предприятия;
  • судостроение;
  • производство транспорта;
  • предприятия по выпуску бытовых приборов;
  • и многое другие.

Сфера применения электродугового метода постоянно растет. С распространением сварочных инверторов электродуговой метод стал технологией, доступной любому домашнему мастеру.

Основы безопасности процесса сварки

Основные вредные факторы электродуговых работ — это:

  • ультрафиолетовое излучение дуги;
  • высокая температура расплавленного металла;
  • вредные газы;
  • поражения электрическим током.

Чтобы избежать неприятных последствий, следует

  • пользоваться средствами индивидуальной защиты: маской сварщика, респиратором, защитными перчатками;
  • одежа и обувь должна быть огнеупорной, плотной, не оставлять открытых участков кожи;
  • перед началом работы проверять оборудование на отсутствие механических повреждений, нарушений изоляции и отсутствия утечки газов.

Меры безопасности при сварке

Нельзя также загромождать рабочую зону и работать со случайных опор.

Требования госстандартов

Типы сварных соединений, спецификации сварочных материалов, методики проведения электродуговыхработ регламентируются ГОСТами России и соответствующими их международными стандартами. Этим нормам надо следовать для обеспечения качественной, производительной и безопасной работы. Самые употребительные из них — это:

  • ГОСТ 5264-80 описывает виды и способы выполнения сварочных швов ;
  • ГОСТ 14771-76 регламентирует использование защитных газов при сварочных работах;
  • ГОСТ 26291-79 посвящен типам электродов и соответствующих им режимов сварки.

По мере освоения профессии, роста квалификации и сложности работ сварщик все чаще обращается к государственным стандартам.

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
  • Принцип сварки электродом
  • Виды электросварки
  • Оборудование для электродуговой сварки
  • Особенности выполнения работы
  • Меры безопасности

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:

  • ручная. Держателем управляет рука человека. Не предусматривается использование дополнительных механизмов, манипуляторов и т.д.;
  • механизированная. Подача присадки в рабочую область выполняется автоматом. Остальные манипуляции специалист делает вручную;
  • автоматическая. Сварочный прочес полностью автоматизирован. Оборудование без вмешательства человека разжигает дугу, перемещает его по стыку, регулирует показатели длины пламени, обеспечивает подачу расходных материалов.

По технологическим признакам электродуговая сварка делится в зависимости от способа выполнения процесса:

  • пучком. Для выполнения работы несколько электродов связываются в пучок. Их наконечники свариваются, чтобы обеспечить беспрепятственное прохождение электрического разряда. Допускается использование токов в широком диапазоне значений;
  • лежачим электродом. Подразумевается, что может проводиться укладка с обмазкой длиной 50-120 см в угол или предварительно разделанный стык. Поверх укладывается медный брус продольной канавкой. После этого к источнику тока подключаются электрод и сама заготовка. При помощи угольного стержня разжигается дуга, которая уходит под медный брусок. Она перемещается по канавке, расплавляет ранее уложенный плавящийся электрод и таким образом сваривает заготовки;
  • наклонным электродом. Метод дает возможность заметно повысить производительность. При выполнении работ стержень зажимается в обойме, которая перемещается по стойке под воздействием своего веса. То есть, сварочная дуга разжигается, в результате чего плавятся электроды. По мере уменьшения его размеров вниз опускается и удерживающая обойма.

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:

  • Прежде всего требуется подготовка свариваемых поверхностей. Стыки зачищаются от мусора и обезжириваются. В некоторых случаях требуется дополнительная разделка кромок. После можно приступать непосредственно к свариванию. Для этого электрод подносится к стыку и с помощью постукивания о поверхность добывается электрическая дуга.
  • Чтобы процесс происходил быстрей, а сварные швы получились максимально качественными, на электроде присутствуют вспомогательные элементы. Для этого лучше всего подходят кальций, натрий и калий. Благодаря им металл энергичнее делится на частички.
  • Для сварочного процесса может использоваться как открытая, так и закрытая электрическая дуга. При открытой дуге в область сварки проникает много атмосферного азота. Он отрицательно влияет на качество соединения и структуру сварного шва. Чтобы уменьшить отрицательное влияние на поверхность расходных материалов наносится металлический слой. В промышленных масштабах чаще всего применяется способ сваривания заготовок посредством закрытой электрической дуги. В этом случая рабочая зона защищена от воздействия атмосферного кислорода и других газов.
  • Сварку металла можно выполнить при помощи разных аппаратов. Широкое распространение получили инверторы. Они рассчитаны на применение электродов разного диаметра. Для начала работы стержень устанавливается в держатель, а масса подключается к рабочей поверхности. После включения аппарата концом электрода нужно провести пару раз по металлу деталей, чтобы разжечь дугу. Важно, чтобы до этого момента рабочие параметры, в особенности ток, были выставлены на оптимальные значения.

  • Во время сварки деталей электрод плавно перемещается вдоль линии стыка. Он постепенно заполняется расплавом, который еще называют сварочной ванной. Она состоит из металла заготовок и расходного материала. Застывая расплав образует сварной шов. Руководствуясь в работе технологической картой, специалист может точно рассчитать рабочие параметры, включая мощность, продолжительность воздействия дуги и т.п.
  • При формировании вертикальных швов электрод удерживается в прямом положении. Впрочем, небольшое отклонение (до 10 градусов включительно) никак не повлияет на качество результата.
  • Чтобы исключить наплавление в одном месте, применяются разные техники сваривания: елочка, треугольник, проход в несколько раз и другие.
  • 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:

    • Обязательно одевается одежда сварщика, изготовленная из специального огнезащитного материала. Костюм и другие элементы амуниции защищают тело от вероятности получения ожога. Раскаленный металл во время работы разлетается в разные стороны. Особенно внимательно нужно экипироваться перед потолочной сваркой.
    • Допускается хлопчатобумажная спецовка в случаях выполнения кратковременных работ. Ни в коем случае нельзя использовать одежду из искусственных материалов. Она легко воспламеняется и отлично поддерживает огонь.
    • Глаза и лицо должны быть защищены специальной маской сварщика.

  • Сварочные работы следует выполнять на открытой площадке или же в хорошо проветриваемом помещении.
  • Перед началом работы нужно запастись средствами пожаротушения: огнетушителем, водой и песком.
  • 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.

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий