Электросварка принцип работы и основные режимы работы

В настоящее время ручная сварка дугой – это один из основных способов объединения нескольких металлических деталей. Активно используется при создании конструкций из металла. Сварка применяется также активно, как литье, штампование, прокат заготовок будущих металлических изделий или их частей. Благодаря ручной сварке с помощью дуги, удалось заменить дорогие и сложные в изготовлении металлические изделия, произведенные способом цельной штамповки. Итак, давайте рассмотрим принцип работы электрической сварки.

Как работает электросварка?

Как известно, металл плавится под воздействием высоких температур. Высокую температуру, которая нужна для расплавки основного металла (и электродного стержня), получают в процессе образования электрической дуги. Расплавленные металлы (электродные и основные), перемешиваются в образовавшийся во время процесса сварочной ванночке. После ее затвердевания получается сварной шов. Электрод, сделанный из стали, покрывается специальным веществом. При его плавлении создается защитный слой в виде той самой сварочной ванночки, которая состоит из шлака и облака из газов. Эта своеобразная защита необходима для того, чтобы уберечь будущий сварной шов от азота и других газов, которые содержатся в окружающей среде.

Для поддержания электрической дуги, электрод и свариваемую деталь подвергают воздействию высокого электрического напряжения. Это осуществляется с помощью особого электрического устройства. Во время воздействия высокой температуры дуги края деталей, подверженных сварке (в том числе и электрод), приобретают жидкую форму (просто говоря, плавятся). Во время этого процесса, появляется так называемая сварочная ванночка, которая первое время является расплавленной. Внутри дуги температура достигает 4 тыс. градусов, иногда бывает и выше. В этой ванночке материал электрода и изделия смешиваются, образуя сварной шов, шлак же, находящийся в расплавленном виде всплывает наверх. Тем самым образуется специальное защитное покрытие. Специальный трансформатор позволяет зажечь дугу и поддерживает ее устойчивое состояние. Такой трансформатор называется сварочным аппаратом.

Разновидности видов электрической сварки

На сегодняшний день электрическая сварка осуществляется посредством переменного и постоянного тока. При соединении металлических деталей и создании единой конструкции, используются специальные выпрямители (при сварке посредством постоянного тока). Кроме того, могут использовать разного рода преобразователи. Во время сваривания деталей посредством переменного тока используют особые сварочные трансформаторы. Эти устройства имеют особую конструкцию. Наиболее часто используется электросварка с использованием дуги. В этом случае, используется электрод, который плавится в этой дуге. Применяют такой вид сварки при соединении цветметаллов, чугунных и стальных деталей и т.д.

Некоторая информация о присадочной проволоке и электродах

Во время сварки посредством постоянного тока, получаемые сварные швы содержат малое количество брызг расплавленного и застывшего металла. Во время сварки применяют два вида электродов: плавкие и неплавкие (угольные). Когда работают с плавким электродом, то шов формируется благодаря расплавлению электрода. Если работа идет с угольным электродом, то плавится специальная присадочная проволока, вводящаяся вовнутрь сварочной ванночки. Во время ручной дуговой сварки, с вводом присадочной проволоки, края свариваемого изделия плотно состыкуются друг с другом.

Во время работы с неплавким электродом, дуга находится между угольным электродом и изделием, подлежащим сварке. Края свариваемого изделия и присадочная проволока достаточно сильно разогреваются и быстро плавятся. Образовавшаяся сварная ванночка содержит расплавленный металл. В процессе застывания, металл кристаллизуется и тем самым создает сварной шов. Метод сварки неплавким электродом прекрасно подойдет для сваривания цветметаллов, или же наплавки особенно твердых сплавов.

Во время работы с плавким электродом, электрод под воздействием температуры электрической дуги начинает плавиться вместе с подлежащим плавке изделием. Застывая, расплавленный металл формирует сварной шов. Метод популярен, и часто используется при ручной дуговой сварке. Однако, такой способ сварки имеет свои плюсы и минусы, о которых стоит поговорить ниже.

Плюсы и минусы ручной дуговой сварки

Для осуществления процесса сварки нужно приобрести специальное оборудование. От цены оборудования зависит и его функционал. Итак, вот основные функции, которые может выполнять хороший сварочный аппарат:

• Сваривание материала в разных пространственных направлениях.
• Сваривание материала в труднодоступных местах.
• Быстрый переход между свариваемыми металлами.
• Ручная электрическая дуговая сварка – это прекрасный способ для сваривания разнообразных сталей, эта возможность стала доступной благодаря широкому выбору электродов.
• Процесс сварки достаточно прост. К тому же, сварочный аппарат компактен, и его транспортировка не составит труда.

Однако, без минусов не может быть и плюсов.

Вот основные недостатки ручной электрической дуговой сварки:

1. Возникают вредные условия для организма во время сварки.
2. От квалификации сварщика зависит качество сварного шва и изделия в целом.
3. Достаточно малая эффективность в сравнении с другими технологиями сварки. Также отмечается достаточно низкий коэффициент полезного действия.

Стоит помнить, что благодаря освоению процесса работы с ручным сварочным аппаратом, вы без труда сделаете множество полезных вещей для дачи, загородного дома и гаража.

  Некоторая информация о дуге электросварки

От теории, перейдем к практике. Прежде чем привести дугу в рабочее состояние, сварщик кончиком электрода касается части металла, подлежащего сварке. После он сразу же отводит электрод на 3 мм. После осуществления этой операции и вспыхивает дуга. Перед «высеканием» дуги следует закрыть лицо щитком сварочной маски. Именно тогда вспыхивает дуга, равноудаленная длина которой поддерживается посредством постепенного опускания самого электрода, в меру его плавления. Есть и второй способ «активизации» дуги. Специалист проводит электродом по металлу, а после убирает его на короткое расстояние. При этом способе также вспыхивает дуга.

От дуги зависит и качество сварного шва

Дуга должна быть короткой. А вот почему: благодаря короткой дуге, появляется лишь малое количество капель расплавленного металла. При большом количестве капель, сварной шов будет непрочным. Также электрод плавится в медленном, спокойном темпе, выдавая ровный пучок искр. А это, в свою очередь, увеличивает глубину проплавления. Если глубина проплавки будет небольшой, то электрод в процессе окисления начнет разбрызгиваться, это, в свою очередь, сделает шов неровным и содержащим много оксидов (которые также негативно влияют на прочность шва).

Контролируется длина дуги по звуку, который издается при горении. Оптимальная длина дуги определяется благодаря равномерному однотонному звуку. Слишком длинная дуга издает достаточно резкий звук, который нередко прерывается, а также сопровождается разного рода хлопками. Бывают случаи, когда дуга обрывается. Для того, чтобы исправить последствия, дугу возбуждают снова и заваривают то место, где образовался срыв дуги. После осуществления этой операции дальше продолжают осуществлять сварку.

Во время сварки важных мест, к примеру, несущих каркасов строений, или же конструкций, которые будут подвержены износу и переменным нагрузкам, дугу зажигают вне зоны сварного шва. Если поступить иначе, то поверхность будет опалена, что в свою очередь, приведет к разрушению сварного шва в этом месте. Для сварки подобных конструкций должен привлекаться высококвалифицированный сварщик, умеющий на уровне автоматизма контролировать длину дуги и профессионально выполнять ее зажигание.

Важно помнить о длине дуги, от нее зависит качество сварного шва и всего изделия в целом. Кроме этого, сварщик должен уметь придать сварному шву требуемую форму, для того, чтобы изделие было прочным и выглядело эстетично. Выполняются эти операции вручную, без применения особых технологий

 Влияние режима сварки на шов

Тип сварочного шва не зависит от его размера. Подразделяют следующие виды сварочных швов: угловой, стыковой, и т.д. Определяются типы благодаря режиму сваривания. Самый главный показатель шва – это коэффициент формы при его проваре. Этот коэффициент представляет собой отношение глубины сварного шва к его ширине. Метод ручной электросварки дугой способен регулировать этот показатель. Коэффициент меняется посредством уменьшения ширины шва. Большая глубина проплава достигается уменьшением его ширины. И наоборот, увеличение ширины проплава уменьшает его глубину.

Влияние параметров тока на сварку

В процессе сварки ключевую роль играет сила тока. С ее увеличением увеличивается глубина проплава. С уменьшением, глубина также уменьшается. На ширину шва сила тока практически не оказывает никакого влияния. В зависимости от плотности металла, нужно подбирать оптимальную силу тока. Многое зависит от вида тока. Работа с постоянным током делает шов уже. На высоких значениях, к примеру, более 3В, изменение сварного шва становится достаточно заметным. Также стоит помнить о том, что ручная электрическая сварка требует наличие электродов разного диаметра.

азы, технология, выбор тока, техника ручной дуговой сварки

В частном доме, на даче, в гараже и даже в квартире — везде есть немало работ, требующих сварки металла. Особенно остро эта необходимость ощущается в процессе стройки. Тут особенно часто требуются что-то подварить или отрезать. И если отрезать еще можно болгаркой, то надежно соединить металлические детали кроме сварки нечем. А если стройка ведется своими руками, то и сварочные работы вполне можно сделать самостоятельно. Особенно в тех местах, где красота шва не требуется. О том, как правильно варить сваркой, расскажем в этой статье.

Азы электросварки

Содержание статьи

Сварное соединения металла на сегодня — самое надежное: куски или детали сплавляются в единое целое. Происходит это в результате воздействия высоких температур. Большинство современных сварочных аппаратов для расплавления металла используют электрическую дугу. Она разогревает металл в зоне воздействия до температуры плавления, причем происходит это на небольшой площади. Так как используется электрическая дуга, то и сварка называется электродуговой.

Это не совсем правильный способ сварки)) Как минимум, вам нужна маска

Виды электросварки

Электрическая дуга может образовываться как постоянным, так и переменным током. Переменным током варят сварочные трансформаторы, постоянным — инверторы.

Работа с трансформатором — более сложная: ток переменный, потому сварная дуга «скачет», сам аппарат — тяжелый и громоздкий. Еще немало напрягает шум, который издает при работе и дуга и сам трансформатор. Имеется еще одна неприятность: трансформатор сильно «садит» сеть. Причем наблюдаются значительные скачки напряжения. Этому обстоятельству очень не рады соседи, да и ваша бытовая техника может пострадать.

Инверторы в основном работают от сети 220 В. При этом они имеют небольшие габариты и вес (прядка 3-8 килограммов), работают тихо, почти не оказывают влияния на напряжение. Соседи и не узнают, что вы начали пользоваться сварочным аппаратом, если только не увидят. К тому же, так как дуга вызвана постоянным током, она не прыгает, ее проще перемешать и контролировать. Так что если вы решили научиться сваривать металл, начитайте со сварочного инвертора. О выборе инверторного сварочного аппарата читайте тут. 

Технология сварочных работ

Для возникновения электрической дуги необходимы два токопроводящих элемента с противоположными зарядами. Один — это металлическая деталь, а второй — электрод.

Электроды, которые используются для ручной электродуговой сварки,  представляет собой сердечник из металла, покрытый специальным защитным составом. Бывают еще графитовые и угольные неметаллические сварочные электроды, но они используются при специальных работах и начинающему сварщику вряд ли пригодятся.

При касании электрода и металла, имеющих разную полярность, возникает электрическая дуга.  После ее появления, в том месте, куда она направлена, начинает плавиться металл детали. Одновременно плавится металл стержня электрода, переносясь с электрической дугой в зону плавления: сварную ванну.

Как образуется сварная ванна. Без понимания этого процесса вы не поймете, как варить металл правильно (Чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

В процессе также горит защитное покрытие, частично плавясь, частично испаряясь и  выделяя некоторое количество раскаленных газов. Газы окружают сварную ванну, защищая металл от взаимодействия с кислородом. Их состав зависит от типа защитного покрытия. Расплавленный шлак также покрывает металл, способствуя еще и поддержанию его температуры. Чтобы правильно варить сваркой, необходимо следить за тем, чтобы шлак покрывал сварную ванну.

Сварной шов получается при движении ванны. А двигается она при перемещении электрода. В этом и заключается весь секрет сварки: нужно с определенной скоростью передвигать электрод. Важно также в зависимости от требующегося типа соединения правильно подбирать его угол наклона и параметры тока.

По мере остывания металла на нем формуется корка шлака  — результат горения защитных газов. Она также защищает металл от контакта с кислородом, содержащимся в воздухе. После остывания его оббивают молотком. При этом разлетаются горячие осколки, потому защита глаз обязательна (надевайте специальные очки).

О том, как сделать из баллона или бочки мангал можно прочесть тут. Как раз попрактикуетесь.

Как научиться варить сваркой

Начинается все с подготовки рабочего места. Безопасности при работе с электросваркой необходимо уделять повышенное внимание: тут есть возможность получить травму и от электричества, и от высоких температур. Потому к подготовке отнеситесь серьезно.

Учится варить электросваркой удобнее на толстом куске металла: на нем лучше практиковаться. Кроме него и сварочного аппарата, понадобятся краги (толстые перчатки) и маска сварщика. Также необходима плотная одежда, защищающая все тело, прочная обувь толстой кожи. Они должны выдерживать попадание искры и окалины. Нужна будут также молоток и металлическая щетка для того, чтобы сбивать шлак. Для защиты глаз при этом нужны будут очки.

Как подключать электрод

Сварочные работы для начинающих проще будет проводить, если взять универсальный электрод диаметром 3 мм (3,2 мм, если точно). Они стоят дороже, но работать с ними легче. После того как вы научитесь варить металл, можно будет попробовать использовать более дешевые, но начинать лучше с этих.

Электрод вставляется в держатель, закрепленный на одном из сварочных кабелей. Есть два типа фиксаторов — пружинный и винтовой. Если держатель электрода пружинный, нажимаете на клавишу на ручке и в появившееся гнездо вставляете электрод. При винтовом зажиме ручка вращается. Раскручиваете ее, вставляете электрод и зажимаете. В любом случае он не должен шататься. Установив электрод можно подключать кабели.

На сварочном аппарате постоянного тока есть два выхода: положительный и отрицательный. Также есть два сварочных кабеля:

• один заканчивается металлическим зажимом-фиксатором — подсоединяется к детали;
• другой — держателем для электрода.

Какую полярность подключать для сварки зависит от типа работы. Если говорить об инверторах, то чаще плюс подключают на деталь, а минус подают на электрод. Такой вариант включения называют прямой полярностью. Но есть перечень работ, при которых подают обратную полярность: минус — на деталь, плюс — на электрод (например, для сварки нержавейки).

Прямая и обратная полярность подключения на сварочном инверторе

Прямая полярность обеспечивает лучший прогрев металла, что и необходимо для большей части соединений. Это объясняется тем, что электроны движутся от отрицательно заряженного полюса  — при прямой полярности это электрод — к положительному — детали. При этом они дополнительно  передают металлу свою энергию, повышая его температуру.

Начало сварки: зажигаем дугу

Как подключить электрод к инвертору разобрались. Теперь о том, как зажечь дугу. Возникает она при непосредственном контакте электрода и детали. Есть два способа:

• чирканьем;
• постукиванием.

Из названия все ясно: в одном случае нужно провести электродом вдоль шва (чтобы не осталось следов), во втором — несколько раз стукнуть по детали кончиком электрода.

Когда электрод новый, его кончик оголен, розжиг происходит легко. Если он уже был в работе, вокруг стержня образовалась стенка в несколько миллиметров из защитного покрытия. Это покрытие нужно отбить, несколько раз стукнув кончиком по детали.

Оба способа розжига используются, тут выбирает каждый, кому как удобно. Этот навык — первый, который вам придется освоить, если вы хотите научиться пользоваться электросваркой.

Потому берете несколько электродов, толстый кусок металла, и пытаетесь зажечь дугу. Как только у вас стало, получаться, можно приступать к следующему этапу обучения.

Наклон электрода

Основное положение электрода — наклоненное чуть к себе — на угол от 30° до 60° (смотрите рисунок). Величину наклона подбирают в зависимости от необходимого сварного шва и от выставленного тока. Ориентируются на состояние сварной ванны.

Первое положение называется «углом назад». В этом случае ванна и расплавленный шлак движется за кончиком электрода. Его угол наклона и скорость движения должны быть такими, чтобы шлак успевал накрывать расплавленный металл. В таком положении получаем прогрев металла на большую глубину.

Техника ручной дуговой сварки: положение электрода углом вперед и углом назад

Бывают ситуации, когда металл сильно разогревать не нужно. Тогда угол наклона меняется на противоположный, шов и ванна «тянутся» за электродом. В этом случае глубина прогрева получается минимальной.

Движения электрода

Ответить на вопрос «как правильно варить электросваркой» просто: нужно контролировать сварную ванну. Для этого необходимо удерживать электрод на расстоянии 2-3 мм от поверхности металла и контролировать состояние и размер сварной ванны. Вот в этом и заключается мастерство сварщика.

Сложность заключается в том, что одновременно приходится контролировать несколько параметров:

• двигать электрод по одной из показанных на фото траекторий,
• по мере выжигания опускать его чуть ниже, сохраняя постоянное расстояние в 2-3 мм;
• следить за размерами и состоянием сварной ванны, ускоряя или замедляя движения электродом;
• следить за направлением шва.

Движения кончика электрода показаны на рисунке. Желающим научиться электросварке для домашнего применения все их осваивать не нужно, но два-три движения вам понадобятся: для разных ситуаций, швов и металлов.

Еще один элемент техники ручной дуговой сварки: кончик электрода должен двигаться по одной из этих траекторий (или по какой-то похожей)

Как научиться варить электросваркой? Отрабатывать движения на толстом куске металла. Получаются тогда не швы, а валики. Этот этап — начальный. На нем вы освоите элементарные навыки сварщика: научитесь контролировать расстояние от кончика электрода до детали, и при этом, двигать его по заданной траектории, следить за сварной ванной и шлаком в ней.

Для этого берете толстый металл, мелом прочерчиваете на нем линию: по ней нужно будет уложить валик. Разжигаете дугу и начинаете осваивать движения, учась одновременно контролировать ванну. У вас получится не с первого, и, даже, не с десятого раза. Электродов изведете, наверное, с десяток. Когда техника ручной дуговой сварки будет отработана: валик будет равномерным, ширина и высота его постоянными (или почти), можно пробовать соединять детали.

Похожие валики должны получаться у вас. Так вы сможете научиться правильно варить сваркой электродами

Как сделать беседку на металлическом каркасе читайте в этой статье, а тут описано строительство сарая на металлическом каркасе.

Как правильно сваривать металл

Научится правильно держать электрод и двигать ванну для хорошего результата недостаточно. Необходимо знать, некоторые тонкости поведения соединяемых металлов. А особенность заключается в том, что шов «тянет» детали, из-за чего их может перекосить. В результате форма изделия может сильно отличаться от задуманной.

Технология электросварки: перед началом наложения шва, детали соединяют прихватками — короткими швами, расположенными на расстоянии 80-250 мм друг от друга

Потому перед работой детали закрепляют струбцинами, стяжками и другими приспособлениями. Кроме того делают прихватки — короткие поперечные швы, проложенные через несколько десятков сантиметров. Они скрепляют детали, придавая изделию форму. При сварке стыков их накладывают с двух сторон: так возникающие напряжения компенсируются. Только после тих подготовительных мероприятий начинают сварку.

О типах сварных швов и соединений (горизонтальные, вертикальные, потолочные ) и о том, как их правильно варить  читайте тут.

Как выбрать ток для сварки

Научиться варить электросваркой невозможно, если не знать, какой выставлять ток. Он зависит от толщины свариваемых деталей и используемых электродов. Их зависимость представлена в таблице.

Но при ручной электродуговой сварке все взаимосвязано. Например, в сети упало напряжение. Выдать необходимый ток инвертор просто не может. Но даже в этих условиях работать можно: можно медленнее двигать электрод, добиваясь хорошего прогрева. Если и это не помогло, меняете тип движения электрода — несколько раз проходя по одному месту. Еще один способ — поставить тоньше электрод. Комбинируя все эти методы можно добиться хорошего сварного шва даже в таких условиях.

Как правильно варить сваркой вы теперь знаете. Осталось отработать навыки. Выбирайте сварочный аппарат, покупайте электроды и сварочную маску и приступайте к практике.

Чтобы закрепить информацию, посмотрите видео-урок по сварке.

Электрическая дуговая сварка — это… Что такое Электрическая дуговая сварка?

Электродуговая ручная сварка покрытым электродом

Электросварка — один из способов сварки, использующий для нагрева и расплавления металла электрическую дугу.

Температура электрической дуги (до 5000°С) превосходит температуры плавления всех существующих металлов.

История электросварки

(См. Электротехника)

1802 год — В. В. Петров открыл явление вольтовой 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.

1932 год — К. К. Хреновым впервые в мире в Советском Союзе осуществлена дуговая сварка под водой.^[1]

1939 год — Е. О. Патоном разработаны технология автоматической сварки под флюсом, сварочные флюсы и головки для автоматической сварки, электросварные башни танков, электросварной мост.

Описание процесса

К электроду и свариваемому изделию для образования и поддержания электрической дуги от сварочного трансформатора подводится электроэнергия. Под действием теплоты электрической дуги (до 7000°С) кромки свариваемых деталей и электродный металл расплавляются, образуя сварочную ванну, которая некоторое время находится в расплавленном состоянии. В сварочной ванне металл электрода смешивается с расплавленным металлом изделия (основным металлом), а расплавленный шлак всплывает на поверхность, образуя защитную плёнку. При затвердевании металла образуется сварное соединение. Энергия, необходимая для образования и поддержания электрической дуги, получается от специальных источников питания постоянного или переменного тока.^[2]

В процессе электросварки могут быть использованы плавящиеся и неплавящиеся электроды. В первом случае формирование сварного шва происходит при расплавлении самого электрода, во втором случае — при расплавлении присадочной проволоки (прутков и т. п.), которую вводят непосредственно в сварочную ванну.

Для защиты от окисления металла сварного шва применяются защитные газы (аргон, гелий, углекислый газ и их смеси), подающиеся из сварочной головки в процессе электросварки.

Различают электросварку переменным током и электросварку постоянным током. При сварке постоянным током шов получается с меньшим количеством брызг металла, поскольку нет перехода через нуль и смены полярности тока.

В аппаратах для электросварки постоянным током применяются выпрямители.

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 (ММА -Manual Metal Arc) указанные операции, необходимые для образования шва, выполняются человеком вручную без применения механизмов.

При полуавтоматической дуговой сварке (MIG/MAG -Metal Inert/Active Gas) 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

• 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) (MIG-MAG)
• 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.

Аргонодуговая сварка относится к виду сварки плавлением. Сварка плавлением разделяют на сварку плавящимся и не плавящимся электродом. Аргонодуговая сварка это сварка не плавящимся электродом. В качестве электрода применяют вольфрамовые стержни. Они имеют различный диаметр.

При аргонодуговой сварке вольфрамовые электроды выбирают от толщины металла. Вольфрам относят к тугоплавким металлам. Поэтому, назначение вольфрамовых электродов в зажигании и поддержании сварочной дуги.

Аргонодуговую сварку относят к видам газоэлектрической сварки. Газы защищают сварочную зону от воздействий ветра, осадков и других погодных явлений. Так же алюминий, титан, никель подвержены окислению. Применение газов защищает их от окислительных процессов. В аргонодуговой сварке применяют инертные газы: аргон, гелий и их смеси. Основным газом считают аргон. Поэтому, сварка получила название аргонодуговая сварка. Аргон производят трех сортов. Сорт аргона, для аргонодуговой сварки, зависит от содержания в нем чистого аргона. Для разного вида стали, применяют различный сорт аргона. Аргон поставляют в баллонах. Электрическая часть аргонодуговой сварки, предназначена для образования сварочной дуги и ее параметров. Основным элементом ее является источник питания (сварочный аппарат). На нем выставляют силу и напряжение сварочного тока. Основным рабочим органом аргонодуговой сварки есть газоэлектрическая сварочная горелка. В нее, вставляют вольфрамовый электрод и подают аргон из баллона. Аргон подается по резиновым шлангам. Электрод из вольфрама, закрепляют механическим способом. Так же, в сварочную горелку кабелями подают ток. Рабочий процесс аргонодуговой сварки состоит в том, что сварщик нагревает электрической дугой кромки свариваемых деталей. Затем, подносит сварочную проволоку и расплавляет ее и кромки до получения сварного шва. Сварочную проволоку, для аргонодуговой сварки, подбирают по составу свариваемой марки и вида стали. Ее поставляют на производство в мотках. Сварщик нарезает ее, для удобства, по размерам сварочного шва. На производстве сварочную проволоку называют присадкой. Она должна быть без ржавчины и обезжирена. Используют аргонодуговую сварку не только для цветных металлов, но для нержавеющих и углеродистых сталей. Аргонодуговую сварку применяют в промышленных цехах и на стройплощадке. На стройплощадках, в избегание попадания ветра в зону сварки, устанавливают сварочную палатку. Выполняют аргоновую сварку в специальных кожаных перчатках. В процессе аргонодуговой сварки, сварщик использует две руки. Это требует высокой квалификации сварщика. На производстве, сварщики аргонодуговой сварки имеют 5-6 разряды. Преимуществом аргонодуговой сварки считают геометрически однородный качественный шов. Шов получают без дефектов. Так же исключены шлаковые образования . Шов выдерживает большие нагрузки на изгиб, сжатие и растяжение. Аргонодуговая сварка выделяет меньше вредных газов в работе для сварщика. Сведен риск получения ожогов, работников при сварке. Аргонодуговая сварка это один из эффективных и высококачественных видов сварки на производстве!

Примечания

1. ↑ «Справочник молодого электросварщика по ручной сварке», Г. Г. Чернышов, В. Б. Мордынский, Москва, «Машиностроение», 1987; стр. 66
2. ↑ «Сварочное дело: Сварка и резка металлов: учебник для нач. проф. образования/Г. Г. Чернышов.- М.: Издательский центр «Академия», 2008г.- стр. 496

Источники

Ссылки

Электродуговая сварка: технологии, оборудование

Электродуговая сварка является наиболее распространенным способом соединения разных видов металлов. Этот процесс обладает универсальностью, его применяют повсеместно в производстве и в бытовых условиях.

У него имеется множество положительных качеств — простое выполнение, не требует использования дорогостоящего оборудования, сварку могут проводить даже новички в этом деле. Но все же перед тем как приступать к работе рекомендуется изучить ее основные принципы и особенности.

Что такое электродуговая сварка

Важно знать, что такое электродуговая сварка. Во время этого технологического процесса происходит расплавление примыкающих друг к другу областей двух свариваемых элементов при помощи тепла, которое поступает от электрической дуги. Сварочная ванна перемещается за электродугой. А при застывании она переходит в состояние прочного и неразъемного соединения, которое также называют сварным швом.

Технология электродуговой сварки металлов имеет характерную особенность. Расплавленная металлическая основа способна усиленно взаимодействовать с кислородом воздуха и азотом.

Для того чтобы защитить сварочную ванну обычно применяются следующие виды газов:

• Аргон;
• Углекислый газ;
• Гелий и другие инертные газы.

Стоит отметить! Сварка электрической дугой может проводиться с применением плавящихся электродов, материал которых войдет в сварной шов, а также неплавящихся. В данных ситуациях флюсовые добавки насыпаются вдоль линии соединения в виде порошка.

Принцип электродуговой сварки

В технологии электродуговой сварки имеется несколько принципов — короткое замыкание и пробой. Именно на последний показатель стоит обратить повышенное внимание.

В данном случае за основу берется пробой диэлектрика, который возникает при наполнении межатомного пространства частицами с электрическим зарядом. Ионы создают положительные заряды, а электроны — отрицательные. В некоторых ситуациях пробой возможен для любых диэлектриков. Но вот что касается электродуговой сварки металлов, то во время нее применяется пробой воздушного пространства между электродом и массой.

Во время сварки на электроде создается заряд тока с низким показателем напряжения, но с высокой силой — примерно 80-200 А. Также наблюдается огромная плотность — несколько тысяч А/м².

В момент касания электрода массы, а именно другого материала с высокими показателями электропроводности при сваривании металлических конструкций, то может возникнуть короткое замыкание, которое создает электрическое поле с высокой мощностью. Именно в нем возникает пробой.

Виды и способы

Электрическая дуговая сварка имеет несколько разновидностей. Каждая из них обладает некоторыми отличительными особенностями, которые оказывают влияние на качество и вид сварного соединения.
Выделяют следующие виды электродуговой сварки:

• Ручная электродуговая сварка. Во время нее используется только ручная сила человека без механизмов;
• Механизированного вида. Во время процесса используется механизация при подаче проволоки в область сваривания, а часть работы производится ручной силой;
• Автоматического типа. Сварка осуществляется в автоматическом режиме. Специальное оборудование самостоятельно подает дугу, регулирует показатели ее длине, перемещение.

Технологический процесс электродуговой сварки также разделяется на способы:

1. Пучком. Во время сварки производится связывание в пучок нескольких электродов, сваривание их торцов и установка в держателе. Используется больший диапазон токов и можно самостоятельно увеличивать показатели производительности.
2. Сварка лежачим электродом. Во время этого процесса может производиться укладка с длиной от 50 до 120 см с обмазкой в разделанный стык или угол. На него помещается медный брус с продольной канавкой. После этого заготовка и электрод подсоединяются к источнику тока. Угольный стержень поджигает дугу, которая уходит под область бруска. Она перемещается по стыку, расплавляет рабочий элемент и сваривает кромку. В результате этого получается сварное соединение.
3. Сварка наклонным электродом. Данный метод проводится для повышения производительности. Во время него электрод фиксируется в зажиме с обоймой, которая перемещается под своей массой по стойке. В момент зажигания дуги, электрод оплавляется, а обойма опускается вниз.

Виды аппаратов

Обычно при проведении электродуговой сварки используется простой сварочный аппарат — трансформаторный.  Он работает по принципу обычного трансформатора, понижает напряжение и повышает ток. Данное устройство варит при помощи переменного тока.

Однако трансформаторное сварочное оборудование неудобное, оно обладает огромными размерами. По этой причине могут возникнуть проблемы с его перемещением. Для этих целей требуется специальное приспособление на колесиках.

Если требуется мобильный сварочный аппарат для электродуговой сварки, то отличным вариантом будет инвертор. Данное оборудование первым делом преобразует переменный ток от бытовой сети в ток с высокой частотой. А уже после этого оно переводит его в постоянный. Кроме этого устройства этого вида имеют небольшую массу, компактные габариты.

Инверторное сварочное оборудование для электродуговой сварки помогает добиться максимальной стабильности дуги. Именно это оказывает положительное воздействие на качество шва. Кроме этого устройство позволяет использовать разные режимы — с прямой и обратной полярностью.

Особенности проведения работ

Электродуговая сварка чугуна и других видов металла должна проводиться правильно. Соблюдение всех принципов и правил позволит получить прочный и качественный сварной шов.

Технология ручной электродуговой сварки включает несколько особенностей:

• На начальном этапе производится зачистка и обезжиривание заготовок, может выполняться их разрезание. К ним требуется приставить раскаленный электрод. Торцевая часть электрода делит область поверхности свариваемого элемента на ионы и электроны;
• Для того чтобы сварка была быстрее, а результат был качественным, на поверхность сварного материала (электрода) следует нанести специальные элементы. В качестве него рекомендуется использовать кальций, калий, натрий. Они ускоряют разделение металла на частицы;
• Сварочный процесс может осуществляться с использование открытой или закрытой дуги. В открытом состоянии в металлическую основу будет проникать много азота, это окажет пагубное влияние на структуру сварного шва. Для снижения этого негативного воздействия на электроды требуется нанести слой металла. В условиях промышленности наиболее оптимальным вариантом будет использование закрытого метода, при его проведении зона сварки будет защищена от воздействия кислорода;
• Далее необходимо установить электрод в оборудование для электродуговой сварки — инвертер. При помощи конца прута требуется провести два раза по торцам свариваемых металлических компонентов — это произведет разжигание дуги. После того как будет включен сварочный аппарат необходимо установить ток на требуемом уровне;
• Во время сварочного процесса электрод опирается на поверхность свариваемых деталей и медленно водится по области зазора. В сварочную ванну поступает жидкий металл, который во время застывания образует прочный и ровный сварной шов. Использование специальной технологической карты позволит точно рассчитать мощность, ток и продолжительность воздействия дуги;
• Сваривание вертикальных швов производится при помощи дуги. Уровень угла соприкосновения электрода и свариваемой поверхности должен быть прямым. Допускается небольшое отклонение на 10 градусов;
• Чтобы предотвратить наплавление жидкого металла в одной области может применяться техника елочки, треугольника или многослойное прохождение тонкой дуги.

Важно! Сварщик во время электродуговой сварки обязательно должен соблюдать все правила и этапы. Каждый метод сваривания подбирается в зависимости от используемого металла и условий проведения сварки (в промышленных или бытовых условиях).

Меры безопасности

Во время проведения электродуговой сварки обязательно следует соблюдать следующие меры безопасности:

1. Обязательно требуется надевать защитную форму и обувь из плотного материала. Данные средства смогут защитить тело от раскаленного металла, который может вызвать сильные ожоги. Рукава требуется плотно застегнуть, на кисти рук надеваются перчатки.
2. Если нет защитной формы, то вместо нее можно воспользоваться хлопчатобумажной одеждой.
3. От яркого света и искры от раскаленного металла лицо и глаза необходимо закрыть защитной маской.
4. Сварочные работы должны выполняться в проветриваемых помещениях.
5. Перед началом работ рекомендуется подготовить воду или огнетушитель. Раскаленные частицы металла, искры могут привести к пожару, поэтому все средства для его предотвращения должны быть под рукой.

Обратите внимание! Технику безопасности обязательно нужно строго соблюдать. Если этого не делать, то во время сварочного процесса можно по неосторожности получить серьезные травмы.

Электродуговая сварка является популярной технологией, которая отлично подходит для сваривания разных видов металлов. Проведение процесса должно осуществлять правильно с соблюдение важных принципов. Работу требуется делать все поэтапно, это позволит подучить ровный и прочный шов. Но не стоит забывать про необходимые меры безопасности, которые защитят от травм и помогут сделать все правильно.

Интересное видео

На заметку начинающему мастеру: сварка электродом

Сварка электродом – это способ дуговой электросварки, используемый для совмещения металлических изделий. Данный метод получил свое название за счет сварочной дуги – длительного потока энергии, который возникает в электроде при сварке металла под высокой температурой. Проводник (электрод) – это металлический провод со специальным покрытием, являющимся инертной средой во время процесса работы. Она, как правило, состоит из известняка, глинозема, магнезии, никеля, железа и марганца. Далее рассмотрим, как правильно сварить металл, без недочетов и изъянов.

Содержание статьи

Азы электросварки

Электросварка – это надежный метод создания неразъемного соединения между деталями. Существует множество видов сварки, которая применяется для металла, пластмассы (без электродов), керамики и прочих материалов.

При сварке электродом совмещение деталей заключается в плавке краев двух деталей, под воздействие электрической дуги, в результате чего они соединяются в одно целое, создавая крепкий вечный шов.

Прежде чем приступить к работе, необходимо разобраться, как правильно варить металл. В первую очередь от умения пользоваться аппаратом и верно держать электрод зависит безопасность и качество соединения деталей.

Прежде всего, ва

жно запастись множеством проводников, чтобы учение довести до автоматизма. Лучше всего выбирать диаметр не более трех миллиметров, это самый оптимальный размер для обучения и электродуговой сварки тонких металлических изделий.

Чтобы приступить к работе, требуется к аппарату подключить обратный кабель к минусовому контакту. К плюсовому же подключается держатель проводников энергии.

Для начала, перед процессом сварки электродом, нужно полностью подготовить металлические изделия – очистить их от краски, масла, пыли и прочих частиц, которые могут помешать качественной электросварке.

Особенности сварки электродом

Кроме изучения, как правильно варить сваркой, нужно знать, что она имеет ряд преимуществ и недостатков. Качество работы напрямую зависит от оборудования. Чем оно дороже – тем мощнее и качественнее. Ручные аппараты должны выполнять следующие функции:

• соединять детали даже в труднодоступных местах:
• обладать возможностью сваривания во всех положениях;
• сваривать все типы металла.

Кроме этого, данный аппарат имеет и некоторые недостатки:

• низкий коэффициент полезного действия в сравнении с другими технологиями;
• качество совмещение металла напрямую зависит от умения сварщика;
• при работе возникаю вредные испарения и искры, негативно влияющие на зрение.

Касаемо последнего пункта: электродуговая сварка требует специальной формы одежды оператора и использование специальных очков и маска «хамелеон», которая защищает зрение, но при этом обеспечивает хорошую видимость.

Технология дуговой сварки

Электродуговая сварка выполняется по определенной технологии для обеспечения хорошего, гладкого и прочного соединения изделий.

Существует несколько способов поджога дуги:

• точечный, при котором сварщик точечно бьет проводником по изделию;
• способ чирканья.

Свойства проводников также могут быть разными при различных методах поджога. Это связано от покрытия на нем. Не

которые поджечь легче, некоторые сложнее, но каждый вид материала имеет свои достоинства и недостатки.

Создать дугу новым электродом намного проще. Достаточно ним коснуться металла, и сразу поднять на расстояние 2-3 миллиметра. Когда проводник поджигался многоразово, на его конце возникает шлаковая пленка. В таком случае нужно точечно ударить материалом несколько раз до образования искры.

Длина дуги – это величина, которая указывает на промежуток электрода и детали, между которыми происходит электрический разряд. Этот показатель напрямую зависит от диаметра электрода и выбирается от 0,5 до 1,2 его диаметра. Для получения качественного шва, электрод нужно держать максимально близко к детали.

Подготовительный этап

Прежде, как варить сваркой электродами металл, нужно все подготовить. Во-первых, подключить аппарат. Во-вторых, зачистить детали и надежно их закрепить, чтобы они не «гуляли» под аппаратом. В-третьих, сварщик должен надеть защитную маску.

Для начала рекомендуется потренироваться, как на металле зажигается материал, чтобы ориентироваться, каким способом лучше будет работать.

Образование дуги

При сварке для начинающих рекомендуется поддерживать короткую дугу, чтобы создать идеальную дорожку, без изъянов. С первого раза это не получиться – нужно некоторое время тренироваться.

Чем короче дуга, тем меньше металлических кап

ель она дает и легче создавать качественное сплавление. При этом проводник расплавляется равномерно и плавно, обеспечивая достаточную глубину проплавления. Длину дуги новичок сможет контролировать по звуку оборудования. При короткой – он равномерный, при длинной – громкий и резкий.

Теоретически, как сваривать металл, знает каждый, но на практике необходимо долго учиться создать качественную дугу. Если она обрывается, ее нужно заново возбуждать и «запаивать» пробелы в швах. От силы тока зависит качество дуги, а от нее – качество шва.

При ошибочном подходе, можно образовать ожог на изделии, где в дальнейшем материал начнет портиться.

Формирование шва

Чтобы соединить металл электросваркой, важно создать надежный и качественный сплав между материалами. Различают несколько видов основных швов:

1. Ниточный – это самый простой способ, который может создать даже начинающий мастер. Он характеризуется продольными поступательными движениями и шириной, не более 3 мм. Он не создает надежное крепление и может быть использован на тонких и незначительных деталях. С такой дорожки рекомендуется начинать обучения для молодых мастеров, чтобы потом перейти к более сложным технологиям.
2. Продольно-поперечный тип создается в соответствии с названием. То есть, при этом нужно обладать знаниями и умениями, как правильно вести электрод в нескольких направлениях – вертикально и горизонтально. Такая дорожка намного прочнее предыдущего. Он отличается долговечностью и имеет ширину 1-1,5 сантиметра. Самая распространенная технология для такого шва – зигзаг, при котором проводник ведется от края до края по 10-15 мм в каждую сторону. При этом, очень важно соблюсти длину дуги, чтобы получить идеальную дорожку с минимальными примесями шлака.
3. При движении рабочего элемента в трех разных направлениях создается крепкий, «мертвый» и надежный шов. Изначально он начинается, как продольно-поперечный, но потом нужно создать возвратные движения, которые позволяют повторно проработать заваренную линию для большей надежности скрепления материалов. Здесь необходимо верно держать прибор, иначе под слишком большим наклоном соединительная дорожка получится толстой и неравномерной.

По завершению работы обязательно нужно сбить шлак с соединения, чтобы оставить идеально ровную полосу сваривания. При ошибочной работе, дорожка будет неровной, с пробелами и деформациями. Кроме эстетического вида, такое качество варки может отразиться на дальнейшей эксплуатации данных изделий.

Обзор основных ошибок начинающих

Как правильно варить сваркой – разобрались. По стандартам, основные ошибки делятся на 6 критериев:

• несоответствие размер и форм;
• наличие пустот и полостей;
• трещины;
• непроваренные участки;
• твердые включения;
• прочие дефекты.

Чтобы все получалось быстро и качественно, предлагаем ознакомиться с самыми распространенными ошибками сварки металла, которые совершают новички:

1. Выбор неверной длины дуги – самая частая оплошность, которую допускают новички и не очень опытные мастера. При короткой длине поверхность сплавления получается неравномерной и слишком грубой. При этом шов получается не качественным из-за большого содержания шлаков. Когда дуга наоборот, длинная, сваривание получается неравномерным, с большим количеством разбрызгиваемых капель металла. Кроме этого, большое расстояние электрода и детали способствует нестабильности дуги, что провоцирует «пробелы» в шве.
2. Неправильная скорость управления аппаратом. При быстром перемещении проводника получается неравномерный валик, который содержит много шлаков. Такая электросварка долго не продержится, так как считается, что деталь сваренна плохо из-за тонкости шва. При слишком медленном перемещении, валик получается толстым и громоздким.
3. Не так установленные настройки на аппарате. Важно установить ампераж, в соответствии с типом рабочего изделия и размером проводника. При низком ампераже дорога будет тонкой и неравномерной, что приводит в неполному сплавлению. Что касается чрезмерно высокого напряжения, то дорожка в итоге выходит плоская и плотная, содержащая большое количество шлака.
4. Некачественная подготовка поверхности. Недостаточная очистка от остатков лакокрасочных изделий, масла, жира или пыли приводит к «пробелам» и неровностям дорожки. В результате полоса будет хлипкой, что в будущем приведет к деформации данного изделия.
5. Наклон проводника также играет важную роль в создании плотного и надежного соединения. При сильном наклоне по отношению к горизонтали получается неравномерная дорожка с острыми чешуйками. Если же его поставить слишком прямо, то есть перпендикулярно, тогда чешуйки получаются слишком плотные и создают высокий валик с большим количеством шлака.

Кроме описанных технических недочетов, часто результатом неудачного совмещения становится неисправный аппарат, несоответствие тока и материала, неправильно подготовленная рабочая поверхность и другие правила сварки, которые следует учитывать.

В завершении стоит отметить, что при электродуговой сварке электродом надо учитывать ряд критериев, от которых будет зависеть результат. Самое основное – это создание качественного и ровного шва. Для этого требуется знать, как правильно варить металл и гармонично сочетать несколько факторов:

• ампераж;
• тип электрода;
• наклон рабочего изделия;
• высота дуги;
• скорость перемещения аппаратом.

При полном соответствии всех критерий получится качественное неразъемное сплавление, которое прослужит долгие годы без поломок и деформаций.

Технология сварки – это та база, которую необходимо досконально изучить. К практике рекомендуется приступать тогда, когда начинающий мастер полностью ознакомится с теоретическим фундаментом. А зная, как правильно сваривать металл, на практике остается только отточить мастерство.

[Всего голосов: 1    Средний: 5/5]

Электросварка

Дата публикации: 13 февраля 2015.
Категория: Электротехника.

Электросварка бывает двух типов: 1) дуговая и 2) электросварка методом сопротивления.

Дуговая электросварка

Дуговая электросварка изобретена русским инженером Н. Н. Бенардосном в 1882 году.

Николай Николаевич Бенардос (1842 – 1905), кроме электрической сварки и пайки металлов, изобрел способ электролитического покрытия медью корпусов железных судов. Н. Н. Бенардос является конструктором комбинированного газоэлектрического паяльника. Он впервые применил электрическую дугу для резки металлов под водой. Н. Н. Бенардос получил звание почетного инженера-электрика.

При дуговой электросварке используют тепло, выделяемое электрической дугой. При сварке по способу Бенардоса один полюс источника напряжения присоединяют к угольному стержню, а другой полюс – к деталям, которые необходимо сварить (рисунок 1). В пламя электрической дуги вводится тонкий металлический стержень, который плавится, и капли расплавленного металла, стекая на детали и застывая, образуют сварочный шов.

Рисунок 1. Электросварка по способу Бенардоса (с угольным электродом)

В 1891 году русский инженер Н. Г. Славянов предложил другой способ дуговой электросварки, который получил наибольшее распространение. Николай Гаврилович Славянов (1854 – 1897) работал на Воткинском заводе и в Мотовилихе (около города Перми). В 1893 году на Всемирной выставке Н. Г. Славянов получил золотую медаль за способ электросварки под слоем толченого стекла (флюса).

Электросварка по способу Славянова состоит в следующем. Угольный стержень заменен металлическим электродом (рисунок 2). Плавится сам электрод, и расплавленный металл, застывая, соединяет свариваемые детали. По использовании электрода его заменяют новым.

Рисунок 2. Электросварка по способу Славянова (с металлическим электродом)

Прежде чем сваривать деталь, ее нужно тщательно очистить от ржавчины, окалины, масла, грязи с помощью зубила, напильника, шкурки.

Рисунок 3. Пример сварочного шва, получившегося после применения электродуговой сварки

Для создания устойчивой дуги и получения прочного шва металлические электроды обмазывают специальными составами. Такая обмазка во время плавления электрода при работе также плавится и, заливая сильно нагретые поверхности свариваемых деталей, не дает им окисляться.

Замедленная съемка работы дуговой сварки:

Электросварка методом сопротивления

Если сложить вплотную два куска металла и пропустить по ним сильный электрический ток, то за счет выделения тепла в месте касания кусков (ввиду большого переходного сопротивления) последние прогреются до высокой температуры и сварятся.

Рисунок 4. Контактная электросварка

В настоящее время электросварка как и дуговая, так и методом сопротивления прочно вошла в промышленность и получила очень широкое распространение. Сваривают листовую и угловую сталь, балки и рельсы, мачты и трубы, фермы и котлы, суда и так далее. Сваркой выполняют новые и ремонтируют старые детали из стали, чугуна и цветных металлов.

Видео электросварка методом сопротивления:

Ученые и изобретатели нашей страны разработали множество новых методов применения электросварки. Профессор К. К. Хренов предложил способ подводной электросварки, широко использованный при строительстве газопровода Саратов – Москва. Автоматическая сварка, предложенная академиком Е. О. Патоном, позволяет очень быстро и высококачественно сваривать металлы в массовом производстве. Академик В. П. Никитин сконструировал сварочный аппарат, позволяющий производить сварку с помощью наиболее распространенного сейчас переменного тока. Аппарат имеет особую деталь – осциллятор, назначение которого заключается в том, чтобы вырабатывать переменный ток высокого напряжения и очень высокой частоты, что обеспечивает устойчивое горение дуги при сварке тонких и толстых металлических деталей.

При замыкании и размыкании рубильником или выключателем электрических цепей, а также замыкании и размыкании контактов приборов и аппаратов электрическая искра, возникающая между контактами, и нередко следующая за ней электрическая дуга плавят металл, и контакты обгорают или свариваются, нарушая работу установки. Это явление называется электрической эрозией (от латинского слова «эрого» — выгрызаю). Искра при своем появлении как бы «грызет» металл. Для борьбы с искрой иногда между контактами параллельно искровому промежутку включают конденсатор определенной емкости.

Инженеры Б. Р. Лазаренко и И. Н. Лазаренко использовали свойство электрической искры «грызть металл» в сконструированной ими электроэрозионной установке. Работа установки в основном состоит в следующем. К металлическому стержню подводится один провод от источника напряжения. Другой провод присоединяется к обрабатываемой детали, находящейся в масле. Металлический стержень заставляют вибрировать. Электрическая искра, возникающая между стержнем и деталью, «грызет» деталь, проделывая в ней отверстие, одинаковое с формой сечения стержня (шестигранное, квадратное, треугольное и так далее).

Источник: Кузнецов М. И., «Основы электротехники» — 9-е издание, исправленное — Москва: Высшая школа, 1964 — 560с.

техника зажигания дуги и особенности процесса

Электродуговая сварка — один из самых распространенных в быту, мелкосерийном производстве и промышленности видов сварки. Ее также можно назвать дуговой сваркой плавлением.

Каждому начинающему сварщику полезно знать основы дуговой сварки — принцип ее действия, условия, которые необходимы для возникновения высокотемпературной дуги, виды сварочных аппаратов для бытового применения, и некоторые отдельные параметры и особенности процесса.

Основной физический принцип

В основе электродуговой сварки лежит не один, а сразу два электрических принципа: явление короткого замыкания, с которым знакомы все, имеющие набор школьных знаний по электричеству, и явление пробоя. Вот на нем стоит остановиться внимание.

Имеется в виду пробой диэлектрика, который происходит в результате насыщения его межатомного пространства частицами, несущими электрический заряд. Положительный заряд несут ионы, отрицательный — электроны.

Теоретически пробой возможен для любого диэлектрика (в определенных условиях), но в случае электродуговой сварки используется конкретно пробой воздушного пространства между электродом и массой (деталью).

Технологический процесс подразумевает создание на электроде заряда тока низкого напряжения, но большой силы — порядка 80-200 А, и огромной плотности — до нескольких тысяч А/см².

Когда электродом касаются массы, то есть другого материала с высокой электропроводностью, в случае сварки металла, то возникает короткое замыкание, инициирующее мощное электрическое поле.

В этом поле и происходит пробой. Вследствие насыщения заряженными частицами прослойка воздуха превращается из диэлектрика в проводник тока.

Именно в этот момент и возникает сварочная дуга, давая название электродуговой сварке. Температура в зоне соприкосновения дуги с металлом может достигать 5000 °C.

Области сварочной дуги

Дуга замыкает цепь между электродом и массой. С точки зрения теории сварного дела, в сварочной дуге выделяют несколько областей:

• катодную;
• анодную;
• приэлектродную.

Катод — это «минус», источник тока (напомним, что ток образуют движущиеся электроны — отрицательные частицы). Анод соответственно — «плюс».

Анодная область отдает ионы в результате бомбардировки потоком электронов, поэтому на аноде всегда образуется так называемый кратер — вогнутое пятно, площадь которого зависит от площади электронной бомбардировки.

Электродуговые установки постоянного тока имеют фиксированные анод и катод. В аппаратах переменного тока анод с катодом постоянно меняются местами. Это вызывает нестабильность сварочной дуги, сильное разбрызгивание металла и другие неприятные факторы, а кроме того, не позволяет производить сварку определенных металлов, для которых требуется особая техника.

Виды аппаратов и виды включений

Сварочный аппарат самого простого типа для электродуговой сварки — трансформаторный. По сути своей он представляет трансформатор, понижающий напряжение и увеличивающий ток. Этот аппарат варит переменным током.

Процесс имеет ряд описанных выше недостатков, кроме того, трансформаторный аппарат для преобразования тока промышленной частоты очень громоздкий и тяжелый.

Поэтому там, где требуется мобильность, чаще всего применяются сварочные инверторы. Эти устройства сначала преобразуют переменный ток от бытовой сети в ток высокой частоты, а затем преобразуют его в постоянный — выпрямляют. Эти устройства имеют значительно меньшие габариты и массу.

Электродуговая сварка инвертором позволяет, во-первых, добиться высокой стабильности дуги, что означает лучшее качество шва, а во-вторых, использовать разные режимы подключения — с прямой и обратной полярностью.

Полярность прямая, когда электрод подключается к катоду, а масса к аноду, то есть сварка идет «от плюса к минусу». Такой электродуговой сваркой соединяют большинство металлов.

Но в некоторых отдельных случаях, например, для сварки коррозионностойких (нержавеющих) сталей и некоторых других химически активных металлов может использоваться обратная полярность — электрод к аноду, а масса к катоду.

Работа с обратной полярностью, как правило, идет под флюсом, образующим защитную газовую среду, и с присадочной проволокой.

Электроды и защитные газы

Видов электродуговой сварки, различающихся по применяемым материалам, довольно много, но базовое различие одно: по типу электрода. Классификация здесь следующая. Сварка может быть плавящимся электродом и электродом, не расплавляющимся при работе (неплавящимся). Что это значит?

Электрод — металлический контакт, стержень, имеющий оболочку из специального состава. Прогорая, эта оболочка образует защитную газовую среду, предохраняя расплав от окисления.

Но при этом плавящийся электрод является еще и присадкой, его основной металл входит в состав сварного соединения. Электродуговая сварка неплавящимся электродом требует ввода в сварочную ванну (непосредственно в точку, где происходит реакция) дополнительной присадочной проволоки.

Существует много разновидностей металлических и неметаллических электродов для электродуговой сварки, в том числе угольных и графитовых.

Каждый из них подбирается под конкретный металл и способ сварки. Кроме того, в определенных случаях применяется сварка в защитном газе (в основном для химически активных металлов). В качестве газов могут применять гелий, аргон и углекислоту.

Все эти способы диктуют свои подходы к собственно методике работы. Могут различаться виды сварочных аппаратов, виды горелок. Например, в полуавтомате для электродуговой сварки в защитной среде через сопло горелки подается одновременно и защитный газ, и присадка.

Могут использоваться различные вспомогательные материалы, такие, как флюсы, поэтому описать универсальный способ создания шва достаточно сложно. Но, тем не менее, некоторые базовые принципы присутствуют.

Как научиться

Проще всего осваивать электродуговые сварочные работы, начав с бытового инвертора, подключаемого к сети 220 В. После того как вы научитесь правильно варить в домашних условиях, можно будет переходить к обучению более сложным технологиям, таким, как, например, аргонодуговая сварка.

Кроме инвертора понадобятся:

• плотная одежда с длинными рукавами;
• сварочные перчатки или рукавицы;
• маска;
• молоток;
• зубило;
• металлическая щетка;
• пачка универсальных электродов;
• заготовка в виде куска толстого металла — лучше всего обычной стали.

Надо подключить электрод к катоду (минусу) аппарата с помощью специального держателя. Плюс, соответственно, надо подать на заготовку. Осталось только включить аппарат электродуговой сварки.

Электрическая дуга зажигается постукиванием или чирканьем по массе. После вспышки необходимо отдалить электрод от металла примерно на 5 мм. Возникнет дуга, и металл начнет плавиться.

Существует два способа вести электрод — острым углом от себя и на себя. Первый способ сложнее, но позволяет делать менее глубокий шов (это нужно в работе с тонким металлом). Второй — проще, это стандартный метод работы.

Электрод при электродуговой сварке нужно вести не по прямой, а зигзагообразными движениями, чтобы получался шов, похожий на строчки швейной машинки. Ход электрода должен перекрывать обе стороны соединяемых листов.

Тренироваться сначала нужно просто на кусочке стали, потом — переходить на сварку листового металла.

Требования госстандартов

На электродуговую, как и на многие сварки плавлением, существуют свои ГОСТы, которые обязательны к выполнению на любом производстве. Они описывают классификацию сварки металлов, методы оценки качества, специфику применяемых присадок и флюсов, и многое другое.

В частности, ГОСТ 11533-75 описывает автоматическую и полуавтоматическую дуговую сварку под флюсом, ГОСТ 14771-76 — дуговую сварку в защитных газах. Сварщики, работающие на предприятии, обязаны знать требования госстандартов минимум в своей конкретной области.