Ручная дуговая сварка – это процесс соединения металлических частей, основанный на использовании электрической дуги, достигающей температур вплоть до 7000 °C, что существенно выше температуры плавления многих металлов.
Сварочные работы с применением неплавящегося электрода осуществляются в присутствии инертных газов, таких как аргон. Этот метод находит применение при сварке алюминия, магния, их сплавов, а также нержавеющей стали и других металлов, не подверженных ферромагнитным влияниям. Такой вид сварки схож с автогенной газовой сваркой и позволяет достигать высококачественных сварных швов.
Автоматизированная сварка с использованием плавящегося электрода представляет собой вариант электродуговой сварки, в котором применяется автоматизированная подача расплавляемых материалов и управление дугой и элементами с помощью специальных устройств.
Принцип работы метода
Он заключается в подведении электрической энергии от внешних источников, таких как сварочные трансформаторы, генераторы, преобразователи или инверторные устройства, для создания и поддержания дуги, направленной к электроду и свариваемым элементам. Источник энергии может быть как переменным, так и постоянным.
В ходе дуговой сварки, когда рабочая часть соприкасается с деталью, возникает сварочный ток. Он, воздействуя высокой температурой, расплавляет края свариваемых элементов и концы электрода, образуя сварочную ванну. В ней происходит смешивание металла из детали и электрода, а шлак формирует защитный слой. По завершении процесса формируются прочные сварные соединения.
Сварочный процесс может осуществляться как с плавящимися, так и с неплавящимися элементами. В случае использования плавящегося электрода сварной шов образуется благодаря его расплавлению. При применении неплавящегося электрода используется дополнительная присадочная проволока, подающаяся к месту сварки.
Электрод, представляющий собой стержень диаметром до 1 см, закрепляется в держателе. Когда он касается металла, замыкается электрическая цепь, и конец электрода начинает нагреваться. После отведения на расстояние до 5 мм возникают дуговые разряды, которые поддерживают наличие тока в цепи. В месте, где происходят дуговые разряды, деталь активно нагревается и начинает плавиться. Для осуществления сварки необходим источник питания с низким напряжением и высоким уровнем тока.
Классификация
Категоризация ручной электродуговой сварки осуществляется по множеству параметров, в том числе механизации, типу электрического тока, полярности, а также применяемым материалам. Разнообразие методов:
- традиционная ручная дуговая сварка, осуществляемая полностью вручную;
- полумеханизированная, сочетающая автоматическую подачу проволоки и ручное управление;
- полностью автоматизированная сварка, где весь процесс, включая управление дугой, механизирован.
Выбор конкретного метода зависит от способов инициирования и поддержания дуги, управления электродами и завершения процедуры.
Дополнительные вариации включают:
- сварку группой электродов – объединение нескольких электродов для снижения температуры и улучшения эффективности;
- горизонтальную сварку электродом – применение длинного электрода для сварки в труднодоступных зонах;
- сварку с наклонным электродом – использование саморегулирующегося зажима для оптимизации процесса.
Типы тока для сварки различаются между постоянным током с прямой или обратной полярностью и переменным. Также существуют различия между дугами прямого и косвенного действия.
В зависимости от используемых электродов, методы включают сварку с плавящимся (наиболее общепринятый метод) и с неплавящимися электродами (угольные, графитовые, вольфрамовые).
Ручная дуговая сварка может быть одно-, двух- или многоэлектродной для улучшения скорости и качества. Методы формирования швов варьируются в зависимости от длины стыков и толщины материалов, включая короткие (до 250 мм), средние (250–1000 мм) и длинные швы с различными техниками перехода.
Электроды
В области электродуговой сварки используются электроды двух основных типов: плавящиеся и неплавящиеся, изготовленные из особой проволоки с защитным покрытием.
Выбор электрода зависит от ряда факторов, включая вид дополнительных материалов, желаемое расположение при сварке и характеристики требуемого сварного соединения. Специфика покрытия электрода влияет на устойчивость сварочной дуги и защищает от воздействия агрессивных химических элементов окружающей среды. Чтобы избежать загрязнения, в покрытие вводят окислители, которые очищают сварной шов и способствуют поддержанию постоянной дуги, а также улучшают качество шва за счет легирующих добавок.
Материал электрода обычно совпадает с материалом свариваемого изделия, но иногда используются разные металлы для изменения свойств сварного соединения. К примеру, электроды из нержавеющей стали подходят для сварки с углеродистой сталью.
В электродах могут присутствовать такие компоненты, как рутил, фториды или целлюлоза:
- рутиловые электроды удобны в использовании и создают красивые швы, но они могут быть более хрупкими из-за высокого содержания водорода;
- электроды с добавлением фторида кальция требуют сухого хранения из-за их гигроскопичности, но создают прочные, хотя и несколько грубоватые сварные соединения.
По международным стандартам электроды классифицируются так:
- A (кислые),
- RА (рутилово-кислые),
- B (основные),
- RВ (рутилосновные),
- С (целлюлозные),
- RС (рутилцеллюлозные),
- R (рутиловые),
- RR (рутиловые с увеличенным сечением),
- S (прочие).
В России маркировка электродов включает обозначение Э (для ручной сварки и наплавления), цифровые показатели прочности на растяжение и индекс A, означающий повышенную пластичность и ударную вязкость сварных соединений.
Источники энергии
В процессе электродуговой сварки задействуются трансформаторы, обеспечивающие низкое выходное напряжение и высокую амперность, достигающую сотен ампер. Для работы с постоянным током используют выпрямители, превращающие переменный ток в постоянный.
Среди источников питания распространены инверторы, выделяющиеся компактностью и легкостью благодаря технологии высокочастотного преобразования напряжения. Настройка силы тока выполняется различными методами, включая регулировку витков на катушках и изменение расстояний между первичными и вторичными катушками.
Позиционирование электродов зависит от типа швов, включая нижние, вертикальные, горизонтальные на вертикальных плоскостях или потолочные. Вертикальные швы могут выполняться как вниз-вверх, так и вверх-вниз. Особенности и техники движения во время сварки часто демонстрируются на специализированных схемах и иллюстрациях.
Меры предосторожности при сварке
Дуговая сварка относится к категории высокорисковых процедур, несущих угрозу здоровью сварщика. Основная опасность связана с интенсивным светом дуги, способным вызвать ожоги кожи и глаз. В случае ожогов рекомендуется ознакомиться с рекомендациями по оказанию первой помощи. Для защиты от вредного света и искр необходимо использовать защитную маску, одежду и перчатки.
Среди мер безопасности выделяются:
- Использование плотной одежды и обуви для защиты от горячих металлических частиц, особенно при сварке над головой.
- Применение защитных элементов, таких как головные уборы, плотно застегнутые рукава и перчатки.
- Предпочтение хлопковой ткани для одежды, так как она менее склонна к воспламенению по сравнению с синтетикой.
- Выполнение сварочных работ на открытом воздухе или в помещениях с хорошей вентиляцией для избежания вдыхания вредных паров.
- Наличие воды или огнетушителя в пределах досягаемости для тушения возможных пожаров.
- Исключение близости к месту работы взрывоопасных и легковоспламеняющихся материалов, а также предотвращение контакта оборудования с водой.
- Удаление шлака после завершения работ с использованием молотка и защитных очков или маски, поскольку шлак может разлетаться на дальние расстояния.
Соблюдение правил безопасности во время сварки крайне важно для предотвращения серьезных травм.
