Основы дуговой сварки

Из множества известных видов сварки наибольшее распространение получила дуговая сварка с помощью электродов благодаря своей универсальности. Данная технология позволяет производить различные типы швов любого назначения, не меняя оборудования с инструментом (при рационально подобранном режиме дуговой сварки). Также он подходит для сварки на труднодоступных участках и во всех пространственных положениях.

Массово применяется ручная электродуговая сварка методом прямого действия. Устойчивость сварочного процесса достигается непрерывностью подачи электродной проволоки в область горения дуги, не допуская существенного изменения в ее длине. Слишком длинная дуга усиливает реакции окисления электродного металла, понижает глубину провара с увеличением разбрызгивания, а швы дуговой сварки при этом содержат заметные оксидные включения.

Технология и оборудование для дуговой сварки

Чтобы знать, как варить электродуговой сваркой, нужно иметь представление о процессе возбуждения, то есть зажигания, дуги. Оно возможно от краткого по времени замыкания сварочной электроцепи, когда производящий сварку касается обрабатываемой металлической заготовки электродным концом с мгновенным его отведением на расстояние в несколько миллиметров. В это время и зажигается электрическая дуга. Ее устойчивое горение в процессе дуговой сварки обеспечивается поступательными движениями конца электрода вдоль своей оси в ходе его расплавления. В ходе выполнения работы электрод для дуговой сварки также может перемещаться вдоль соединения, в направлении к заготовке по ходу процесса своего расправления, поперек соединения с получением шва требуемых формы с сечением.

В ходе выполнения дуговой сварки покрытыми электродами осуществляется расплавление как их покрытия, так и самих стержней. Расплавление покрытия сопровождается образованием газов со шлаком. Последний покрывает собой получаемые в ходе расплавления электрода металлические капли. Перемешиваясь с расплавом металла сварочной ванны, шлак образует особый покров, всплывая на ее поверхность. Это покрытие обеспечивает защиту металла от реакций с азотом, кислородом и другими элементами атмосферного воздуха. Помимо этого, шлак еще способствует очищению расплавленных материалов. Газы, выделяющиеся от расплавления электродного покрытия, вытесняют собой воздух из области действия дуги, что также обеспечивает хорошие защитные условия при электродуговой сварке металлов.

Различные электродные покрытия способны обеспечить не только защиту сварного соединения газами и шлаком от негативных атмосферных воздействий, но и эффективность металлургических процессов, происходящих с металлами в расплаве ванны. С помощью покрытых электродов соединяют различные сплавы из черных и цветных металлов при любой толщине заготовок. Использование этих электродов эффективно как в аргонно-дуговой сварке, так и в наплавке металлов. Рационально их применение для изготовления металлоконструкций при толщине обрабатываемых деталей свыше 2 мм с незначительной протяженностью соединений, в том числе располагаемых на труднодоступных участках, во всех пространственных расположениях.

Важнейшими достоинствами установок дуговой сварки являются простое оснащение с универсальностью его применения. А к недостаткам можно отнести необходимость использования ручного труда с не слишком высокой производительностью работ. Последнее объясняется плотностью тока электродуговой сварки, не допускающей больших значений. Это ставит производительность процесса в зависимость от физико-химических свойств материалов, состава электродов и режимов ручной дуговой сварки.

При производстве сварочных работ в качестве исходного металла используют поковки, литье, а чаще всего прокат. Зная, как правильно варить электродуговой сваркой, стоит уделять должное внимание подготовке изделий под сварку. Первоначальная обработка проката включает правку (вручную или с помощью правильных станков), зачистку и вырезку заготовок. Затем детали в случае их искривления в процессе резки правят и проводят подготовку свариваемых кромок, при необходимости с их отбортовкой и гибкой. При невозможности подготовки металла под сварку на промышленном оборудовании, например, в ходе строительно-монтажных работ, металлоконструкции собирают на месте с подгонкой деталей. Для производства дуговой сварки ГОСТ предусматривает основные варианты соединений и конструктивных элементов с размерами, исходя из толщин соединяемых материалов, а также формы подготовки кромок с размерами швов для различных соединений.

Подготовленные к обработке аппаратом электродуговой сварки детали собирают, выдерживая нужные зазоры и совмещения кромок. Измерительными щупами, линейками и шаблонами проверяется точность сборки, после чего производят временное закрепление заготовок с помощью скоб, струбцинов или прихваток короткими швами. Число и размеры прихваток определяются условиями выбранной технологии ручной дуговой сварки. Размеры сечений выполненных прихваток не могут превышать трети основного шва, а их поверхность должна быть очищена от грязи и шлака.

На формы с размерами получаемых швов во многом влияет выбор режима электродуговой сварки, основными характеристиками которого считают напряжение дуги с диаметром электродов и параметры сварочного тока, его силу, род с полярностью. Повышение напряжения на дуге, возможное при ее удлинении, уменьшает глубину провара с увеличением ширины шва. С нарастанием силы сварочного тока возрастает и погонная энергия дуги, увеличивая глубину провара. При повышении скорости инверторной дуговой сварки ширина шва с глубиной провара уменьшаются.

Основы дуговой сварки

В основе дуговой сварки лежит выполнение таких операций, как возбуждение дуги, движения электродом в ходе выполнения сварочных работ и порядок наложения швов, исходя из особенностей производимого соединения. Во всех видах дуговой сварки важное место занимает постоянство длины дуги, зависимой от диаметров с марками используемых электродов. Оно имеет решающее воздействие на геометрическую форму производимого аппаратом аргонно-дуговой сварки шва и его качество. Увеличение длины дуги может подвергнуть металлический расплав азотированию с интенсивным окислением, что приводит к пористости сварного шва, а также усилить разбрызгивание металла. Способность поддерживать постоянную длину дуги – показатель высокой квалификации сварщика.

Подавать электрод или проволоку в дугу необходимо с той же скоростью, с какой происходит его расплавление. Наклон электрода в автоматической дуговой сварке выбирают с учетом положения производимых швов в пространстве, его диаметра с видом покрытия и его толщины, а также исходя из химических составов и толщин обрабатываемых металлоизделий. Для формирования сварного шва оборудование для дуговой сварки должно обеспечивать выполнение электродом определенных движений в трех вариантах. Первый из них представляет собой поступательное передвижение электрода по его оси. Выполняемое со скоростью электродного расплавления, оно обеспечивает требуемую длину дуги.

Движения электрода по второму способу в механизированной дуговой сварке достигается его перемещением вдоль оси валика образуемого соединения на скорости сварки. Эта скорость зависит от токов, поступающих с источника питания для дуговой сварки, диаметров электродной проволоки, видов швов. Третий вариант – колеблющиеся движения электродного конца поперек шовных осей, что необходимо для необходимого провара кромок, образования уширенного валика и предупреждения быстрого остывания сварочной ванны. Такие колебательные действия при дуговой сварке труб могут различаться в зависимости от особенностей выполнения швов, их размеров, положений, форм разделки кромок, навыков сварщика и свойств обрабатываемых материалов.

В повышении долговечности конструкций, выполненных из сталей ручной дуговой сваркой, уменьшении их деформаций и внутренних напряжений большую роль играет порядок заполнения сварного шва. Причем имеет значение как разделывание шва поперек сечения, так и процесс сварки по длине соединения. При заполнении швов по длине в электродуговой сварке труб используют прием «напроход» или обратноступенчатый метод. Первый заключается в выполнении сварного шва целиком в одном направлении, а второй предполагает разделение длинного шва на более короткие отрезки. Заполнение швов по сечению может быть одно- или многослойным, а также многослойным многопроходным.