6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Способы электродуговой сварки

Основные способы электродуговой сварки

В практике применяют два способа дуговой электросварки: неплавящимся электродом и плавящимся металлическим электродом.

При первом способе, разработанном русским инженером Н. Н. Бенардосом (1842—1905), сварку обычно производят угольным или вольфрамовым электродом по схеме, приведенной на рис. 1, а, постоянным током. Неплавящийся электрод обычно присоединяют к отрицательному полюсу генератора, изделие — к положительному полюсу. При сварке с обратной полярностью дуга получается менее устойчивой.

Второй способ сварки (плавящимся электродом) был разработан в 1801 г. Н. Г. Славя новым (рис. 1, б).

Схема дуговой электросварки: а — Способ Бернардоса; б – Способ Славянова; 1 – Держатель; 2 – Электрод; 3 – Электрическая дуга; 4 – Присадочный металл; 5 – Свариваемая деталь; 6 – Гибкий провод.

Различают три вида сварочной дуги:

Наиболее эффективна защита металла от воздействия окружающей среды при закрытой дуге погружением ее в жидкость, газовую среду или в гранулированные стекловидные флюсы.

Широкое применение получил способ защищенной электрической дуги; в нем металл защищен от воздействия окружающей среды сдоем шлака или оболочкой газа. Шлак образуется вокруг дуги за счет применения обмазанных электродов, слой покрытия которого пла­вится при нагревании. Иногда в зону сварки подают активные или инертные газы, изолирующие дугу от внешней среды. Неответствен­ные изделия обычно сваривают открытой дугой без защиты от воздей­ствия воздуха. Дуговую электрическую сварку, как уже отмечалось,

можно осуществлять на постоянном и переменном токе. Достоинство сварки на постоянном токе — повышенная устойчи­вость дуги и возможность использования прямой и обратной полярнос­ти для регулирования степени нагрева свариваемого изделия.

Более широко все же применяют сварку на переменном токе; оборудование здесь значительно дешевле, меньшей массы и габаритов, проще в эксплуатации. Кроме того, коэффициент полез­ного действия сварочных трансформаторов переменного тока состав­ляет 0,8—0,85, а агрегатов постоянного тока 0,3—0,6.

При сварке переменным током расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла достигает 11—14 МДж (3—4 кВт-ч), а при сварке постоянным током—22—36 МДж (6—10 кВт-ч).

Недостатками сварки на переменном токе являются сравнительно низкий cosφ сварочного поста при сварке электродом с тонкой обмаз­кой (обычно 0,3—0,4) и меньшая устойчивость сварочной дуги.

Просмотров: 7279 Создан: 2012-09-11 Источник: Трубные технологии

Электрическая дуговая сварка

Электрическая дуговая сварка является одним из способов получения неразъемного соединения двух или нескольких металлических частей путем местного их нагрева теплом дуговых разрядов до температуры плавления.

В зависимости от материала электрода все многочисленные способы электрической дуговой сварки можно разделить на две группы: группу способов сварки плавящимся металлическим электродом и группу способов сварки неплавящимся (угольным, вольфрамовым) электродом.

Наиболее распространенным является способ сварки металлическим электродом. Он применяется для сварки всех марок сталей и чугунов, а также цветных металлов и сплавов. Сварка этим способом возможна при любом пространственном положении шва на постоянном и переменном токе. Металлический электрод служит во время сварки не только для поддержания горения дуги, но и для образования шва.

Дуговая сварка металлическим электродом может выполняться вручную, автоматически и полуавтоматически. Широкое применение имеет автоматическая и полуавтоматическая сварка иод слоем флюса. При этих способах зона горения дуги засыпается флюсом, предохраняющим металл от окисления, азотирования, разбрызгивания. В качестве металлического электрода используется сварочная проволока, автоматически подающаяся в зону сварки из мотка.

При сварке угольным электродом сварной шов образуется из расплавленного металла свариваемых элементов и подаваемого в дугу присадочного прутка. Угольный электрод служит только для поддержания горения дуги. Этот способ применяется в некоторых случаях для сварки тонкостенных изделий с отбортованными соединениями, а также для горячей сварки чугуна, цветных металлов и наплавки твердых сплавов.

В последние годы широкое распространение получают способы дуговой сварки в среде защитных газов. К этим способам относится аргоно-дуговая сварка, сварка в среде углекислого газа и атомно-водородная сварка.

При аргоно-дуговой сварке металл защищается от воздействия кислорода и азота воздуха с помощью инертного газа аргона, подающегося в зону горения дуги через специальное сопло. Сварка может выполняться плавящимся электродом (с использованием сварочной проволоки) и неплавящимся вольфрамовым электродом. Во втором случае в зависимости от вида сварного соединения сварка ведется без применения или с применением присадочного металла. Аргоно-дуговая сварка применяется, главным образом, при изготовлении тонкостенных конструкций из специальных сталей и цветных металлов и сплавов. Питание дуги осуществляется переменным или постоянным током от обычного сварочного оборудования.

В последние годы все более широкое применение получает полуавтоматическая и автоматическая сварка плавящимся металлическим электродом в среде углекислого газа, который значительно дешевле аргона. Применение его вместо флюса облегчает наблюдение за процессом сварки и обеспечивает относительно высокую производительность процесса, часто не уступающую производительности сварки под флюсом. Однако из-за повышенной окислительной способности углекислый газ не может использоваться при сварке большинства цветных металлов и сплавов. Сварка в среде углекислого газа применяется преимущественно при производстве конструкций из углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей. Питание дуги при этом способе осуществляется, как правило, на постоянном токе обратной полярности.

В некоторых случаях при сварке меди вместо аргона применяется азот (азотно-дуговая сварка). А полуавтоматическую сварку иногда проводят в среде водяного пара вместо углекислого газа.

Помимо перечисленных способов, для сварки цветного металла и специальных сталей иногда применяют атомно-водородную сварку. При этом способе дуга горит между двумя вольфрамовыми электродами в атмосфере водорода или азотно-водородной смеси, получаемой разложением аммиака.

Читать еще:  Составить электрическую схему

По технике осуществления и по характеру металлургических процессов, происходящих при сварке, близким к электрической дуговой сварке под флюсом является способ электрошлаковой сварки. Однако при электрошлаковой сварке расплавление свариваемых кромок и электродного металла происходит не за счет тепла дуги, как при дуговой сварке, а за счет тепла, выделяющегася при прохождении электрического тока через расплавленный шлак. Этот способ отличается высокой производительностью, малым расходом электроэнергии и флюса, возможностью сварки за один проход элементов большой толщины (до 1—2 м). Электрошлаковая сварка осуществляется с помощью специальных автоматических установок.

Электрическая дуговая сварка является основным, наиболее широко применяющимся способом сварки. К настоящему времени сварные конструкции почти полностью вытеснили клепаные и часто заменяют литые изделия.

Применение дуговой сварки взамен клепки дает экономию металла до 20% и взамен литья — до 50% экономию времени на изготовление конструкции; снижение себестоимости конструкции и повышение работоспособности некоторых конструкций (например, химических аппаратов, паровых котлов и др.).

Указанные преимущества обусловили широкое применение сварки во многих отраслях промышленности, например, в тяжелом, транспортном, химическом и энергетическом машиностроении, котлостроении, автостроении, самолетостроении, судостроении, промышленном строительстве и ряде других отраслей.

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:

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.

Читать еще:  Столб для электричества

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.

Электродуговая сварка — особенности и технология проведения

Содержание:

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/м 2 .

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.
Читать еще:  Старый счетчик электроэнергии схема подключения

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

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector