Все о сварке электродами

Сварка сегодня широко применяется не только в промышленности, но и других областях. С ее помощью удается прочно соединить между собой металлические элементы. В статье мы расскажем все о сварке электродами.

Сварка электродами имеет многочисленные преимущества по сравнению с теми же MIG/MAG и TIG методами. В принципе, почти все металлы могут быть сварены с помощью электродной сварки. Она широко используется при организации трубопровода, в строительстве. Ручная дуговая учитывает тип шва и его положение на плоскости, независимо от того надземная ли это конструкция или вертикально поднимающиеся швы.

Сварщик не использует в процессе защитный газ и может легко работать на улице даже в неблагоприятных погодных условиях, к примеру, при ветре или дожде. Принцип электродной сварки подразумевает непосредственный контакт между стержневым электродом и заготовкой. В процессе работы образуется дуга. Создаваемое короткое замыкание, возникающее на долю секунды между двумя полюсами, открывает постоянный ток. Дуга горит между двумя элементами, в пространстве создается необходимое тепло, необходимое для плавления металла.

Ручная дуговая сварка требует низкого напряжения и высокой силы тока. Система преобразовывает доступное напряжение тока в значительно более низкое, необходимое для работы. В то же время она обеспечивает необходимую силу, что также позволяет регулировать и источник питания. При ручной дуговой сварке металлов сила тока является наиболее важным параметром для обеспечения качества соединений. Поэтому она должна оставаться максимально постоянной, даже если длина дуги изменяется.

Дуговая сварка – это процесс сварки плавлением, в котором тепло, необходимое для плавления металла, получается из электрической дуги, создаваемой между основным металлом и электродом. Нормы расхода при сварочных работах указаны в таблицах. Электрическая дуга образуется, когда два проводника соприкасаются друг с другом, а затем разделяются небольшим зазором от 2 до 4 мм, так что ток продолжает течь по воздуху. Температура, произведенная электрической дугой, составляет от 4000 до 6000 C.

В работе используется металлический электрод, который поставляет присадочный металл. Он может быть дополнительно покрыт или оголен. Для дуговой сварки используются как постоянный ток, так и переменный. Переменный получают из понижающего трансформатора, который берет его от основного источника питания от 220 до 440 вольт и понижается до требуемого напряжения, т. е. от 80 до 100 вольт.

Постоянный ток для дуги обычно получают от генератора, приводимого в действие либо электрическим, либо дизельным двигателем. Напряжение открытой цепи, необходимое для поддержания дуги, от 60 до 80 Вольт, закрытой 15 до 25 Вольт. Как постоянный, так и переменный ток используются для получения дуги. Оба имеют свои преимущества и область применения. Сварочный аппарат получает силу от мотора или генератора, а иногда от полупроводникового выпрямителя.

Когда постоянный ток используется для сварки, доступны следующие два типа полярности:

• прямая или положительная;
• обратная или отрицательная.

При прямой полярности около 67% тепла распределяется на металл и 33% на электрод. Ее часто используют там, где нужен больший жар. Это может быть железо или сталь. При обратной полярности около 67% тепла выделяется на электрод и только 33% на работу с материалом. Ее используют при работе с тонкими металлическими листами из алюминия, латуни, бронзы и никеля. У рассматриваемого метода сварки, как и у любой технологии, есть свои преимущества и недостатки.

Из достоинств можно выделить:

• небольшая зона прогрева, соответственно, и деформация минимальна;
• качество соединения находится на высоком уровне;
• высокая скорость создания сварного шва;
• небольшие трудозатраты на последующую обработку шва;
• используется с большим количеством металлов.

Из недостатков:

• сложно работать во время ветра;
• необходимо тщательно подготовить поверхность перед свариванием;
• за зоной тепловой обработки остается след, который потом необходимо дополнительно зачистить.

Сварка электродами используется при соединении изделий из практически любого металла, в том числе титана. Ее применяют при ремонте кузова автомобиля или глушителя и порогов. Иногда при сваривании медных проводов. Особенно незаменим метод в промышленности, когда приходится иметь дело с тонкими заготовками. В сфере изготовления космических кораблей и велосипедов технология находит все большее применение. Не обойтись без сварки электродами и при организации трубопровода, независимо от его диаметра. Можно использовать сварку электродами и при ремонтных работах инструментов и деталей, изготовленных из алюминия или магния.

Именно по той причине, что металл переносится электрической дугой напрямую, становится возможно использовать широкий ассортимент присадочных металлов. Никакой иной метод, существующий сегодня, не демонстрирует таких возможностей. В процессе нагревания хром испаряется, но этого не будет, если использовать GTAW. В данном конкретном случае электрод и металл имеют похожий химический состав, поэтому шов получается не только крепким, но и особенно устойчивым к возникновению коррозии.

Для сварки электродом потребуется сварочная установка, графитовый или вольфрамовый электрод, электродержатель и другие принадлежности. Установка обычно работает с электропитанием 50-60 Герц. Эффективность сварочного трансформатора варьируется от 80 до 85%. Потребляемая энергия на килограмм наплавленного металла – от 3 до 4 кВт-час.

Можно пользоваться аппаратом инверторного типа, без газа с переменным током и электродом 3 мм. Заранее лучше рассчитать по диаметру толщину проволоки, которая может быть как плавящейся, так и неплавящейся. Функция держателя электрода состоит в том, чтобы удерживать его под нужным углом во время формирования шва или в лежачем положении.

Используемые дополнительно кабели и провода должны быть изготовлены из меди или алюминия. Их изготавливают из большого количества тонких проволок, переплетенных между собой. Именно такая конструкция обеспечивает необходимую гибкость и прочность.

Провода изолируются резиновым или усиленным волокнистым покрытием. Функция кабельных соединителей – связать между собой переключатель и держатель электрода. Разъемы разработаны в соответствии с текущей емкостью используемых кабелей.

Отбойный молоток потребуется, когда станет необходимо удалить шлак после того, как металл на шве затвердел. Такой агрегат имеет форму зубила и заострен на одном конце. Проволочная щетка необходима также, чтобы удалить частицы шлака, но уже после скалывания отбойным молотком.

Если хочется добиться качественного сварного шва, то обязательно должна соблюдаться технология. Правильно варить можно научиться, достаточно потратить немного времени на освоение данного вопроса. Постоянный либо импульсный ток может быть от 5 до 600 А, при этом скорость сваривания также варьируется и находится в диапазоне от 0.04 до 0.4 м/мин. Максимальный диаметр составляет 8 мм, минимальный 0.5 мм. Расход защитного газа литров в минуту – от 5 до 20.

Прежде всего металлические детали тщательно очищаются, наносится обезжириватель. Эффективность и качество сварного соединения зависит от правильной подготовки кромок свариваемых пластин. Необходимо удалить все чешуйки, ржавчину, жир, краску и т. д.

Очистка поверхности должна осуществляться механически проволочной щеткой, а затем химически четыреххлористым углеродом. Правильная форма краям пластины позволяет получить правильное соединение. Форма кромки может быть простой, V-образной, U-образной, переформованной и т. д. Выбор зависит от вида, толщины свариваемого металла.

Подходящий электрод вставляют в электрододержатель под углом 60-80 градусов. На следующем этапе потребуется выбрать ток и полярность. Сварка производится путем установления контакта электрода с поверхностью, а затем удаления его на необходимое расстояние для получения дуги. Когда дуга есть, металл плавится под температурой, в результате образуется жидкий материал для заполнения шва. Важно правильно вести и держать во время сварки электрод. Иногда требуется предварительная прокалка.

Дуга образуется между электродом и материалам, который подлежит свариванию. Тепло, выделяемое во время описываемого процесса, плавит кромки двух соединяемых элементов, а вместе с ней и присадочный металл. Ручной метод требует от сварщика должной квалификации. Приходится работать сразу двумя руками, поскольку в одной находится держатель с электродом, а другой осуществляется подача проволоки.

Хороший мастер знает, как важно в процессе поддерживать короткую длину дуги, не допуская соприкосновения электрода с металлом. Если используется метод TIG AC, значит, дугу получают от источника, в качестве которого выступает генератор. Вырабатываемая искра и есть проводящая среда, в которой ток протекает внутри защитного газа, а электрод загорается на расстоянии 1.5 мм.

Как только появляется дуга, начинается работа по созданию сварного шва. Держатель в этом случае потребуется переместить в центр зоны сварки, где размер окружности зависит от диаметра используемого электрода. Держатель наклоняют и держат под углом в 15 градусов. Из присадочного прутка металл подается вручную, когда это необходимо.

Нередко сварщик может использовать технологию быстрого чередования. Она характеризуется тем, что в момент создания соединения необходимо быстро продвигать держатель и добавлять присадочный металл. То есть, как только продвигается электрод, добавляется и металлический пруток. Однако нужен немалый опыт, чтобы постоянно оставаться в зоне распространения защитного газа, поскольку только он защищает от окисления и загрязнения.

Если используется пруток из металла, обладающего низкой температурой плавления, к примеру, алюминий, то его следует держать дальше от дуги, но не выходя из зоны, где есть защитный газ. Если не соблюдать это условие, то проволока расплавится быстрее, чем вступит в контакт с обрабатываемой поверхностью. Когда шов планируется закончить, дугу постепенно уменьшают. В этом случае удается избежать появления трещин на краях шва. Красивое соединение всегда зависит от уровня опыта и мастерства сварщика.

Очень важно правильно настроить сварочную установку на работу, подобрать толщину электрода, рассчитать мощность. Немаловажно правильно держать оборудование с электродом и присадочную проволоку. Большинство новичков не могут удержать необходимое расстояние от электрода до материала, в результате тот прилипает. Становится сложно работать, шов получается неровный.

Залипают материалы и при неверно выбранной толщине электрода или слишком сильной мощности тока, когда металл расплавляется быстрее, чем попадает к месту обработки. Конечно, и у мастеров иногда липнет электрод, но это случается реже, поскольку они способны соблюсти необходимое расстояние, принимая во внимание присадочный материал. Если правильно сформировать кромку, то и работать будет легче. Есть несколько доступных вариантов.

Используется, когда толщина металлической пластины составляет от 3 до 5 мм. Обе кромки для сварки должны быть расположены на расстоянии от 2 до 3 мм друг от друга.

Она используется, когда толщина пластин составляет от 8 до 16 мм. Обе кромки скошены с образованием угла около 70° до 90.

Применяется при толщине заготовок больше чем 16 мм, где сварку можно выполнить на обеих сторонах. Обе кромки скошены таким образом, чтобы образовать двойное V.

Применяется при толщине больше чем 20 мм. Подготовить край сложно, но соединение получается хорошим. Для шва требуется меньше присадочного металла. Еще одна ошибка начинающих сварщиков – неправильно подобранный электрод. Есть неплавящиеся и плавящиеся.

Не расходуются во время сварочных работ, поэтому и получили такое название. Они сделаны из углерода, графита или вольфрама. Углеродные электроды более мягкие, в то время как вольфрамовые и графитовые твердые и хрупкие. Углеродные и графитовые могут использоваться только для сварки с прямой полярностью.

Расплавляются и подают присадочный материал. Они сделаны из того же металла, который нужно сварить.

Расходуемые электроды могут быть следующих двух типов:

• голые;
• с покрытием.

Первые имеют форму непрерывного провода. Их необходимо использовать только с прямой полярностью. Они не обеспечивают экранирования расплавленного металла от атмосферного кислорода и азота. Следовательно, сварные швы, полученные этими электродами, имеют более низкую прочность, более низкую пластичность и коррозионную стойкость. Они ограниченно применяются при ремонте или выполнении некачественной работы, чаще для сваривания изделий из кованого железа и мягкой стали. В современной практике используются крайне редко.

Вторые обладают покрытием из флюсового материала, который наносится по всему сварочному стержню. Флюс в процессе сварки обеспечивает экранирование зоны расплавленного металла от атмосферного кислорода и азота. Этот поток также предотвращает образование оксидов и нитридов. Флюс химически взаимодействует с оксидами, присутствующими в металле, и образует низкотемпературный плавкий шлак. Он остается на верхней части сварки, поэтому его можно легко убрать после затвердевания шва. Качество сварки, производимой покрытым электродом, намного лучше.

В следующем видео рассазывается о сварке электродами.