Электрическая сварка металла: описание процесса и виды

Как правильно варить электросваркой

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

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.

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.

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.

Источник: http://stroychik.ru/tools/kak-pravilno-varit-svarkoj

Основные моменты технологии электродуговой сварки

Технология электродуговой сварки заключается в нагреве деталей подлежащих соединению электрической дугой, которая обычно создается между деталями и электродом.

Читайте также:  Автоматическая сварка под слоем флюса: плюсы и минусы

Температура дуги способствует расплавлению электрода и поверхности соединяемых элементов, в результате чего образуется сварной шов.

При этом расплавленный шлак выступает на поверхности сварочной ванны, образуя защитный слой, предохраняющий шов от окисления во время остывания.

Описание процесса

Специальные источники питания, преобразующие ток, поступающий из электрической сети, создают дугу. При работе пользуются как переменным, так и постоянным током. При использовании переменного напряжение будет понижаться на трансформаторе, тогда как при работе постоянным током, последний выпрямляется на специальном выпрямителе.

Технологический процесс электродуговой сварки предполагает применение плавких и неплавких электродов. Плавкие электроды при создании шва расплавляются сами. При использовании неплавких электродов оплавляется присадочный материал, который подается в сварочную ванну в виде специальных прутков.

Существует несколько видов электродуговой сварки, отличающихся основными параметрами исполнения:

  • автоматизацией процесса: ручная, полуавтоматическая, автоматизированная сварка;
  • способами защиты сварочной зоны: под флюсом, аргонно-дуговая и газовая;
  • режимом подачи тока: сварка под постоянным, переменным током, импульсная;
  • областью применения: соединение элементов из черного металла, цветного, в том числе алюминия, различных труб.

Устройство электродуговой сварки

В процессе электродуговой сварки задействован сварочный аппарат, соединяемые детали, электроды или присадочная проволока. Почти во всех случаях требуется специальное оборудование, обеспечивающее защиту сварочной зоны.

Сварочный аппарат состоит из мощного понижающего трансформатора, являющегося источником тока. Трансформатор сварочного устройства постоянного тока комплектуется выпрямителем, который служит для преобразования переменного тока, поступающего из электрической сети, в постоянный.

Не менее широкое распространение имеют инверторные источники, принцип действия которых основан на преобразовании переменного тока, поступающего из сети на выпрямитель, в постоянный ток. Посредством инвертора постоянный, превращается в переменный ток высокой частоты, который впоследствии преобразуется на понижающем трансформаторе.

Трансформатор стандартного переменного тока низкой частоты 50 Гц весит значительно больше сварочных трансформаторов тока высокой частоты. Преобразованный ток используется сразу или после выпрямления.

Помимо трансформатора аппараты для дуговой сварки оснащены множеством вспомогательных деталей и устройств: держатели электродов, провода и прочее.

Дуговая сварка, технология производства

Технология сварки электродами основана на зажигании дуги мгновенным прикосновением электрода к соединяемому изделию. Во время короткого замыкания, следующего за этим действием, электрод отводится в сторону по дуге (напоминает зажигание спички) или резко отрывается (встык). Надежное зажигание дуги обеспечивается отводом электрода от изделия на высоту не менее 5 мм.

Чаще всего для соединения стыков труб большого диаметра используется технология дуговой сварки покрытыми электродами.

Ручная электродуговая сварка используется для всех видов труб, имеющих различный диаметр. Но сварка крупногабаритных изделий приводит к снижению производительности дуговой сварки. Максимальное увеличение силы тока, повысит производительность, но приведет к ухудшению качества шва. Поэтому производительность и качество сварного стыка повышают, применяя комбинированные варианты сварки.

Например: основной слой соединения выполняется при помощи ручной электродуговой сварки, следующие – с использованием проволоки, флюса (полуавтоматическая сварка), в среде защитных газов (автоматическая сварка).

Технология ручной электродуговой сварки, ее режим, зависит от диаметра электрода, силы сварочного тока, напряжения на дуге, скорости передвижения электрода по шву, вида тока и полярности.

Основные моменты

Дуга ведется так, чтобы свариваемые детали оплавлялись по кромке, собирая необходимое количество наплавки для качественного формирования шва. Электрод к изделию должен подаваться равномерно. Это обеспечит постоянную длину дуги.

Перемещение электрода должно проходить не только вдоль шва, но и поперек соединения. Это способствует увеличению ширины шва и повышению его качества.

От толщины соединяемых элементов, катета шва, и его положения в пространстве, напрямую зависит диаметр электрода.

Швы могут быть вертикальными, потолочными, нижними, горизонтальными. Вертикальные, потолочные и горизонтальные соединения делаются электродами, диаметр которых не зависит от толщины материала, и не превышает 4 мм. Многослойные швы свариваются электродами 3-4 мм в диаметре. Для сварки нижних швов используются более крупные элементы.

От диаметра электрода и вида сварного шва зависит сила тока. Величина тока увеличивается до максимума, когда необходимо повысить производительность. Но это часто приводит к перегреву электрода.

В этом случае происходит осыпание верхнего слоя, повышенному разбрызгиванию металла и образованию некачественного шва. То есть сила применяемого тока имеет ограничения.

Следует помнить, что при сваривании вертикальных соединений силу тока нужно уменьшить на 10-15%, а при работе с потолочными швами – на 20%, в сравнении с нижним соединением.

При выборе полярности необходимо принять во внимание, что во время сварочного процесса анод нагревается больше катода. Любое отклонение от нормы может привести к прожогу изделия. Чтобы избежать этого, тонкие поверхности лучше сваривать, используя ток обратной полярности.

Применение электродов с целлюлозным видом покрытия для сварки корневого шва позволяет увеличить темпы сварки, производительность и качество работ.

Пороки сварного соединения

Основными дефектами сварных соединений при электродуговой сварке являются:

  • неполномерность шва;
  • непроваренный стык;
  • пережоги металла;
  • проплавка кромки;
  • прожог изделия;
  • повышенная пористость в месте соединения;
  • образование трещин, кратеров, наплывов.

Причин для этого несколько: неочищенная поверхность свариваемых изделий, неверно подобранный сварочный ток или мощность горелки, отсутствие равномерности при подаче электрода или присадки и прочее.

Поэтому при сварочных работах необходим постоянный контроль начала процесса, его хода и результата.

Источник: http://stroitel5.ru/osnovnye-momenty-tekhnologii-ehlektrodugovojj-svarki.html

Виды электрической сварки

Существует большое количество классификаций электрической сварки. Различными критериями для них могут быть: способ разогрева свариваемых материалов, защита области сварки, уровень автоматизации и другие.

Существует большое количество классификаций электрической сварки

Дуговая электросварка

Основой способа является создание и поддержание электрической дуги. Дуга создается в области сварки при помощи группы электродов, либо одного электрода. Вторым полюсом в этом случае будет являться само свариваемое изделие.

Могут применяться плавящиеся электроды и электроды, которые не подвергаются разрушению в процессе сварки. Плавящиеся электроды имеют обмазку, которая предназначена для стабилизации существования дуги и защиты места сварки от нежелательного воздействия воздуха.

Данный способ был открыт более ста лет назад, постоянно совершенствуется, приобретая все новые и новые положительные качества.

Для создания дуги применяются источники переменного и постоянного напряжения и тока. Такими источниками являются механические генераторы, сварочные трансформаторы, инверторы. При сварке на переменном токе качество сварного шва получается несколько ниже.

Это происходит из-за изменения направления тока при переходе через ноль. Большим преимуществом этого способа является простота используемого сварочного оборудования и низкая квалификация исполнителя, что дает возможность применения в индивидуальном хозяйстве.

Для повышения качества сварных швов применяются источники постоянного тока. Это могут быть трансформаторы с выпрямителями, генераторы постоянного тока либо инверторы. При однофазной системе питания наилучший результат достигается использованием выпрямителя по мостовой схеме Гретца.

Для трехфазных трансформаторов — три параллельных полумоста по схеме Ларионова, включенных в звезду или треугольник. Для сглаживания пульсаций на выходе выпрямителей применяются различные фильтры, собранные из емкостей и индуктивностей.

В основу их расчетов положено свойство электрического тока опережать или отставать от напряжения на элементах с емкостным или индуктивным характером соответственно.

Сварка на постоянном токе может иметь прямую или обратную полярность. В первом варианте плюс источника подключается к изделию, а минус — к электроду. Плюсовая свариваемая поверхность разогревается сильнее.

Электроды расходуются меньше. Обратная полярность применяется тогда, когда требуется наложить толстый шов, либо произвести значительную наплавку для ремонта изделия, либо защитить тонкое изделие от повреждения.

Очень хорошее качество сварки получается при работе с инверторами. Принцип их работы основан на двойном преобразовании электрической энергии. Первая ступень — выпрямление сетевого переменного напряжения.

Вторая ступень – генерация переменного напряжения повышенной частоты с последующим выпрямлением. Такой способ преобразования дал возможность резко минимизировать размеры сварочного трансформатора и величину пульсаций выходного напряжения.

Кроме того, упростились регулировки тока и напряжения на выходе устройства, снизился потребляемый ток.

В качестве плавящегося электрода часто применяется сварочная проволока. Этот способ характерен для полуавтоматов и автоматов, которые работают в сфере автомобильных производств.

Проволока имеет стабилизирующее покрытие, как правило, медное. Подается в зону сварки специальными устройствами с регулируемой скоростью.

Защита от окисления в месте образования дуги осуществляется направленной струей углекислого газа.

Существует разновидность электросварки — дуговая шлаковая сварка. Дуга образуется с помощью электрода, а поддерживается шлаком, который проводит ток и разогревает свариваемые изделия до нужной температуры. Данный способ был изобретен перед войной и широко использовался при строительстве бронетехники, так как позволял сваривать изделия большой толщины с высоким качеством.

Неплавящиеся электроды из угля, вольфрама или графита применяют для сварки цветных металлов и высоколегированных сплавов. Защиту от окисления ведут подачей аргона, углекислого газа.

Плазменная электросварка

Дуга может образовываться и существовать и в промежуточном носителе, каким является водяной пар или молекулярный водород. Получается высокотемпературная плазменная сварка, даже резка.

Контактная электросварка

Данный вид сварки очень удобен для изготовления изделий из тонколистового металла: корпусов, кожухов и пр. Заготовки помещаются и зажимаются между электродами. Происходит местный разогрев металла с его последующим сплавлением. Какой способ сварки выбрать в конкретной ситуации зависит от ваших целей и возможностей.

Источник: https://samara-metall.ru/articles/vidy-jelektricheskoj-svarki

Технология сварки металлоконструкций

Наиболее известным способом соединения металлических деталей является электросварка. Открыта она была в начале девятнадцатого века В. В. Петровым. Он впервые предложил использовать электрическую дугу для пайки металлов.

Электросварка — один из видов сварки, в процессе которого для расплавления металла используется электрическая дуга. Температура этой дуги достигает 7000 °С, что превышает температуру плавления любого металла.

Описание ручной электросварки

Процесс сваривания металлов между собой достаточно сложный и заниматься им могут только обученные специалисты. В основе процесса лежит действие теплоты электрической дуги. Для электросварки необходимо:

  • электрод
  • свариваемое изделие (основной металл)
  • сварочный трансформатор
  • источник электропитания

К свариваемому металлу и электроду подводится электроэнергия от сварочного трансформатора. Под действием температуры электрической дуги основной металл и электрод расплавляются, образую сварочную ванну. Некоторое время она находится в жидком состоянии.

Металл электрода смешивается с основным, а образующийся при этом шлак всплывает на поверхность, что создает защитную плёнку. После затвердения металла образуется сварной шов.

Для поддержания электрической дуги необходима значительная энергия, которую получают от источников постоянного либо переменного тока.

По степени механизации процесса электросварка разделяется на:

  • ручную дуговую
  • полуавтоматическую дуговую
  • автоматическую

Зависит этот параметр от того, как выполнено зажигание и как поддерживается длина дуги, а также каким образом производятся манипуляции электродом для придания шву необходимой формы. В данной статье рассмотрим ручную дуговую электросварку. Все операции при данном методе выполняются специалистом вручную (без применения механизмов).

Разновидности инверторов

Инвертор— приспособление для электросварки, значительно упрощающее работу с металлом. Это современный вид трансформаторов. С появлением инверторов стало возможным выполнять соединения, для которых раньше потребовались бы громоздкие и сложные агрегаты.

Электроэнергия, необходимая для его работы направляется исключительно на поддержание дуги. Так как инвертор является электронным сварочным аппаратом, то основная нагрузка приходится на электрическую сеть (напряжением от 220 до 380 Вт).

Принцип его работы в сдвиге фазы напряжения и увеличении сдвига тока и частоты. Сначала инвертор изменяет переменный ток на постоянный, потом он делает из него вновь переменный, но уже с уменьшенным напряжением и увеличенной силой тока и частотой.

Как же выбрать инвертор начинающему электросварщику?

Хороший инвертор отличает наличие вентилятора. Конечно, это помогает охлаждать прибор и защищает от перегрева. Но минусом является прилипание пыли. Так что не стоит покупать инверторы с самыми мощными вентиляторами. Они будут накапливать большое количество пыли внутри. В любом случае необходимо иногда очищать инвертор.

Читайте также:  Характеристика и применение титана и сплавов на его основе

Так как принцип работы устройства основан на преобразовании электрического тока и удерживании его в нужном диапазоне, то важным показателем при выборе будет встроенный элемент, защищающий от скачков напряжения. Оптимальным будет уровень защиты 10-15%.

Также стоит обратить внимание на температурный диапазон использования. Если планируется только бытовая эксплуатация, то нет смысла переплачивать за европейский стандарт EN 60974-1, позволяющий эксплуатацию при температуре от -150 до +150°С.

Обычный инвертор будет приспособлен для работы в пределах от 0 до +30°С.

Еще одним показателем работы инвертора является его время бесперебойной работы. Так, например, бытовой агрегат способен сваривать полчаса с последующим часовым перерывом. Промышленные устройства рассчитаны на многочасовую смену с небольшими перерывами.

Также внимание при выборе инвертора стоит обратить на диапазон напряжения. Он должен быть не слишком большой. Лучший вариант, если указано, что аппарат будет работать при 220 — 230 В. Если нижняя граница меньше, то это свидетельствует о малой производительности при низком напряжении.

Какие бывают типы электродов

Электродом для сварки называется металлический или неметаллический стержень, подводящий ток к свариваемому изделию. Существует более двухсот марок, половина из которых предназначена для расплавки при ручном дуговом сваривании.

Электроды бывают металлические и неметаллические (всегда неплавящиеся). Металлические подразделяются на:

  • неплавящиеся (из тугоплавких металлов типа вольфрама)
  • плавящиеся (из сварочной проволоки).

В соответствии с ГОСТ, электроды плавящиеся для ручной дуговой сварки классифицируются по многим показателям, таким как:

  • наиболее распространенная класификация сварочных электродов — по назначению (для сварки низколегированных и углеродистых сталей (обозначаются буквой У), для легированных конструкционных сталей (буква Л), для легированных теплоустойчивых сталей (Т), для высоколегированных сталей (В), для наплавки поверхностных слоёв с особенными свойствами (Н))
  • по толщине покрытия (тонкое, среднее, толстое, особо-толстое)
  • по типу покрытия (кислое, основное, целлюлозное, рутиловое, смешанное и прочие виды)
  • по допустимому положению сварки
  • по полярности и роду сварочного тока

На вопрос «какие электроды лучше» ответ один :

Следует помнить, что не бывает универсальных электродов. Их необходимо подбирать каждый раз, исходя из материалов и конкретных условий работы!

Марки электродов можно посмотреть тут. Маркировки электродов написаны на упаковочной коробке.

Как правильно сваривать металлические конструкции сваркой

Перед началом работ свариваемый участок очищается шкуркой либо болгаркой. Далее нужно хорошо закрепить заготовку (привариваемую деталь).

Приступая к работе, первым делом необходимо подобрать электроды и установить силу тока. Диаметр электродов обычно 3,2 — 4 мм. Нужно замерить толщину заготовки. Для сварки заготовки из тонкого металла толщиной до 3 мм применяется электрод 3,2 мм и сила тока 90 А. Если заготовка от 3 до 4 мм, берется электрод 4 мм и устанавливается сила тока 120 А.

Начало сварочных работ — это формирование дуги между электродом и поверхностью привариваемой детали. Для этого держателем проводят по поверхности заготовки под углом около 60 градусов до появления характерных искр. После чего, электрод поднимается над поверхностью на 5 мм.

В месте между электродом и свариваемой деталью должна образоваться электрическая дуга. Она должна поддерживаться на протяжении всего процесса и не изменяться в размерах.

В процессе работ плавящийся электрод с покрытием под действием электрической дуги сам плавиться, таким образом расстояние между концом электрода и поверхностью заготовки увеличивается, сварочный ток падает и дуга пропадает.

Чтобы дуга не пропадала, электрод нужно постоянно подводить с равной скоростью в зону плавки, при этом нельзя уменьшать 5мм зазор между электродом и свариваемой поверхностью.

Следующий этап — это формирование сварочного шва. Образовавшаяся дуга направляется к участку начала работ и расплавляет металл. Сварочный шов образуется путём медленного равномерного передвижения электрода по линии сварки. В зависимости от способа перемещения электродов швы разделяются на:

При формировании правильного шва, электрод нужно направлять под углом 70-80 градусов к поверхности изделия в направлении сварочной линии и строго под углом 90 градусов в направлении от неё.

Достоинства и недостатки электросварки, альтернативы

Рассмотрим явные преимущества ручной дуговой электросварки:

  • сваривание во всех положениях пространства
  • возможность сваривания в местах с ограниченным доступом
  • относительно быстрая смена свариваемых материалов
  • благодаря широкому выбору электродов, возможно сваривание различных сталей
  • простота технологии.

Однако, у такого вида работ есть и недостатки:

  • вредные условия при процессе
  • качество швов сильно зависит от квалификации работника
  • низкая производительность

Альтернативой электросварке может служить ковка. Однако, это кропотливый процесс, требующий большого мастерства. Также используют разъёмные соединения (болты, шурупы). Если необходимо соединить металл, а сварка невозможна, то прибегают к заклёпочному соединению. Оно также является неразъёмным.

Для соединения разнородных металлов используют газовые паяльные лампы.

Метод пайки пламенем отличается от сварки тем, что при нём основной металл не расплавляется, а только нагревается до очень высокой температуры.

Это даёт определённые плюсы: возможность многократного разъединения материалов без нарушения их свойств. Также плюсом будет то, что можно соединять более мелкие детали, чем при сварке.

Эффект коробления при сварке

В результате неравномерного прогревания, охлаждения и усадки металла при сваривании в нём возникают напряжения. Эти напряжения могут приводить к деформациям и снижениям прочностных характеристик шва.

Для уменьшения такого эффекта в процессе сваривания под место предполагаемого шва подкладывают медную пластину. Она служит для отвода чрезмерного тепла.

Чтобы уменьшить эффект коробления металла после сваривания еще применяют метод, когда сваривают участки таким образом, чтобы деформации были примерно равны по величине но противоположны по направлению.

Мероприятия для уменьшения деформаций при сварке:

  • рационализация сварного узла
  • припуск на усадку по форме и размерам изделия
  • рационализация сборки и подготовки к сварке
  • правильный выбор способа сваривания
  • подогрев изделия на всех стадиях работы
  • проковка зоны сварного шва
  • механическая правка
  • термическая правка
  • общая термическая обработка

Высокая эффективность в борьбе с коррозиями достигается путём отпуска стальных изделий (вид специальной термической обработки стали).

Итак, мы убедились, что ручная дуговая сварка — эффективный и очень популярный метод соединения металлических деталей. Зная все нюансы выбора инвертора и электрода, вы сможете реализовать любой сварной шов. Конечно, нужна практика и профессионализм для того, чтобы выполнить его качественно.

Источник: http://www.m-deer.ru/samodelkin/tehnologiya-ruchnoj-elektrosvarki-metallov.html

Разнообразие видов сварки

Сварочный процесс формирует неразъемное соединение различных частей каких-либо металлов за счет образования новых межатомных связей.

Он заключается в создании локального или повсеместного прогрева, пластической деформации, или одновременного действия обоих факторов. Современные сварочные технологии представлены почти сотней видов автоматизированной и ручной сварки.

Три основных разновидности

Имеются три разновидности или типа сварки. По методу получения энергии соединения ее делят на термическую, термомеханическую и механическую.

К термической сварке причисляют процессы с использованием электрической дуги, газа, плазмы и других источников теплового излучения. Именно благодаря ему происходит нагрев и сварка.

В термомеханических видах кроме тепловой энергии применяют давление для получения неразрывного соединения.

В механической теплоту получают за счет трения, давления, ультразвука или взрыва.

Виды сварочных работ многообразны и их классификация производится по разным критериям. Классификация идет по способу защиты сварочной ванны, по непрерывности процесса сварки, степени механизации, используемым газам. Кроме этого имеются технологические признаки, которые индивидуальны для каждого вида сварки.

Виды сварных соединений подробно описаны в ГОСТ (государственных стандартах). Кроме этого имеется большое количество ГОСТ описывающих виды сваривания, способы контроля сварных швов, меры безопасности при производстве сварочных работ.

Термическое сваривание материалов

Термические процессы основываются на плавлении соединяемых деталей за счет тепловой энергии. Выделяю несколько видов термической сварки:

  • электродуговая (в среде защитных газов, под флюсом и прочие);
  • электрошлаковая;
  • электронно-лучевая и лучевая (лазерная);
  • плазменная;
  • газовая;
  • термитная.

Самое широкое применение получила электродуговая сварка. Но и другие виды востребованы в различных современных сферах производства и в бытовых условия.

Расплавление электрической дугой

Электродуговой вид сварки работает за счет выделения энергии в дуге из-за того, что сопротивление дуги значительно больше, чем сопротивление всей электрической цепи, образующей замкнутый контур.

Поэтому практически все тепловая энергия выделяется в дуге, разогревая ее до 4,5-6 тысяч градусов и вызывая плавление любого металла. Дуга возникает в зазоре электрода и свариваемого металла, вызывая их плавление.

При остывании создается неразрывный шов, свойства которого связаны с током, составом присадки и многими другими факторами.

Дуговое сваривание производится плавящимися и неплавящимися стержнями (электродами). В оборудовании используется инверторная технология, что позволило создать компактные производительные устройства.

При сварке заготовок с помощью электрода разжигают дугу между ним и поверхностью стыка. Это создается за счет короткого замыкания при прикосновении прутка к металлу, и последующего его отрыва на расстояние 3-5 мм.

Дуга расплавляет конец электрода и кромки свариваемого изделия. В точке образования дуги создается сварочная ванна.

Для получения сварного шва требуется вести электрод вдоль стыка со скоростью достаточной для расплавления кромок и электрода, но не достаточной для прожигания деталей.

После охлаждения металла получается сварной шов по прочности сопоставимый с основой. Электрод может быть в виде отдельного стержня в обмазке или присадочной проволоки на механизме ее подачи.

При сваривании неплавящимся стержнем электродуга возникает между ним и кромками заготовок. Происходит расплавление кромок, если необходимо и присадочной проволоки в образующейся при этом сварочной ванне. Пруток может быть угольным или из вольфрама. Электродом неплавящегося вида обычно работают при сварке меди, медных сплавов (латуни, бронзы, мельхиора) и тугоплавких металлов.

Защита флюсами и газом

Сваривание металла под слоем флюса обычно выполняется автоматически или при наполовину автоматизированном процессе (полуавтоматом). В первом случае все процессы автоматизированы, во втором процесс подачи электрода производится автоматически, а движение горелки осуществляется сварщиком.

Расплав в сварочной ванне защищается расплавом шлака от воздействия атмосферного воздуха. Шлак получается за счет расплавления флюса поступающего в ванну. Вид сварки с применением флюсов весьма производителен, к тому же получается качественный сварной шов без пор и других недостатков.

Сваривание в газе обеспечивает предохранение участка сварки от вредного воздействия паров воды, атмосферного кислорода и азота.

Это обеспечивается за счет подачи струи защитного газа через сопло горелки в сварочную зону, что позволяет вытеснить атмосферный воздух. Используется при применении неплавящихся и плавящихся электродов. В итоге получается качественный шов при высокой производительности труда.

Электрошлаковая

Электрошлаковый вид сварки осуществляется благодаря сплавлению вертикальных краев изделия с электродом. Когда электрический ток проходит через лак, выделяется тепло. Дуга присутствует только на начальном этапе. В дальнейшем металл расплавляется за счет тепла выделяемого шлаком.

С двух сторон зазора устанавливаются ползуны из меди. Их охлаждают путем подачи воды. Снизу устанавливается поддон с флюсом. Между ним и электродом разжигают дугу и подают туда проволоку.

Электрическая дуга расплавляет проволоку и флюс, из них образуется сварочная ванна, над которой всплывает легкий жидкий шлак. По мере расплавления кромок и сварочной проволоки ползуны перемещаются вверх по стыку. В итоге получается качественный шов. Благодаря такому процессу можно варить металлы большой толщины за один проход.

Лучевая

В промышленности, особенно приборостроении и электронике требуется сваривать очень мелкие детали, имеющие особые требования к процессу сварки. Выбор способа сварки в этом случае невелик. С ними могут справиться только мощный световой луч, поток электронов или плазмы.

Чтобы получить шов отличного качества, требуется высокоэнергетический источник. Это может быть лазер или другой подобный источник энергии способный сконцентрировать огромную тепловую энергию на маленьком участке и на малое время. Электронно-лучевая сварка использует энергию разогнанных до большой скорости электронов. В случае с лазером разогрев осуществляется за счет энергии фотонов.

Читайте также:  Конструктивные особенности забивных анкеров

Плазма, газ, термическая реакция

Сущность вида сварки с применением плазмы заключается в формировании струи ионизированного газа, которая является проводником тока.

Температура плазмы достигает 30000 °C, что позволяет плавить любые металлы в кратчайшие сроки. Энергия плазмы зависит от величины сварочного тока, рабочего напряжения, расхода газа. Сварочные швы получаются высокого качества, тонкие, без внутренних напряжений.

Газовое сваривание осуществляется за счет сжигания горючего газа в кислороде и выделения большого количества теплоты. Это один из старейших видов сварки.

Температура газового пламени составляет три тысячи градусов. Благодаря этому расплавляются стыки свариваемого изделия. Процесс расплавления происходит долго, что вызывает нагрев больших участков поверхности соединяемых изделий. При охлаждении вызывает большие напряжения в шве и самой детали.

При термитном сваривании используется тепло выделяемое при сжигании смеси из алюминия и оксидов железа.

Термомеханическое сваривание материалов

К термомеханическому свариванию относится кузнечная, контактная и подобные им виды. Эти способы сваривания металла используют одномоментно тепловую и механическую энергию. К этому виду относят такие технологии:

  • кузнечная;
  • контактная;
  • диффузионная;

Кузнечной сваркой называется способ, в котором свариваемые изделия сначала нагреваются до необходимой температуры в горне, а потом молотом соединяют друг с другом. Если вместо молота используется пресс, то такой способ называется прессовый.

Контактный вид имеет такое название благодаря тому, что сваривание осуществляется в месте контакта соединяемых деталей. Их сильно прижимают друг к другу с помощью специальных электродов, а затем через точку сдавливания пропускают мощный ток.

В месте контакта получается наибольшее сопротивление, что вызывает выделение основного тепла именно в этой точке. Соответственно, это приводит к расплавлению металла в точке контакта. С помощью контактной получают точечную или шовную сварку.

Контактная сварка получила широкое распространение в машиностроении, особенно в автомобилестроении. Это связано с высокой производительностью и экономичностью данного вида сварки. Она проще всего автоматизируется и широко используется в роботизированных комплексах.

Нельзя не упомянуть диффузионный вид сварки. Его сущность в предварительном нагреве заготовок и последующем их соединении с помощью деформации, которая возникает от механического давления. В таком процессе происходит диффузия атомов из одной соединяемой части в другую и получается неразрывное соединение.

Механическое сваривание материалов

При механическом способе сварки неразрывное соединение получают без внешнего источника тепла. Процесс соединения происходит под действием давления, трения, взрыва или чего-нибудь подобного, что образует межатомные связи между свариваемыми изделиями.

Сварка трением происходит в результате быстрого вращений. Она деталь так плотно прижата к другой, что при вращении происходит сильное трение и разогрев до расплавления. Это обеспечивает надежное соединение заготовок.

Если взять две металлические пластины, очистить от загрязнений и сильно прижать, то при давлениях в несколько десятков тысяч атмосфер происходит пластическая деформация, приводящая к образованию межатомных связей двух частей. В итоге получается неразрывное соединение. Такой способ называется холодной сваркой.

Чтобы возникли силы атомного взаимодействия, между двумя деталями иногда используется взрыв. В этот момент свариваемые детали сближаются так, что возникают атомные связи, которые обеспечивают надежное соединение изделий.

Еще один вид сварки – ультразвуковой. Высокочастотные волны вызывают колебания атомов в металле, и те становятся такими значительными, что вызывает атомные взаимодействия. Итог – надежное соединение.

Источник: https://svaring.com/welding/vidy/raznoobrazie-vidov-svarki

Сварка как процесс. Виды сварки

Как происходит сварка.

К электроду и свариваемому изделию для образования и поддержания электрической дуги от источников сварочного тока подводится электроэнергия. Под действием теплоты электрической дуги кромки свариваемых деталей и электродный металл расплавляются, образуя сварочную ванну, которая некоторое время находится в расплавленном состоянии.

В сварочной ванне электродный металл 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.

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 указанные операции, необходимые для образования шва, выполняются человеком вручную без применения механизмов.

При полуавтоматической дуговой сварке 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:

* электрическая дуга, питаемая постоянным током прямой полярности (минус на электроде)
* электрическая дуга, питаемая постоянным током обратной (плюс на электроде) полярности
* электрическая дуга, питаемая переменным током

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)

* 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.

Газопламенная сварка

Источником теплоты является газовый факел, образующийся при сгорании смеси кислорода и горючего газа. В качестве горючего газа могут быть использованы ацетилен, водород, пропан, бутан, блаугаз, МАФ, бензин, бензол, керосин и их смеси.

Тепло, выделяющееся при горении смеси кислорода и горючего газа, расплавляет свариваемые поверхности и присадочный материал с образованием сварочной ванны. Пламя может быть окислительным, «нейтральным» или восстановительным, это регулируется количеством кислорода.

* В последние годы в качестве заменителя ацетилена применяется новый вид топлива — сжиженный газ МАФ (метилацетилен-алленовая фракция). МАФ обеспечивает высокую скорость сварки и высокое качество сварочного шва, но требует применения присадочной проволоки с повышенным содержанием марганца и кремния (СВ08ГС, СВ08Г2С).

МАФ гораздо безопаснее ацетилена, в 2-3 раза дешевле, и удобнее при транспортировке. Благодаря высокой температуре сгорания газа в кислороде (2927 °C) и высокому тепловыделению (20800 Ккал/м³) газовая резка с использованием МАФ гораздо эффективнее других газов в том числе и ацетилена.

* Огромный интерес представляет применение для газовой сварки использование дициана ввиду весьма высокой температуры сгорания (4500 °C). Препятствием к расширенному применению использования дициана для сварки и резки является его повышенная токсичность.

С другой стороны эффективность дициана весьма высока и сравнима с электрической дугой, и потому дициан имеет значительную перспективу для дальнейшего прогресса в развитии газопламенной обработки.

Пламя дициана с кислородом истекающее из сварочной горелки имеет резкие очертания, очень инертно к обрабатываемому металлу, короткое и имеющее пурпурно-фиолетовый оттенок. Обрабатываемый металл (сталь) буквально «течет», и при использовании дициана допустимы очень большие скорости сварки и резки металла.

* Значительным прогрессом в развитии газопламенной обработки с использованием жидких горючих может дать применение ацетилендинитрила и его смесей с углеводородами ввиду самой высокой температуры сгорания (5000 °C). Ацетилендинитрил склонен при сильном нагреве к взрывному разложению, но в составе смесей с углеводородами гораздо более стабилен. В настоящее время производство ацетилендинитрила очень ограниченное и продукт дорогой, но при развитии производства ацетилендинитрил может весьма ощутимо развить области применения газопламенной обработки во всех ее областях применения.

Электрошлаковая сварка

Источником теплоты служит флюс, находящийся между свариваемыми изделиями, разогревающийся проходящим через него электрическим током. При этом теплота, выделяемая флюсом, расплавляет кромки свариваемых деталей и присадочную проволоку. Способ находит своё применение при сварке вертикальных швов толстостенных изделий.

Источник: http://xn--80aaag5b7acdc.xn--p1ai/content/svarka-kak-protsess-vidy-svarki

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector