Ручная дуговая сварка

Ручная дуговая сварка – это быстрый и хороший способ неразъемного соединения деталей из металла. Сварка кузнечным способом была известна людям уже пару тысячелетий назад, она отличалась большой трудоемкостью и требовала долгого обучения и накопления навыка. В начале 20 века стала использоваться электродуговая сварка, металл нагревался до температуры плавления при помощи электрической дуги. За сто лет возможности электродуговой сварки значительно возросли, а удобство работы сварщика повысилось. Теперь такой технологией может овладеть любой домашний умелец.

Процедура выполнения дуговой сварки

Технология ручной дуговой сварки состоит из таких ключевых операций

• Подготовка заготовок и оборудования. Свариваемые поверхности следует внимательно почистить от коррозийного разрушения, остатков устаревшей краски и прочих жидких и твёрдых загрязнений. Чистку проводят механическим и химическим способом. Заготовки размещают на сварочном столе или на полу таким образом, чтобы просвет между соединяемыми деталями был очень маленьким, и фиксируют струбцинами и иными устройствами. Один кабель от аппарата для сварки присоединяют к детали, другой к держателю электрода.
• Розжиг дуги. Подают напряжение на электрод и подносят его к заготовкам, кратким касанием и отведением на 3 мм разжигают дугу. Ручная дуговая сварка возникла.
• Выполнение шва. Держатель ведут вдоль линии сварочного соединения с одинаковой скоростью, сохраняя расстояние до детали. По завершении операции напряжение отключают.
• Завершающие операции. Выполняется очистка соединения от окалины и неровностей, крепления с деталей убираются, и они предаются на последующие операции.

Процесс дуговой сварки

В зависимости от свойств изготавливаемой конструкции и соединяемых материалов, в технологию дуговой сварки могут включаться и остальные операции, такие, как подготовительный нагрев заготовок, подача защитного газа и остальные. Но во всяком случае ручная сварка просит от сварщика точного глазомера, хорошей координации движений и твёрдой руки.

Рабочий принцип

Тепло, достаточное для плавления кромок соединяемых заготовок, получают от электрической дуги. В зоне действия дуги образуется область жидкого расплава, в которой смешивается металл двух заготовок. При остывании они кристаллизуются и образовывают одно целое, или шов сварки. Эту область расплава, перемещающуюся вслед за электродом и дугой вдоль линии шва, называют сварочной ванной. Железный электрод стержень покрывают специализированным составом, или флюсом. При нагреве он расплавляется, выделяя благородный газ, создающий защитное облачко над зоной для работы и мешающий окислению расплава.

Схема ручной дуговой сварки

Для поддержки электродуги на держатель и на заготовки подают напряжение от источника.

Ручную дуговую сварку ведут как постоянным, так и электрическим током. Для этого используются специальные или многофункциональные источники.

Ручная дуговая сварка цветных металлов и сплавов, выделяющихся очень высокой химической активностью в нагретом состоянии, проходит в атмосфере собственно подаваемых в зону для работы защитных газов.

Устройство трансформаторного аппарата

Ученые и изобретатели регулярно вносят улучшения и изобретают новые методы для такой значительной в жизни людей технологии, как ручная дуговая сварка

Характерности ручной дуговой сварки

Основной особенностью технологии считается создание неразъемного, крепкого и долговечного соединения заготовок. Дуговая сварка — пожалуй, самая распространенная сегодня сборочная операция. Ее используют при изготовлении совершенно разных изделий и конструкций, включая высоконагруженные узлы, сохраняющих крепость при статических, динамических и периодических нагрузках, в условиях сложных температур, агрессивных сред, больших и невысоких давлений и радиационного облучения.

Но, кроме очевидных достоинств, методу свойственны и недостатки:

• Вредные факторы, влияющие на здоровье сварщика.
• Зависимость качества от квалификации и опыта.
• Малая производительность.

Последний фактор не так важен при ограниченном объеме работ, типичном для домашней мастерской.

Используемые электроды

Все электроды подразделяются на две большие группы:

Плавкие применятся намного шире, они расходуются в процессе работы, а их металл включается в шовный материал. Флюсовый порошок, которым они обмазаны, сгорает в пламени электродуги. При этом выделяются химически малоактивные газы, образующие защитную атмосферу над сварочной ванной.

Неплавкие делается из тугоплавкого материала, в основном вольфрама, они не расходуется во время сварки и служит лишь для подведения тока к дуге. Защитную атмосферу в этом случае создают подачей газа через шланг или насыпая флюсовый порошок вдоль линии сварки.

Кроме того, они различаются по диаметру. Диаметр определяет как сварочный ток, который на него необходимо подать, так и максимальную толщину соединяемых деталей.

Источники питания

Для ручной электросварки применяют следующие разновидности источников тока:

• Трансформаторы. Уходящий в прошлое, громоздкий и очень тяжелый источник. Преобразует высокое напряжение питающей сети в пониженное, пропорционально увеличивая силу тока. Ручная дуговая сварка переменным током требует высокого мастерства сварщика, источник сильно зависит от стабильности параметров питающей электросети и вызывает в ней помехи и броски напряжения. Не рекомендуется для начального обучения.
• Выпрямители. Представляет собой тот же громоздкий сварочный трансформатор, дополненный выпрямительным блоком. Ручную дуговую сварку ведет постоянным током, но при этом сохраняет остальные недостатки трансформатора.
• Инверторы. Современный сварочный аппарат. В нем переменный ток из сети путем многократных преобразований превращается в постоянный ток, напряжение которого стабилизировано. Работа его не зависит от изменений напряжения в питающей сети, и сам он также не вызывает бросков напряжения. Отличается малым весом и габаритами, его легко переносить, а маломощные модели вообще можно носить на плечевом ремне. Это очень удобно при сварке протяженных конструкций, например, заборов. Оснащен электронными системами стабилизации параметров дуги и защиты от прилипания электрода. Идеально подходит как для начального обучения, так и для дальнейшей работы. Доступен по цене.
• Полуавтоматы. В качестве источника тока используется инвертор. В этом классе аппаратов используется сварочная проволока, подаваемая в рабочую зону специальным механизмом. Вместо флюсового напыления применяется прямая подача газа из баллона в рабочую зону. Многократно превосходит инвертор по производительности и по диапазону доступных для соединения металлов и сплавов. В несколько раз дороже инвертора равной мощности.

Для начального обучения и небольших объемов работ лучше выбрать инвертор, для сложных работ или больших объемов больше подойдет полуавтомат.

Положение электродов во время работы

От правильного положения и траектории движения электрода во время ручной дуговой сварки напрямую зависит как качество соединения, так и производительность работы сварщика

Наиболее распространены траектории, ориентированные вдоль оси электрода. Движение таким образом помогает поддерживать оптимальный дуговой зазор. Слишком короткая дуга вызывает перегрев рабочей зоны, разбрызгивание металла и прилипание электрода. Слишком длинная дуга может вызвать непровар, появление пор или угасание дуги.

Далее следует освоить равномерное движение вдоль линии соединения деталей. Если движение будет строго поступательным, получится ровный и тонкий шов, ширина которого может превышать диаметр электрода не более чем в полтора раза. Такую траекторию используют для сваривания листов и профилей малой толщины, при исполнении многослойных соединений.

Следующий тип траектории — к продольному движению добавляются короткие поперечные перемещения, напоминающие очень плотную строчку «зигзаг» на швейной машинке. Здесь также очень важно следить за тем, чтобы в крайнем положении каждого «стежка» не увеличивался дуговой зазор.

Надо выполнять движение змейкой всей кистью. Такой вид траектории позволяет добиться существенно большей ширины и глубины проплавки.

Ширина такого сварочного соединения может в три, а у опытного сварщика — и в пять раз превышать диаметр электрода.

Основы безопасности при работе

Ручная дуговая сварка является источником повышенной опасности. Основные факторы, вредящие здоровью сварщика и лиц, работающих рядом с ним, следующие:

• Высокая температура дуги и рабочей зоны, могущая вызвать ожоги.
• Разбрызгивание раскаленного металла и разлет частиц шлака при зачистке.
• Мощное ультрафиолетовое излучение, приводящее к заболеваниям кожи и глаз вплоть до слепоты.
• Высокое напряжение питающей сети.
• Вредные сварочные газы и пары металла, вдыхание которых приводит к отравлению и заболеваниям органов дыхания.
• Пожароопасность.

Электрододержатели и защитные приспособления

Исходя из этого, следует соблюдать следующие требования по безопасности

• Использовать индивидуальные средства защиты: маску со светофильтром, респиратор, краги сварщика и невоспламеняющуюся спецодежду и обувь.
• Обеспечить качественную вытяжную вентиляцию.
• Перед началом работы осмотреть оборудование на предмет отсутствия механических повреждений и нарушения изоляции.
• Надежно закрепить свариваемые заготовки инвентарными крепежными приспособлениями или специальной оснасткой.
• Не загромождать рабочую зону, следить за положением кабелей и шлангов.
• После окончания сварных работ выключить оборудование.

Выполнение этих требований позволит сохранить здоровье и сберечь материальные ценности.

Что влияет на качество и размеры сварного шва

Одна из важных характеристик, определяющих качество сварного соединения — это провар, определяемый как отношение ширины шва к его глубине в поперечном сечении.

На геометрические показатели влияют следующие факторы:

• Сила тока. Чем она больше, тем большей глубины проплава можно достигнуть. Глубина проплава зависит также от плотности свариваемого материала — чем плотнее металл, тем меньшей глубины удастся добиться при той же силе тока. Сила тока не оказывает существенного воздействия на ширину.
• Тип применяемого тока. При сварке постоянным током соединение получается более узким, а при использовании переменного тока той же интенсивности-более широким.
• Диаметр электрода также оказывает влияние на глубину и ширину шва. При большем больше диаметре электродуга получается мощнее, позволяя получить более широкий шов.
• Рабочее напряжение также влияет на параметры шва — при его повышении ширина шва увеличивается.

Схема сварки под флюсом

Флюс, сгорая в пламени дуги, выделяет защитные газы, а твердые остатки образуют шлак, также попадающий в сварочную ванну.

Химический состав шлака оказывает сильное влияние на качество.

• улучшает качество обработки стали;
• стабилизирует тепловой режим рабочей зоны и повышает скорость плавления;
• облегчает формирование сварного шва;
• повышает стабильность электродуги.

Существует способ ручной дуговой сварки, при котором используются цельнометаллические плавящиеся электроды, а флюс в виде порошка насыпается вдоль линии будущего шва. По мер прохождения сварочной ванны порошок плавится, а при остывании шлак отделяется от поверхности сваренного металла. Такой способ применяет на промышленных предприятиях в специальных случаях.

В целом автоматическая сварка дает намного лучшие, а главное, стабильные результаты качества работ, чем ручная дуговая. Причина этого заключается в том, что все параметры процесса, включая положение сварочной головки, угол ее наклона и расстояние до поверхности контролируются компьютером. К тому же автомат не утомляется, его внимание не рассеивается и он не подвержен влиянию вредных факторов рабочей зоны.

Как варить швы в разных положениях

Ручная дуговая сварка позволяет варить в самых разнообразных положениях. ДЛЯ каждого из них существуют свои технологические указания, направленные на обеспечение высокого качества работ.

Параметры режима ручной дуговой сварки

Нижнее положение

Сварщик находится сверху относительно рабочей зоны, заготовки расположены горизонтально. Это самое простое и самое распространенное положение. В нем необходимо следить лишь за полным проплавлением сечений и не допускать прожогов. Требуется надежно закрепить заготовки инвентарными крепежными средствами, а под них подложить специальные монтажные прокладки из меди.

Вертикальное положение

В этом положении начинает действовать такой осложняющий работу фактор, как земное притяжение. Под его воздействием расплавленный металл будет стремить покинуть сварочную ванну и стечь вниз. Работу рекомендуется вести в направлении снизу вверх, чтобы стекающие расплавленные капли попадали на сформированный шовный материал. Этот прием заметно снижает скорость работы, но позволяет сохранить качество. При выборе направления сверху вниз скорость повысится, но заметно упадет глубина проплава.

Сварка вертикальных швов

Потолочное положение

Это самое сложное положение, в котором приходится работать сварщику. Чтобы расплавленный металл не пролился вниз, требуется снизить вес сварочной ванны до такой степени, чтобы он удерживался силами поверхностного натяжения. Это достигается уменьшением скорости и периодической приостановкой работ для того, чтобы металл успевал схватываться.

Ручная дуговая сварка в потолочном положении

Умение работать в потолочном положении — признак высокой квалификации сварщика.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.