Соединения электросваркой

В нашу эпоху ручная дуговая сварка — ведущий способ соединения отдельных деталей при создании металлоконструкций. Сегодня сварку применяют совместно с литьем, штампованием и прокатом частей заготовок изделий. Такая сварка почти повсеместно вытеснила дорогостоящие и сложные цельноштампованные изделия. Как же работает современная сварка?

Сварка электродом

Тепло, необходимое, чтобы расплавить основной металл (а также электродный стержень), получают в процессе образования электрической дуги. Расплавы металлов, как основного, так и электродного, смешиваются в образующейся при этом особой сварочной ванночке. Таким путем при затвердевании и получается сварной шов. Стальной электрод содержит специальное покрытие. Когда оно плавится, то создает защиту самой сварочной ванночки в виде шлака и газового облака. Защита нужна от азота и прочих газов, содержащихся в воздухе.

Чтобы поддерживать электрическую дугу, на электрод и свариваемую деталь подают электроэнергию от специального устройства. При действии температуры электрической дуги края свариваемых деталей (вместе с электродным металлом) плавятся. При этом образуется сварочная ванночка, некоторое время пребывающая расплавленной. Температура внутри дуги составляет не менее 4 тыс. градусов. В такой ванночке металл электрода соединяется с металлом свариваемого изделия, расплавленный же шлак всплывает. Так получается защитное покрытие. Энергию, от которой зажигается и непрерывно горит дуга, получают от специального трансформатора.

Сегодня сварку производят посредством постоянного и очень часто переменного тока. Сваривая металлические детали постоянным током, как источник питания применяют сварочные выпрямители. Однако могут употребляться и особого рода преобразователи. При сваривании переменным током употребляются сварочные трансформаторы специальной конструкции. Чаще всего применяется эл. дуговая сварка, когда используется плавящийся в дуге электрод. Подобная сварка – больше всего распространена. Ее применяют для сваривания или наплавления самых разнообразных легированных или углеродных сталей, чугунов или некоторых цветных металлов.

Заметьте, что при сваривании постоянным током сварочные швы содержат гораздо меньше брызг металла. Есть различные виды электросварки, однако чаще всего при сваривании металлов употребляются электроды как плавкие, так и неплавкие (угольные). В случае плавкого электрода швы формируются путем расплавления подобного электрода. При неплавящемся же — расплавлением особой присадочной проволоки, вводимой прямо внутрь сварочной ванночки. Ручное сваривание с поддержанием дуги посредством неплавящегося электрода происходит следующим образом: свариваемые края изделия плотно стыкуются.

Дуга горит между этим неплавким электродом (который делается из угля и даже графита) и самим сваривающимся изделием. Края деталей и особый присадочный материал, вводящийся в зону горящей дуги, разогреваются и быстро плавятся. В таком случае тоже образуется ванночка, содержащая расплавленный металл. Кристаллизуясь, металл внутри этой ванны и создает сварочный шов. Именно такой метод используют при сваривании цветных металлов или наплавляя твердые сплавы.

Когда идет сварка металла посредством плавящегося электрода, тогда электрическая дуга начинает гореть аналогично свариванию первым способом. Только в таком разе электрод расплавляется вместе с кромками изделия. Именно так получается общая ванна, содержащая расплавленный металл. Кристаллизуясь внутри такой ванночки, металл формирует шов. Такой способ чаще всего применяется при ручном сваривании металлов. При всей своей универсальности и удобстве ручная электросварка имеет не только преимущества, но и определенные недостатки. Давайте рассмотрим их подробнее.

Если вы желаете приобрести сварочное оборудование, необходимо четко осознавать, что цена оборудования для электросварки зависит от его функциональных возможностей. Вот эти основные возможности ручной электросварки, обеспечивающие решение фактически всех задач по соединению металлов:

• Возможность сваривания во всех пространственных расположениях
• Возможность сваривания в местах, имеющих ограниченный доступ
• Возможность относительно быстрого перехода между свариваемыми материалами
• Ручная электросварка – это возможность сваривания самых разных сталей, что обеспечивается широким спектром выпускаемых электродов
• Подобная сварка проста; кроме того, ее относительно легко перевозить в нужное вам место

Принципиальная схема РДС

Кроме вышеперечисленных достоинств, ручная электросварка имеет и свои недостатки. Вот основные из них:

1. Вредные условия, возникающие в процессе сваривания

2. Качество сварных соединений очень зависимо от квалификации самого сварщика

3. Низкий КПД и относительно невысокая производительность, если сравнивать с другими сварочными технологиями

Учтите, что благодаря навыкам, которые вы автоматически получаете, работая с ручным сварочным аппаратом, вы сможете сделать массу полезного для своей дачи, гаража или загородного дома. Наверняка, сделав первые успешные шаги, вы захотите сделать для себя нечто потрясающее.

После того, как мы разобрали достоинства и отрицательные черты ручной сварки, давайте выясним, как варить электросваркой. Прежде всего, чтобы возбудить дугу, сварщик кончиком электрода касается металла, немедленно отводя его кончик на 3 мм. Именно тогда вспыхивает дуга, равноудаленная длина которой поддерживается посредством постепенного опускания самого электрода, в меру его плавления. Очень важно, что перед формированием дуги вы должны закрывать лицо щитком. Есть еще и другой способ зажечь дугу: сварщик проводит кончиком электрода по поверхности детали, затем немедленно уводит его на короткое расстояние. При этом тоже возбуждается дуга.

Учтите, что дугу надо поддерживать как можно короче. Дело вот в чем: короткая дуга дает гораздо меньшее количество мелких металлических капель. Кроме того, электрод плавится в спокойном темпе, давая ровный пучок искр. В таком случае глубина проплавления выходит большей. Если ручная электросварка не будет обеспечивать достаточно большую глубину проплавления, то электрод, плавясь, станет окисляться, сильно затем разбрызгиваясь. От этого шов выходит неровный, в нем много оксидов.

Имейте в виду, что длину дуги вы можете контролировать по звуку, появляющемуся при горении. Электрической дугой оптимальной длины издается равномерный звук на одном тоне. Слишком же длинной издается более резкий тон, он часто прерывается и сопровождается громкими хлопками. Если дуга вдруг обрывается, ее возбуждают снова, тщательно заваривая провал там, где случился обрыв дуги. После этого продолжают сваривать шов.

Если свариваются особо ответственные места, которые будут работать при переменных нагрузках и подвергаться явлению «усталости», зажигать дугу разрешается только вне зоны самого шва. В противном случае это часто причиняет «ожог» поверхности, а это станет причиной будущего разрушения в этом конкретном месте сварного шва. Квалификация сварщика в случае сваривания стальных изделий имеет значительное влияние на то, сколь умело выполняется зажигание и дальнейшее контролирование длины дуги.

Отклонение сварочной дуги при сварке

Ведь от умения поддерживать длину дуги напрямую зависит качество сварных швов, а в конечном итоге — прочность соединения. Очень важно при этом умело манипулировать электродом, перемещая его по линии накладываемого шва, придавая ему требуемую форму. Трудно только то, что при такой сварке все указанные операции делаются человеком, без использования специальных механизмов, т. е. вручную.

Размеры сварочного шва не зависимы от типа (например, угловой, стыковой или прочий шов). Главным образом, они определяются режимом сваривания. Главный показатель самого шва – его коэффициент формы при проваре. Он представляет собой отношение ширины сварного шва к его глубине. Ручная дуговая сварка способна менять данный показатель в широком диапазоне. Этот коэффициент меняется уменьшением ширины сварного шва. Рост глубины проплава уменьшает его ширину, в противном случае — увеличивает ее.

В сварке важна также сила тока, поскольку с ее увеличением растет глубина проплава, уменьшение же уровня тока уменьшает проплав. Учтите, что металл плотнее, тем больше проплав при данном уровне тока. Однако на ширину вашего шва ток практически не влияет. Большое влияние на шов имеет также род тока. Сваривание постоянным током делает шов уже. Особенно заметным такое изменение сварочного шва становится на более высоких значениях напряжения (более 30 В). Общеизвестно, что ручная дуговая сварка требует электродов разных диаметров.

Их уменьшение на одинаковом токе сокращает подвижность горящей дуги, а это значительно увеличивает глубину проплава, сокращая также ширину шва. Из-за этой причины, с уменьшением поперечника электрода, значительно возрастает глубина сварочного шва. Именно повышение подвижности горящей дуги (от увеличения размера электрода) делает весь шов шире. И последний показатель — напряжение дуги. Оно почти не меняет глубины показателя глубины проплава, однако изменяет ширину сварного шва.

Когда напряжение возрастает, общая ширина сварочного шва значительно увеличивается. Когда же оно снижается — эта ширина уменьшается. Такой подход широко практикуется в автоматизированных способах сварки, чтобы регулировать ширину шва в процессе наплавки. Однако в случае ручной сварки уровень напряжения меняется незначительно (он составляет 18-22 В). Такое напряжение практически никак не меняет ширины шва. Чтобы овладеть всеми тонкостями мастерства, вам придется немало потрудиться для получения сноровки.