+7(495) 642-51-25

Технология электродуговой сварки

Главная » Блог » Технология электродуговой сварки

Услуги

Технология электродуговой сварки



Технология электродуговой сварки предполагает использование электрического разряда для повышения температуры металла и его расплавления в местах соединения элементов. Она широко распространена и в промышленности, и в быту. Ее применяют в процессе производства различных конструкций из металла. При затвердевании расплавленной массы в местах стыка образуется сварной шов, качество которого определяется технической документацией на изделие и требует определенной квалификации специалиста.


Что собой представляет технология электродуговой сварки

Понятие технология электродуговой сварки включает обширный набор физико-механических процессов, различающихся по типу применяемого оборудования (аппараты переменного тока, постоянного тока и т. д.), виду дуги, свойствам электрода и др. Она является наиболее популярным и широко используемым вариантом соединения материалов. Согласно технологии для получения неразъемного стыка необходимо обеспечить подачу тока к электроду и свариваемой детали от источника питания (трансформатора низкого напряжения). Таким образом, можно сказать, что понижающий трансформатор является наиболее важным оборудованием в арсенале специалиста по электродуговой сварке. Это устройство обеспечивает повышение силы тока до параметров, которые необходимы для плавки стали.

Следующее устройство, которое используется в данной технологии, это сварочный аппарат. Он бывает бытовым (подключается к бытовой электросети) и промышленным (для обеспечения работы такого прибора необходим трехфазный источник питания).

Электроды для выполнения шва этим оборудованием могут быть как плавящимися, так и неплавящимися (угольные, графитовые и т. д.). Технология электродуговой сварки и резки металла позволяет осуществлять не только соединение различных элементов, но и разделение заготовки на отдельные детали путем плавки стали в месте реза. Для этого используются угольные или графитовые электроды. Сваривание с помощью металлических электродов более дорогая операция, так как в этом случае стальной стержень должен быть покрыт толстым слоем специальной обмазки, которая необходима для шлакообразования.

Электрическая дуга, которая используется в данной технологии сварки, является электроразрядом в ионизированной газовой среде. Ее структура включает такие элементы, как:

  • анодная область;
  • катодная область;
  • столб разряда.

Столб дуги окружает ореол пламени. Задача электродугового разряда состоит в преобразовании электрической энергии в тепловую. По оси столба дуги температурные показатели могут достигать 7500 °С. Это дает возможность расплавлять большинство известных разных металлических составов. Анод и катод раскаляются меньше – до 4000 °С. Учитывая высокие температуры, при работе с тонкими деталями, легкоплавкими материалами, нержавейкой, легированными и углеродистыми сталями, чувствительными к перегреванию, дуга создается током обратной полярности. Для этого отрицательный контакт источника подключается к заготовке.

Технология электродуговой сварки предусматривает образование на поверхности детали расплавленного металла в углубленном кратере – сварочной ванне. Длиной дуги называют расстояние от электрода до верхнего края сварочной ванны. При проведении работ по данной технологии длина дуги может находиться в пределах от 2-х до 6-ти миллиметров. Нормальная величина этого показателя должна примерно соответствовать размеру сварочного электрода. Если дуга по длине превышает диаметр электродного стержня в 1,5 раза, то она называется длинной. Сваривание деталей производится с помощью короткой дуги. Если образуется длинная электрическая дуга, то наблюдается усиленное разбрызгивание расплавленного металла и происходит окисление его капель. В результате таких процессов создается сварочный шов с высокой пористостью и не обеспечивается нормальное сплавление. Кроме того, разбрызгивание горячего металла может привести к ожогам на незащищенных участках тела.

По технологии сварки с использованием угольного электрода длина дуги составляет от 1,5 до 2 см. С ней связано напряжение электродугового разряда (чем оно выше, тем длиннее дуга). Для того чтобы точно установить такую зависимость, необходимо учитывать наличие защитной газовой среды, вид электрода, вариант флюса и другие параметры.

На температурные показатели дуги при данной технологии влияет соотношение величины силы тока и площади поперечного сечения сварочного электрода (плотность силы тока). Чем больше этот показатель, тем выше температура электрической дуги создается. Технология ручной электродуговой сварки с использованием плавящегося электрода предусматривает проведение работ при плотности тока в пределах 10–20 А на мм2 и напряжении от 18 до 20 В. Такие параметры позволяют выполнять соединение деталей из углеродистых и легированных сталей, чугуна, цветных металлов и твердосплавных материалов, сечение которых превышает 1 мм.

Баннер

В технологии проведения электродуговой сварки может применяться как постоянный, так и переменный ток. При использовании аппаратов переменного тока дуга получается более разреженной и неустойчивой. Для обеспечения высокой стабильности электрического разряда необходимо повысить плотность тока, что может стать причиной прожигания небольших деталей. Несмотря на описанные здесь недостатки, технология электродуговой сварки с аппаратами переменного тока получила достаточно широкое распространение, что обусловлено простотой используемого снаряжения.

Электродуговая сварка с оборудованием постоянного тока отличается стабильной дугой даже при его малых величинах, что дает возможность применять эти приборы для сплавления тонких деталей. Учитывая описанные здесь обстоятельства, можно сказать, что употребление таких аппаратов для соединения конструкций пользуется высокой популярностью, несмотря на их дороговизну.

Объем расплавленного металла, который образуется в единицу времени, служит показателем производительности электродуговой сварки.

Как было отмечено выше, данная технология допускает использование 2-х видов электродов – плавящихся и неплавящихся. При применении стержней второго типа соединительный шов формируется с помощью присадочной проволоки. Она переходит в жидкое состояние при внесении в область электрической дуги. Технология сварки посредством плавящихся электродов предполагает формирование шва без применения присадочной проволоки.

Технология электродуговой сварки: виды и методы

  • Ручная электродуговая сварка

На рынке сварочного оборудования представлены аппараты для разных технологий сваривания. При выборе их определенного вида необходимо учесть материал, с которым нужно работать. Для деталей из черных или цветных металлов могут использоваться устройства ручной сварки.

Эта технология основана на том, что электрод, вставленный в электродержатель, начинает нагреваться при касании поверхности соединяемого элемента. Дело в том, что в момент контакта происходит замыкание электроцепи. После повышения температуры на кончике электрода его плавно отводят от поверхности детали на расстояние около 5 мм. При этом электрический ток начинает проходить по телу сварочной дуги.

Для повышения устойчивости разряда и защиты зоны сплавления от различных негативных воздействий технология ручной электродуговой сварки предусматривает введение в шов особенных компонентов, которые получили название раскислители. Обмазка электродного стержня, состоящая из таких веществ, обеспечивает необходимую чистоту и качество стыка.

  • Электродуговая сварка под слоем защитного флюса

Выполнение таких операций производится по похожей технологии с использованием аппаратов электродуговой сварки автоматического действия. В роли электрода в данном случае выступает специальная проволока, подача которой осуществляется из бобины. Данная технология электродуговой сварки позволяет быстро проводить работу с деталями большой толщины. Перед выполнением соединения части конструкции должны пройти специальную подготовку, которая требует дополнительных временных затрат.

  • Электродуговая сварка, которая выполняется неплавящимся электродом

Данный прием электродуговой сварки получает все более высокую популярность. Особенно распространены для такой технологии вольфрамовые стержни. Работа неплавящимися электродами осуществляется в газовой среде. Защитный газ (аргон, гелий, диоксид углерода) подается в зону сплавления через сопло аппарата для сварки. Эта технология может использоваться для соединения деталей из никеля, нержавейки и сплавов алюминия.

  • Электродуговая сварка с применением плавящейся электродной проволоки

При выполнении сварки в газовой среде часто применяется электродная проволока, которая плавится при высокой температуре. Подается она в зону термического влияния из специальной бухты в автоматическом режиме. Вместе с проволокой (через то же сопло сварочного аппарата) поступает и защитный газ. Данная технология относится к газоэлектрической категории. Ее преимущество состоит в возможности настройки дуги путем изменения состава подаваемого газа.

Дорогие читатели!

Если у Вас возникли вопросы по поводу разработки и производства:

➜   корпусов для РЭА;

корпусов для светодиодных табло и мониторов;

экранирующих конструктивов для электронных устройств.

Позвоните по телефону:
+7(495)642-51-25
или оставьте заявку.
Мы ответим на все Ваши вопросы!
Это абсолютно бесплатно!

Технология электродуговой сварки с использованием плавящейся проволоки может быть применена для соединения химически высокоактивных металлов и сплавов (магний, нержавейка, медь и т. д.). Ее преимущество заключается в следующем:

  • допускается сварка деталей, расположенных под различными углами друг к другу;
  • отличный обзор зоны соединения;
  • большая скорость сплавления;
  • высокое качество и чистота сварных швов;
  • возможность соединять как очень толстые, так и очень тонкие детали.

Еще один вариант технологии электродуговой сварки предполагает использование электродов с трубчатым сечением. Их производят из порошковой проволоки и смеси флюсов, обеспечивающих защиту сварочной ванны. В качестве присадки в процессе сплавления по этому методу выступает непосредственно электрод.

3 этапа технологии ручной электродуговой сварки

Технология ручной сварки предполагает формирование электродуги, удержание ее в нужной точке, перемещение электрода с целью создания сварочного шва.

Создание дуги

Формирование электродуги производится несколькими способами.

1. Непродолжительным прикосновением электрода к плоскости детали.

2. Быстрое перемещение электрода по поверхности металла, напоминающее чирканье спички.

После возникновения дуги для повышения ее устойчивости электрод отодвигается от поверхности детали. Расстояние, на которое следует отвести электрод, выбирается в зависимости от режима сварки и может составлять от 0,5 до 1 диаметра стержня.

Перемещение электрода

Для обеспечения надлежащего качества шва необходимо соблюдать специальную технологию перемещения электрода. Различают три вида движений.

1. Плавное поступательное перемещение с постепенным приближением и удалением электрода от поверхности детали.

2. Движение электрода вдоль оси стыка. Такое перемещение по технологии электродуговой сварки является основным. Его скорость зависит от режима сплавления, типа шва и силы тока.

3. Электрод перемещается перпендикулярно сварному шву. Это движение создает соединение элементов валиком. Уровень квалификации специалиста по электродуговой сварке должен обеспечивать уверенное держание дуги при всех вышеперечисленных вариантах перемещения электрода.

Образование сварного шва

Выбор параметра силы тока по технологии электродуговой сварки осуществляется с учетом вида стыка и диаметра электрода, который будет использован для соединения.

Для выполнения нижнего шва при работе с электродом, диаметр которого составляет 3 мм, необходимая сила тока находится в пределах от 75 до 100 А. Если подобный стык нужно выполнить 5-миллиметровым электродом, то параметры тока нужно устанавливать в диапазоне от 160 до 180 А.

Технология выполнения отвесного монтажа требует снижения показателя силы тока до 80 А для 3-миллиметрового электрода и до 150 А для 5-миллиметрового.

Выполнение верхних (потолочных) швов методами электродуговой сварки производится электродами с диаметром 3 или 4 мм. Для этого необходимо обеспечить силу тока в пределах от 70 до 100 А.

Технология электродуговой сварки различных металлов

  • Технология электродуговой сварки сталей и чугуна

Рассмотрим некоторые особенности чугуна, которые необходимо учитывать при выполнении электродуговой сварки этого материала.

  • Высокая теплопроводность определяет быстрое остывание изделий из чугуна. В результате этого в процессе сваривания происходит отбеливание материала (на детали формируется налет хрупкого металла). Этот белый слой не поддается обработке.
  • Чугун отличается минимальной пластичностью, поэтому при перенапряжении этого материала в ходе электродуговой сварки возможно образование трещин.
  • Чугун содержит большой процент углерода, который в процессе сплавления выгорает (преобразуется в окись СО). Результатом такого механизма может быть формирование пор.

По технологии электродуговой сварки чугуна требуется, чтобы поверхность материала была чистой и гладкой. Это условие необходимо для обеспечения надлежащего качества изделия и предотвращения появления трещин. Различают два варианта электродуговой сварки чугуна:

  • горячее сваривание (с подогревом);
  • холодное сваривание (без подогрева).

В свою очередь, сплавление с предварительным прогревом разделяется на полугорячее и горячее.

Технология сварки чугуна с подогревом применяется в тяжелом машиностроении. Это более сложная процедура, требующая наличия специальных приспособлений для повышения температуры деталей.

Чаще всего изделия, которые подлежат электродуговой сварке, необходимо подогревать до уровня 250–650 °С. Не допускается повышение температуры чугунных деталей свыше 750 °С, так как это приводит к их плавке. Технология выполнения электродуговой сварки такого металла предполагает ее проведение с малой силой тока. Это требование необходимо для снижения остаточного напряжения материала.

Чрезмерно высокие температуры в процессе сварки также могут стать причиной появления трещин. После сплавления чугунные детали необходимо охлаждать постепенно. Для этого их помещают в песок, либо покрывают специальными теплоизоляторами.

При технологии холодной сварки (без подогрева) надо строго контролировать дугу и выполнять соединение участками минимально возможной протяженности. Рекомендованная длина сварного шва не должна превышать 2,5 мм. Здесь также необходимо обеспечить плавность остывания.

  • Технология электродуговой сварки легированных сталей

Особенность электродуговой сварки легированных сталей заключается в необходимости сохранения их уникальных характеристик и заданных параметров соединения деталей.

  • Технология электродуговой сварки цветных металлов

Электродуговая сварка цветных металлов наиболее широко применяется в процессе ремонта автотранспорта и различной техники. Это объясняется тем, что в механизмах таких машин много конструкционных элементов производится из алюминия и сплавов цветных металлов.

Особенности меди, латуни или бронзы, заключающиеся в высокой текучести этих материалов в жидком состоянии и быстром растворении газов (особенно кислорода, что способствует окислению металлов), приводят к тому, что для их электродуговой сварки не рекомендуется использовать плавкий электрод. Кроме того, цветным металлам присущ высокий коэффициент линейного расширения. Участки деталей из этих материалов, попадающие в зону сварки, испытывают структурные преобразования.

Технология электродуговой сварки медных сплавов предписывает использование электродов «Комсомолец-100», МН-5 или ОЗБ-1. Кроме того, для таких работ может применяться угольный электрод с аппаратами постоянного тока прямой полярности. Хорошие результаты при выполнении монтажа медных деталей демонстрирует аргонная сварка с электродами из вольфрама. В качестве присадки при таком варианте сплавления используются прутки круглого или квадратного сечения, которые сделаны из того же материала, что и соединяемый элемент. При работе угольными электродами шлакообразующий слой изготавливается из буры, прокаленной до 500–550 °С. После сварки для повышения качества наплавленного шва его нужно проковать в температурном режиме не более 500 °С.

Для соединения латунных сплавов технология электродуговой сварки предписывает применять прутки, содержащие цинк. Процесс его плавления сопровождается выделением ядовитых паров, поэтому необходимо выполнять все действия в респираторе и обеспечить нормальную вентиляцию рабочего места.

  • Технология электродуговой сварки алюминия

Поскольку сплавы алюминия подвержены высокой степени окисления даже в нормальных условиях, то на деталях из них образуется пленка оксида Al2O3, отличающаяся высокой плотностью. Температура плавления этого слоя намного выше, чем аналогичный показатель для алюминия (2050 °С против 660 °С). Именно с этой особенностью и связаны основные сложности электродуговой сварки этого металла. Еще один фактор, оказывающий влияние на технологию соединения алюминиевых сплавов, заключается в их высокой текучести в жидком виде.

Электроды и присадочные материалы для электродуговой сварки алюминия должны изготавливаться из материалов, близких по химическому составу к металлам, которые подлежат свариванию. В шлакообразующем слое электродов, используемых для таких работ, присутствуют хлористые и фтористые соли калия и лития. Эти составляющие способствуют быстрой ошлаковке оксида алюминия. В процессе сплавления аппаратами постоянного тока обратной полярности происходит более эффективное разрушение пленки оксида алюминия за счет катодного распыления. Если электродуговая сварка выполняется электродами диаметром от 4 до 6 миллиметров, то процедура проводится с использованием токов силой от 120 до 150 А. По окончании формирования шва технологией предусмотрено удаление шлака с помощью горячей или подкисленной воды и стальной щетки. Эта процедура позволит предотвратить разъедание металла. До начала выполнения сваривания деталь необходимо очистить металлической щеткой и обезжирить с помощью ацетона или бензина.

Электродуговая сварка элементов из чистого алюминия производится электродами ОЗА-1. Для сплавов этого металла типа силумин по технологии необходимо использовать электроды марки ОЗА-2.

Для предотвращения появления трещин и коробления деталей перед выполнением сварочных работ изделия из алюминия и его сплавов необходимо прогреть до 200–350 °С. Чем габаритнее изделие, тем выше должна быть температура. Для измерения степени прогрева используют специальные карандаши или термопары. При заваривании трещин необходимо засверлить их концы и разделать кромки под углом, приближенным к прямому. Чтобы предотвратить растекание жидкого алюминия или его сплавов, технологией предусмотрено использование глиняных или стальных подкладок. Длительное охлаждение сварного шва и проковка позволяют обеспечить его мелкозернистую структуру. Для снятия внутреннего напряжения материала деталь необходимо подогреть до 300 °С и медленно понижать температуру.

Высокое качество швов при соединении изделий из алюминиевых сплавов обеспечивает аргонное сваривание без использования флюса. При проведении работ по такой технологии необходимо тщательно удалить с поверхности детали оксидную пленку.

Соблюдение каких норм требует технология электродуговой сварки

  • Безопасность работ при электродуговой сварке

Чтобы получить полное представление о приемах выполнения неразъемных соединений металлов путем нагревания и расплавления, необходимо ознакомиться с техникой безопасности при работе со сварочными аппаратами. Начинающие специалисты нередко пренебрежительно относятся к защитным мероприятиям, что приводит к тяжким последствиям.

Отдельное внимание следует уделить безопасному использованию электрооборудования. Перед выполнением работ нужно проверить надежность изоляции силового кабеля. Запрещается использование электродуговой сварки под дождем или в условиях высокой влажности.

Работы должны выполняться с применением средств индивидуальной защиты. В первую очередь необходимо обезопасить глаза. В процессе электродуговой сварки выделяется большое количество ультрафиолетовых лучей, которые несут опасность для зрения работника. Для защиты глаз используется специальный щиток с затемненным стеклом.

  • Техника исполнения работ

Сварочные работы выполняются с помощью энергии тепла, производимой электрическим разрядом. Для формирования сварочной дуги применяют электроды. Эти приспособления плавят края соединяемых деталей и способствуют соединению жидкого металла путем формирования шва. Электроды представляют собой проволоку определенного диаметра, на которую наносится специальный шлакообразующий слой. Для разных материалов и сплавов предназначаются свои виды электродов.

  • ГОСТ: сварка ручная электродуговая

Существует отдельная система стандартов, определяющих особенности технологии электродуговой сварки. В нее входят типы соединений, качество электродов, требования по сплавлению алюминиевых деталей и т. д. Так, методика формирования сварных швов при изготовлении металлоконструкций регулируется ГОСТ 5264-80 (прямой/скошенный/скошенный с замком шов).

ГОСТ 14771-76 описывает нормы электродуговой сварки в газовой среде. Существуют также стандарты, которые определяют методы работы со сварочным оборудованием. На промышленных предприятиях к выполнению требований нормативов и стандартов относятся со всей серьезностью. Профессиональный специалист обязан знать и выполнять требования ГОСТ. Электродуговая сварка в бытовых условиях не так строго, но все же также должна выполняться согласно стандартам. К примеру, по ГОСТ 26-291-79 можно определить, какие именно электроды нужно использовать по технологии для того или иного металла.

В стандартах можно найти описание соединений конструкционных элементов:

  • внахлест (часть одного элемента накрывает поверхность другой детали).
  • встык (детали свариваются в одной плоскости).
  • соединение углом.
  • торцовая сварка в форме «Т».

ООО «Треком» специализируется на проектировании и изготовлении корпусов для РЭА. Предприятие укомплектовано новейшим профессиональным оборудованием – промышленными полуавтоматами и инверторами для электродуговой сварки.

Огромный опыт и высокая квалификация специалистов ООО «Треком» в области электродуговой сварки позволяет компании выполнять заказы любой сложности в точном соответствии с требованиями действующих ГОСТ.

Вы можете позвонить нам по телефону: +7(495)642-51-25
или