Электродуговая сварка и ее виды

Обновлено: 30.04.2024

Тема 3.2.1 Дуговая сварка. Сущность процесса

Вопросы:

2. Понятие об электрической дуге и ее основные свойства.

3. Сварочная проволока.

1. Дуговой сваркой называют сварку плавлением, при которой нагрев осуществляется электрической дугой. Электрическая дуга представляет собой длительный устойчивый электрический разряд между двумя электродами в ионизированной атмосфере газов и паров металла. Явление электрической дуги открыл В. В. Петров в 1802 г. Русский инженер Н. Н. Бенардос в 1882 г. первым в мире применил электрическую дугу для сварки металлов угольным электродом на постоянном токе. В 1888 г. русским инженером Н. Г. Славяновым был разработан способ дуговой сварки металлическим электродом, который в настоящее время является самым распространенным в технике. Этим способом можно сваривать постоянным и переменным током. В 1940 г. советский ученый Е. О. Патон разработал автоматическую сварку металлов под слоем флюса. Наша страна является родиной многих других открытий в области сварочного производства. Преимущественное применение имеет сварка переменным током. Это связано с тем, что стоимость электросварочного оборудования и расход электроэнергии для переменного тока значительно ниже, чем для постоянного.

Электрическая дуговая сварка в настоящее время является важнейшим промышленным видом сварки металлов и занимает по числу действующих установок, занятых рабочих и стоимости выпускаемой продукции, первое место среди других способов сварки.

Рис. 65 Способы электродуговой сварки:

а – неплавящимся электродом (способ Бенардоса); б – плавящимся электродом (способ Славянова); в – сварка дугой косвенного действия; г – сварка трехфазной дугой

Источником тепла при дуговой сварке служит электрическая дуга, которая горит между двумя электродами; при этом, как правило, одним электродом является свариваемая заготовка. В зависимости от материала и количества электродов, а также способа включения электродов и заготовки в цепь электрического тока различают следующие способы дуговой сварки:

сварка неплавящимся электродом (рис. 65, а) – угольным (способ Бенардоса) или вольфрамовым. Соединение осуществляется либо путем расплавления только одного основного металла 2,либо с применением присадочного металла;

сварка плавящимся электродом по способу Славянова (рис. 65, б). Электрод 1 подается в сварочную ванну жидким металлом;

сварка дугой косвенного действия (рис. 65, в). Дуга горит между двумя плавящимися или неплавящимися электродами 1,основной металл 2 нагревается и плавится теплом, излучаемым столбом дуги;

сварка трехфазной дугой (рис. 65, г). Два электрода 1 и деталь 2 подключены к разным фазам трехфазного тока; дуга возникает между электродами, а также между каждым электродом и основным металлом.

2. Электрическая дуга является мощным электрическим разрядом в ионизированной газовой среде. При низкой температуре газ не проводит электрический ток. Газ может проводить электрический ток лишь в том случае, если в газе появляются электрические частицы – ионы, и в этом случае его называют ионизированным. При дуговом разряде выделяется значительное количество тепла, происходит ионизация газов.

Сильно ионизированный газ столба электрического разряда – дуги обладает повышенной электропроводностью, приближающейся к электропроводности металлов, и обеспечивает поддержание устойчивого разряда при прохождении тока. Основаниями столба дугового разряда служат резко ограниченные области на поверхности электродов –электродные пятна (катодные и анодные). Ионизация газа происходит в основном в результате соударений молекул с электронами, имитирующими с поверхности отрицательного электрода (катода). С увеличением силы тока увеличивается кинетическая энергия электронов.

В дуге происходит взаимная бомбардировка катода положительными ионами и анода отрицательными ионами и электронами; в результате этого кинетическая энергия частиц переходит в тепловую и происходит нагрев и расплавление электрода и основного металла.

На рис. 66 схематически показан процесс зажигания дуги при сварке. Он состоит из трех этапов: короткое замыкание электрода на заготовку, отвод электрода на расстояние 3…6 мм и возникновение устойчивого дугового разряда.

Короткое замыкание (рис. 66, а) производится с целью разогрева торца электрода 1 и основного металла в зоне контакта с электродом 2. После отвода электрода (рис. 66, б) с его разогретого торца, являющегося катодом, под действием электрического поля происходит эмиссия электронов 3. Столкновение быстродвижущихся по направлению к аноду электронов с молекулами газон и атомами паров металлов приводит к их ионизации 4. В результате дуговой промежуток становится электропроводным и через него начинается разряд электрического тока. Процесс зажигания дуги заканчивается возникновением устойчивого дугового разряда (рис. 66, в).

29 основных видов сварки металла используемых на практике

В статье Вы найдете 29 применяемых в настоящее время видов сварки. Мы подготовили для Вас подробное описание современных технологий, их подробное описание и область применения.

Основные группы

В настоящий момент используется три основных варианта выполнения работ:

механический;
термический;
термомеханический.

Введение электроники позволило повысить производительность и точность, автоматизировало процесс.

Работы термического класса

В таком варианте соединение обеспечивает тепловое воздействие. Высокие температуры оплавляют стыки. При охлаждении они кристаллизуются. Источником подачи тепла становится:

газовая горелка;
поток плазмы;
электрическая дуга.

Узнавая, какие бывают сварки и технологии проведения соединений следует оценивать и квалификацию работников.

Электросварка электродугового типа

Является наиболее распространенным вариантом выполнения. Разогрев металла выполняется за счет взаимодействия анода и катода, с высвобождением энергии большой мощности. Плавление заготовки в такой ситуации происходит к образованию сварочной ванны.

Кристаллизация сплава также происходит в процессе остывания. По прочности полученное соединение аналогично свариваемым металлам. В таком варианте классификация различных видов сварки включает следующие типы.

Ручная дуговая ММА

При проведении используются представляющие собой металлический стержень с обмазкой штучные электроды. Выполняется под постоянным воздействие переменного или прямого тока. Преимуществом становится образование при плавлении расходников облака состоящее из смеси газов (по большей части из СО2), формирующего защиту от окисления свариваемого металла.

При обмазке используются разнообразные химические соединения. В сварочной ванне они способствуют формированию дополнительной защиты сварочного шва и поддерживают стабильное горение электрической дуги.

Аппараты способны работать в любом положении, в том числе в труднодоступных местах, сваривая любые металлы. Технология в равной мере доступна новичкам и профессионалам. Направления использования создание металлоконструкций, в частном предпринимательстве, на станциях технического обслуживания транспортных средств.

TIG (аргоновая сварка)

Используются вольфрамовые, графитовые, неплавящиеся, угольные электроды. В роли инертного газа применяется азот, аргон, гелий или их смесь. Сварной шов включает только металл заготовок и присадки.

Присадка, которой выступает металлическая полоса или пруток, по составу идентичные свариваемым металлам. Использование инертных газов требуется с целью защиты от атмосферного воздуха. Это обеспечивает стабильное горение электрической дуги и исключает окисление металла.

Полуавтомат MAG (MIG)

Применяется в качестве присадочного материала проволока, поступающая в рабочую зону через горелку. Параллельно подается активный или инертный газ, состав которого определяется в зависимости от выбранного материала работы. Выполнение возможно только при непрерывном контакте с электрическим током, образующим много брызг.

За счет этого шов теряет аккуратность, что компенсируется высокой производительностью. Расходный материал подается в автоматическом режиме. Выполняется сваривание широкого спектра материалов от марганца или чугуна до меди и алюминия. Соединяются разнотипные материалы.

Что представляет сварка под флюсом

Проводится с использованием специальных флюсовых порошков, обеспечивающие рабочую область выделяющимся в процессе плавления защитным газом. Флюс поддерживает сохранение расплавочной дуги и обеспечивает защиту расплава. Процесс полностью автоматизирован от подачи флюса до перемещения вдоль стыка. Среди направления использования создание:

модулей спутников;
башенных кранов;
корпусов морских судов;
иного оборудования где применяются протяженные швы и швы большой толщины.

Формируется шов повышенной прочности, необходимый для создания оборудования, выдерживающие сложные условия эксплуатации. Такие, как огромное давление и экстремальные температуры.

Газоплазменная

Сегодня виды сварки и конечно их краткая характеристика включает и этот все реже используемый вариант. Она состоит из образования по ходу сварочного шва все новых ванночек под воздействием горелки. Поддержание её горения обеспечивает подача в смеси с кислородом одного или нескольких горючих газов. Технология сложнее дуговой. Используется чаще всего опытными специалистами за счет универсальности и мобильности.

Сваривание обеспечивает высокая температура открытого пламени, образующаяся при горении кислорода с такими горючими газами, как ацетилен, водород, бутан, пропан и другие. Наиболее эффективным признается использование метилацетиленовая фракция. В зависимости от типа горючего газа температура составляет:

2927 с кислородом;
4500 при соединении кислорода и МАФ;
ацетилендинитрилом 5000.

Используется открытое пламя, не зависящее от энергоснабжения. За счет этого широко применяется в «полевых» условиях. Остывание происходит постепенно, что удобно в работе с листовыми материалами.

Использование метода непригодно в промышленных условиях за счет отсутствия возможности автоматизации и низкого уровня производительности. Высокая сложность работы требуется приглашения профессионала. При рассмотрении виды сварки какие бывают и какой уровень квалификации, этот считается одним из наиболее сложных.

Электрошлаковый тип

Кромки деталей соединяются при нагреве под воздействием электроэнергии флюса. Она предварительно насыпается между соединяемыми элементами. Дополнительно применяется расплавленный пруток или проволока. Рекомендована при соединении деталей из чугуна или, реже, цветных металлов. Используется для соединения крупногабаритных деталей в промышленности. Эффективна со всеми видами металлов.

Термитная

Название вызвано использованием при нагреве металла термита. Требуется в «полевых» условиях, при отсутствии постоянного источника электроснабжения и газовых баллонов. Является простым для выполнения вариантом деятельности. Чаще всего используется при наплавке конструкций, а также соединения хрупких и чугунных сплавов в соответствии с требованиями ГОСТ Р 57181-2016. При соединении используются порошковые смеси, в процессе горения которых образуется большое количество энергии под воздействием которого металлы переходят в полужидкое состояние.

Литейный способ

Еще один тип работ, в наши дни применяемый все реже. Он заключается в заливке предварительно подготовленного места работы жидким перегретым металлом. Нагрев может производиться, например, в тигле. Процесс сходен с выполнением отливок. Место сварки требуется заформовывать, просушивать и прокаливать. При подогреве изделия в заформованный стык заливают перегретый расплавленный металл.

В современном производстве методика наиболее применима в работе с драгоценными благородными материалами. Проводится работа с изделиями из бронзы, посудой, украшениями. Именно так в древности выполнялись свинцовые трубы трубопроводов.

Использование лазера

Один из современных типов технологий. Энергетическим источником становится лазер, обеспечивающий особую прочность готовых изделий. Рекомендуется в работе с конструкциями сложной конфигурации. При соединении создается гладкий и эстетичный ровный шов, лишенный малейших искривлений. Применяется для соединения элементов из алюминия, серебра, нержавейки.

При плавлении и нагревании используется лазерный луч с монохромным потоком генерируемого лазером светового потока. Контроль потока обеспечивает фокусировка линз и отклонение призм. При работе применяются автоматические, полуавтоматические и роботизированные устройства. Плавление происходит размеренно и точно. Необходимость использования вакуума отсутствует.

Электронно-лучевая (ЭЛС)

Один из самых новых и современных способов соединения тугоплавких материалов. Метод разработан в середине ХХ века. Удобен с целью надежного соединения толстостенных и тонкостенных изделий, исключая или сводя до минимума возможность при нагреве деформироваться. Может применяться и при обработке керамики.

Главным способом использования становится готовность электронов переносить энергию. Потоки зараженных частиц образуются в условиях вакуума.

Тлеющим разрядом

Сварка тлеющим разрядом осуществляется путем взаимодействия диффузии за счет применения индукционного нагрева. За счет этого соединение происходит на атомарном уровне.

Световая

При проведении соединения используется мощный световой луч. В качестве источника его подачи используется угольная дуга, дуговые газозарядные лампы. Самым перспективными сегодня считаются дуговые ксеоновые лампы, баллоны которых наполнены ксеоном под давлением 4-10 ат (0,4-1 МН/м2). Давление при работе лампы дополнительно возрастает до 10-30 ат (1-3 МН/м2). При этом дуговой разряд сильно сжимается и образует высококонцентрированный источник лучистой энергии достигающий по температуре разряда 12 000 °С. Повышение плотности лучистого потока формируется за счет использования комбинированных полиэлипсоидных систем. Дуговые ксеоновые лампы обеспечивают фокусировку потока.

Индукционная

Сваривание обеспечивает нагрев под воздействием индукционного тока, формирующегося в сварочном аппарате под воздействием индукционного тока. Подобные инновационные виды отличаются повышенной точностью. Индукционная катушка возбуждается за счет использования тока высокой частоты.

Термомеханический класс

При выполнении такой работы используется сочетание термического и механического воздействия. Такие виды сварки включают:

прессовую;
контактную;
диффузную;
кузнечную.

Соединение осуществляется при помощи тепловой энергии. Стоит рассмотреть данные виды сварки и их характеристики.

Контактны тип

Точечная технология выполняемая с помощью использования электрического тока. Применяется как в бытовых, так и в производственных условиях. Сочетание сильного нагрева и давления формирует прочное соединение с ровной поверхностью. Особенно удобен для однотипных изделий и тонких деталей.

Точечная

Аппараты для точечной сварки часто используются даже в бытовых условиях. Популярна в работе с тонкими изделиями. Часто используется при изготовлении электротехнических приборов, листовой стали, имеющей толщину не более 2 мм.

Шовная

Контактная шовная роликовая сварка предполагает соединение деталей швом, состоящим из отдельных точек, выдерживающим повышенные нагрузки. Соединение для дополнительного увеличения прочности часто соединяются внахлест. При выполнении работ ток подводится к крутящимся дисковым электродам. По линии шва постоянно катятся ролики, обеспечивая плотное прижатие друг к другу элементов. Рекомендовано для работы с тонкими листами. Характеризуется высоким уровнем производительности.

Сварка оплавлением

Как правило высокотехнологичный способ соединения деталей. Относится к электротермодеформационным процессам, выполняемы в соответствии с ГОСТ 2601. Крепление выполняется при помощи глубокой пластической деформации с оплавлением торцов изделия и отличается повышенным уровнем надежности.

Диффузионная

Изотермический тип на атомарном уровне, смешиваются молекулы и атомы соединяемых элементов в защитной среде. Допустимые параметры давления 0,5Мпа. Используются разные источники нагрева:

индукционный;
электронно-лучевой нагрев;
радиационный;
тлеющим разрядом;
нагрев проходящим током;
в расплаве солей.

Свариваемые поверхности тщательно готовятся. Требуется вакуумированная рабочая камера.

Газопресовая

Используется редко. Первым шагом становится нагрев свариваемых поверхностей газокислородным пламенем. После нагрева они сдавливаются без использования присадочного материала. Нагрев выполняется пламенем многосопловых горелок. Отличается повышенной прочностью. Используется только в производственных условиях. Выполняется при нагреве газокислородным пламенем. Поле нагрева выполняется сдавливание. Формируется единый тонкое и прочное соединение частей в единое целое.

Кузнечная

Неразъемное соединение обеспечивает внешнее давление на разогретые детали и элементы. Является одним из наиболее старинных способов выполнения работы, формируя крепкое объединение частей в единое целое.

Индукционнопрессовая

Используется электромагнитная индукция заготовки. Она возникает в металле при внесении в электромагнитное поле, создаваемое индуктором (обмоткой), которая питается переменным током. Используется с 40-х годов ХХ века для соединения тонкостенных деталей.

Дугопрессовая

Используется для соединения узкой направленности. Например, шпильки к металлической пластине. Электродом становится сама деталь. Тепло подается с помощью электрической сварочной дуги.

Шлакопрессовая

Технология повышенной производительности. Тепло формируется в расплавленном шлаке при погружении в него электрического тока без использования дуги. Наиболее удобен при создании швов, идущих снизу вверх. При выполнении детали ставятся вертикально с сохранением небольшого зазора. Поверхности закрываются ползунами, оснащенными для проведения трубками с водой. Равномерное остывание поверхностей обеспечивает постоянно движение ползунов.

Термитнопрессовая

Для получения тепла используется жидкий теяло-шситель, оно образуется за счет использования алюминиевого порошка и металла. По достижению нагрева на уровне фактически плавления, детали сдавливаются.

Печная

Вариант, хорошо известный нашим предкам. При нагреве используются горны или печи. При достижения должного уровня накаливания, выполняется сжатие.

Механический класс

При использовании механического класса используется только механическая энергия и давления. К распространенным вариантам относится:

взрыв;
ультразвуковое воздействие;
трение;
холодный способ и другое.

Распространен во всех отраслях производства за счет простоты и доступности.

Сварка взрывом

Удобна при соединении разных металлов. Применяется и с целью плакирования. Подобная технология часто неизвестна даже профессионалам высокого уровня. При выполнении на поверхностях проводится направленный взрыв. В результате чего происходит сплавление.

Холодная сварка

Соединение проводится под сильным давлением без выполнения нагрева. Склеивание осуществляется за счет происходящей пластической деформации. Специальные подготовка и оборудование не требуется. Часто используется в сантехнических работах и автолюбителями.

Ультразвуковая сварка

При воздействии используются ультразвуковые колебания. Для сжатия достаточно несколько единиц ньютона. В равной мере используется в радиоэлектронике или при работе с толстостенными изделиями. Принцип работы определяется ГОСТ 2601, СЭВ 5277. Кроме металлов так могут соединяться такие материалы, как кожа, ткани, пластмассы и другое.

Сварка трением

Основывается на использовании сильного давления. Соединяемые элементы крепко закрепляются. Один остается подвижным и при трении выполняет нагрев до состояния пластичности. Прочность шва формируется за счет разрушения окислов, жировых пленок, способных мешать уровню прочности получаемого шва.

Магнитоимпульсная

Относится у ударным типам работ с использованием соударения. Применяется пересечение магнитных полей за счет силы электромеханического взаимодействиями вихревых потоков. При столкновении электрическая энергия преобразуется в механическую с помощью установки магнитно-импульсной сварки. Детали устанавливаются под углом внахлестку.

Как легко и правильно сваривать металл электродами начинающим

Стать хорошим сварщиком — задача не из простых. Но это значит обеспечить себя востребованной, интересной и высокооплачиваемой работой. В нашей статье Вы найдете подробное и пошаговое описание сути процесса и способов как самостоятельно начать сваривать будь то забор, гараж или теплица.

Азы электросварки

Итак, подробно рассмотрим с чего лучше начать, или же дуговая сварка для начинающих.

Во-первых, вкратце разберемся с теорией сварочных работ. Чтобы понять суть процесса, прежде нужно расшифровать несколько терминов:

Сварочная дуга – это длительный электрический разряд (создающийся с помощью сварочного аппарата) существующий благодаря поддерживаемому электрическому полю, расплавляющий участок стыкуемого элемента. Температура сварочной дуги очень высока, она колеблется от 6000 до 8000 °С.

Длина дуги – это расстояние от конца электрода до изделия. Длина дуги бывает:

короткая — 1-1,5мм;
нормальная-1,5-2мм;
длинная -более 3мм.

Эффективно использование короткой дуги. Именно так обеспечиваются хорошая защита и малое тепловложение при сварке. Чем больше длина дуги, тем хуже защита и выше напряжение на дуге, а вследствие выше и температура шва.

Повышенная температура шва может привести к перегреву металла. Последующим деформациям, а в случае с легированными сталями и к выгоранию легирующих компонентов.

Электрод – металлический стержень, на который нанесен слой того или иного покрытия, улучшающий его свойства. При сварке сердечник электрода расплавляется и формирует шов. Они подсоединяются к сварочному аппарату и через него подводится ток к свариваемому элементу.

Какие же электроды применяют

с основным покрытием
с кислотным покрытием
электроды с целлюлозным покрытием
электроды с рутиловым покрытием

Подбор диаметра электродов осуществляется по таблице, предоставляемой производителем (обычно указываемой на упаковке), выбирают по толщине заготовки.

Сварочная ванна – расплавляемый при сварке участок стыкуемого элемента, где происходит смешивание частиц элемента и расплавленного электрода.

Температура сварочной ванны выше чем температура плавления свариваемого металла, обычно превышение над температурой плавления составляет 100-500°С.

Как происходит сварка плавящимся электродом

Процесс происходит таким образом: зажигается дуга, металл стыкуемой детали и электрода плавятся и перемешиваются в сварной ванне, при остывании расплавленного металла получается сварочный шов. Чем больше сварочный ток, тем глубже проплавляется металл (провар).

Дуговая сварка может осуществляться под воздействием постоянного (DC) так и переменного тока (АС).

Процесс проводимый на переменном токе на практике используется довольно редко из-за того, что горение дуги нестабильно. В основном на переменном токе сваривают толстолистовой металл, поскольку именно при переменном токе возможно получить наибольшую температуру, требующуюся для проплавления деталей.

Также незаменима в случае сваривания намагниченного металла, поскольку в данном случае использование постоянного тока исключается. Из оборудования необходим трансформатор и специализированный сварочный аппарат.

Процесс на постоянном токе наиболее распространена, поскольку сварочная дуга в процессе горит более стабильно, что позволяет получить шов при меньших трудозатратах, также при данном виде сварки образуется меньше брызг, что тоже упрощает работу сварщика. Из оборудования необходим выпрямитель или инвертор.

Обозначениями типов сварки

Зачастую, новички в сварочном деле сталкиваются с различными обозначениями типов сварки MMA, MIG, MAG, TIG. Что же значат эти буквы? Давайте поподробнее разберем каждый из перечисленных типов.

ММА — это ручная дуговая сварка плавящимся штучным электродом. Это самый простой вид сварки, используемый как в промышленности, так и в быту.

MIG — это дуговая сварка в среде инертного газа, механизированная. В качестве плавящейся присадки применяется проволока.

MАG — это дуговая сварка в среде активного газа, с плавящимся проволочным электродом.

MIG/MАG наиболее производительны по сравнению с ММА.

TIG — это дуговая сварка, неплавящимся электродом в среде инертного газа. Как видно из названия, для неё применяют вольфрамовые электроды, имеющие очень высокую температуру плавления (более 3000°С).

Перечислим основные достоинства:

Невысокая цена материалов и сварочного оборудования;
можно осуществлять в различных положениях;
Широкий спектр металлов;
Возможно проведение в стесненном пространстве;

Перечислим основные недостатки:

Сильное влияния на качество сварного шва профессионализма исполнителя;
Наличие значительного выделения вредных веществ, воздействию которых подвергается сварщик;
Невысокая производительность;
Отклонение дуги из-за намагничивания металла

Что нужно для работы инвертором

Сварочный аппарат инверторного типа или источник питания необходимый для создания сварочной дуги. Существует огромное количество различных производителей и марок инверторов, разумеется, цены на инверторы значительно отличаются.

Однако, принцип работы всех инверторов одинаков, различия существуют в вольт-амперной характеристике и качестве оборудования.

Чтобы приступить к работе необходимо:

Сварочный аппарат;
Электроды;
Маска;
Сварочные краги;
Спецодежда (роба) и спецобувь
Молоток (секач) сварщика
Щетка по металлу

Если вы в первый раз решили попробовать себя, выбирайте недорогие материалы и инструменты. Для обучения подойдет сварочный инвертор средней ценовой группы (который можно взять в аренду), электроды 3 мм и маска Хамелеон.

Как правильно сварить металл

Для правильного выполнения процесса необходимо изучить и поэтапно выполнить все операции, описанные ниже.

Также необходимо помнить, что новичку нужно в первую очередь следить за качеством работы, тщательностью выполнения операций и отработкой навыков, а не за скоростью производства работ.

Итак, первый этап – подготовка:

Собираем все необходимые инструменты и приспособления, надеваем спецодежду;
выполняем зачистку кромок детали, обезжириваем их;
подключаем электрод;
выполняем предварительную сборку на прихватки; размер прихватки может быть различным, обычно прихватки выполняют по 10-50 мм, либо в виде точек (для маленьких деталей).

Когда речь идет о работе с трубами, длина прихватки должна быть не менее 2-5 толщин стенки трубы.

Второй этап – сварка элементов. Процесс начинается с розжига дуги. Есть два основных способа:

1ый – касанием: сварочная дуга зажигается при коротком прикосновении к поверхности металла, важно сразу убрать дугу, чтобы не произошло залипание.

2ой – чирканьем: сварочная дуга зажигается при проведении (как спичкой) по поверхности металла. Данный способ предпочтителен, поскольку при нем металлу сложно залипнуть, но он не всегда применим ввиду стесненных условий.

Важный момент при сварке — это наклон электрода.

Если вы усвоите как правильно держать электрод, то сможете избежать многих неприятных последствий. Существуют три основные положения:

1.Углом вперед – сварочную дугу отклоняют от нормали на 30-60 градусов, образуя острый угол между дугой и швом. При таком положении выполняют горизонтальные, а также вертикальные швы, потолочные швы, а также выполняют стыковку труб при отсутствии возможности поворота трубы при сварке.

2. Углом назад – сварочную дугу отклоняют от нормали на 30-60 градусов, образуя тупой угол между дугой и швом. Данное положение подходит для угловых и стыковых соединений.

3. Под прямым углом – между дугой и швом образуется угол 90 градусов. Такое положение наиболее часто применимо в труднодоступных местах.

Движения электрода при сварке

Для получения качественного шва, крайне важно какими будет траектория движения.

Существуют различные способы:

Круговые или же эллиптические — при вертикальном расположении стыка. При выполнении процесса этим способом равномерно прогреваются и провариваются обе кромки. Сами круговые движения выгоняют шлак из ванны.
Движения треугольником. Движение по траектории треугольника чаще всего применяют для угловых швов. Так же как и при круговых обеспечивает хороший прогрев кромок и провар корня шва. Данный способ часто применяется при соединении деталей свыше 6мм.
Проводка электрода по z-образной траектории. Использовать лучше для деталей с толщиной стенки меньше 6мм. Характерен для выполнения процесса в нижнем положении и встык.

Положения при сварке

Различают следующие положения: нижнее, горизонтальное, вертикальное, а также потолочное.

Сложность работ при разных пространственных положениях шва значительно отличается. Самым простым считается выполнение в нижнем положении, детали находятся внизу, а сварщик над ними. Именно с таких швов следует начинать тому, кто не занимался ранее.

Потому что расплавленный металл не вытекает из сварочной ванны, что делает процесс сварки значительно легче.

Следующими по сложности считаются горизонтальные и вертикальные швы. При выполнении вертикальных и горизонтальных швов электродуговой сваркой, стыкуемые элементы находятся в вертикальном положении.

При таком положении есть риск вытекания расплава из сварочной ванны, а следовательно квалификация сварщика должна быть более высокой. Чтобы получить хороший результат при данном положении, необходимо выполнять процесс на короткой дуге, а также использовать электроды со специальным покрытием, препятствующем вытеканию металла.

При выполнении вертикального шва целесообразно вести процесс снизу вверх, дабы образовывать ступеньку, мешающую вытеканию металла. Ведение электрода сверху-вниз допустимо, но при этом возможно ухудшение качества шва за счет вытекания металла, а также не проплавления шва.

Потолочное положение считается самым сложным, ведь помимо того, что физически трудно держать над собой руку длительное время, еще и сложно обеспечить надлежащее качество шва.

Для того чтобы понять как варить потолочный шов, любому сварщику нужна практика. Для выполнения работы, которую не придется переваривать, рекомендуем выбирать электроды с основным покрытием, а также вести процесс на короткой дуге при небольшом напряжении.

Умение выполнять потолочные швы считается признаком квалифицированности сварщика.

Основные ошибки

Теперь, когда мы разобрались с основными моментами при выполнении работ поговорим о распространенных ошибках, связанных с применением электродов, а также о том, как их предотвратить.

Неумение правильно удерживать сварочную дугу. Это приводит к неравномерному расплавлению металла. Результатом становятся прожёги, грубая чешуйчатость и прочие наружные дефекты.

Применение не просушенных электродов. Это приведет к большому количеству пор. Важно хранить сварочные материалы в сухом месте.

Большая длина дуги. Данная ошибка может привести к прожогу и появлению пор.

Скорость перемещения электрода. В результате чего может образоваться непровара или наплывы. Это зависит то того быстрее или медленнее оптимального значения ведется процесс. Скорость сварки, а также силу тока сварщик индивидуально подбирает. Кто-то варит быстро и ток побольше ставит. Кто-то же наоборот более медленно ставя ток меньше. Это приходит с опытом. В начале нужно придерживаться рекомендованных значений.

Угол наклона. От угла наклона во многом зависит глубина проплавления. Углом вперед варят тонкий металл.

Советы начинающему сварщику

Перед началом выполнения работы провести подготовку.
Не забывайте произвести очистку свариваемых элементов от грязи и ржавчины, масла, краски, пыли.
Работы можно проводить только в защитном снаряжении (маска, спецодежда, спецобувь), в противном случае, весьма вероятны травмы при работе.
Подбираем электроды для каждого материала индивидуально. Не варим все подряд уонями.
Электроды просушиваем (иногда можно прогреть резаком, но лучше как положено в печи).
Особое внимание уделите выбору режима.

Электродуговая сварка - особенности и технология проведения

Электродуговая сварка является наиболее распространенным способом соединения разных видов металлов. Этот процесс обладает универсальностью, его применяют повсеместно в производстве и в бытовых условиях.

У него имеется множество положительных качеств - простое выполнение, не требует использования дорогостоящего оборудования, сварку могут проводить даже новички в этом деле. Но все же перед тем как приступать к работе рекомендуется изучить ее основные принципы и особенности.

Что такое электродуговая сварка

Важно знать, что такое электродуговая сварка. Во время этого технологического процесса происходит расплавление примыкающих друг к другу областей двух свариваемых элементов при помощи тепла, которое поступает от электрической дуги. Сварочная ванна перемещается за электродугой. А при застывании она переходит в состояние прочного и неразъемного соединения, которое также называют сварным швом.

Технология электродуговой сварки металлов имеет характерную особенность. Расплавленная металлическая основа способна усиленно взаимодействовать с кислородом воздуха и азотом.

Для того чтобы защитить сварочную ванну обычно применяются следующие виды газов:

Аргон;
Углекислый газ;
Гелий и другие инертные газы.

Стоит отметить! Сварка электрической дугой может проводиться с применением плавящихся электродов, материал которых войдет в сварной шов, а также неплавящихся. В данных ситуациях флюсовые добавки насыпаются вдоль линии соединения в виде порошка.

Принцип электродуговой сварки

В технологии электродуговой сварки имеется несколько принципов - короткое замыкание и пробой. Именно на последний показатель стоит обратить повышенное внимание.

В данном случае за основу берется пробой диэлектрика, который возникает при наполнении межатомного пространства частицами с электрическим зарядом. Ионы создают положительные заряды, а электроны - отрицательные. В некоторых ситуациях пробой возможен для любых диэлектриков. Но вот что касается электродуговой сварки металлов, то во время нее применяется пробой воздушного пространства между электродом и массой.

Во время сварки на электроде создается заряд тока с низким показателем напряжения, но с высокой силой - примерно 80-200 А. Также наблюдается огромная плотность - несколько тысяч А/м 2 .

В момент касания электрода массы, а именно другого материала с высокими показателями электропроводности при сваривании металлических конструкций, то может возникнуть короткое замыкание, которое создает электрическое поле с высокой мощностью. Именно в нем возникает пробой.

Виды и способы

Электрическая дуговая сварка имеет несколько разновидностей. Каждая из них обладает некоторыми отличительными особенностями, которые оказывают влияние на качество и вид сварного соединения.
Выделяют следующие виды электродуговой сварки:

Ручная электродуговая сварка. Во время нее используется только ручная сила человека без механизмов;
Механизированного вида. Во время процесса используется механизация при подаче проволоки в область сваривания, а часть работы производится ручной силой;
Автоматического типа. Сварка осуществляется в автоматическом режиме. Специальное оборудование самостоятельно подает дугу, регулирует показатели ее длине, перемещение.

Технологический процесс электродуговой сварки также разделяется на способы:

Пучком. Во время сварки производится связывание в пучок нескольких электродов, сваривание их торцов и установка в держателе. Используется больший диапазон токов и можно самостоятельно увеличивать показатели производительности.
Сварка лежачим электродом. Во время этого процесса может производиться укладка с длиной от 50 до 120 см с обмазкой в разделанный стык или угол. На него помещается медный брус с продольной канавкой. После этого заготовка и электрод подсоединяются к источнику тока. Угольный стержень поджигает дугу, которая уходит под область бруска. Она перемещается по стыку, расплавляет рабочий элемент и сваривает кромку. В результате этого получается сварное соединение.
Сварка наклонным электродом. Данный метод проводится для повышения производительности. Во время него электрод фиксируется в зажиме с обоймой, которая перемещается под своей массой по стойке. В момент зажигания дуги, электрод оплавляется, а обойма опускается вниз.

Виды аппаратов

Обычно при проведении электродуговой сварки используется простой сварочный аппарат - трансформаторный. Он работает по принципу обычного трансформатора, понижает напряжение и повышает ток. Данное устройство варит при помощи переменного тока.

Однако трансформаторное сварочное оборудование неудобное, оно обладает огромными размерами. По этой причине могут возникнуть проблемы с его перемещением. Для этих целей требуется специальное приспособление на колесиках.

Если требуется мобильный сварочный аппарат для электродуговой сварки, то отличным вариантом будет инвертор. Данное оборудование первым делом преобразует переменный ток от бытовой сети в ток с высокой частотой. А уже после этого оно переводит его в постоянный. Кроме этого устройства этого вида имеют небольшую массу, компактные габариты.

Инверторное сварочное оборудование для электродуговой сварки помогает добиться максимальной стабильности дуги. Именно это оказывает положительное воздействие на качество шва. Кроме этого устройство позволяет использовать разные режимы - с прямой и обратной полярностью.

Особенности проведения работ

Электродуговая сварка чугуна и других видов металла должна проводиться правильно. Соблюдение всех принципов и правил позволит получить прочный и качественный сварной шов.

Технология ручной электродуговой сварки включает несколько особенностей:

На начальном этапе производится зачистка и обезжиривание заготовок, может выполняться их разрезание. К ним требуется приставить раскаленный электрод. Торцевая часть электрода делит область поверхности свариваемого элемента на ионы и электроны;
Для того чтобы сварка была быстрее, а результат был качественным, на поверхность сварного материала (электрода) следует нанести специальные элементы. В качестве него рекомендуется использовать кальций, калий, натрий. Они ускоряют разделение металла на частицы;
Сварочный процесс может осуществляться с использование открытой или закрытой дуги. В открытом состоянии в металлическую основу будет проникать много азота, это окажет пагубное влияние на структуру сварного шва. Для снижения этого негативного воздействия на электроды требуется нанести слой металла. В условиях промышленности наиболее оптимальным вариантом будет использование закрытого метода, при его проведении зона сварки будет защищена от воздействия кислорода;
Далее необходимо установить электрод в оборудование для электродуговой сварки - инвертер. При помощи конца прута требуется провести два раза по торцам свариваемых металлических компонентов - это произведет разжигание дуги. После того как будет включен сварочный аппарат необходимо установить ток на требуемом уровне;
Во время сварочного процесса электрод опирается на поверхность свариваемых деталей и медленно водится по области зазора. В сварочную ванну поступает жидкий металл, который во время застывания образует прочный и ровный сварной шов. Использование специальной технологической карты позволит точно рассчитать мощность, ток и продолжительность воздействия дуги;
Сваривание вертикальных швов производится при помощи дуги. Уровень угла соприкосновения электрода и свариваемой поверхности должен быть прямым. Допускается небольшое отклонение на 10 градусов;
Чтобы предотвратить наплавление жидкого металла в одной области может применяться техника елочки, треугольника или многослойное прохождение тонкой дуги.

Важно! Сварщик во время электродуговой сварки обязательно должен соблюдать все правила и этапы. Каждый метод сваривания подбирается в зависимости от используемого металла и условий проведения сварки (в промышленных или бытовых условиях).

Меры безопасности

Во время проведения электродуговой сварки обязательно следует соблюдать следующие меры безопасности:

Обязательно требуется надевать защитную форму и обувь из плотного материала. Данные средства смогут защитить тело от раскаленного металла, который может вызвать сильные ожоги. Рукава требуется плотно застегнуть, на кисти рук надеваются перчатки.
Если нет защитной формы, то вместо нее можно воспользоваться хлопчатобумажной одеждой.
От яркого света и искры от раскаленного металла лицо и глаза необходимо закрыть защитной маской.
Сварочные работы должны выполняться в проветриваемых помещениях.
Перед началом работ рекомендуется подготовить воду или огнетушитель. Раскаленные частицы металла, искры могут привести к пожару, поэтому все средства для его предотвращения должны быть под рукой.

Обратите внимание! Технику безопасности обязательно нужно строго соблюдать. Если этого не делать, то во время сварочного процесса можно по неосторожности получить серьезные травмы.

Электродуговая сварка является популярной технологией, которая отлично подходит для сваривания разных видов металлов. Проведение процесса должно осуществлять правильно с соблюдение важных принципов. Работу требуется делать все поэтапно, это позволит подучить ровный и прочный шов. Но не стоит забывать про необходимые меры безопасности, которые защитят от травм и помогут сделать все правильно.

Интересное видео

Основные виды дуговой сварки

Сварка — это процесс получения неразъемных соединений частей изделия при их нагревании и (или) пластической деформации.

В большинстве случаев, говоря о сварке, имеют в виду соединение металлических деталей. Сваривать можно металлы любой толщины и в любом пространственном положении. Особенность такого способа соединения металла в том, что прочность сварного шва не уступает, а иногда и превосходит прочность основного материала.

Дуговая сварка широко используется для изготовления и ремонта металлических конструкций в разных областях промышленности и в быту. Без применения сварочных процессов немыслимо существование автомобилестроения, авиастроения, космической, нефтехимической отрасли, строительства, машиностроения, приборостроения и многих других. Причём объёмы выполняемой дуговой сварки возрастают ежегодно.

Широкое использование дуговая сварка получила в середине двадцатого века, но история её началась ещё в 1753 году в России. Академик Российской академии наук Г. В. Рихман предположил возможность применения электрических искр для плавления металла.

Позднее эта идея была развита профессором В. В. Петровым, который в 1802 году описал электрическую дугу. Он первым в мире предложил использование дуги для плавления металла. Дуга В.В. Петрова послужила основой для множества теоретических и практических исследований по всему миру.

Как промышленный способ соединения металла, дуговая сварка была изобретена в Российской империи в 1882 году. Н.Н. Бенардос осуществил сварку и резку металла электрической дугой с использованием угольного электрода. Департаментом торговли и мануфактур Российской империи 6 июля 1885 года ему была выдана привилегия (аналог современного патента) на его изобретение «Способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока». Прибор для выполнения сварки был назван создателем «Электрогефест».

Позднее приборы и способы выполнения сварки, конечно, усовершенствовались, но суть оставалась неизменной. Сварочная дуга, являющаяся устойчивым электрическим разрядом между металлической деталью и электродом, выступает источником нагрева и, как следствие, плавления.

При дуговой сварке происходит горение дуги и, как следствие, плавление материалов свариваемого металла и (или) электрода, а также присадочного металла. Расплавленный металл отдельных деталей соединяется воедино и образует сварочную ванну.

Высокие температуры сварки могут приводить к растворению в расплавленном металле атмосферных газов (кислорода, водорода, азота), что сказывается на качестве швов.

По способу защиты сварочной ванны (зоны плавления), дуги и электрода от воздействия атмосферных газов дуговую сварку разделяют на следующие виды:

Сварку покрытыми электродами;
Сварку под флюсом;
Сварку в вакууме;
Сварку с применением защищённой порошковой проволокой;
Сварку в защитном газе;
Сварку с комбинированной защитой.

По виду электродного материала различают:

Дуговая сварка неплавящимися электродами. Неплавящиеся электроды – стержни из вольфрама, угля, графита;
Дуговая сварка плавящимися электродами. Плавящиеся электроды – проволоки и стержни из стали, сплавов никеля, титана, алюминия, меди и других металлов.

Дуговая сварка соединяет детали за счёт тепловой энергии электрической дуги, которая появляется между двумя электродами. Одним из электродов может выступать непосредственно свариваемая поверхность. Исходя из количества электродов, материала детали и расположения электродов в электрической цепи определяют следующие виды дуговой сварки:

Сварка неплавящимся электродом. Применяется угольный или вольфрамовый электрод. Соединение происходит за счёт плавления самого металла или присадочного материала;
Сварка плавящимся электродом по методу Н. Г. Славянова. Металлический электрод из проволоки или стержня плавится и создаёт сварочную ванну;
Сварка трехфазной дугой, также называемая комбинированной. Два электрода и свариваемая металлическая деталь отдельно подключаются к разным фазам трехфазного тока. При этом между каждым электродом и деталью образуется дуга;
Сварка дугой косвенного действия. Электрическая дуга, создаваемая между двумя электродами, выделяет тепловую энергию. Повышение температуры в зоне сварки приводит к сплавлению материала детали. При этом могут применяться как неплавящиеся, так и плавящиеся электроды.

Учитывая состав, толщину и прочностные характеристики металла определяют полярность электродов при дуговой сварке. Для скрепления деталей из легкоплавких сплавов, либо деталей малой толщины применяют обратную полярность.

Прямая полярность. Минус подается на электрод, плюс – на свариваемую деталь. Температура нагрева поверхности около 4000 градусов Цельсия;
Обратная полярность. Минус – на деталь, плюс – на электрод. Температура нагрева поверхности ниже – около 3000 градусов Цельсия.

В зависимости от назначения, используемых электродов, а также степени автоматизации процесса существуют следующие виды дуговой сварки:

Ручная дуговая сварка –наиболее распространенный способ соединения деталей из металлов и сплавов при изготовлении конструкций. Возбуждение дуги, подача и перемещение электрода осуществляются вручную. Ручная дуговая сварка, после обучения основным навыкам её выполнения, доступна практически любому. Современные сварочные инверторы легкие, мобильные и доступные по цене. Также в качестве источника электрического тока при ручной дуговой сварке используют генераторы. Они тяжелее и менее мобильны. Такое оборудование применяется чаще для создания стационарных сварочных постов.

Электроды для ручной дуговой сварки – металлические стержневые с покрытием (обмазкой). Нанесённая на поверхность электрода спрессованная порошкообразная смесь различных компонентов повышает качество сварки за счёт улучшения горения дуги, защиты расплавленного металла от атмосферных газов и подготовки сварочной ванны.

Сварщик при таком методе дуговой сварки вручную выполняет оба основных процесса: подачу расплавленного электрода в зону сварки и постепенного перемещения сварной дуги по линии скрепляемого стыка деталей.

Преимущества ручной дуговой сварки:

Доступность, мобильность, удобство использования оборудования;
Простота освоения навыкам выполнения сварочных работ;
Возможность сварки деталей в труднодоступных местах, практически в любых положениях;
Удобство замены свариваемого материала и электродов;
Высокое качество сваривания любых металлов и сплавов.

Недостатки ручной дуговой сварки:

Прямая жёсткая зависимость качества сварных швов от квалификации сварщика;
Затруднения при работе с деталями, изготовленными из материала толщиной менее 1,5 мм;
Низкая производительность;
Высокая вредность процесса для сварщика.

Соединение металлических деталей при таком способе дуговой сварки происходит по тому же принципу, что и при ручной сварке, но в качестве электрода используется проволока, а защита сварочной ванны осуществляется за счёт подачи защитного газа в рабочую область. Электродная металлическая проволока, содержащая также кремний и марганец, подаётся автоматически. Сварщику лишь необходимо правильно выбрать её профиль – в соответствии с профилем сварочной канавки, а также равномерно передвигать электрод вдоль стыка. При полуавтоматической сварке в качестве защитного газа применяются активные газы (типа углекислого), либо инертные газы (типа аргона).

Существует также полуавтоматическая сварка без защитного газа. При таком варианте для сварки используется специальная флюсовая проволока. Флюс при сгорании выделяет газ, который и создаёт защитную среду.

Полуавтоматическая сварка менее широко распространена в быту, по сравнению с ручной, так как требует более громоздкого оборудования, но на производстве это самый востребованный вид дуговой сварки. Сварные швы получаются более ровными и тонкими, на их качество меньше влияет квалификация сварщика.

Преимущества полуавтоматической дуговой сварки:

упрощённый процесс работы;
небольшая зона теплового воздействия;
высокое качество шва;
возможность сварки в любых пространственных положениях;
малая зависимость качества швов от квалификации исполнителя;
возможность сваривания деталей из металла толщиной от 0,5 мм;
высокая производительность сварочных работ.

Недостатки полуавтоматической сварки:

недостаточная мобильность оборудования для полуавтоматической сварки в газовой среде, которое включает в себя сосуды с защитным газом;
мягкость флюсовой проволоки не допускает избыточного изгиба шланга сварочного аппарата.

TIG – Tungsten Inert Gas дословно переводится как вольфрамовый инертный газ. Дуговая сварка такого типа выполняется электродом с высоким содержанием вольфрама в защитной среде инертного газа – чаще всего аргона. Маркировка TIG используется в Европе и странах Азии. По существующему ГОСТу в России такой вид сварки определяют как аргонодуговая.

TIG-сварка применяется для соединения деталей из большинства применяемых металлов: различные виды стали, включая нержавеющие, сплавов алюминия, меди, никеля и прочих. По своей универсальности это самый востребованный вид сварки.

Сварка производится при помощи горелки с защитным газом. В зависимости от характеристик материала, а также ширины шва, сопло газовой горелки может укомплектовываться газовой линзой разных форм. К горелке жёстко закреплено токопроводящее устройство. Его задача удерживать электрод в определённом положении относительно линии шва и облака защитного газа. Во время сварочных работ в зону сварки одновременно подаётся аргон и вольфрамовый электрод, образующий дугу с металлом. Сварочная ванна защищается от внешних факторов газом. Скрепление чаще всего происходит за счёт плавления материала свариваемых деталей.

Если технологически необходимо заполнение шва, то при TIG – сварке применяют присадочную проволоку, которая помещается в рабочую зону и, расплавляясь, обеспечивает полную надёжность и эстетичность соединения. Присадочная проволока подаётся вручную.

TIG – сварка является самой лучшей с точки зрения красоты сварных швов

Преимущества TIG дуговой сварки:

применяемость на металлах различного состава;
позволяет сваривать даже очень тонкие детали;
расплавленный металл не выходит за пределы шва и не создаёт брызг и натёков;
безопасность, лёгкость работы;
высокая эстетика швов сварных соединений.

Недостатки TIG дуговой сварки:

может выполняться сварщиком только высокой квалификации;
высокая стоимость оборудования для сварки;
невозможность применения в быту в виду малой мобильности оборудования;
свариваемая поверхность должна быть тщательно подготовлена.

При любом виде дуговой сварки необходимо соблюдать правила техники безопасности при проведении сварочных работ. Если сварка выполняется не на открытом воздухе, то рабочее место сварщика обязательно должно быть оборудовано вытяжной вентиляцией. Обязательно соответствие правилам личной защиты: специальная искрозащитная одежда, рукавицы и, конечно, маска сварщика для защиты зрения.

Электробезопасность. При работе с электричеством применяются изолирующие средства защиты: основные – диэлектрические перчатки, изолированные рукоятки и токоискатели; и дополнительные – резиновые коврики, подставки, обувь на резиновой подошве. Перед началом работ необходимо убедиться в целостности проводов. При переносе оборудования для сварки всегда предварительно отключать его от сети.

Пожаробезопасность. Стены и (или) искрозащитные щиты должны быть выполнены из негорючих материалов. Перед началом работы нужно убедиться в том, что в свободном доступе есть средства тушения, применение которых допускается при работе с электричеством: песок, порошковые огнетушители.

Читайте также: