Как работает электродуговая сварка

Обновлено: 18.05.2024

Электродуговая сварка – это оборудование для обработки и соединения металлических компонентов, которое для работы использует энергию электрической дуги.

Создание металлической продукции и товаров требует выполнения сварочных работ большими объемами от нескольких десятков сантиметров до нескольких десятков метров при производстве тяжелой и громоздкой техники и машин. Не обойтись и без проведения деликатной обработки мельчайших компонентов для выпуска микросхем и других миниатюрных составляющих деталей оборудования.

Как работает электродуговая сварка?

Принцип работы такого аппарата заключается в подаче тока от инверторного блока к определенному виду электрода. Замыкание контура в момент соприкосновения электрода с обрабатываемой поверхностью создает условия для возникновения электрической дуги.

После этого дуга расплавляет электрод и образовывается определенных параметров сварочная ванна. В этот момент смесь из расплавленного металла и электрода заполняет пространство трещины или стыка между двумя заготовками.

В зависимости от особенностей работы сварочные аппараты бывают таких видов:

автоматические – все процессы по подаче электродов и регулировке мощности оборудования выполняются непосредственно оборудованием без необходимости в ручном режиме проводить такие мероприятия;
ручные – самые простые по конструкции агрегаты для работы, с которыми сварщик самостоятельно производит настройку и контроль этапов сварки;
полуавтоматические – устройства с комбинированной системой управления сварочными мероприятиями.

Для чего применяется электродуговая сварка?

Особенности технологии и работы оборудования позволяют эффективно и качественно выполнять такие процессы:

Надежное и долговечное соединение деталей, которые изготовлены из одного вида металла или подобных по характеристикам металлических сплавов. Основная задача применения электродуговой сварки в таком случае – скрепить два элемента конструкции между собой для создания единой поверхности или придания частям определенной формы.
Создание наплавок на поверхности деталей – такие процессы необходимы для усиления несущих элементов конструкций или повышения уровня мощности и выносливости путем создания специальных ребер жесткости из нанесенного расплавленного металла.
Восстановление целостности и правильного состояния компонентов – поверхность детали, на которой появились трещины, сколы, углубления и другие дефекты.
Если использовать оборудование на некотором расстоянии от обрабатываемой поверхности, то сварочный аппарат может выполнять функции резака.

Несмотря на указанные недостатки техники, она активно применяется для ремонта и производства деталей в различных сферах промышленности, производства и ведения домашнего хозяйства.

Как безопасно работать с аппаратом электродуговой сварки?

Использование в качестве источника энергии электрического тока высокого напряжения требует соблюдения ряда правил и требований применения электродугового сварочного оборудования для предотвращения поражения током, что может привести к серьезным травмам или даже смертельному исходу.

Начинать выполнение сварочных работ можно только после организации таких защитных мероприятий:

Приобретение специального затемняющего щитка – его основной функцией является надежная защита глаз сварщика от ярких вспышек, которые возникают в момент соприкосновения электрода с металлической поверхностью. Такая сварочная маска дополнительно убережет лицо от ожогов и риска попадания искр и окалин.
Для того чтобы предотвратить прохождение тока через тело сварщика, необходимо использовать резиновые перчатки. Дополнительным средством защиты станет нанесение слоя диэлектрика для обозначения рабочей зоны мастера.
При проведении таких процессов нужно помнить, что обрабатываемые участки нагреваются до больших температур и во время проведения манипуляций с деталями нужно брать их аккуратно, избегая контакта с горячими участками.
Правильно выбирать место и условия работы – провода устройства должны располагаться удобно для сварщика и укладываться на сухих элементах. Попадания кабеля в лужу, на заснеженную землю или в другую влажную среду может стать причиной поражения током.

Преимущества и недостатки применения электродуговой сварки

Технология электродуговой сварки – это универсальная, популярная для применения практически в любых условиях методика соединения частей из различных металлических сплавов. Оборудование такого вида отличается такими преимуществами:

выполнять процесс сварщик может в любом удобном для него положении, что позволяет организовать эффективную работу с деталями и конструкциями любых размеров и сфер применения – от переносных, небольших и мобильных деталей до громоздких стационарных металлических объектов;
проводить сварочные работы можно в местах с минимальным количеством свободного пространства и в разных условиях;
универсальность – сварщик за несколько минут может настроить оборудование для обработки самых разных видов и типов металлических деталей (по особенностям сплавов и сферам применения компонентов); такой оперативный переход позволяет снизить количество необходимых агрегатов, что удобно для использования в мастерской и для организации работы на выезде;
простое выполнение сварочных работ для обработки разных металлов и создания большого количества швов благодаря возможности применять электроды разных видов; габариты и параметры оборудования позволяют применять его без трудностей с транспортировкой и перемещением;
доступность оборудования – купить агрегаты такого типа можно просто и без проблем для бытового и домашнего использования или для профессиональной деятельности и создания объектов сложных форм;
нагревается небольшой участок обрабатываемой поверхности непосредственно в районе воздействия электрической дуги, что позволяет работать с пустотелыми изделиями из тонких металлических сплавов.

Использовать сварку электродугового типа можно как для надежного и качественного соединения различных металлических частей между собой в целях придания функциональных свойств конструкциям, так и для создания декоративного, художественного оформления компонентов.

Недостатками электрической дуговой сварки могут быть:

Коэффициент полезного действия агрегатов находится не на самом высоком уровне по сравнению с другими доступными технологиями сварки.
Успешность и качество выполненных мероприятий для соединения компонентов разных параметров, размеров и сплавов напрямую определяется квалификацией, мастерством и уровнем навыков конкретного сварщика.
Практика и усовершенствование собственного уровня владения технологиями сварки подобными агрегатами позволит легко и без проблем создавать продукцию высокого качества.
Использование такого вида сварочных аппаратов – это работа с вредными для здоровья человека инструментами, поэтому важно точно, тщательно и постоянно соблюдать условия и правила безопасности – использовать специальные средства защиты, сварочные маски, рукавицы.
Базовая комплектация оборудования обязательно содержит специальный инвертор и электроды разных типов, которые нужно подбирать для эффективной работы с конкретным видом металлических поверхностей.
Тонкие металлические детали нужно в обязательном порядке предварительно зачищать и подготавливать. Если пропустить выполнение этого этапа работы, то результат не будет отличаться качеством и долговечностью.

Для того чтобы получить желаемый результат применения электрической сварки, важно доверить выполнение необходимых процессов профессионалам, которые знают все возможности аппарата и особенности его применения.

Компания «Лазерные комплексы» предоставляет услуги по электродуговой сварке и обеспечит выполнение сварочных работ любой сложности. Сотрудники с большим опытом работы точно и грамотно разработают проект металлоконструкции и качественно создадут изделие или организуют серийный выпуск необходимых деталей.

Главные принципы электродуговой сварки

Электродуговая сварка — один из самых распространенных в быту, мелкосерийном производстве и промышленности видов сварки. Ее также можно назвать дуговой сваркой плавлением.

Каждому начинающему сварщику полезно знать основы дуговой сварки — принцип ее действия, условия, которые необходимы для возникновения высокотемпературной дуги, виды сварочных аппаратов для бытового применения, и некоторые отдельные параметры и особенности процесса.

Основной физический принцип

В основе электродуговой сварки лежит не один, а сразу два электрических принципа: явление короткого замыкания, с которым знакомы все, имеющие набор школьных знаний по электричеству, и явление пробоя. Вот на нем стоит остановиться внимание.

Имеется в виду пробой диэлектрика, который происходит в результате насыщения его межатомного пространства частицами, несущими электрический заряд. Положительный заряд несут ионы, отрицательный — электроны.

Теоретически пробой возможен для любого диэлектрика (в определенных условиях), но в случае электродуговой сварки используется конкретно пробой воздушного пространства между электродом и массой (деталью).

Технологический процесс подразумевает создание на электроде заряда тока низкого напряжения, но большой силы — порядка 80-200 А, и огромной плотности — до нескольких тысяч А/см 2 .

Когда электродом касаются массы, то есть другого материала с высокой электропроводностью, в случае сварки металла, то возникает короткое замыкание, инициирующее мощное электрическое поле.

В этом поле и происходит пробой. Вследствие насыщения заряженными частицами прослойка воздуха превращается из диэлектрика в проводник тока.

Именно в этот момент и возникает сварочная дуга, давая название электродуговой сварке. Температура в зоне соприкосновения дуги с металлом может достигать 5000 °C.

Области сварочной дуги

Дуга замыкает цепь между электродом и массой. С точки зрения теории сварного дела, в сварочной дуге выделяют несколько областей:

катодную;
анодную;
приэлектродную.

Катод — это «минус», источник тока (напомним, что ток образуют движущиеся электроны — отрицательные частицы). Анод соответственно — «плюс».

Анодная область отдает ионы в результате бомбардировки потоком электронов, поэтому на аноде всегда образуется так называемый кратер — вогнутое пятно, площадь которого зависит от площади электронной бомбардировки.

Электродуговые установки постоянного тока имеют фиксированные анод и катод. В аппаратах переменного тока анод с катодом постоянно меняются местами. Это вызывает нестабильность сварочной дуги, сильное разбрызгивание металла и другие неприятные факторы, а кроме того, не позволяет производить сварку определенных металлов, для которых требуется особая техника.

Виды аппаратов и виды включений

Сварочный аппарат самого простого типа для электродуговой сварки — трансформаторный. По сути своей он представляет трансформатор, понижающий напряжение и увеличивающий ток. Этот аппарат варит переменным током.

Процесс имеет ряд описанных выше недостатков, кроме того, трансформаторный аппарат для преобразования тока промышленной частоты очень громоздкий и тяжелый.

Поэтому там, где требуется мобильность, чаще всего применяются сварочные инверторы. Эти устройства сначала преобразуют переменный ток от бытовой сети в ток высокой частоты, а затем преобразуют его в постоянный — выпрямляют. Эти устройства имеют значительно меньшие габариты и массу.

Электродуговая сварка инвертором позволяет, во-первых, добиться высокой стабильности дуги, что означает лучшее качество шва, а во-вторых, использовать разные режимы подключения — с прямой и обратной полярностью.

Полярность прямая, когда электрод подключается к катоду, а масса к аноду, то есть сварка идет «от плюса к минусу». Такой электродуговой сваркой соединяют большинство металлов.

Но в некоторых отдельных случаях, например, для сварки коррозионностойких (нержавеющих) сталей и некоторых других химически активных металлов может использоваться обратная полярность — электрод к аноду, а масса к катоду.

Работа с обратной полярностью, как правило, идет под флюсом, образующим защитную газовую среду, и с присадочной проволокой.

Электроды и защитные газы

Видов электродуговой сварки, различающихся по применяемым материалам, довольно много, но базовое различие одно: по типу электрода. Классификация здесь следующая. Сварка может быть плавящимся электродом и электродом, не расплавляющимся при работе (неплавящимся). Что это значит?

Электрод — металлический контакт, стержень, имеющий оболочку из специального состава. Прогорая, эта оболочка образует защитную газовую среду, предохраняя расплав от окисления.

Но при этом плавящийся электрод является еще и присадкой, его основной металл входит в состав сварного соединения. Электродуговая сварка неплавящимся электродом требует ввода в сварочную ванну (непосредственно в точку, где происходит реакция) дополнительной присадочной проволоки.

Существует много разновидностей металлических и неметаллических электродов для электродуговой сварки, в том числе угольных и графитовых.

Каждый из них подбирается под конкретный металл и способ сварки. Кроме того, в определенных случаях применяется сварка в защитном газе (в основном для химически активных металлов). В качестве газов могут применять гелий, аргон и углекислоту.

Все эти способы диктуют свои подходы к собственно методике работы. Могут различаться виды сварочных аппаратов, виды горелок. Например, в полуавтомате для электродуговой сварки в защитной среде через сопло горелки подается одновременно и защитный газ, и присадка.

Могут использоваться различные вспомогательные материалы, такие, как флюсы, поэтому описать универсальный способ создания шва достаточно сложно. Но, тем не менее, некоторые базовые принципы присутствуют.

Как научиться

Проще всего осваивать электродуговые сварочные работы, начав с бытового инвертора, подключаемого к сети 220 В. После того как вы научитесь правильно варить в домашних условиях, можно будет переходить к обучению более сложным технологиям, таким, как, например, аргонодуговая сварка.

Кроме инвертора понадобятся:

плотная одежда с длинными рукавами;
сварочные перчатки или рукавицы;
маска;
молоток;
зубило;
металлическая щетка;
пачка универсальных электродов;
заготовка в виде куска толстого металла — лучше всего обычной стали.

Надо подключить электрод к катоду (минусу) аппарата с помощью специального держателя. Плюс, соответственно, надо подать на заготовку. Осталось только включить аппарат электродуговой сварки.

Электрическая дуга зажигается постукиванием или чирканьем по массе. После вспышки необходимо отдалить электрод от металла примерно на 5 мм. Возникнет дуга, и металл начнет плавиться.

Существует два способа вести электрод — острым углом от себя и на себя. Первый способ сложнее, но позволяет делать менее глубокий шов (это нужно в работе с тонким металлом). Второй — проще, это стандартный метод работы.

Электрод при электродуговой сварке нужно вести не по прямой, а зигзагообразными движениями, чтобы получался шов, похожий на строчки швейной машинки. Ход электрода должен перекрывать обе стороны соединяемых листов.

Тренироваться сначала нужно просто на кусочке стали, потом — переходить на сварку листового металла.

Требования госстандартов

На электродуговую, как и на многие сварки плавлением, существуют свои ГОСТы, которые обязательны к выполнению на любом производстве. Они описывают классификацию сварки металлов, методы оценки качества, специфику применяемых присадок и флюсов, и многое другое.

В частности, ГОСТ 11533-75 описывает автоматическую и полуавтоматическую дуговую сварку под флюсом, ГОСТ 14771-76 — дуговую сварку в защитных газах. Сварщики, работающие на предприятии, обязаны знать требования госстандартов минимум в своей конкретной области.

Основные принципы ручной дуговой сварки

Один из видов неразъемного соединения материалов, проводимый в ручном режиме – это ручная дуговая сварка. Она основана на действии электрической дуги, возникающей при контролируемом коротком замыкании.

Сварщик вручную управляет электродом и при необходимости подает присадочный материал. Хотя производительность ручного метода не высока, его часто используют в домашних условиях. Оборудование для него вполне доступно, и обучиться ручной сварке при желании может каждый.

Краткий обзор технологии

Когда применяется ручная электродуговая сварка, происходит быстрый разогрев металла до температуры плавления воздействием электрической дуги, возникающей как эффект пробоя воздуха между электродом и массой (свариваемыми деталями). В сварной шов вводится дополнительный материал, что позволяет заполнить зазор между свариваемыми деталями.

В точке нагрева образуется так называемая сварочная ванна, которая представляет собой зону смешивания расплавленного металла детали с маериалом присадки.

Вверх всплывает легкий расплавленный шлак — это сгоревшая обмазка плавящегося электрода или остатки стержня неплавящегося. Шлак защищает раскаленный металл от вредного влияния газов, находящихся в атмосфере.

Это влияние может привести к окислению шва и проникновению в его структуру атомов газа, в результате чего шов не приобретет требуемой прочности.

Ручная дуговая сварка производится плавящимся либо неплавящимся электродом. Первый сам по себе является присадочным материалом, второй требует введения в расплав присадочной проволоки.

Существуют различные технологии сварки вручную. Наименее сложная и затратная из них требует наличия только сварочного аппарата переменного или постоянного тока и необходимой амуниции для сварщика, но подходит этот способ, как правило, только для черных металлов, нормально переносящих контакт с кислородом. Для защиты сварочной ванны, где оплавляется сталь и железо, достаточно только среды, выделяемой защитной обмазкой электрода.

Более сложные способы, такие, как, например, аргонодуговая сварка, требуют наличия специальной горелки с соплом, через которую подается аргон либо другой защитный газ.

Сварочную дугу инициирует короткое замыкание при контакте электрода с массой. Температура дуги может достигать 5000 °C.

Назначение

Применение ручной дуговой сварки очень широко — от бытовых работ по дому и даче до промышленности, в том числе высокотехнологичной. Среди основных отраслей промышленности и народного хозяйства, где она используется, можно выделить:

различные сервисные и ремонтные работы, например, автомобильной техники;
сварку труб для воды, газа, нефтепродуктов.;
кораблестроение (сварка листов корпуса);
многие виды машиностроения.

Принцип ручной сварки часто применяется для наплавок на поверхность детали иного металла. В быту ручным дуговым методом сваривают беседки, скамейки, мангалы, качели, проводят ремонт металлических изделий.

Технические возможности

Ручная сварка имеет существенные ограничения по толщине свариваемых деталей, это ее основной недостаток. Как правило, листы толще 10 мм этим способом не сваривают.

К другим можно отнести сравнительно низкую скорость процесса и прямую зависимость результата от мастерства сварщика. Процесс ручной сварки, как и любой ручной процесс, трудно стандартизировать: результат зависит от многих факторов. Среди них:

тип источника тока;
мощь источника;
характеристика и свойства обрабатываемого сплава;
толщина кромок;
соответствие электродов возложенной на них задаче;
грамотно подобранный режим сварки.

Особенности дуговой сварки заключаются в том, что для ее продуцирования используется сравнительно малое напряжение — и очень большой ток. Напряжение дуги составляет от 30 до 90 В (многие сварочные аппараты для бытового применения рассчитаны на среднее значение — 48 В), но очень большую силу тока — от 90 до 350 А.

Подбор сварочных параметров

Основные параметры дуговой сварки — это сила тока и напряжение (но оно фиксировано). Частота имеет меньшее значение, так как в настоящее время применяются, как правило, установки для сварки постоянным током — инверторы.

Для сварки с помощью электричества, вне зависимости от способа, действует прямая пропорциональная зависимость: чем толще металл, тем больше должна быть сила тока при фиксированном напряжении. Для сравнения: листы толщиной 3 мм варят током 175-185 А, 5 мм — не менее 200 А, 10 мм — 300-330 А.

Настоятельно рекомендуется, во избежание прожига и сильного разбрызгивания металла, варить минимальным током, какой только возможен.

Но при этом очень большое значение имеет также толщина сварочного электрода, и его соответствие по химическому составу тому металлу, который предполагается обрабатывать.

Стандартный электрод для дуговой сварки имеет толщину 3 мм. Он пригоден для сваривания деталей с толщиной кромок 2-3 мм. Для более толстого металла можно руководствоваться правилом, что диаметр электрода должен быть на 1-2 миллиметра меньше толщины металлических пластин, которые с его помощью предполагается соединить.

Максимальная толщина электродов, выпускаемых промышленностью, составляет 6 мм. Они пригодны для сварки десятимиллиметровых стальных листов.

Каждая пачка электродов имеет свою маркировку, указывающую, для каких целей они предназначены.

Что значит маркировка

Невозможно представить ручную дуговую сварку без электродов. Их маркировка определяет, для каких металлов они предназначены, какую толщину и состав покрытия имеют, в в каком положении их надо держать при сварке (вертикально, горизонтально, под углом), для каких металлов предназначаются. Характер маркировки — буквенно-цифровой.

Первой после названия и марки электрода идет буква, определяющая его назначение. У — для низколегированных и среднеуглеродистых сталей, Т — для теплоустойчивых легированных. Буква Н — для наплавок, А — для пластичных металлов.

Далее следует буква, обозначающая толщину покрытия. М — тонкое покрытие, С — среднее, Д — толстое, Г — особо толстое.

Толщина покрытия определяется в процентах по отношению к самому стержню.

Следующая буква кода означает тип электрода. Если это буква Е, то электрод плавящийся.

Далее следуют цифры, которые характеризуют предел прочности на растяжение, относительное удлинение и температуру сохранения ударной вязкости. Они имеют значение только для профессиональных сварщиков, работающих на особо ответственном производстве.

За ними идут одна или две буквы, означающие материал обмазки электрода. А означает кислотное соединение, Б — щелочное, Ц — целлюлозное, Р — рутиловое, П — прочие виды. Возможны смешанные типы обмазки, такие, как РЦ.

Последние две цифры кода означают одни из самых важных параметров — положение в пространстве, в котором можно производить ручную дуговую сварку, и характеристики тока для сварки.

Например, код «13» следует читать как 1 и 3. 1 — варить можно в любом пространственном положении, 3 — необходимо использовать ток обратной полярности либо переменный напряжением 50 В.

Разновидности оборудования

Оборудование для ручной дуговой сварки, как правило, представляет собой сварочный аппарат трансформаторного или инверторного типа, снабженный шнуром подключения к источнику питания и двумя контактными шнурами с держателями для электрода и для массы.

Разница между аппаратами в том, что трансформатор варит только переменным током, а инвертор или полуавтомат имеет функцию выпрямления тока для лучшего качества дуговой сварки и возможности работать в прямой или обратной полярности.

При прямой полярности проводящий стержень подключают к минусу, а деталь — к плюсу. Обратная, соответственно, наоборот. Разные виды металлов и сплавов требуют сварки либо в прямом, либо в обратном режиме.

Требования ГОСТа

На ручную дуговую сварку распространяются требования ГОСТа 5264 80 и ГОСТа 11534 75. Это основные нормативы, которыми нужно руководствоваться при сварочных работах.

Первый — ГОСТ 5264 80 — регламентирует технологию создания сварных соединений различной конфигурации из сталей, чистого никеля и сплавов никеля с железом.

Он состоит из большого числа таблиц, в которых приведены чертежи типов соединений, которым нужно соответствовать. В ГОСТе указываются также пределы допустимых погрешностей и другие важные числовые параметры.

ГОСТ 11534 75 описывает основные типы, размеры и конструктивные особенности изделий из низколегированных и углеродистых сталей, которые можно подвергать скреплению методом ручной дуговой сварки плавящимся электродом.

На методологию сварки электродом неплавящимся он не распространяется. Документ также состоит из таблиц, содержащих примеры соединений, допустимые пределы погрешностей, толщины и углы соединяемых деталей.

С чего начать обучение дуговой сварки

Электрическая дуговая сварка — один из самых распространённых в наше время способов соединения металлических деталей. Она может быть как автоматической, так и ручной.

И именно с дуговой ручной сварки, как правило, начинают свой профессиональный путь сварщики. Это то, что позволяет начинающим мастерам понять основные принципы работы. При выборе такого способа сварки качество соединений напрямую зависит от квалификации и умений человека.

Особенности процесса

Ручная дуговая сварка имеет несколько явных плюсов:

её можно выполнять даже в закрытых помещениях;
благодаря большому ассортименту выпускаемых электродов, дуговая сварка подойдёт для множества различных металлов и сплавов. И если сначала вам нужно варить один металл, а потом другой, никаких проблем не возникнет. Перенастроить оборудование и поменять электроды можно достаточно быстро;
дуговое электрооборудование имеет простую конструкцию, мало весит и легко транспортируется;

К минусам дуговой электросварки металлов следует отнести наличие вредных условий и низкий коэффициент полезного действия.

Проще всего провести дуговую сварку вручную, если металлоизделия располагаются в горизонтальном положении. В таком случае контролировать электрод и расплавленный металл очень удобно – сила тяжести не позволяет расплаву растекаться по сторонам.

Гораздо более сложна вертикальная и потолочная дуговая сварка — подобные работы выполняют только профессионалы.

Подготовка оборудования и спецодежды

Первое, что нужно сделать начинающему сварщику — выбрать и подготовить инструменты и оборудование. Дуговые сварочные аппараты по конструкции могут быть трансформаторами, выпрямителями и инверторами.

В принципе подойдёт любой из тих типов. Главное, чтобы аппарат позволял плавно регулировать силу тока в электроде. Это имеет решающее значение для поддержания сварочной дуги в рабочем состоянии.

Электроды отличаются друг от друга по диаметру и другим показателям, влажность флюса и масса свариваемых деталей тоже бывает разной – то есть каждая дуговая сварка индивидуальна, и силу тока, соответственно, тоже надо подбирать индивидуально.

Отдельно несколько слов стоит посвятить сварочным аппаратам-инверторам. Они работают от постоянного тока, что даёт возможность подключать проводки в два положения – на электрод или свариваемую поверхность можно подать «минус» (прямая полярность) или «плюс» (обратная полярность).

Тот элемент, на который подаётся плюс, всегда получает больший нагрев. Обратная полярность обычно используется в традиционной сварке, а прямая применяется для сваривания листов металла в высоком темпе.

В арсенале начинающего сварщика должен быть ещё и небольшой молоток с острым концом – это очень эффективный инструмент для сбивания окалины со швов, полученных при дуговой сварке.

Для работы и начинающему, и опытному мастеру также понадобится защитная маска. Во время сварки от электродуги идёт мощное УФ-излучение. И если долго смотреть на неё без защиты, можно обжечь роговицу глаза.

После подобного инцидента придётся восстанавливаться хотя бы пару дней. Спецовка из плотного материала, брезентовые или кожаные перчатки – ещё одни необходимые атрибуты начинающего сварщика.

Тонкая хлопчатобумажная ткань здесь не подойдёт — искры, всегда возникающие при дуговой сварке, легко её прожгут насквозь.

Подготовка электродов и заготовок

Тем, кто хочет в будущем стать хорошим сварщиком, лучше всего начать с использования электродов толщиной от 2 до 3 миллиметров. Посредством таких электродов осуществляется большинство операций в домашних условиях.

Если вы используете двухмиллиметровый электрод, то чтобы получить качественный шов, необходимо поставить переключатель на 70–80 ампер. Для трёхмиллиметровых изделий подойдёт электроток от 100 до 140 А, для четырёхмиллиметровых — 160 А.

Правильно ли был выбран силовой режим, можно понять по звуку дуговой сварки — он должен быть похож на треск, а не на гудение.

Зону будущего шва тоже необходимо очистить от грязи. При помощи специальной щётки можно удалить ржавчину, убрать с металлоизделия остатки лаков и красок.

Если толщина деталей больше 3 миллиметров, то края перед дуговой сваркой нужно особым образом обработать – снять с них фаску.

Возможные сложности

Не нужно забывать и про зазор между электродом и металлоизделием — пока идёт дуговая сварка, он должен быть равен примерно трём миллиметрам. Это не так-то легко — электрод в процессе сварки всё время расходуется и выгорает.

Поэтому аппарат постоянно нужно немного опускать вниз. Если зазор окажется маленьким, не будет хватать металла для создания шва. А слишком большой зазор приводит к тому, что дуговая искра становится нестабильной.

Начинающему в первое время лучше выбирать прямолинейный тип движения. При желании можно попытаться сделать небольшие круговые завихрения вокруг ванночек наплавленного металла. Различные сложные фигуры типа зигзагов и восьмёрок лучше осваивать позже.

Ещё один важный параметр — скорость. Именно от того, что электрод идёт рывками или с неправильной скоростью, возникают дефекты сварки — прожиги или непроваренные места.

Чтобы избежать таких дефектов, начинающим мастерам по дуговой сварке нужно внимательно следить за оттенком поверхности под электродом и плавно двигать аппарат по выбранному направлению.

Чем тоньше электрод, тем слабее он разогревает металл и тем медленнее его ведут. В частности, поэтому начинающим желательно работать именно с тонкими электродами.

Во время дуговой электросварки обязательно нужно следить, насколько ровным и незаметным получается шов, сколько на нём дефектов. Оптимальная ширина шва — от 0,8 до 1,5 диаметра электрода.

При желании некоторые дефекты дуговой электросварки впоследствии можно устранить. Но проводить какие-либо дополнительные операции следует лишь тогда, когда шов полностью остынет и будет очищен от шлаков.

В конечной точке шва не торопитесь убирать электрод. Здесь специалисты советуют сделать круглое металлическое уплотнение. Иначе в точке отрыва электродуги может образоваться маленький кратер.

Последнее, что нужно сделать – удалить остывший и почерневший шлак со шва молотком и жёсткой щёткой. Если дуговая сварка прошла правильно, шлак будет отскакивать от металлоизделия большими кусками. А в шве включений шлака и вовсе быть не должно.

Где можно овладеть специальностью сварщика

Сегодня у тех, кто хочет заниматься сваркой, есть много возможностей. Главное понимать, что этому нельзя научиться, освоив только теорию. Обязательно нужна практика.

Чтобы её получить, начинающим следует записаться на соответствующие курсы, которые длятся несколько месяцев, или прикрепиться к опытному знакомому сварщику, который будет готов поделиться азами и показать, как правильно варить тот или иной металл.

А школьникам, которые думают о будущей профессии, ещё проще — после девятого класса можно пойти в колледж или училище, где дуговой ручной и автоматической сварке обучают целых три года, а потом выдают соответствующий диплом.

После одиннадцатого класса обучение на сварщика длится один год, и для кого-то из начинающих именно такой вариант может оказаться самым оптимальным.

В конечном счёте никто не мешает стать кустарём-самоучкой. В интернете без труда можно найти текстовые инструкции, самоучители и учебники, а также уроки дуговой и прочих видов сварки в формате видео. А если у вас есть, допустим, гараж и сварочное оборудование, практиковаться вы можете самостоятельно.

Электродуговая сварка

Сваривание на сегодня является самым широко применяемым способом создания неразъемных соединений металлов и их сплавов. Электродуговая сварка была изобретена во Франции в начале 20 века и используется в любом, самом дальнем уголке Земли.

Что собой представляет метод электродуговой сварки

Основы электродуговой сварки были разработаны в конце 19 века русским инженером Бернадосом.

Технология электродуговой сварки основана на расплавлении примыкающих друг к другу областей двух свариваемых деталей теплом, получаемым от электрической дуги. Область расплавленного металла – так называемая сварочная ванна — перемещается вслед за электродугой. Застывая, она образует неразъемное соединение двух заготовок — сварочный шов.

Принцип электродуговой сварки

Электрическая дуга возбуждается в воздушном промежутке между деталями и электродом. Для этого применяют источник напряжения. Он выдает небольшое напряжение- 70-100 вольт, но должен развивать большой ток — сотни ампер. Чаще всего используются источники постоянного тока — они дают более стабильную дугу и меньше разбрызгивают расплавленный металл.

Особенность технологии состоит в том, что расплавленный металл, особенно цветные металлы и высоколегированные стали, активно реагирует с кислородом воздуха и с азотом. Для защиты сварочной ванны применяют различные газы:

аргон;
углекислый;
гелий и другие инертные газы.

Газы образуются в процессе сгорания обмазки стержня или подаются в рабочую зону из баллона.

Схема электродуговой сварки

Электродуговая сварка может проводиться как плавящимся электродом, металл которого войдет в состав материала шва, так и неплавящимся. В этом случае флюсовые добавки насыпают вдоль линии шва в виде порошка.

Характеристики электрической дуги

Электрическая дуга с физической точки зрения представляет собой постоянно действующий разряд в газовой среде.

Одна из важных характеристик дуги — перепад напряжения.

Если держатель присоединен к положительному разъему источника тока, его называют анодом, если к отрицательному — катодом. Если электродуговые работы ведутся переменным током, то анод и катод меняются местами 50 раз в секунду.

Сварочная дуга Возбуждение сварочной дуги

Расстояние между электродом и деталью называют искровым, или дуговым промежутком. Электрический ток может протекать через газ только в том случае, когда в нем есть заряженные частицы, ионы и электроны. Их нет в газе, находящемся в спокойном состоянии. Чтобы они появились, газ требуется ионизировать. Это и происходит при электрическом разряде, который далее поддерживает сам себя.

Виды и методы электродуговой сварки

Применяемый вид электродуговой сварки определяется:

свариваемыми материалами;
толщиной заготовок;
условиями сварки.

По степени автоматизации процесса дуговой сварки различают

ручную электродуговую сварку;
полуавтоматическую — вместо стержня используется сварочная проволока, которая подается в рабочую зону специальным механизмом, также автоматизирована подача защитных газов;
автоматическую — Проводится в атмосфере защитных газов без участия человека.

Ручная электродуговая сварка Полуавтоматическая дуговая сварка Схема полуавтоматической сварки

По типу применяемого электрода оазличают сварку: плавящимся ( включая полуавтоматическую) инеплавящимся, используемым только в качестве проводника тока к зоне дуги.

Преимущества

Электродуговой метод обладает очевидными достоинствами:

высокая мобильность;
малое время подготовки ;
низкая стоимость в расчете на килограмм шва;
высокая производительность;
способность работать от бытовой электросети (в случае применения сварочных инверторов);
широкая доступность оборудования, сопутствующих и расходных материалов.

Недостатки

Как и у любого метода, у электродуговой сварки существуют и недостатки:

для обеспечения стабильно высокого качества шва сварщику требуется приобрести значительный опыт;
обмазка склонны к отсыреванию, это приводит к появлению дефектов;
для сварки цветных металлов требуется применять специальные сварочные материалы, оборудование и методы.
качество соединения зависит от внешних погодных условий.

Недостатки электродугового метода побуждают ученых и инженеров вести упорные работы по его совершенствованию, разработке новых сварочных материалов, оборудования и приемов работы.

Самый простой и дешевый вид сварочного источника — это мощный понижающий трансформатор. Данный вид аппаратов отличается большим весом и габаритами, вызывает броски напряжения в питающей электросети. Они морально устарели и используются только в самых глухих углах и в некоторых узкоспециальных применениях.

Современным типом оборудования для электродуговой сварки является инвертор. Его устройство во много раз сложнее, чем у трансформатора, зато он лишен его недостатков.

обладает малым весом и габаритами;
не влияет на питающую электросеть;
обеспечивает стабильные параметры дуги;
легок в освоении и использовании.

Инвертор выдает постоянный ток.

Следующей ступенью развития специального оборудования стал полуавтомат. Источник тока в нем инверторного типа. Полуавтомат ведет сварку сварочной проволокой, которая подается через горелку специальным механизмом. Вместо флюсовой обмазки также через горелку подаются защитные газы из баллона. Полуавтомат отличается высокой производительностью и стабильностью работы. Его дороговизна окупается при больших объемах работ.

Инвертор позволяет работать в разных режимах подключения- с прямой и обратной полярностью. Прямая полярность используется в большинстве случаев сварки большинства металлов и конструкционных сталей.

Для сварки металлов, отличающихся высокой химической активностью в нагретом состоянии, применяют обратную полярность. При этом сварку ведут с использованием порошковых флюсов и присадочной проволоки

Электрод — один из главных участников процесса. От его правильного подбора во многом зависит качество соединения.

Плавящийся электрод не только подает ток в зону дуги. Плавясь, он понемногу стекает в сварочную ванну, его металл входит в состав материала шва.

Флюсовая обмазка, сгорая в огне электродуги, выделяет защитные газы. Их облачко скапливается над сварочной ванной, вытесняя кислород и азот, содержащиеся в воздухе. Твердые остатки сгорания флюса образуют на поверхности шва корочку шлака, которую после остывания удаляют механическим способом.

При сварке неплавящимся стержнем в зону дуги требуется вводить присадочную проволоку.

Область применения

Область применения электродуговой сварки самая широкая. Везде, где нужно быстро, и недорого и качественно соединить металлические заготовки в строительную конструкцию или изделие – можно увидеть вспышки электросварки.

заводы металлоизделий;
машиностроительные производства;
строительство любого масштаба — от гидроэлектростанций и космодромов — до заборов и сараев.;
аэрокосмические предприятия;
судостроение;
производство транспорта;
предприятия по выпуску бытовых приборов;
и многое другие.

Сфера применения электродугового метода постоянно растет. С распространением сварочных инверторов электродуговой метод стал технологией, доступной любому домашнему мастеру.

Основы безопасности процесса сварки

Основные вредные факторы электродуговых работ — это:

ультрафиолетовое излучение дуги;
высокая температура расплавленного металла;
вредные газы;
поражения электрическим током.

Чтобы избежать неприятных последствий, следует

пользоваться средствами индивидуальной защиты: маской сварщика, респиратором, защитными перчатками;
одежа и обувь должна быть огнеупорной, плотной, не оставлять открытых участков кожи;
перед началом работы проверять оборудование на отсутствие механических повреждений, нарушений изоляции и отсутствия утечки газов.

Меры безопасности при сварке

Нельзя также загромождать рабочую зону и работать со случайных опор.

Типы сварных соединений, спецификации сварочных материалов, методики проведения электродуговыхработ регламентируются ГОСТами России и соответствующими их международными стандартами. Этим нормам надо следовать для обеспечения качественной, производительной и безопасной работы. Самые употребительные из них — это:

ГОСТ 5264-80 описывает виды и способы выполнения сварочных швов ;
ГОСТ 14771-76 регламентирует использование защитных газов при сварочных работах;
ГОСТ 26291-79 посвящен типам электродов и соответствующих им режимов сварки.

По мере освоения профессии, роста квалификации и сложности работ сварщик все чаще обращается к государственным стандартам.

Читайте также:

Как работает электродуговая сварка