Преимущества и недостатки дуговой сварки

Обновлено: 04.10.2024

Одним из широко распространенных методов соединения металлических поверхностей является дуговая сварка. Суть данной технологии заключается в том, что тепловая энергия, необходимая для плавки соединяемых кромок металлических поверхностей с помощью электрода, получается посредством воздействия постоянного или высокочастотного тока. Остановимся более подробно на том, какие есть преимущества и недостатки дуговой сварки.

Общая информация

Ручная дуговая сварка MMA (MMA — общепринятое международное название) — это процесс формирования сварочного соединения с помощью электрической дуги. Дуга зажигается между электродом и поверхностью металла, горит стабильно и формирует ровный шов. Электроды для РДС изготавливаются из металлической проволоки и имеют специальное покрытие, защищающее сварочную зону от негативного влияния кислорода. В работе используются электроды, длиной до 45 сантиметров.

Дуга при ручной сварке зажигается либо методом постукивания (сварщик постукивает концом электрода о поверхность металла, не применяя силу), либо методом чирканья (по аналогии со спичечным коробком). Дуга плавит металл и одновременно с деталью плавится электрод. При плавлении электрода металл наплавляется и формируется шов. Допустимо незначительное разбрызгивание металла.

Ручная дуговая сварка MMA с помощью покрытых электродов — один из простейших видов сварки. Отсюда и множество нюансов в работе. При таком методе сварки рабочее время расходуется нерационально, много сил уходит на формирование шва, снижается производительность труда. Поэтому такая технология больше востребована у домашних умельцев, нежели на крупном заводе.

Зато с помощью РДС вам под силу наплавка валов, сварка многих типов металлов и относительно быстрый ремонт изделий из металла в домашних условиях. Также при наличии опыта и квалификации можно выполнить разные типы швов, в том числе трудоемкие, вроде потолочных.

Достоинства и недостатки

Ручная дуговая сварка плавящимся электродом не зря является самым популярным методом соединения металлов. С ее помощью можно выполнить несложный ремонт, сформировать короткие прочные швы, провести быстрое техническое обслуживание какого-нибудь оборудования. Но это еще не все плюсы.

По сравнению с другими технологиями сварочные аппараты для РДС сварки стоят недорого, они компакты и просты в использовании. Также для работы не требуется дополнительная защита сварочной зоны с помощью газа или флюса, поскольку с этой задачей справляется электрод. Еще один плюс — возможность работать практически в любых условиях: и на улице, и в цеху, и на ветру, и под палящим солнцем. А это важно, если нужно произвести быстрый ремонт в «полевых» условиях.

Не стоит забывать, что РДС подходит для сварки самых разных металлов: от углеродистых и легированных сталей до чугуна, алюминия и меди. При этом толщина деталей может достигать нескольких сантиметров и мощный сварочный аппарат справится с этой задачей. Также можно произвести сварку в любом пространственном положении, если это потребуется.

Теперь о недостатках. РД по металлу требует частых перерывов в работе. Они необходимы, чтобы заменить расплавленный электрод на новый. А его расход может быть очень большим при отсутствии опыта или при сварке толстых металлов. Если электрод достиг длины в 5 сантиметров и менее, то его тут же следует заменить.

Ручная сварка с применением электрода подразумевает образование шлака вокруг сварочной зоны и шва. С одной стороны, это хорошо, поскольку шлак дополнительно защищает сварочную ванну от кислорода. Но после работы шлак нужно удалить с поверхности металла. Этот процесс может быть трудоемким и отнимает немало времени.

Из-за этих двух недостатков ручная дуговая сварка считается одной из самых медленных. Она приводит к перерасходу времени и не идет ни в какое сравнение с конкурентами, вроде MIG сварки. Вы должны взять во внимание этот недостаток.

Из-за того, что в работе нельзя использовать электроды до конца, а принято часто заменять их на новые, происходит перерасход комплектующих. Выходит, что в работе используется не более 70% электрода, остальное считается огарком. Этот факт увеличивает себестоимость работ.

Несмотря на относительную универсальность, с помощью РДС не получится сварить олово или цинк. И вообще все металлы с низкой температурой плавления. Это происходит из-за того, что коэффициент тепловложения слишком велик при сварке электрической дугой. Также ручная дуговая сварка плавящимся электродом не подойдет для соединения деталей из титана, тантала и любых других металлов, обладающих активными химическими свойствами. Электрод не сможет в должной мере защитить шов от окисления.

Ну и последний минус, который нужно упомянуть. В ручной дуговой сварке ток проходит по всей длине электрода, и если значение тока будет слишком велико, то стержень может перегреться и защитное покрытие разрушится. Из-за этого вы просто не сможете установить высокие значения тока, чтобы хоть как-то ускорить работу. Это еще одна причина, почему скорость работы при ручной сварке металлоконструкций может быть ниже, чем при использовании других методов сварки.

Меры предосторожности

Большое значение в работе сварщика имеет техника безопасности.

Какие бы виды электродуговой сварки ни применялись, сварщик должен работать в защитной маске или иметь щиток.

Применяется специальная одежда и обувь. Для профилактики поражения электрическим током часто используются специальные диэлектрические коврики. Оборудование должно иметь заземление. Сварочный аппарат должен быть исправным. В процессе работы нельзя переносить его за шланг. У каждого сварочного агрегата есть для этих целей специальная ручка. В случае чрезвычайной ситуации сварщик обязан знать приемы оказания первой неотложной помощи пострадавшему. Для защиты органов зрения окружающих лиц рекомендуется организовать ограждение. Средства коллективной защиты включают также использование естественной или искусственной вентиляции.

Особенности сварки

Понимая принцип ручной дуговой сварки плавящимся электродом можно приступить к самому сварочному процессу. Для начала разберемся, в каких случаях такая сварка целесообразна. РД по металлу целесообразна том случае, если толщина детали начинается от 2 миллиметров и не превышает 50 миллиметров. Также целесообразна сварка легированных, углеродистых и нержавеющих сталей. РДС отлично подойдет для мелкосерийного производства или для сварки штучных изделий. Если металлы толще и деталей много, то рекомендуем заменить ММА сварку на MAG.

Если детали будут слишком тонкими, то они будут плавиться слишком быстро. Это приводит к образованию дефектов, шов просто не успевает сформироваться. Даже если вы установите минимальное значение тока. Используйте другие технологии сварки тонкого металла, не рискуйте.

Выше мы писали, что возможна сварка деталей толщиной до 50 миллиметров. Но мы все же рекомендуем соединять металлы с толщиной максимум 20 миллиметров. Сварка толстых деталей экономически невыгодна при использовании технологии ручной дуговой сварки. Все эти правила не применимы к ситуации, когда нужно сварить короткий шов, чтобы произвести небольшой ремонт. Если участок сварки слишком мал, вы не будете использовать дорогостоящее оборудование, газ, флюсы и прочее. В таких ситуациях ручная дуговая сварка MMA вполне целесообразна при сварке деталей толщиной до 200 миллиметров.

Технология ручной дуговой сварки начинается с основ о пространственном положении. Мы писали, что ручная дуговая сварка плавящимся электродом возможна в любом положении. Это правда, но с оговорками. Дело в том, что не все электроды позволяют выполнить сложные потолочные или вертикальные швы. Они плавятся слишком быстро и стекающий металл не позволяет сформировать шов. Обратите на это внимание перед выполнением ответственной работы.

По этой причине наилучший результат достижим именно в нижнем или горизонтальном пространственном положении. Такую работу сможет выполнить сварщик даже с низкой квалификацией, можно использовать электроды большего диаметра и установить на сварочном аппарате большую силу тока, чтобы ускорить рабочий процесс. Так что если вы можете заменить потолочные швы на нижние — не отказывайтесь от такого решения.

Если вы используете метод ручной дуговой сварки покрытыми стержнями и вам все же нужно сделать потолочных шов, то выберите электроды небольшого диаметра и установите на аппарате минимальное значение сварочного тока. Работайте не медленно и не быстро, постарайтесь найти «золотую середину» в скорости ведения дуги. Ведите дугу уверенно и не отклоняйтесь в стороны.

Теперь поговорим о типе и полярности тока. Сварка ММА может производить на постоянке и на переменке, выбор режима зависит от электродов. Обязательно читайте упаковку ваших стержней перед работой, некоторые электроды могут быть предназначены только для работы на одном типе тока.

Одно известно точно — при постоянном токе дуга горит стабильнее, чем при переменном. Это заметно даже при использовании универсальных стержней, способных работать с любым родом тока. Словом, если вы начинающий сварщик, то приобретайте универсальные комплектующие и экспериментируйте с настройками.

Что касается полярности, то ее выбор зависит от того, какая скорость плавления электрода вам необходима. Если выберите обратную полярность и установите постоянный ток, то электрод будет плавиться медленнее и равномернее. Это наиболее приемлемый вариант. Есть электроды, которые работают одинокого хорошо с любой полярностью.

Ручная сварка железа или никеля имеет свои сложности. В работе металл может быть подвержен проблеме, называемой магнитным дутьем. Магнитное дутье — это когда дуга начинает непроизвольно отклоняться от сварочной ванны из-за магнитных свойств металла. Чтобы избежать этих проблем установите на сварочнике переменный ток, это может помочь.

Источники питания

Дуговая сварка предусматривает использование таких источников тока:

Трансформаторы. Считаются устаревшим вариантом, преобразующим высокое напряжение в пониженное с пропорциональным увеличением силы тока.
Выпрямители. Напоминают предыдущий тип, но оснащаются выпрямительным элементом.
Инверторы. Являются современным источником тока, в котором переменный ток становится постоянным со стабилизированным напряжением. Работа аппарата не зависит от скачков напряжения в сети.
Полуавтоматы. Роль источника питания выполняет инвертор. В конструкции прибора присутствует сварочная проволока, которая подается в зону действия с помощью специального устройства. Для получения защитной среды используется не флюс, а прямая подача газа.

Рекомендуем к прочтению Что такое холодная сварка и как ею пользоваться

Подбор электродов

Электроды так же важны, как и соблюдение технологии сварки. От их правильного выбора во многом зависит качество будущего шва. Нужно подбирать стержни в соответствии с металлом, который вы собираетесь варить. Многие характеристики электрода можно узнать по его маркировке. О том, как читать маркировку мы рассказывали в этой статье.

При работе с ручной дуговой сваркой обращайте внимание на свойства выбранных вами электродов. Свойства зависят от типа покрытия. У электродов для РДС чаще всего рутиловое или основное покрытие. Мы не будем утверждать, какое из них лучше. Просто перечислим их положительные и отрицательные стороны.

Электроды с рутиловым покрытием часто используют новички, поскольку проще зажечь и вести дугу. Они представлены в широком ассортименте, есть и бюджетные, и дорогие марки. Мы не рекомендуем покупать слишком дорогие электроды для домашней сварки, поскольку они просто не раскроют весь свой потенциал.

Из недостатков рутилового покрытия можно выделить повышенное содержание водорода в сварном соединении, что несколько ухудшает качество шва. Но зато металл практически не разбрызгивается при сварке, что очень важно. Новичкам рекомендуем электроды марки МР-3, как одни из самых бюджетных и распространенных.

Электродами с основным покрытием — выбор опытных профессиональных сварщиков. С такими стержнями довольно трудно работать, поскольку дуга зажигается неохотно и в процессе сварки должна быть очень короткой. Все это требует опыта. Но если вы новичок не бойтесь применять такие электроды в своей практике. Так вы сможете быстрее научиться. Электроды с основным покрытием обеспечивают отличное качество шва. Если вам нужно сварить относительно тонкий металл, то выбирайте электроды с основным покрытием.

Также электроды подбираются исходя из экономических факторов. При таком медленном способе сварки как РДС важно знать скорость наплавки стержня, чтобы определить, сколько времени и электродов понадобится на формирование шва. Существуют специальные высокопроизводительные стержни, с ними работе идет быстрее. Но ими, как правило, можно варить только горизонтальные швы.

Выше мы писали, что электрод нужно использовать на 70% процентов, оставляя примерно 5 сантиметров стержня. Некоторые новички намеренно устраивают перерасход электродов, используя их лишь наполовину. Многие объясняют это тем, что просто беспокоятся о длине электрода и предпочитают оставить стержень с запасом. Мы не рекомендуем так делать в своей практике. Вам придется еще чаще прерывать сварку и менять электроды на новые.

Способы зажигания дуги

Есть два основных способа как зажечь сварочную дугу. Первый — это быстрое касание торцом электрода свариваемой поверхности и при замыкании электрод медленно отводится вверх на небольшое расстояние, чтобы не потерять дугу. Опытный сварщик по звуку дуги может определять расстояние.

Второй способ — чирканье, считается более практичный, так как ударяя электродом по касательной, происходит одновременная зачистка контакта от ржавчины и окиси, поэтому зажигание происходит гораздо быстрее, чем в первом случае. После поджига, электрод также подымают медленно вверх.

Недостаток второго способа — невозможность использования в труднодоступных местах, так как нет возможности двигать электродом в сторону.

Преимущества и недостатки дуговой сварки

Основные преимущества и недостатки дуговой сварки

Процесс сварки происходит следующим образом: создается электрическая дуга, которую необходимо располагать между свариваемым изделием и электродом. Высокой температуры, которая создается дугой, достаточно для того, чтобы кромка металлического изделия и стержень электрода начали плавиться.

Металл изделия и электрода переходит в жидкую фазу и смешивается. Этот процесс получил название сварочной ванны. Ее размеры обычно составляют 8–15 мм в ширину, 10–30 мм – в длину и около 6 мм в глубину. Обмазка электрода имеет такой химический состав, при расплавлении которого над сварочной ванной образуется газовая область, не допускающая взаимодействия металла с кислородом. После того как воздействие сварочной дуги прекращается, металл переходит из жидкой фазы в твердую, образуя прочный шов между соединяемыми деталями. Слой шлака, который образуется поверх шва, подлежит удалению.

Преимущества дуговой сварки:

не требует сложного обучения;
высокая производительность процесса;
невысокая стоимость расходных материалов (электродов для сварки);
простота процесса легко позволяет произвести его автоматизацию и механизацию;
маленькая область нагрева поверхности.

Недостатки электродуговой сварки:

привязка к электросети;
невозможность работы без преобразователей тока (выпрямителей, инверторов) и трансформаторов;
наличие предварительного этапа подготовки свариваемых поверхностей.

Дуговая сварка: преимущества и недостатки использования разных приемов

Для того чтобы правильно «поджечь» электрод и получить сварочную дугу, существует два способа: касание (впритык) и чиркание («спичкой»).

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Посредством «касания» сварочная дуга возникает при соприкосновении электрода с металлом. Стержень электрода надо постараться расположить перпендикулярно к поверхности. В момент прикасания надо начать медленный подъем электрода от поверхности. Это самое сложное во всем процессе: если соприкосновение металла и стержня электрода продлится чуть дольше, вместо дуги произойдет так называемое «залипание». В этом случае надо электрод рывком наклонить в сторону и отломать, а затем повторить попытку получить дугу, уменьшив время касания.

Если произошло залипание, на электроде обычно образуется козырек из окалины, который необходимо удалить, сделав резкий удар по поверхности. Такой выступ мешает получить сварочную дугу. Иногда приходится брать новый электрод, если получить дугу после нескольких попыток не выходит. Этот момент вызывает определенные трудности у начинающих сварщиков, поэтому существует второй способ – «чирканье».

Этому методу, который напоминает зажигание спички, отдают предпочтение даже многие опытные сварщики. Движение получается плавным, нет необходимости резкой смены его направления, поэтому залипания не происходит, сварочная дуга возникает без проблем. Единственным недостатком способа «чирканье» является невозможность его применения в ограниченном пространстве – может не хватить места для размаха.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Когда получить сварочную дугу не получается обоими способами, проверяется правильность установки стержня и осматривается место сварки на предмет наличия слишком толстого слоя покрытия.

Положение электрода при сварке металлических поверхностей также имеет большое значение. От этого зависит качество полученного шва. Сварщики работают в разнообразных условиях, поэтому электрод может располагаться в самых разных вариантах. И все же существует три основных положения стержня, при которых процесс сварки происходит наиболее эффективно.

Первый вариант – «углом вперед». Стержень устанавливается под углом 30–60° к вертикали, и движение начинается вперед, в сторону от сварщика. Этот способ удобен для горизонтальных, вертикальных и потолочных швов, при сварке стыков труб.
Второй вариант – «под прямым углом». Электрод располагается перпендикулярно свариваемым поверхностям. К этому способу прибегают в случае невозможности наклонить электрод, в местах с ограниченным доступом. Такая техника сварки намного сложнее традиционного метода «под углом».
Третий вариант – «углом назад». Угол наклона составляет те же 30–60° к вертикали, но движение электрода производится к сварщику. Этот вариант используют при сварке угловых, стыковых и швов на небольших участках.

При сварке всеми тремя способами необходимо сохранять зазор между электродом и металлом около 5 мм, учитывая тот фактор, что стержень будет постепенно выгорать, и его надо будет двигать к поверхности шва.

Когда электрод выставлен под нужным углом и на нужном расстоянии, можно начинать процесс сварки – наплавление валика. Процесс заключается в совершении колебательных движений, «подгребающих» металл к центру сварочной дуги. При правильной технике получается крепкий, слегка волнистый шов.

Если сварочный стык сделан не до конца, а стержень электрода выгорел, необходимо приостановить работу для замены электрода. После этого надо зажечь дугу на расстоянии 10–12 мм от углубления в конце шва (кратера), расположить электрод так, чтобы расплавленный металл старого и нового электродов смешался, и закончить сварку.

У каждого опытного мастера складывается своя техника – движения могут быть поступательные, продольные, поперечные, но результатом должен быть прочный шов заданной формы.

Также важную роль в процессе сварки имеет его правильное завершение. Сварочная дуга не должна обрываться в конце шва, необходимо отступить несколько миллиметров назад в уже созданный шов, а затем быстро убрать электрод от кратера.

Можно завершить сварку по-другому. Альтернативный способ называется «заварка кратера». При достижении конца шва дуга обрывается и сразу зажигается в центре кратера, затем электрод смещается к краю и передвигается на конец шва. Создается необходимая высота стыка, затем разрывают сварочную дугу.

Как подготовить детали, чтобы минимизировать недостатки дуговой сварки

Особенности разметки заготовок.

Перед сварочными работами проводится подготовительный этап, необходимый для того, чтобы правильно разметить заготовки изделий, так как профили металла могут отличаться от размеров частей свариваемого изделия. Поэтому сначала на материале делается разметка в соответствии со спецификацией требуемого изделия, а затем профиль подрезается.

Разметку можно делать посредством ручной, оптической, мерной резки.

При ручной разметке используют линейку, штангенциркуль или шаблон из алюминия или профиля, если надо разметить несколько одинаковых заготовок. Ручной способ имеет низкую производительность работы за счет своей трудоемкости.

Для оптической разметки предназначены разметно-маркировочные машины. Они отличаются высокой скоростью– до 10 метров в минуту. Такой машине задается программа под нужные параметры заготовки, разметка наносится с помощью пневматического крена.

При использовании технологии мерной резки специальные станки программируются под заданную конфигурацию заготовок, и производится резка изделия без предварительной разметки.

После разметки производится резка заготовок, и от качества исполнения этого этапа работы зависит успех сварки. Этот процесс может быть механическим и термическим.

В процессе механической резки задействованы ручные и механические инструменты.

При термической резке происходит плавление металла по уже сделанной разметке. Этот процесс производится вручную, с помощью кислородного резака, дуговой сварки, плазматрона или с применением станков и аппаратов, работающих в автоматическом и полуавтоматическом режиме. Термическая резка позволяет разрезать металлические заготовки в различных направлениях, а также криволинейно.

После резки необходимо обработать поверхности заготовок – зачистить от механических загрязнений и химических пленок. Присутствие даже маленьких частичек посторонних элементов может стать причиной растрескивания конструкции, пористости, напряжения металла и ухудшения качества сварного шва.

Нужно также убрать с поверхности металла оксидную пленку, образующуюся при контакте с кислородом. Она обладает жаростойкостью и не позволяет произвести качественную сварку. Удаление ее производят вручную с помощью болгарки или щетки для металла.

При серийном производстве для удаления пленки используют пескоструйные и дробеструйные установки. Для обработки деталей из цветного металла часто используют химический способ очистки – заготовки погружаются в емкость со специальным химическим составом на определенное время.

Предварительной обработки требуют также кромки изделий, особенно если они имеют большую толщину. Их зачищают и придают нужную конфигурацию. Края могут быть плоские, V-образные и Х-образные. Плоские бывают при сварке тонких изделий, V-образные и Х-образные делают при соединении толстых заготовок. Кромки не требуют обработки при толщине изделия не более 3 мм.

Процесс подготовки кромок для сварки может содержать операции по обработке угла разделки, ширины зазора, регулировке длины откоса. Особенно важна предварительная подготовка краев у труб различной толщины для создания качественного и прочного соединения. Для этого подбирается правильный откос, делающий переход между двумя деталями плавным. Такой способ снимает напряжение нагрузки во время эксплуатации готового изделия.

Кромки труб можно подрезать холодным способом с использованием ручных инструментов или режущих станков, а также термическим способом. Для последнего используются ручные и автоматические горелки.

Холодный способ позволяет производить более качественную конечную сборку изделия, точность которой в несколько раз превосходит сборку после термической обработки. Достаточно часто после термической резки требуются дополнительные действия по приданию фаске нужных размеров и формы, что особенно важно при сварочных работах с трубопроводами.

Этот этап является последним подготовительным шагом перед процессом сварки. Он нужен для фиксации отдельных деталей конструкции определенным образом, чтобы после сварки они остались в заданном положении. Для более качественного шва нередко приходится не просто расположить детали рядом или закрепить специальным устройством, но выполнить точечную приварку в нескольких местах. Подобное закрепление позволяет расположить заготовку в таком положении, в котором максимально удобно исполняется горизонтальный шов. Кроме того, вся конструкция надежно фиксируется и не теряет форму.

Сборка производится после окончания процесса подготовки поверхности металла для сварки. Необходимо предусмотреть свободный доступ к местам соединения деталей, в которых планируются сварочные работы. Все части изделия надежно скрепляются во избежание деформации в процессе сварки.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Преимущества дуговой сварки

Преимущества дуговой сварки являются залогом ее популярности. Именно эту технологию соединения деталей используют при строительстве зданий, мостов и других объектов, а для бытовых нужд этот способ сварки – один из самых доступных и простых.

Но, несмотря на такую распространенность, дуговая сварка имеет свои особенности и нюансы, которые раскрывают ее лучшие стороны. В то же время, как и у любой технологии, есть у нее и недостатки. О том, насколько достоинства дуговой сварки перевешивают ее негативные стороны, расскажем в нашей статье.

Технология и виды дуговой сварки

Высокую температуру, достаточную для того, чтобы расплавить соединяемые кромки деталей, создают с помощью электродуги. В месте соединения заготовок металл из твердого состояния переходит в жидкое, при этом частицы на кромках перемешиваются. По мере остывания жидкого расплава образуется сварочный шов, скрепляющий заготовки.

Зона обработки, которая перемещается за электродом и электродугой и включает в себя линию шва, называется сварочной ванной. На металлическом стержне электрода нанесен специальный состав или флюс, который, расплавляясь в процессе нагревания, выделяет защитное облако инертного газа. Это не дает расплаву окисляться.

Чтобы создать и поддерживать электрическую дугу между держателем и заготовкой, на них производится подача напряжения.

Ручная дуговая сварка осуществляется с помощью постоянного или переменного тока, для чего рабочая зона оснащается специализированными или универсальными источниками.

Заготовки, имеющие в составе цветные металлы и сплавы, отличает повышенная химическая активность при нагревании. Поэтому для проведения процесса в зону сварки подают специальные защитные газы.

Учеными и изобретателями постоянно совершенствуются технологии ручной дуговой сварки, вносятся корректировки, повышающие ее качество и эффективность.

Цель дуговой сварки – соединение деталей неразъемным, прочным и долговечным швом. На современных металлообрабатывающих производствах эту сборочную технологию применяют чаще всего. С помощью данного вида металлообработки производят самые разнообразные изделия и конструкции, к которым относятся также сложные узловые соединения. Их назначение − противостоять высоким статическим, динамическим и периодическим нагрузкам, экстремальным температурам, а также воздействию агрессивной среды и радиации, высокого и низкого давления.

Прочное и долговечное соединение при выполнении сварочной операции обеспечивается при условии бесперебойного электроснабжения. Выполнять работу можно только в сухих помещениях или во временных сооружениях, чтобы производственному процессу не мешали погодные факторы (дождь, снег и ветер).

Технологии дуговой сварки классифицируют в зависимости от типа:

применяемых электродов она может быть плавящейся и неплавящейся.
используемого тока: постоянная, переменная, трехфазная.
подготовительной термообработки заготовок: обычная, «на горячее».
от уровня автоматизации технологии сварки: ручная, полуавтоматическая.

Разработаны также варианты сваривания, предназначенные для выполнения работы в особых производственных условиях.

К общим преимуществам этой технологии относятся:

Простота применения ручной дуговой сварки: не требуется приобретать дорогостоящее специальное оборудование и расходные материалы.
Работа осуществляется посредством соответствующей аппаратуры при включении в сеть 220 В или 380 В.
Сваривание конструктивных элементов может производиться под разными углами наклона.
Метод подходит для соединения деталей, расположенных неудобно, высоко, в труднодоступном месте.
Подбирая электроды в зависимости от вида металла можно работать с разными материалами.
Сварочные агрегаты небольшие по размеру, им нужно обычное электропитание, их легко переносить и использовать там, где необходимо.

Преимущества аппаратов, работающих на постоянном токе.

Плюс этого оборудования в том, что создается более устойчивая электрическая дуга, а разница в выделении тепла между положительным и отрицательным полюсами приводит к более гибкой регулировке температуры – имеется в виду создание прямой (минус на электроде) или обратной (минус на заготовке) полярности. Это преимущество помогает повышать качество работы с цветными металлами, тонкими металлическими листами и некоторыми специальными видами стали.

Плюсы оборудования, действующего на основе переменного тока.

Электросварочные трансформаторы переменного тока обладают небольшими габаритами и весом, удобством эксплуатации и эффективностью, к тому же их стоимость не слишком высока.

Преимущества дуговой сварки под флюсом.

Во время дуговой сварки всегда образуются брызги и искры. Также процесс сопровождается интенсивным ультрафиолетовым излучением и выделением дыма. СПФ исключает все эти вредные факторы благодаря толстому слою флюса, покрывающему расплавленную поверхность металлической заготовки. Поэтому операция относится к экологически чистым технологиям.

Так как дым и излучения при этом виде сварки отсутствуют, она безопаснее других сварочных работ. Работникам, осуществляющим функции контроля за работой аппарата, не требуется надевать защитный костюм, они могут выполнять обязанности в обычной рабочей одежде.

Операция дуговой сварки под флюсом осуществляется с помощью электричества, поэтому в применении высокого давления нет необходимости. А вот повышенное количество тепловой энергии, выделяемое в процессе, способствует тому, что толстые профили из металла соединяют именно таким способом.

Еще одно преимущество сварки под флюсом в том, что она обеспечивает высокую скорость осаждения металлов. Эта характеристика увеличивает глубокую обработку и качественное выполнение сварного шва. Порошковая проволока в данном случае дает еще большее преимущество в виде увеличения скорости осаждения по сравнению с обычной проволокой сплошного типа.

А благодаря очень высокой температуре, создаваемой в точке касания, скоростной режим увеличивается до 5 м в минуту. В конечном итоге сварной шов будет иметь большую однородность, вязкость, коррозионную стойкость и долговечность. Помимо этого, форма шва будет выглядеть более эстетичной и гладкой.

Чаще всего технологам приходится решать проблему деформации шва, полученного при выполнении сварочных работ. Этот дефект возникает из-за того, что в зоне обработки происходит расширение и сжатие цветных металлов рядом со швом и в самом шве. Преимущества СПФ, а именно использование высокой концентрации тепла и большой скорости, позволяют снизить вероятность появления подобных дефектов.

При применении этого метода предъявляется меньше требований по защите рабочего места от воздействий атмосферных факторов. Дуговую сварку под флюсом можно использовать даже в районах с сильными ветрами, они не будут помехой при работе.

От преимуществ перейдем к недостаткам дуговой сварки:

Наличие вредных факторов, влияющих на здоровье: ядовитых смесей газа, высокой температуры, яркого света при создании электродуги.
Без обеспечения защиты есть угроза попасть под напряжение.
Есть необходимость периодической замены электродов, так как в местах перехода на новый электрод могут образовываться кратеры, что сказывается на качестве шва.
Влияние человеческого фактора, квалификация работника не всегда высокая.

Минусы сварки на переменном токе.

Этот метод труднее использовать при работе на потолке или вертикальных поверхностях. Также здесь применяются более дорогие обмазанные электроды, соответственно, стоимость работ увеличивается. Однако качественные показатели сварочного шва на постоянном и переменном токе одинаковые.

Области применения дуговой сварки

Технология дуговой сварки – это один из универсальных и широко распространенных методов металлообработки, к которым также относятся штамповка, литье, прокат металлических заготовок. Способ состоит в соединении деталей или элементов конструкций с помощью специальных электродов, имеющих силикатную обсыпку на своей поверхности. Во время процесса силикатный слой служит для расплавления электрода, что и позволяет получить прочное скрепление заготовок.

Технология дуговой сварки применяется, когда необходимо:

Соединить плоские детали или элементы сеточных конструкций при монтаже пространственных блоков.
Создать прочные каркасы и арматурные сетки, соединяя отдельные металлические стержни.
Соединить блоки во время монтажа сооружений блочного типа непосредственно на площадке.
Совместить закладные элементы и стержни арматуры при возведении железобетонных зданий и сооружений.
Подготовить арматуру на профильном предприятии, если отсутствует стыковочное контактное оборудование и устройства.
Соединить стержни арматуры, имеющие диаметр от 10 мм. При сварке каркасных конструкций из стержней, диаметр которых превышает 8 мм, дуговой метод применять запрещено, так как технология слишком усложняется и возможно пережигание арматуры.

Дуговую сварку, наряду с контактной сварочной технологией, широко применяют на строительных площадках для монтажа различных сооружений из арматурных деталей.

Существуют аппараты, работающие с источниками постоянного тока до 1250 А и переменного до 1000 А. К преимуществам первых относится возможность сваривать ответственные конструкции из высоко- и низколегированной стали разных марок, а также никелевые сплавы, медь и тонкостенные изделия из низкоуглеродистой стали.

Двух- и трехдуговую сварку можно осуществлять с помощью специального оборудования, в комплект с которым входит трансформатор на токи до 2000 А. Иногда необходимо применение комбинированного питания, дающего преимущество работать на постоянном и переменном токах. Такая аппаратура может развивать скорость до 300 м/час.

Использование полуавтоматов для СПФ ограничено особенностями их эксплуатации: можно выполнять шов только снизу, при работе нет возможности наблюдать за тем, в каком положении находится электрод, сваривающий кромки деталей.

Полуавтоматическая сварка под флюсом продолжает использоваться на некоторых предприятиях благодаря тому, что у нее есть важное преимущество: при работе отсутствует разбрызгивание и сварщик может не надевать щиток и маску для защиты. Чаще всего эти аппараты применяются при монтаже элементов сооружений из железобетона.

Область применения полуавтоматов для дуговой сварки плавящимися электродами в защитной среде углекислого газа распространяется на участки производства, выполняющих соединение швов небольшой длины или сложных по конфигурации. При этом пространственное положение не имеет значения. Кроме того, полуавтоматическое оборудование используют, когда свариваемые конструкции не отвечают требованиям точности сборки, необходимой для работы сварочных агрегатов автоматического типа.

При использовании полуавтоматической сварки производительность, по сравнению с ручной, увеличивается в 1,5–3 раза. Сварочные полуавтоматы обеспечивают разбег величин малого тока до 50 А, что дает преимущество этому виду сварки и позволяет соединять изделия из углеродистой стали, имеющих толщину от 0,8 мм. Прежде такую работу выполняли газовым оборудованием.

Сварка электрозаклепками, используемая во время соединения стальных деталей (имеется в виду сталь горячего проката) в единую конструкцию, осуществляется полуавтоматами, работающими непрерывно или точечно. Этот метод заменил используемую ранее контактную точечную сварку.

Еще одно преимущество дуговой сварки, о котором стоит рассказать, − это отсутствие разбрызгивания благодаря тому, что применяется порошковая проволока и углекислый газ для создания защитной атмосферы в зоне расплава. Этот плюс также дает возможность работать с помощью автоматов и полуавтоматов на конструкциях, которым необходима повышенная прочность при эксплуатации. Если дополнительная газовая защита не применяется, то такая аппаратура используется при возведении зданий из железобетона и монтаже конструкций из стали.

Преимущества специальных автоматов, которые используют порошковую проволоку и формируют сварочную ванну в месте соединения, нашли применение при монтаже магистральных линий. К примеру, таким образом с помощью комплекса «Стык» соединяют неповоротные стыки труб, а также это оборудование может применяться в различных пространственных положениях элементов трубопровода при их сваривании.

Агрегаты, осуществляющие сварку плавящимися электродами в среде инертного газа, подходят для изготовления монтажных объектов из легированной стали (толщина от 1,5 мм), титановых деталей, конструктивных элементов их цветных металлов или сплавов (толщина от 2 до 2,5 мм). Сегодня на производстве предпочитают работать полуавтоматическими импульсно-дуговыми сварочными аппаратами. Их преимущество в том, что имеется возможность выполнять сварку деталей, имеющих толщину от 0,8 мм, применяя проволоку диаметром от 1,2 до 2 мм. Конструкции могут занимать разные пространственные положения.

Дуговая сварка металлов

Дуговая сварка металлов является самой распространенной технологией. Используется как в бытовых целях, на малых предприятиях, так и в промышленных масштабах. Благодаря универсальности может применяться для соединения толстостенных деталей, листового металла, металлических труб и т. д.

Существуют разные способы сварки, используется ручное, автоматическое, полуавтоматическое оборудование. Все зависит от целей, свариваемого металла, типа заготовок и желаемого результата. Из нашего материала вы узнаете о принципах работы дуговой сварки, преимуществах и недостатках технологии, этапах работы.

Суть дуговой сварки металлов

Дуговая сварка металлов предполагает наличие источника большого тока с невысоким напряжением. Последнее подается сразу на электрод и обрабатываемую деталь, то есть на оба контакта. Между изделием и электродом появляется электрическая дуга, обеспечивающая плавление и соединение кромок заготовок.

Благодаря дуге энергия электрического тока преобразуется в тепловую, а в рабочей зоне температура достигает +5 000 °C. Такой степени нагрева хватает для любых металлов, используемых на производствах.

Также подход известен как сварка плавлением, поскольку под действием тока металл переходит в жидкое состояние. При электрической дуговой сварке параллельно плавится металл электрода и заготовки, в результате чего образуется сварочная ванна.

Материал электрода вступает во взаимодействие с основным металлом, из-за чего формируется, всплывает на поверхность шлак, защищая расплав от внешних воздействий.

Основные достоинства электродугового способа:

мобильность;
небольшие временные затраты на подготовку;
низкая цена работы в расчете на килограмм шва;
высокий уровень производительности;
возможность подключения оборудования к бытовой электросети при условии использования сварочных инверторов;
большой выбор необходимых устройств на рынке, а также сопутствующих материалов и расходников.

Среди минусов дуговой сварки металлов принято выделять такие особенности:

стабильно высокое качество шва достижимо только при наличии у сварщика достаточного опыта;
обмазка может отсыревать, из-за чего возникают дефекты;
обработка цветных металлов предполагает использование специальных подходов, сварочных материалов, оборудования;
качество швов может меняться в зависимости от погодных условий.

Сферы применения дуговой сварки металлов

По сравнению с другими способами, дуговая сварка металлов используется наиболее активно. Она позволяет быстро, недорого и качественно скрепить детали, получив полноценную конструкцию или изделие.

Данный метод используют:

заводы металлоизделий;
производства в области машиностроения;
стройки, вне зависимости от их масштабов – от возведения гидроэлектростанций до постройки заборов;
аэрокосмические предприятия;
судостроительные производства;
предприятия-производители транспорта;
изготовители бытовых приборов, пр.

Количество областей применения непрерывно увеличивается, ведь сегодня сварочные инверторы доступны даже домашним умельцам.

Виды оборудования для дуговой сварки

Существует несколько разновидностей данного подхода, которые отличаются оборудованием и используемыми подходами:

Ручная сварка

Технология сварки металла ручной дуговой сваркой предполагает, что всю работу проводит сам мастер: он передвигает электрод и формирует шов.

Главным достоинством этого метода является тот факт, что он позволяет работать с металлическими деталями при любых условиях. Тогда как минусом считается высокая вероятность получения шва низкого качества по вине сварщика, о чем важно помнить при ручной дуговой сварке цветных металлов.

Механизированная сварка

За подачу заготовок на станок отвечает специальное оборудование, а сварку проводит человек.

Иногда сварку полуавтоматом называют подвидом механической, ведь и здесь за перемещение горелки отвечает мастер, а подача расходных материалов, зажигание дуги, образование шва между деталями ложится на аппаратуру.

Автоматическая сварка

Здесь подача материалов и сваривание автоматизировано, оборудование действует по заданной программе.

Техника сама выбирает интенсивность пламени, регулирует поступление расходников и остальные процессы.

Классификация дуговой сварки металлов

Принято говорить о нескольких видах дуговой сварки металлов на основании применяемой технологии защиты шва:

Без защиты. Обработка производится на открытом воздухе, как это обычно делается при использовании ручного электродугового метода.
В вакууме. Сварка происходит автоматически в безвоздушной среде.
В среде газовых смесей. Таким образом перекрывается доступ кислорода к металлу, что препятствует его окислению.
Под флюсом. Заготовки находятся под защитой шлака, появляющегося в процессе плавления металла.

Кроме того, существуют комбинированные способы дуговой сварки металлов, где сварное соединение защищают газы:

гелий;
углекислый газ;
аргон.

Защитный газ поступает к месту сварки через сопло горелки и может быть активным либо инертным.

При дуговой сварке металлов воздействие оказывается таким образом:

Пучком – здесь работают с пучком соединенных электродов, за счет чего обеспечивается прохождение прямого электрического заряда. При данном подходе удается пользоваться широким диапазоном значений тока.
Лежачим электродом – применяется укладка с обмазкой длиной 50–120 см в угол либо заранее разделанный стык. Далее устанавливается медный брусок и под него подается дуга.
Наклонным электродом – позволяет увеличить уровень производительности.

По характеру горения выделяют следующие типы дуговой сварки металлов:

Открытой дугой – используется при ручной сварке и в среде защитных газов.
Закрытой – дуга находится в жидком металле, то есть оказывается невидима для мастера.
Полуоткрытой – часть дуги остается над поверхностью заготовок, что позволяет обрабатывать алюминиевые детали автоматическим методом.

Для электродуговой сварки выбирают плавящийся или неплавящийся электрод в соответствии с типом используемой аппаратуры и запланированных характеристик формируемого шва. При этом применяют медные, алюминиевые, чугунные, стальные стержни. Плавящиеся расходники играют роль присадки.

Параметры электрической дуги

Электрическая или сварочная дуга является электрическим разрядом, протекающим в газовой среде. Передвижение тока в пределах дуги становится возможным за счет присутствующего в ней электрического поля.

Дуга играет ключевую роль в электрической цепи и характеризуется снижением напряжения. Если электрод подсоединяют к плюсовому контакту сварочного аппарата, он становится анодом, в обратной ситуации выполняет функцию катода.

Во время дуговой сварки металлов с помощью переменного тока катод и анод попеременно сменяют друг друга.

Самой важной характеристикой сварочной дуги считается расстояние между электродами. И этот промежуток, по которому движется ток, называется дуговым. Протекание электрического тока возможно лишь при наличии в данном промежутке электронов и ионов, то есть заряженных частиц.

Чтобы последние там появились, запускают ионизацию. Во время этого процесса с поверхности катода испускаются электроны, они заряжают пары и газы, появляющиеся над сварочной ванной.

Электрическая дуга может быть:

сжатого типа, тогда ее сечение корректируется соплом сварочного аппарата, величиной электромагнитного поля, параметрами потока газа;
свободной или прямого действия – в этом случае ее параметры не поддаются изменению.

Технология дуговой сварки металла

Грамотное соблюдение технологии работы дает возможность сформировать прочные и качественные соединения.

Говоря о том, как варить дуговой сваркой тонкий и любой другой металл, нужно представлять себе такие нюансы данного метода:

В первую очередь, проводят подготовку металла под сварку при ручной дуговой обработке. Необходима его зачистка, обезжиривание, а также разрезание в случае необходимости. К заготовкам приставляют торец раскаленного электрода, чтобы разделить поверхность детали на ионы и электроны.
Электрод покрывают специальными элементами, такими как кальций, калий, натрий, позволяющими ускорить процесс работы и повысить его качество. Под действием названных веществ металл быстрее разделяется на частицы.
Сварка может проходить с использованием открытой либо закрытой дуги. В первом случае в материал изделия проникает большое количество азота, из-за чего страдает структура шва. Сократить отрицательные последствия можно, нанеся на электроды слой металла. В промышленности стараются пользоваться закрытым методом, так как он позволяет защитить горячий металл от контакта с кислородом.

Электрод для дуговой сварки металлов устанавливают в инвертер и дважды проводят его концом по торцам обрабатываемых заготовок, чтобы зажечь дугу. После включения сварочного аппарата выставляют нужный уровень тока.
Электрод опирают на поверхность свариваемых деталей и медленно передвигают его по зоне зазора. В результате в сварочную ванну поступает жидкий металл – именно он, остывая, формирует сварной шов. Для расчета мощности, тока и времени воздействия дуги рекомендуется пользоваться специальной технологической картой.
Вертикальные швы также формируются посредством дуги, причем между электродом и свариваемой поверхностью задается прямой угол. Максимальное отклонение составляет 10°.
Избежать наплавления горячего металла позволяет техника елочки, треугольника либо мастер может воспользоваться методом многослойного прохождение тонкой дуги.

Важно! В процессе дуговой сварки металлов сварщик должен соблюдать перечисленные правила и проводить все работы в указанной последовательности. Конкретный метод соединения заготовок выбирают в соответствии с металлом изделия и условиями работы, то есть дома или на предприятии.

Меры безопасности при использовании дуговой сварки

Дуговая сварка металлов требует соблюдения ряда правил техники безопасности:

Работник должен быть одет в защитную форму и обувь из плотного материала, не допускающую попадания брызг раскаленного металла на тело. Перед началом работ рукава плотно застегиваются, на руки надеваются перчатки. В противном случае высока вероятность сильных ожогов.
При отсутствии специальной формы допускается использование хлопчатобумажной одежды.
Лицо и глаза закрывают защитной маской, чтобы защитить их от яркого света и искр горячего металла.
Все этапы осуществляются в хорошо проветриваемых помещениях.
Прежде чем приступать к дуговой сварке металлов, около места работы размещают воду либо огнетушитель. Они позволят избежать пожара, если брызги металла, искры станут причиной возгорания.

Важно соблюдать технику безопасности, ведь отказ от нее чреват серьезными травмами по неосторожности.