В какой области сварочной дуги наиболее высокая температура
Обновлено: 28.04.2024
А. Швы стыкового соединения, швы углового соединения, швы таврового соединения, швы нахлёсточного соединения.
Б. Швы стыкового соединения, швы углового соединения, швы торцевого соединения, швы точечного соединения
В. Швы стыкового соединения, швы бокового соединения, швы лобового соединения.
2. Какие существуют типы сварных соединений?
А. Мостовые, балочные, крановые, рамные.
Б. Точечные, рельефные, шовные, цепные, шахматные.
В. Стыковые, тавровые, угловые, нахлёсточные.
3. Какие из швов относятся к прерывистым?
А. Шахматные и цепные.
Б. Роликовые и точечные.
В. Фланговые и лобовые.
4. Какие соединения называются угловыми?
А. Угловым (У) сварное соединение получается, когда торец одной детали под прямым или любым другим углом соединяется с поверхностью другой.
Б. Угловым (У) называют соединение, в котором поверхности свариваемых деталей располагаются под прямым, тупым или острым углом и свариваются по торцам.
В. Угловым (У) сварное соединение поверхности свариваемых элементов располагаются параллельно так, чтобы они были смещены и частично перекрывали друг друга.
5. Сварным швом называется
А. Сварной шов - участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации (затвердевания) расплавленного металла или в результате пластической деформации при сварке давлением или сочетания кристаллизации и деформации.
Б. Сварной шов – линия сварного соединения, образовавшаяся в результате свинчивания соединяемых деталей.
В. Сварной шов – участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации нагретого металла в результате диффузии.
6. Сварные швы по внешнему виду делятся……
А. Внутренние, внешние, прорезные.
Б. Нормальные, выпуклые, вогнутые.
В. Сплошные, прерывистые, точечные.
7. По протяжённости сварные швы делятся на:
А. Сплошные, прерывистые, точечные.
Б. Длинные, средние, короткие, укороченные.
В. Шахматные, шашечные, цепные.
8. По назначению сварные швы делятся на:
А. Прочные, плотные, прочно-плотные.
Б. Односторонние, двухсторонние, сквозные.
В. Основные, подварочные, корневые.
9. Основными параметрами стыкового шва являются:
А. Катет, глубина провара, толщина свариваемого металла.
Б. Ширина шва, выпуклость шва, толщина свариваемого металла, глубина провара, зазор
В. Толщина свариваемого металла, диаметр электрода, длина дуги.
10.Основными параметрами углового шва являются:
А. Катет шва, выпуклость шва, расчётная высота шва.
Б. Длина дуги, сила тока, диаметр электрода, скорость сварки.
В. Ширина шва, глубина шва, выпуклость шва, зазор.
11. Корнем шва называется…..
А. Корнем сварного шва называется меньшая часть двустороннего шва, выполняемая заранее для предотвращения прожогов при дальнейшей сварке основного шва или укладываемая в последнюю очередь в корень шва.
Б. Корнем сварного шва называется часть шва, которая наиболее удалена от его лицевой поверхности.
В. Корнем сварного шва называется часть шва, которая расположена в поверхностной части и предназначенная для усиления шва
12. Что означает вспомогательный знак ?
А. Шов волнистый.
Б. Усиление шва снять.
В. Наплывы и неровности шва снять с плавным переходом к основному металлу.
Тестовые задания №3 «Электрическая дуга и ее применение при сварке»
1. Сварочная дуга - это:
а) сгорание горючих газов в смеси с технически чистым кислородом;
б) энергия светового луча, полученного от оптического квантового генератора;
в) поток быстро летящих электронов;
г) длительный разряд электрического тока в газовой среде между находящимися
под напряжением токоподводными материалами;
д) частично или полностью ионизированный газ.
2. Потенциал возбуждения характеризует:
а) энергию, которая выделяется при присоединении электрона к атому или положительно заряженному иону;
б) энергию, которую необходимо затратить для перемещения электрона атома элемента, находящегося в газообразном состоянии, на орбиту с более высоким энергетическим уровнем.
в) энергию, которую необходимо затратить для отрыва электрона от атома элемента, находящегося в газообразном состоянии, с превращением его в положительный ион.
3. Термоэлектронная эмиссия:
а) характеризуется тем, что энергия, необходимая для вырыва электронов с поверхности катода, сообщается внешним электрическим полем, создаваемым источником питания;
б) возникает в тех случаях, когда положительные ионы под действием электрического поля устремляются к катоду и передают им энергию, достаточную для выбивания электронов;
в) заключается в способности раскаленной поверхности катода испускать электроны.
4. Какая зона в сварочной дуге называется катодным пятном:
а) Высокотемпературный участок на отрицательном электроде дуги;
б) Высокотемпературный участок на положительном электроде дуги;
в) наиболее яркий участок в столбе дуги.
5. Какую полярность дуги называю прямой:
а) на электроде плюс, на изделии минус;
б) на электроде минус, на изделии плюс;
в) переменное изменение полярности на электроде и изделии
а) электрический дуговой разряд в месте разрыва цепи;
б) электрический дуговой разряд в ионизированной смеси паров металла, газа, компонентов электродов, покрытий, флюсов;
в) электрический дуговой разряд в смеси атомов и молекул воздуха;
2. Потенциал ионизации характеризует:
6. Какую полярность дуги называю обратной:
1.Электроном называется:
а) атом или молекула, потерявшая один электрон;
б) материальная частица, присоединившая к себе избыточный электрон;
в) материальная частица, обладающая отрицательным зарядом электричества.
2. Работа выхода равна:
а) энергии, которая выделяется при присоединении электрона к атому или положительно заряженному иону;
б) энергии, которую необходимо затратить для перемещения электрона атома элемента, находящегося в газообразном состоянии, на орбиту с более высоким энергетическим уровнем.
в) энергии необходимой для выделения электрона с поверхности твердого или жидкого проводника и удаления его из сферы действия сил электростатического притяжения
3. Эмиссия электронов в результате ударов ионов по катоду:
4. Ионизация нагревом:
а) процесс образования заряженных частиц за счет поглощения газом световых квантов.
б) заключается в том, что электроны, движущиеся с большой скоростью, встречаются с нейтральными атомами газа, ударяются о них, выбивают электроны, ионизируя атомы;
в) протекает при высоких температурах за счет неупругих столкновений частиц газа, имеющих большую кинетическую энергию.
5. Какая зона в сварочной дуге называется столбом дуги:
6.Что понимают под вольт-амперной характеристикой:
а) зависимость напряжения на сварочной дуге от величины тока;
б) изменение напряжения на дуге с течением времени;
в) изменение величины сварочного тока с течением времени
1. Положительным ионом называют:
2. Сродство к электрону характеризует:
3. Автоэлектронная эмиссия:
б) заключается в способности раскаленной поверхности катода испускать электроны.
в) возникает в тех случаях, когда положительные ионы под действием электрического поля устремляются к катоду и передают им энергию, достаточную для выбивания электронов;
4. Степень ионизации газа:
в) характеризует отношение числа образовавшихся заряженных частиц к общему количеству нейтральных и заряженных частиц.
5. В какой области сварочной дуги наиболее высокая температура
а) в катодной области;
б) в анодной области;
в) в столбе дуги.
а) на электроде минус, на изделии плюс;
б) на электроде плюс, на изделии минус;
Тестовые задания №4 «Технология ручной дуговой сварки»
1. Подготовка (зачистка) кромок под сварку включает:
а) удаление различных включений и дефектов до появления характерного металлического блеска
б) установку и закрепление деталей для выполнения сварки
в) химическую обработку поверхности пластин
2.Хичическая обработка кромок под сварку включает:
а) удаление влаги с поверхности кромки с помощью обтирочного материала
б) удаление масляных пятен с помощью обтирочного материала, смоченного в ацетоне
в) удаление загрязнения с помощью материала, смоченного в уайт-спирите
3.Удалить заусенцы с поверхности кромки можно с помощью:
а) металлической щетки
в) наждачной бумаги
4. Какой инструмент используют для подготовки поверхности металла к сварке:
в) стальные щетки;
5. Чему равен диаметр электрода:
а) диаметру покрытия;
б) радиусу покрытия;
в) диаметру стержня;
г) толщине металла.
Тестовые задания №5 «Сварочные материалы»
1. Что обозначает в маркировке электрода буква «Э» и цифры, следующие за ней?
а) Марку электрода и номер разработки
б) Завод-изготовитель и номер покрытия
в) Тип электрода и гарантируемый предел прочности наплавленного им металла в кус/мм
1. К какому классу сталей относится сварочные проволоки Св-12Х11НМФ, Св-10Х17Т, Св-06Х19Н9Т?
1. Какова роль стабилизирующих элементов в электродном покрытии?
а) Для придания металла шва повышенных прочности, износостойкости и других специальных свойств
б) Обеспечить устойчивое горение дуги.
в) Защитить капли электродного металла и сварочную ванну от атмосферного воздуха
1. В каком виде содержится углекислый газ в баллоне?
в) Зависит от типа применяемого растворителя
1. Что проверяют при контроле сварочных материалов?
а) Сопроводительную документацию, упаковку, состояние и размеры материала
б) Выполняют контроль металла шва и наплавленного металла
в) Все требования, указанные в п.1 и п.2
1. Какие параметры следует контролировать при проверке состояния сварочных флюсов?
а) Цвет, однородность и гранулометрический состав
в) Цвет и однородность
7. Какова роль легирующих элементов в электродном покрытии?
а) придают наплавленному металлу специальные свойства
б) обеспечивают хорошую отделимость шлаковой корки
в) снижают степень разбрызгивания жидкого металла
8. К какому классу сталей относится сварочные проволоки Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-08АА, Св-10НМА, Св-18ХГС?
9. Какие инертные газы применяют для сварки металлов?
а) Углекислый газ
10. Укажите требования, предъявляемые к качеству поверхности проволоки сплошного сечения
а) Разрешается применять в состоянии поставки
б) Поверхность проволоки должна быть чистой, без окалины, ржавчины, масла и грязи
в) Поверхность проволоки должна быть очищена от смазки, грязи и масла
11. Неплавящиеся электроды служат?
б) Для подвода тока к зоне дуги
в) Для нагрева металла
12. Что представляет собой порошковая проволока?
а) Металлический стержень, на поверхность которого нанесено покрытие
б) Голая стальная проволока
в) Стальную оболочку, внутри которой запрессован порошок.
12. Какова роль шлакообразующих элементов в электродном покрытии?
13. Какие параметры следует контролировать при проверке состояния и размеров сварочной проволоки?
а) Вид и состояние поверхности
б) Диаметр проволоки
в) Параметры, указанные в п.1 и п.2
14. Определить назначение газообразующих элементов, входящих в состав электродного покрытия?
а) придают покрытию вид пасты и прочно удерживают на стержне,
б) создают защитную оболочку для предохранения проходящих через дугу капель жидкого металла от кислорода и азота воздуха
в) восстанавливают металл из окислов, удаляют кислород из наплавленного металла.
16.Определить марки высоколегированной проволоки
а) Св-08, Св-08ГС, Св-08А
б) Св-18ХГС, Св-10Г2, Св-08Г2С
17. С какой целью производят прокалку электродов?
а) Для удаления серы и фосфора
б) Для повышения прочности металла сварного шва
в) Для удаления влаги из покрытия электродов
7. Какие требования предъявляют к помещению для хранения сварочных материалов?
а) Сварочные материалы хранят в специально оборудованном помещении без ограничения температуры и влажности воздуха
б) Сварочные материалы хранят в специально оборудованном помещении при положительной температуре воздуха
в) Сварочные материалы хранят в специально оборудованном помещении при температуре не ниже 15°С и относительной влажности воздуха не более 50%
Задания для проверки освоения умений и усвоения знаний:
Приобретение практического опыта
Виды работ учебной практики
- выполнение сборочных работ конструкций с эксплуатационными свойствами различными методами, способами и приемами;
- выполнение сварочных работ конструкций с эксплуатационными свойствами различными методами, способами и приемами;
- выполнение работ по расчету и выбору режимов сварки;
- выполнение работ по расчету норм расхода основного и сварочных материалов
- выполнение работ по изготовлению деталей для сборки различными способами;
14 основных параметров для правильного выбора режима сварки
Чтобы получить качественный сварной шов и надёжное соединение, важно понимать параметры режима сварки, уметь выбирать их и ими управлять. В статье вы найдете основные критерии которые входят в режимы и какие особенности у каждого из них.
Основные параметры режима сварки
Основные параметры режима сварки – его основополагающие критерии по энергетической и механической составляющим процесса:
- сила, вид и полярность электрического тока;
- напряжение на сварочной дуге;
- количественное и качественное описание штучного электрода;
- способ перемещения электрода;
- количество отдельных проходов при сварке.
Каждый из них следует рассмотреть более подробно.
Величина тока
Основные параметры ручной дуговой сварки начинаются именно с силы электрического тока на сварочной дуге. От неё зависят одновременно скорость перемещения дуги, глубина провара основного металла и общее качество готового шва.
Величина сварочного тока подбирается по фактическому диаметру расходуемого электрода, который прямо пропорционально связан с толщинами свариваемых заготовок. Также на неё влияют пространственное положение электрода, его тип (химический состав), вид и полярность тока.
Если значение будет слишком малым, полноценного провара не получится, возможно образование трещин. Если значение окажется завышенным, не миновать брызг из-за значительной энергии на дуге и в ванне расплавленного металла.
Род и полярность тока
При выборе режима ручной дуговой сварки учитываются род и полярность сварочного тока. При одной величине тока и разных полярностях будет достигаться разное качество шва.
РДС обычно выполняется на постоянном токе. Переменный ток приводит к снижению качества результата.
На прямой полярности
Полярность прямая: электрод подключён к «минусу», а свариваемые кромки – к «плюсу».
При этом режиме качественно свариваются большие толщины металла – из-за повышенной степени нагревания заготовок (больше, чем электрода). Остальные параметры сварки – без изменений.
На обратной полярности
Полярность обратная: электрод подключён к «плюсу», а свариваемые кромки – к «минусу».
С ней удобно варить тонкий металл – из-за пониженной тепловой энергии прожоги возникают гораздо реже.
Напряжение дуги
Технологические параметры сварки не будут полными без учета напряжения на дуге. Типовые значения – от 18 до 45 Вольт.
Основной параметр, связанный с напряжением – длина дуги. Чем короче дуга, тем меньше требуется U и тем меньше тепла будет введено в основной металл.
Сварочная ванна становится больше – но не глубже, появляется вероятность неполного провара.
При короткой дуге с постоянной длиной напряжение будет находиться в районе 20 В – это универсальный показатель.
Тип и марка электрода
Режимы сварки обязательно включают указание и сведения о используемой марки электродов.
Суть заключается в подборе такого химического состава прутка и его обмазки: в ходе расплавления основного и присадочного металлов происходит большое количество химических реакций, в результате чего образуемые вещества кристаллизуются в сварной шов.
Необходимо обеспечивать химический состав металла близкий по составу к основному.
От этого зависят физические и механические свойства соединения. Существуют устоявшиеся сочетания типовых электродов, типа шва и материалов.
Выпускаются электроды для конструкционных, легированных, теплостойких, специальных сталей, они отличаются в основном типом защитного покрытия:
- основное: для получения высокопрочного металла при создании ответственных изделий;
- кислое: оптимальный тип для низкоуглеродистой стали;
- рутиловое: сварку допускается вести прямо по ржавчине
- целлюлозное: защищает ванну в разных пространственных положениях, обеспечивая слабое разбрызгивание.
Диаметр электрода
Режим сварки включает в себя также диаметр электрода. Он задаётся с учётом условий создания шва и удобства манипуляций сварщика.
Чем больше толщина заготовок, тем больший диаметр электрода можно применить. В таблице ниже Вы можете ознакомиться с соотношением толщины и диаметра электродов.
Для отдельных корневых проходов многослойных соединения оптимальны прутки до 2,5; 2,6; и 3 мм. При этом первый, коренной, валик варится диаметром до 3 мм, а дальше можно брать повышенный диаметр.
При работе в нижнем и вертикальном положениях масса электрода почти не важна. Сваривание потолочного шва требует минимальной массы в руке, поэтому диаметр тут нужен минимальный.
Также минимальный диаметр электрода важен еще и тем, что им наплавляется небольшое количество металла, которое быстро кристаллизуется, не стекает, а следовательно не образуются наплывы.
Имеет значение и тип обрабатываемого материала. К примеру, для сваривания чугунов рекомендуется малый диаметр электрода – из-за образования небольшой по площади ванны, что вносит минимум паразитного тепла.
При предварительной разделке кромок размер шва увеличивается, подготовка (включая степень подготовки поверхности) и сам процесс сварки усложняется, но это обеспечивает провар изделий большой толщины свыше 5 мм.
Взаимосвязь силы тока и диаметра электрода
Выбор параметров режима является целым делом – из-за взаимосвязанности отдельных величин. Так, если некорректно подобрать диаметр электрода при определённой силе тока, возможны непровар или прогорание металла.
«На глаз» можно выбирать по следующим соотношениям:
- диаметр прутка 3 и менее мм: рекомендуется сила тока величиной в интервале от 60 до 95 А;
- ф = 4 мм: от 100 до 190 А;
- ф = 5 мм: от 160 до 240 А;
- ф = 6 и более мм: от 250 до 350 А.
На фактическую работу здесь уже влияют пространственное положение и скорость сварки.
Силу тока лучше всего подбирать, выполняя сварку на небольшом пробном образце.
Скорость
При ручной дуговой сварке свой вес имеет скорость перемещения электрода. Основное, на что влияет этот критерий – степень заполнения расплавленным металлом образуемой ванны:
- малая скорость приводит к образованию потёков металла (особенно при потолочном и вертикальном положениях) сбоку или прямо перед дугой – это гарантирует грубую чешуйчатость шва или даже наплывы;
- высокая скорость сварки – отсутствие полноценного расплавления металла в области кромки и образование непроваров и трещин.
Считается нормальной скоростью, если перемещать электрод на уровне до 40 метров в час.
Дополнительные параметры
Выбор режимов сварки зачастую завершается уже описанными критериями. Для организации максимальной степени качества готового шва к основным параметрам режима сварки следует добавить ещё несколько не таких известных сварщику-новичку.
Помимо указанных далее критериев электрода и сварного шва нужно также не забыть степень очистки заготовок под сварку (удаление загрязнений, подготовка геометрии кромок).
Траектория движения электрода
Для ручной дуговой сварки характерно большое количество вариантов перемещения плавящегося электрода. В процессе сварки специалист контролирует траекторию его движения – для получения определённого результата.
Движение строго поступательное сводит контроль к расстоянию между прутком и кромками – и как следствие напряжении и силе тока на дуге. Важно смещать электрод равномерно, без «скачков». В ходе этого образуется валик присадочного металла. Он должен быть сформирован одинаковым в поперечном сечении.
Смещение в поперечном направлении ведёт к образованию более широкой сварочной ванны, связывающий свариваемые кромки. Ширина этих смещений обычно не превышает 4-5 диаметров плавящегося электрода.
При комбинировании этих компонентов получаются разные траектории, результатом которых является определённый уровень качества с учётом типа металла, его толщины и режима дуговой сварки. На рисунке ниже приведены различные виды перемещения электрода для разных положений.
Толщина электродного покрытия
Среди параметров режима ручной дуговой сварки этот показатель часто упускается – несмотря на сильную связь с диаметром электрода и типом его обмазки.
Толщиной называют соотношение внешнего диаметра электрода к диаметру металлического прутка. Это понятие определяет конструкцию, которых бывает целых 4 вида:
- тонкая: при соотношении от 1,2;
- средняя: 1,45 и более;
- толстая (называется «качественной»): до 1,8;
- особо толстая: более 1,8.
Выражается параметр в устойчивости горения дуги, возможности изменения химического состава шва и степени защиты от атмосферного воздуха.
Это определение не так сильно контролируется – чаще всего в технологии прописан конкретный электрод, для которого уже выполнены все проверки.
Вылет электрода
В режимы ручной дуговой сварки покрытыми электродами это понятие обычно не входит, так как оно больше относится к механизированному способу. Однако если разобраться, для штучного электрода это тоже справедливо.
Суть заключается в постепенном снижении длины прутка в ходе сварки. Это отражается на электрическом сопротивлении металла как звена энергоцепи, повышении нагрева электрода и постоянном изменении напряжения и силы тока.
Оптимальное качества шва отмечается при сварке первой половиной электрода, дальше начинается ускорение горения и падение напряжения.
Угол наклона электрода
Одним из способов эффективного контроля после регулирования расчётных параметров становится также поведение электрода, в частности – угол его наклона к свариваемому металлу. Взаимное положение шва и электрода влияют на глубину провара и ширину валика.
При направлении острого угла вперед глубина будет небольшой, но вырастет ширина шва. Причина – в нагнетании жидкого металла перед дугой.
При направлении острого угла назад активная зона ванны окажется позади и более активному расплавлению подвергнутся кромки металла. В результате повысится глубина провара.
Что до положения электрода относительно продольной оси шва, рекомендуется отклонение не более 10-15 градусов. Если дуга будет «поступать» сбоку, возможны наплывы расплавленного металла, что снижает качество и товарный вид.
Расположение шва в пространстве
Параметры режима ручной дуговой сварки обязательно включают пространственные условия. Возможны 4-е положения шва, которые обозначаются на упаковке и в инструкциях соответствующим образом.
Каждый из них отличается сложностью и необходимой техникой исполнения:
- нижнее: наиболее простое, дуга подводится сверху, видимость и удобство максимальные, шов можно без труда контролировать;
- горизонтальное: шов выполняется по горизонтальной линии на вертикально установленных заготовках, здесь нужны подготовка кромок и профилактика вытекания расплавленного металла из ванны;
- вертикальное: шов выполняется по вертикальной линии, вопрос выхода металла из ванны ещё острее, что решается применением специальных обмазок и сваркой на короткой дуге;
- потолочное: дуга подаётся снизу вверх, что приводит к самым тяжёлым условиям труда сварщика, в отношении ванны требуется короткая дуга и тугоплавкое покрытие электрода, это – техника не для новичков.
Если стоит задача варить в потолочном положении, то нужно использовать способ сварки с отрывом. Дуга зажигается, производится сварка буквально 1-2 сек и дуга обрывается.
Выдерживается пауза 2-3 секунды и снова производится сварка небольшого участка. Этот способ поможет заварить без вытекания сварочной ванны.
Положение электрода и манипуляции им нужно планировать также исходя и из доступного пространства.
Число проходов
Техника сварки всегда учитывает толщину металла. При значительной толщине (более 3-4 мм) рекомендуется варить в 2 и более проходов. Этим более равномерно распределяется вводимое тепло (часть его сбрасывается при технологических паузах) и одновременно снижаются внутренние деформации.
Проще всего это реализовать в нижнем положении, однако опытные сварщики производят необходимое количество проходов и в потолочном.
Суть проста: накладывается первый, корневой, валик (с полным оплавлением обеих кромок), после чего последовательно выполняются все последующие вплоть до технологического наплыва – финального валика.
При этом часто варят участками и обратно-последовательным способом – для компенсации тепловых деформаций в материалах.
Распространён каскадный способ – когда после завершения сварки на участке шва следующий валик накладывается без паузы прямо поверх предыдущего.
Наклон заготовок
Существует проблема сужения зазора между свариваемыми кромками: при подаче тепла естественным образом расширяется металл, образовывается сварочная ванна, из-за чего «доступ» к корневой области затрудняется. В результате возможен непровар и (или) сильная деформация металла.
Предотвратить это можно с помощью планирования взаимного расположения кромок. Рекомендуется «раскрытие» зазора – когда верхняя, лицевая, часть шире нижней, корневой. Оптимальная разница – около 9 градусов. При большем уклоне возможно вытекание расплавленного металла ванны.
Температура окружающей среды
Электродуговая сварка чувствительна к температуре окружающей среды, а также силе ветра. При работе под открытым небом и без защиты от ветра дугу при ручной дуговой сварке будет «сдувать», что критично отразится на качестве.
При низкой и отрицательной температуре воздуха охлаждается и свариваемая сталь. Применение другого сварочного аппарата не поможет — проблемы возникают при сильном перепаде температур, в частности – при кристаллизации металла.
Часть растворённых газов из-за повышенной скорости остывания сплава остаётся в нём, не успевают всплыть неметаллические компоненты и загрязнения – риск образования трещин и пор в мороз гораздо выше.
Работы при температуре ниже 5-10 градусов мороза нуждаются в небольшом предварительном или сопроводительном подогреве заготовок. По толщине – допускается работать без ограничений с листом до 10-15 мм.
Как подобрать сварочный ток
Перед началом фактической работы следует выбрать значение электрического тока – остальные параметры будут либо подогнаны автоматически (как напряжение, «подтягиваемое» по току), либо выстроены «по месту» (положение электрода и скорость работы).
Для бытовых и небольших хозяйственных задач расходные материалы обычно берутся из имеющихся, поэтому основная важность – у тока.
Подобрать его на скорую руку можно с помощью простой таблицы:
| № | Металл, мм | Электрод, мм | Сила тока, А |
| 1 | до 2 | 1,6 | до 48 |
| 2 | до 3 | 2,0 | до 78 |
| 3 | до 3 | 2,5 | до 90 |
| 4 | до 4 | 3,0 | до 155 |
| 5 | до 6 | 4,0 | до 190 |
| 6 | до 8 | 5,0 | до 245 |
| 7 | до 25 | 6,0 | до 315 |
| 8 | до 60 | 8,0 | до 390 |
Если шов становится некачественным, или неустойчиво горит дуга, следует попробовать изменить настройку – сделать немного больше или меньше.
В тех случаях когда идет сильный треск дуга горит не стабильно, ее сложно зажечь, то ток добавляем.
Если образуются прожоги металла или слишком много расплава в сварочной ванне – ток уменьшаем. Как говорилось ранее это лучше всего сделать на пробной заготовке до начала сварки.
Температура и другие важные характеристики сварочной дуги
Принцип электродуговой сварки основан на использовании температуры электрического разряда, возникающего между сварочным электродом и металлической заготовкой.
Дуговой разряд образуется вследствие электрического пробоя воздушного промежутка. При возникновении этого явления происходит ионизация молекул газа, повышение его температуры и электропроводности, переход в состояние плазмы.
Горение сварочной дуги сопровождается выделением большого количества световой и особенно тепловой энергии, вследствие чего резко повышается температура, и происходит локальное плавление металла заготовки. Это и есть сварка.
Основные свойства дугового разряда
В процессе работы, для того, чтобы возбудить дуговой разряд, производится кратковременное касание заготовки электродом, то есть, создание короткого замыкания с последующим разрывом металлического контакта и установлением требуемого воздушного зазора. Таким способом выбирается оптимальная длина сварочной дуги.
При очень коротком разряде электрод может прилипать к заготовке, плавление происходит чересчур интенсивно, что может привести к образованию наплывов. Длинная дуга отличается неустойчивостью горения и недостаточно высокой температурой в зоне сварки.
Неустойчивость и видимое искривление формы сварочной дуги часто можно наблюдать при работе промышленных сварочных агрегатов с достаточно массивными деталями. Это явление называется магнитным дутьем.
Суть его заключается в том, что сварочный ток дуги создает некоторое магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем, создаваемым током, протекающим через массивную заготовку.
То есть, отклонение дуги вызывается магнитными силами. Дутьем процесс назван потому, что дуга отклоняется, как будто под воздействием ветра.
Радикальных способов борьбы с этим явлением нет. Для уменьшения влияния магнитного дутья применяют сварку укороченной дугой, а также располагают электрод под определенным углом.
Среда горения
Существует несколько различных сварочных технологий, использующих электродуговые разряды, отличающиеся свойствами и параметрами. Электрическая сварочная дуга имеет следующие разновидности:
- открытая. Горение разряда происходит непосредственно в атмосфере;
- закрытая. Образующаяся при горении высокая температура вызывает обильное выделение газов от сгорающего флюса. Флюс содержится в обмазке сварочных электродов;
- в среде защитных газов. В этом варианте, в зону сварки подается газ, чаще всего, это гелий, аргон или углекислый газ.
Защита зоны сварки необходима для предотвращения активного окисления плавящегося металла под воздействием кислорода воздуха.
Слой окисла препятствует образованию сплошного сварного шва, металл в месте соединения приобретает пористость, в результате чего снижается прочность и герметичность стыка.
В какой-то мере дуга сама способна создавать микроклимат в зоне горения за счет образования области повышенного давления, препятствующего притоку атмосферного воздуха.
Применение флюса позволяет более активно выдавливать воздух из зоны сварки. Использование среды защитных газов, подаваемых под давлением, решает эту задачу практически полностью.
Продолжительность разряда
Кроме критериев защищенности, дуговой разряд классифицируется по продолжительности. Существуют процессы, в которых горение дуги происходит в импульсном режиме.
В таких устройствах сварка осуществляется короткими вспышками. За время вспышки, температура успевает возрасти до величины, достаточной для локального расплавления небольшой зоны, в которой образуется точечное соединение.
Большинство же применяемых сварочных технологий использует относительно продолжительное по времени горение дуги. В течение сварочного процесса происходит постоянное перемещение электрода вдоль соединяемых кромок.
Область повышенной температуры, создающая сварочную ванну, перемещается вслед за электродом. После перемещения сварочного электрода, следовательно, и дугового разряда, температура пройденного участка снижается, происходит кристаллизация сварочной ванны и образование прочного сварного шва.
Структура дугового разряда
Область дугового разряда условно принято делить на три участка. Участки, непосредственно прилегающие к полюсам (аноду и катоду), называют соответственно, анодным и катодным.
Центральную часть дугового разряда, расположенную между анодной и катодной областями, называют столбом дуги. Температура в зоне сварочной дуги может достигать нескольких тысяч градусов (до 7000 °C).
Хотя тепло не полностью передается металлу, его вполне хватает для расплавления. Так, температура плавления стали для сравнения составляет 1300-1500 °C.
Для обеспечения устойчивого горения дугового разряда необходимы следующие условия: наличие тока порядка 10 Ампер (это минимальное значение, максимум может достигать 1000 Ампер), при поддержании напряжения дуги от 15 до 40 Вольт.
Падение этого напряжения происходит в дуговом разряде. Распределение напряжения по зонам дуги происходит неравномерно. Падение большей части приложенного напряжения происходит в анодной и катодной зонах.
Экспериментальным путем установлено, что при сварке плавящимся электродом, наибольшее падение напряжения наблюдается в катодной зоне. В этой же части дуги наблюдается наиболее высокий градиент температуры.
Поэтому, при выборе полярности сварочного процесса, катод соединяют с электродом, когда хотят добиться наибольшего его плавления, повысив его температуру. Наоборот, для более глубокого провара заготовки, катод присоединяют к ней. В столбе дуги падает наименьшая часть напряжения.
При производстве сварочных работ неплавящимся электродом, катодное падение напряжения меньше анодного, то есть, зона повышенной температуры смещена к аноду.
Поэтому, при этой технологии, заготовка подключается к аноду, чем обеспечивается хороший ее прогрев и защита неплавящегося электрода от излишней температуры.
Температурные зоны
Следует заметить, что при любом виде сварки, как плавящимся, так и неплавящимся электродом, столб дуги (его центр) имеет самую высокую температуру – порядка 5000-7000 °C, а иногда и выше.
Зоны наиболее низкой температуры располагаются в одной из активных областей, катодной или анодной. В этих зонах может выделяться 60-70% тепла дуги.
Кроме интенсивного повышения температуры заготовки и сварочного электрода, разряд излучает инфракрасные и ультрафиолетовые волны, способные оказывать вредное влияние на организм сварщика. Это обусловливает необходимость применения защитных мер.
Что касается сварки переменным током, понятие полярности там не существует, так как положение анода и катода изменяется с промышленной частотой 50 колебаний в секунду.
Дуга в этом процессе обладает меньшей устойчивостью по сравнению с постоянным током, ее температура скачет. К преимуществам сварочных процессов на переменном токе, можно отнести только более простое и дешевое оборудование, да еще практически полное отсутствие такого явления, как магнитное дутье, о котором сказано выше.
Вольт-амперная характеристика
На графике представлены кривые зависимости напряжения источника питания от величины сварочного тока, называемые вольт–амперными характеристиками сварочного процесса.
Кривые красного цвета отображают изменение напряжения между электродом и заготовкой в фазах возбуждения сварочной дуги и устойчивого ее горения. Начальные точки кривых соответствуют напряжению холостого хода источника питания.
В момент возбуждения сварщиком дугового разряда, напряжение резко снижается вплоть до того периода, когда параметры дуги стабилизируются, устанавливается значение тока сварки, зависящее от диаметра применяемого электрода, мощности источника питания и установленной длины дуги.
С наступлением этого периода, напряжение и температура дуги стабилизируются, и весь процесс приобретает устойчивый характер.
Сварочная дуга
Уже более столетия человечество применяет технологию создания неразъемных соединений металла — электросварку. В ее основе лежит физическое явление электрической дуги. Исследования в области воздушных искровых разрядов начал итальянский физик Алессандро Вольта в 18 веке. В его честь электрическую дугу иногда называют «вольтова дуга». Значительный вклад в разработку технологии сделали русские ученые Бернадос и Славянов, и француз Меритен.
Что такое сварочная дуга ее определение
Сварочной дугой называют большой по продолжительности и выделяемой энергии электроразряд между электродами с разницей потенциалов, происходящий в газовой среде. Ввиду высокой плотности электрического тока металл, через который он протекает, быстро нагревается — сначала до температуры пластичности и далее до температуры плавления. Максимальная температура, теоретически достижимая в электрической дуге — до 7000 °С. На практике она позволяет плавить металлы с температурой плавления свыше 3000 °С, включая вольфрам.
С точки зрения теории электроцепей, электрическая дуга представляет собой проводник, состоящий из ионизированного газа. При протекании по нему тока выделяется большое количество тепловой энергии.
Различают несколько типов электроразряда:
- Тлеющий. Низкоэнергетический разряд относительно слабым током при пониженном давлении газа, используется в люминесцентных светильниках и плазменных экранах.
- Искровой. Возбуждается при нормальном давлении, имеет прерывистую форму. К таким разрядам относиться молния и искра зажигания в автомобильном двигателе.
- Дуговой. Постоянный разряд при обычном давлении. Используется при электросварки, для дуговых ламп.
- Коронный. Возбуждается на неоднородной поверхности между участками с разным потенциалом.
Коронный разряд используется при очистке газов от пылевых загрязнений.
Природа и строение
При зажигании дуги создается электрическая цепь. В ней участвуют два электрода — анод и катод, а также участок ионизированного газа. Протекая сквозь газовое облако, электрический ток вызывает его нагрев и интенсивное свечение, связанное с излучением фотонов.
Соответственно участкам цепи, строение сварочной дуги включает в себя три основные области:
- анодная — толщиной 10 -4 см;
- катодная 10 -5 см;
- столб дуги, длиной 4-6 мм.
В первых двух зонах возникают активные пятна, в них происходит максимальное падение напряжения и максимальный нагрев.
Падение же напряжения в самом сварочном столбе невелико.
При действии электродуги, кроме повышенной температуры, действует еще один важный фактор — весьма интенсивное ультрафиолетовое излучение. Оно оказывает вредное воздействие на человеческий организм, прежде всего – на органы зрения и кожные покровы.
Строение сварочной дуги
Во избежание вреда для здоровья при работе с электросваркой обязательно применение средств индивидуальной защиты: сварочной маски, рукавиц и плотной одежды и обуви из негорючих материалов.
Разновидности
Существует несколько классификаций дуг по различным признакам.
По схеме электрического соединения электрические сварочные дуги разделяют на:
- Прямого действия. Одним электродом является свариваемая конструкция, другой электрод плавящийся. Цепь образуют электрод и металл свариваемых деталей. В зазоре между ними разжигается дуга.
- Косвенного действия. Разряд разжигается между двумя параллельными неплавкими электродами и подносится к свариваемым заготовкам.
Классификация сварочной дуги по схеме электрического соединения
По типу газовой среды, в которой возбуждается разряд, они подразделяются на:
- Открытый. Действует в воздухе. Рабочую зону окружает облако из испарившегося металла, продуктов сгорания обмазки электродов.
- Закрытый. Разряд идет под слоем флюсового порошка, облако состоит из испарившихся частиц металлов и инертных газов, выделяющихся при плавлении флюсового порошка.
- С принудительным нагнетанием инертных газов. В рабочую зону вдувается под небольшим давлением смесь инертных газов с углекислым и водородом в определенных пропорциях. Цель такого нагнетания — защитить материал сварочной ванны и нагретой до температуры пластичности зоны заготовок от контакта с кислородом и азотом воздуха.
По длительности работы:
- постоянная (для длительной работы);
- импульсная (мощный однократный импульс, применяется для контактной сварки).
По конструкции и назначению применяемых электродов:
- Неплавкие (графит, вольфрам). Такие электроды не расходуются в процессе сварки, материал шва формируется из расплавившегося металла заготовок.
- Плавкие. Изготавливаются из стальных сплавов. В ходе процесса металлический стержень электрода плавится, стекает в сварной зазор и вместе с расплавившимися кромками заготовок формирует шовный материал.
Классификация сварочной дуги по применяемым электродам
В состав плавких электродов включают специальные легирующие добавки, повышающие прочность и долговечность получившегося соединения.
Условия горения
В нормальных условиях, при обычном давлении и температуре 20 °С газы, и прежде всего — воздух не являются проводниками. Чтобы они смогли проводить электричество, нужно создать особые условия: высвободить с атомных орбит большое количество ионов. Такой процесс называют ионизацией.
Работу, затрачиваемую на высвобождение одного электрона, называют потенциалом ионизации. Для различных материалов она составляет он 3,5 до 20 электрон-вольт. Наименьший потенциал характерен для щелочных элементов: калия, кальция и их соединений. Эти вещества добавляют в обмазку электродов или сварочную проволоку с целью поддержания стабильных параметров разряда. Добавляют их и в состав флюсового порошка для закрытого типа сварки.
Для обеспечения высокого качества сварного соединения необходимо поддерживать стабильные параметры электродуги, такие, как сила тока, напряжение, температура.
Температура определяется следующими факторами:
- Материал катода.
- Размеры катода.
- Условия окружающей среды.
Распределение температуры дуги
Постоянство параметров тока — напряжение и сила — обеспечивается источником тока. Для сварочных работ разработано большое количество конструкций таких источников – от устаревших громоздких сварочных трансформаторов и выпрямителей до современных инверторов и полуавтоматов.
Возникновение
Электродуга возникает, или, как говорят сварщики, «разжигается» при кратковременном коротком замыкании электрода на заготовку. Протекающий ток разогревает металл, он начинает плавиться. Сильно разогревается и окружающий место контакта газ, этой энергии становится достаточно для его ионизации.
После размыкания электрода и детали столб газа между ними ионизируется и становится способным проводить электрический ток, который и устремляется по нему, и начинает гореть сварочная дуга.
Если не отвести электрод, ток протекает через точку контакта, дуги не возникает, электрод, как говорят сварщики, «залипает». Для разжигания дуги его придется оторвать от заготовки и повторить кратковременное касание.
Чем определяется мощность сварочной дуги
Мощность дуги определяет производительность сварочных работ и толщину соединяемых заготовок. Сама мощность зависит то следующих факторов:
- Длина сварочной электродуги. Определяет количество тепла, выделяющегося при горении. При большей длине мощность возрастает, и наоборот.
- Сила тока. Большая сила тока позволяет не погаснуть более длинной дуге.
- Напряжение. В небольшом диапазоне повышение напряжения также приводит к росту мощности.
Повышение напряжения применяется редко, в специфических узкопрофессиональных случаях. В рядовых условиях оперируют силой тока.
В практических применениях чаще используется непрерывный режим разряда. Однако импульсный режим также распространен. Его используют при контактной сварке.
Сварка заготовок проводится не сплошным швом, а в нескольких точках. Такое соединение не обеспечивает герметичности, но обладает достаточной прочностью для выполнения тонкостенных конструкций, таких, как корпуса бытовой техники, различных приборов и установок, корпуса автомобилей.
Процесс осуществляется неплавящимся массивным электродом, который с большой силой прижимается к заготовке. Через электрод пропускается кратковременный ток очень большой силы — до нескольких тысяч ампер. В месте контакта металл обеих заготовки расплавляется, а по окончании импульса охлаждается и кристаллизуется как единое целое.
Далее электрод (или заготовка) перемещается вдоль линии шва к новой точке, прижимается к ней и подается новый импульс.
Электроды-ролики для контактной сварки
Существует разновидность такого метода, позволяющая получать и герметичные соединения. Электрод в этом случае выполняется в виде ролика, катящегося по поверхности заготовки. Импульсы подаются с небольшими промежутками, зоны оправления вдоль линии качения частично перекрываются и образуют сплошной материал шва. Такая технология применяется при автоматической сварке трубопроводов.
Независимо от того, какой электрод применяется — плавкий или неплавкий — в центре дугового столба наблюдается самая высокая температура — до 7000 °С.
Зоны пониженной температуры сварочной дуги располагаются в районах анодного и катодного пятна, но в них выделяется до двух третей всей энергии. Это центры излучения в инфракрасной части спектра.
Зона максимальной температуры является источником излучения в ультрафиолетовом спектре, наиболее вредного для здоровья человека.
При использовании для сварных работ переменного тока понятие полярности теряет свой смысл. Анод и катод меняются местами 50 или 60 раз в секунду.
Дуговая сварка под слоем флюса
При работе переменным током применяется очень простое оборудование и меньше риск «залипания» электрода.
Однако стабильность дуги в таких сварочных источниках очень сильно зависит от стабильности электроснабжения. Их работа также вызывает броски напряжения в электросети.
Вольт амперная характеристика
График, выражающий, как напряжение зависит от изменения тока, называют вольтамперной характеристикой дуги.
В условиях неизменной длины столба и постепенном росте тока график разделяется на три основные зоны. В первой, называемой «нисходящая», с ростом тока напряжение немного снижается. Эта зона соответствует процессам, происходящим при ручной сварке. Во второй – при росте тока напряжение остается стабильным. Эта часть характеристики применяется при полуавтоматической сварке с применением механической подачи сварочной проволоки.
И наконец, третья область, именуемая «восходящая» используется при автоматической сварке, в ней напряжение растет с повышением тока.
Дуговая сварка плавящимся электродом
При ручной сварке начальные значения на кривой соответствуют режиму холостого хода источника. Когда сварщик разжигает дугу, напряжение снижается вплоть до достижения участка стабилизации, такое напряжение сохраняется во время всей операции.
Особенности
Будучи сопоставлена с другими видами электроразрядов, электрическая дуга демонстрирует следующие от них отличия:
- Большая плотность тока (до тысяч А/см 2 ) дает возможность развивать высокие температуры (до нескольких 1000 °С).
- Неравномерность падения напряжения вдоль столба разряда. В анодной и катодной зоне оно весьма высоко, по всей длине столба — пренебрежимо мало.
- Температура, развиваемая в зоне разряда, обратно пропорциональна ее толщине.
- Многовариантность режимов работы при использовании различных участков вольтамперной характеристики.
На сегодняшний день сварочная дуга является самым быстрым, надежным и доступным методом создания неразъемных соединений металлических деталей и конструкций.
Электросварка стала и самым распространенным способом соединения. Она применяется в самых разных отраслях человеческой жизни, строительства, промышленности и транспорта.
Для получения качественных, прочных и долговечных швов необходимо точно подбирать рабочие режимы, определяющие основные свойства дугового разряда. Современное сварочное оборудование позволяет автоматически поддерживать эти параметры, облегчая работу оператора.
Область применения
Сварочная дуга используется в ручной электродуговой сварке, ставшей надежным помощником профессионалов и домашних мастеров. В ручной сварке используются плавкие электроды, обмазанные флюсовым составом. В процессе сварки материал стержня плавится, формируя материал шва, а обмазка при сгорании выделяет облако газов, защищающих сварочную ванну от воздействия кислорода. Ручная сварка используется как при работе с обычными нелегированными конструкционными сталями, так и в уникальных операциях по сварке нержавеющих, высоколегированных сплавов и цветных металлов.
Такая же дуга применяется и в установках — полуавтоматах. В них вместо электрода применяется сварочная проволока, подающаяся механическим устройством с постоянной скоростью. Инертные газы нагнетаются в рабочую зону через сопло горелке. Эта технология отличается оптимальным расходом сварочных материалов и высокой стабильностью параметров шва. Ввиду дороговизны оборудования экономически эффективна при больших объемах сварочных работ.
Автоматическая сварка осуществляется в специальных герметично закрытых объемах, заполненных инертным газом. Ее используют при сварочных работах с цветными металлами, особо ответственных операциях с нержавеющими сплавами.
Читайте также: