Наиболее распространенной технологией сварки металлов является дуговая. Она применяется как для отдельных сварочных операций — при решении бытовых задач, так и на постоянной основе — в работе производственных предприятий. Этот универсальный метод: с его помощью можно соединять металлические листы, трубы, детали с большой толщиной стенок и другие элементы.
Дуговая сварка выполняется различными способами: ручным, полуавтоматическим и автоматическим. В статье мы рассмотрим особенности, плюсы и минусы этой технологии в целом и более подробно остановимся на полуавтоматическом методе, который используются специалистами компании «МНИТЕК».
Особенности дуговой сварки
Такая технология выполнения сварочных работ предусматривает наличие источника, вырабатывающего ток большой величины при невысоком напряжении, которое подается одновременно на оба контакта — электрод и заготовку. В результате этого между ними возникает электрическая дуга.
Под воздействием дуги энергия тока преобразуется в тепловую, и температура в рабочей зоне значительно повышается, достигая 5000 °C. Этого достаточно для обработки любых металлов, которые используются производственными предприятиями (для сравнения — сталь переходит в жидкое состояние при 1500 °C).
Кромки заготовок плавятся и соединяются между собой. Основной особенностью дуговой технологии является то, что материалы электрода и обрабатываемой детали переходят в жидкое состояние одновременно. Это приводит к образованию сварочной ванны. На ее поверхность поднимается шлак, который обеспечивает защиту расплавленного металла от воздействия внешних факторов.
Разновидности дуговой сварки
Дуговая сварка металлов подразделяется на несколько видов, различающихся по способу защиты шва, воздействию на материал и характеру горения.
Защита шва
Сварное соединение во время работы может оставаться без защиты от контакта с кислородом. Такой способ самый простой, однако при нем велика вероятность окисления. Образующийся оксид металла при кристаллизации сварного соединения застывает в последнюю очередь и образует прослойки по краям шва, снижая его пластичность. Такое происходит при ручной дуговой сварке.
Для защиты шва от окисления сварка может производиться:
- в вакууме — процедура выполняется при полном отсутствии доступа воздуха к месту обработки. Это возможно при автоматической дуговой сварке;
- под флюсом — защиту сварного соединения от окисления обеспечивает слой шлака, который появляется при плавлении металла;
- в газовой среде — вещества, подающиеся к месту контакта электрода и детали, препятствуют доступу кислорода к заготовке, исключая возможность окисления.
В последнем случае газы, обеспечивающие защиту шва, подаются к месту контакта материала с электродом через сопло горелки. Это может быть углекислота, гелий или аргон.
Воздействие на материал
Дуговая сварка может осуществляться:
- пучком электродов. Сварочные стержни соединяются между собой, и во время работы через них проходит прямой электрический заряд. Такой подход позволяет работать с токами различной величины;
- лежачим электродом. Сварочные стержни, покрытые обмазкой, укладываются вдоль свариваемых кромок горизонтально встык. Электрическая дуга перемещается по мере расплавления электродов и образования шва;
- наклонным электродом. В этом случае сварочный стержень, покрытый флюсом, опирается на соединяемые кромки и располагается вдоль них под наклоном. Его движение происходит под влиянием силы тяжести или пружины по мере плавления, при этом дуга перемещается вдоль шва. Такой способ позволяет повысить производительность работы.
При работе с толстыми металлоконструкциями, выполненными из низколегированной стали, элементы следует подвергнуть предварительной термической обработке. Это позволит размягчить материал, облегчив дальнейшие сварочные операции и упростив достижение нужного результата. Если конструкцию не прогреть, металл с высокой вероятностью при обработке деформируется.
Характер горения дуги
Дуговая сварка металлов может осуществляться:
- открытой дугой, которая применяется при выполнении процесса вручную или в защитной газовой среде;
- полуоткрытым способом. В этом случае часть дуги находится над поверхностью материала. Метод применяется при автоматической обработке алюминиевых заготовок;
- закрытой дугой, находящейся в ходе сварки в жидком металле и невидимой для мастера.
Выбор электрода зависит от типа аппарата и планируемых характеристик сварочного шва. Стержни изготавливаются из стали, чугуна, меди или алюминия. Плавящиеся электроды выполняют функцию присадки.
Параметры дуги
Сварочная дуга представляет собой разряд, который протекает в газовой среде. Ток внутри нее перемещается благодаря присутствующему электрическому полю.
Электрическая дуга вызывает снижение напряжения в цепи. При подсоединении сварочного стержня к «плюсу» он выполняет функцию анода. Когда электрод подсоединен к «минусу» аппарата, он становится катодом. Если сварка выполняется посредством переменного тока, стержни попеременно меняются функциями.
Основной характеристикой дуги является расстояние между электродами, по которому перемещается электрический ток (так называемый дуговой промежуток). Без присутствия в нем заряженных частиц (электронов и ионов) протекание электричества невозможно. Для их получения производится ионизация, в ходе которой пары и газы заряжаются по мере их появления над сварочной ванной.
Электрическая дуга может быть свободной (прямого действия) или сжатой. В первом случае ее параметры при сварке не меняются. Во втором — сечение дуги зависит от характеристик газового потока, величины электромагнитного поля, сопла сварочной аппаратуры.
Особенности электродуговой полуавтоматической сварки
Основной плюс этого способа — возможность обработки металлических деталей и заготовок в различных условиях. При использовании полуавтоматического оборудования мастер перемещает горелку вручную. Все остальные задачи (поджиг дуги, подачу заготовок и расходных материалов к месту работы, образование сварного шва) выполняет аппаратура.
Плюсы и минусы электродуговой полуавтоматической сварки
К основным достоинствам следует отнести:
- простоту подготовки к работе;
- мобильность — аппаратуру легко перемещать между разными участками;
- высокую производительность;
- сравнительно небольшую стоимость сварки;
- большой выбор оборудования, а также необходимых для сварочного процесса расходных материалов.
К недостаткам часто относят:
- вероятность отсыревания обмазки электродов, которое становится причиной появления дефектов;
- необходимость подбора специальных материалов для обработки цветных металлов.
Электроды можно сберечь от отсыревания, правильно подобрав место хранения. Что касается необходимости подбора специальных материалов при подготовке к свариванию цветных металлов, то это связано с физико-химическими свойствами последних.
Как производится дуговая полуавтоматическая сварка
Для формирования качественных прочных соединений важно соблюдать порядок работы и учитывать нюансы. Сварочный процесс происходит следующим образом:
- металл любой толщины готовят к обработке, зачищая и обезжиривая поверхность, а в случае необходимости — нарезая на заготовки. Для ионизации поверхности к ней приставляют раскаленный электрод;
- для ускорения рабочего процесса и повышения качества сварки на поверхность стержня наносят слой натрия, кальция или калия. Действие этих веществ ускоряет ионизацию;
- если сварка производится открытой дугой, в структуру обрабатываемого материала попадает большое количество кислорода, который отрицательно влияет на прочность шва. Для минимизации негативного эффекта электроды покрывают тонким слоем металла. Работники промышленных предприятий предпочитают использовать закрытый способ, позволяющий предотвратить окисление шва при контакте материала с кислородом;
- перед началом работ электрод фиксируют в инвертере, потом зажигают дугу — для этого наконечником два раза проводят по торцам заготовок. В зависимости от вида обрабатываемого материала на аппарате выставляют нужную величину тока. Ее, как и мощность, а также время воздействия дуги рассчитывают с помощью специальной технологической карты;
- приставив к поверхности свариваемых элементов рабочий стержень, его начинают медленно двигать по зоне зазора. При этом расплавленный металл стекает в сварочную ванну и, остывая, формирует шов;
- вертикальные соединения также формируются под воздействием дуги, при этом между электродом и поверхностью обрабатываемой заготовки следует выдерживать прямой угол, не допуская отклонения в ту или иную сторону более чем на 10 °;
- чтобы не допустить наплавлений горячего металла, мастера во время работы применяют технику «елочки» или «треугольника». Достаточно эффективен и способ многослойного прохождения тонкой дуги.
Сварщик в ходе работы должен строго соблюдать последовательность перечисленных мероприятий. При нарушении технологии качество шва может оказаться недопустимо низким, и работу придется выполнять повторно. Иногда неправильное выполнение дуговой сварки приводит к порче деталей и непредвиденным расходам.
Сферы применения оборудования для дуговой полуавтоматической сварки
Популярность технологии в сравнении с другими методами обусловлена тем, что она позволяет быстро, качественно и при относительно небольших расходах соединять элементы для получения полноценных конструкций.
Дуговая полуавтоматическая сварка получила наибольшее распространении в сфере производства автомобилей, спецтехники и другого транспорта, а также их ремонта. Здесь часто приходится обрабатывать металлические заготовки малой толщины (до 10 мм), а для таких работ этот способ является оптимальным.
Кроме того, полуавтоматический метод сварки широко применяется другими предприятиями:
- по выпуску металлических изделий;
- машиностроительными;
- аэрокосмической отрасли;
- судостроительными;
- изготовителями бытовой техники.
Это далеко не все области, где используется дуговая сварка. Сегодня в продаже имеется большое количество сварочных инверторов, которые все чаще используются умельцами даже без специального образования.
