Дуговая сварка: виды, оборудование, преимущества и применение

Дуговая сварка и её виды

Что такое дуговая сварка?

Дуговая сварка — процесс сварки плавлением, при котором тепло сварки получается от электрической дуги между деталью (базовым металлом) и электродом.

Электрическая дуга возникает, когда два проводника электрической цепи соприкасаются, а затем разводятся на небольшое расстояние при достаточном напряжении для поддержания тока через воздух.

Температура тепла от электрической дуги составляет порядка 6000–7000 °C.

Наиболее распространенный метод — с металлическим электродом, служащим наплавным материалом. Сварка выполняется: сначала контакт электрода с деталью, затем отведение на нужное расстояние для горения дуги.

Виды дуговой сварки

Основные виды процессов дуговой сварки:

1. Ручная дуговая сварка (С зажимочным электродом / MMA / SMAW)
2. Полуавтоматическая сварка в защитном газе с порошковым проволочным электродом (FCAW)
3. Сварка под флюсом (SAW)
4. Электрошлаковая сварка (ESW)
5. Контактная сварка шпилек (Arc Stud Welding)

#1 Ручная дуговая сварка (MMA/SMAW)

Также известна как ручная металлическая дуговая сварка, сварка в защите флюса электрода или «сварка электродом». В этом процессе дуга зажигается между металлическим стержнем/электродом (покрытым флюсом) и заготовкой — поверхности обоих плавится, образуя варничный бассейн.

Одновременное плавление флюсного покрытия на стержне создает газ и шлак, защищающий шов от окружающей среды. Ручная дуговая сварка — универсальный процесс для соединения феррительных и неферрительных материалов любой толщины в любых пространственных положениях.

#2 Сварка порошковым проволочным электродом (FCAW)

Процесс использует непрерывно подаваемый порошковый электрод и источник постоянного напряжения, обеспечивающий постоянную длину дуги. Используется либо защитный газ, либо газ, образующийся от флюса, для защиты от загрязнения.

#3 Сварка под флюсом (SAW)

В сварке под флюсом непрерывно подаваемый электрод и слой плавкого флюса становятся проводящими при плавлении, создавая путь тока между деталью и электродом. Флюс также предотвождает брызги и искры, подавляя дымящиеся выделения и ультрафиолетовое излучение.

#4 Электрошлаковая сварка (ESW)

Электрошлаковая сварка применяется как вертикальный процесс для сварки толстых листов (свыше 25 мм) за один проход. ESW использует электрическую дугу до момента, когда дополнительный ток начинает гасить дугу. Флюс плавится по мере подачи наплавной проволоки в расплавленный бассейн, образуя расплавленный шлак над бассейн.

Тепло для плавления проволоки и краев листов генерируется за счет сопротивления расплавленного шлака прохождению электрического тока. Две водяноохлаждаемые медные пятки следуют за процессом, не допуская затекания расплавленного шлака.

#5 Контактная сварка шпилек (Arc Stud Welding)

Контактная сварка шпилек похожа на контактную сварку: сварка шпилек соединяет гайку или крепежный элемент (обычно фланец с наростом, который плавится для присоединения к другому металлу).

Читайте также: Как работает подводная сварка? и Виды подводной сварки

Технология дуговой сварки

Когда дуга загорается, интенсивное тепловое проникновение быстро плавит металл под дугой, образуя ванну расплавленного металла, который, казалось бы, выталкивается из ванны взрывом дуги.

В заготовке образуется небольшая впадина, и расплавленный металл оседает по краю этой впадины, которую называют кратером дуги. Шлак удаляют после остывания шва.

Дуга, как только зажжена, должна двигаться с равномерной скоростью по заданной линии сварки. Плавление должно достигать достаточной глубины под исходными поверхностями соединяемых металлов для получения требуемого шва. Это называется обеспечением надлежащего провара.

Для дуговой сварки может использоваться постоянный или переменный ток, но постоянный ток предпочтителен для большинства целей. Когда деталь подключена к + полюсу DC-станка, а электрод — к –, схема имеет прямую полярность.

Когда деталь подключена к –, а электрод к + — обратная полярность. Прямая полярность полезнее для некоторых швов, для других — обратная.

Меры безопасности при дуговой сварке

По сути, сварка не является опасной профессией, если соблюдать меры предосторожности. Требуется постоянная осведомленность об опасностях и привычка безопасности сварщика.

1. Убедитесь, что оборудование установлено правильно, заземлено и в хорошем состоянии.
2. Всегда носите защитную одежду для сварки.
3. Всегда используйте средства защиты глаз при сварке.
4. Держите рабочую зону чистой, убедитесь, что нет легковоспламеняющихся или взрывоопасных материалов вблизи.
5. Не сварьте в замкнутом пространстве и герметичных емкостях, содержавших горючие вещества, без специальных предосторожностей.
6. Используйте местную вытяжку в точке сварки при сварке свинца, хрома, марганца, бронзы, латуни, кадмия, цинка или оцинкованных сталей.
7. При необходимости сварки во влажной зоне стойте на сухой изолированной платформе или носите резиновые сапоги.
8. При удлинении сварочного кабеля убедитесь, что все электрические соединения изолированы.
9. Когда держатель электрода не используется, вешайте его на предусмотренные кронштейны.
10. Утилизируйте остатки электродов в правильную емкость — остатки на полу создают опасность.
11. Не сварьте بالقرب от дегрязающих операций.
12. При работе на высоте убедитесь, что леса, лестница или рабочая поверхность надежны.

Читайте также: Разница между TIG и MIG сваркой

Оборудование для дуговой сварки

Различное оборудование, используемое в дуговой сварке:

1. Станок переменного или постоянного тока
2. Электрод
3. Держатель электрода
4. Кабели, соединители кабелей
5. Штекер кабеля
6. Молоточек для зачистки шлака
7. Заземляющие зажимы
8. Металлическая щетка
9. Маска/щит
10. Защитные очки
11. Перчатки
12. Фартуки, наколенники и т.д.

Одна из причин широкого распространения дуговой сварки — простота необходимого оборудования. Оно состоит из:

1. Источника сварочного питания
2. Держателя электрода
3. Заземляющего зажима
4. Сварочных кабелей и соединителей
5. Принадлежностей (молоточек, щетка)
6. Средств защиты (маска, перчатки и др.)

1. Источник сварочного питания

Сварка использует переменный или постоянный ток, но в любом случае источник должен быть типа постоянного тока (drooping characteristic). Такой источник выдает относительно постоянный сварочный ток независимо от вариаций длины дуги оператором.

2. Держатель электрода

Соединяется с сварочным кабелем и включает электрод. Изолированные рукоятки используются для управления электродом к шву. Подают электрод над варничным бассейном и в него. Держатели бывают разных размеров и номиналов по току.

3. Заземляющий зажим

Соединяет заземляющий кабель с деталью — непосредственно или через стол/приспособление. Будучи частью сварочной цепи, зажим должен проводить ток без перегрева от электрического сопротивления.

4. Сварочные кабели

Кабель электрода и заземляющий кабель — обязательные части сварочной цепи. Должны быть гибкими с термостойкой изоляцией.

Соединения в держателе, зажиме и на источнике питания должны быть припаяны или качественно обжаты для низкого сопротивления.

Сечение кабеля должно обеспечивать сварочный ток с минимальным падением напряжения. Увеличение длины кабеля требует увеличения диаметра для снижения сопротивления и падения напряжения.

5. Принадлежности (молоточек, щетка)

Большинство сварщиков согласятся: шлак нужно удалять от сварочного металла. Процесс прост и занимает секунды. Шлак не сильно прикреплен к шву — достаточно молоточка или щетки. Чем лучше шов, тем меньше шлак к нему прилипает. Если швы хорошие — достаточно постучать.

6. Средства защиты (маска, перчатки и др.)

Лучи металлической дуги богаты инфракрасным и ультрафиолетовым излучением. Опасны для глаз, лица и кожи сварщика. Необходима защита от лучей и яркости дуги.

Ручные экраны и маски защищают лицо и глаза. Изготавливаются из легких материалов. Вес не более 600 г. Должны быть достаточно большими для защиты всего лица и глаз от отраженных лучей.

7. Электроды для дуговой сварки

Используются расходуемые и нерасходуемые электроды. Нерасходуемые — из углерода, графита или вольфрама, не расходуются при сварке.

Расходуемые — из различных металлов в зависимости от назначения и химического состава свариваемых металлов. Классифицируются на обнаженные и покрытые.

Преимущества дуговой сварки

Основные преимущества:

1. Низкая стоимость оборудования.
2. Более быстрая сварка по сравнению с газосваркой.
3. Низкая стоимость самой операции сварки.
4. Относительно простая и универсальная техника.
5. Требуется небольшой ассортимент электродов.
6. Покрытие электрода обеспечивает защитные газы, легирующие добавки и другие материалы по низкой цене.
7. Оборудование компактно и легко обслуживается.

Недостатки дуговой сварки

Основные недостатки:

1. Тепловой вклад и наплавной металл не разделяются.
2. Материал электрода теряется в виде неиспользованного хвостка, шлака и газа.
3. Больше вероятность шлаковых включений в шов.
4. При неправильной сушке электрода влага снижает качество сварочного металла.
5. Брызги металла и дуговый дуть — типичные проблемы.
6. Тонкие заготовки менее 3 мм трудно сваркивать.

Применение дуговой сварки

Основные сферы применения:

1. Общестроительство и фабрикация в судостроении, на трубопроводах, в ремонтных работах — оборудование переносимо и легко обслуживается.
2. Удаленные районы, где переносимый генератор служит источником питания.
3. Лучше всего подходит для толщины заготовок 3–19 мм, хотя диапазон можно расширить квалифицированными операторами многослойной сваркой.

Скачать PDF этой статьи

Download now

---

Заключение

Надеемся, что мы развеяли все сомнения по процессу дуговой сварки. Остались вопросы по «Видам дуговой сварки» — обращайтесь или пишите в комментариях.

Спасибо за чтение. Если понравилось — поделитесь с друзьями. Вопросы по любой теме — в комментариях.

Подпишитесь на рассылку для уведомлений о новых публикациях.