Электродуговая сварка: виды и особенности

Что это такое? Электродуговая сварка является наиболее распространенным способом соединения разных видов металлов. Она отличается универсальностью, потому ее применяют не только в масштабах массового производства, но и в домашних условиях.

В чем особенности? У данного типа сварки есть много преимуществ: простота выполнения, не требует использования дорогостоящего оборудования, доступна даже новичкам в этом деле. Но все же перед тем, как приступать к работе, рекомендуется изучить основные принципы и особенности.

Что такое электродуговая сварка

Прежде всего рассмотрим специфику данной технологии работы. При использовании электродуговой сварки металлические кромки заготовок, примыкающие друг к другу, расплавляются, поскольку на них воздействует высокая температура. Для этого применяется электрическая дуга, образующаяся при замыкании цепи. При электродуговой сварке мастер перемещает электрод по стыку. Вслед за этим движется также расплавленная часть, которая носит название «сварочная ванна».

После этого расплавленный металл затвердевает, образуя сверхпрочное цельное соединение, то есть сварной шов. У всех видов электродуговой сварки есть специфическая черта: поскольку температурный режим высокий, расплав вступает во взаимодействие с кислородом, азотом и водой, находящимися в атмосфере. В ходе данной реакции уменьшается прочность сварного шва.

Для предотвращения окисления свариваемого металла, а также для защиты сварочной ванны от негативного воздействия применяются специальные инертные газы. К примеру, это может быть углекислый газ, аргон, гелий.

При использовании технологии электродуговой сварки в качестве ключевого компонента выступает электрод. Применяются как плавящиеся электроды, так и неплавящиеся. В первой ситуации материал электрода переходит в состав сварного шва. Если же элемент неплавящийся, следует использовать флюсовые добавки (порошки), их насыпают параллельно стыку.

Характеристики электрической дуги

Процесс электродуговой сварки обладает специфическими характеристиками. Электрическая дуга является непрерывно действующим разрядом в газовой среде. Перепад напряжения – ключевая особенность дуги. Когда держатель присоединен к положительному разъему источника тока, он будет называться анодом, если к отрицательному — катодом. При проведении электродуговых работ переменным током анод и катод меняются местами 50 раз в секунду.

Дистанция между электродом и заготовкой называется искровым (дуговым) промежутком. Электрический ток будет протекать через газ лишь в той ситуации, если в нем будут заряженные частицы – ионы и электроны. Однако они отсутствуют в газе, который находится в спокойном состоянии. Для их появления необходима ионизация. Данный процесс осуществляется при электрическом разряде, в дальнейшем он становится самоподдерживаемым.

По ГОСТу электродуговая сварка должна осуществляться с соблюдением основных принципов. В основе физики процесса такие явления, как пробой и короткое замыкание.

Подробнее рассмотрим, как осуществляется пробой диэлектрика, образующегося при заполнении межатомного пространства заряженными электрическими частицами. Положительный заряд создается ионами, а отрицательный – электронами. Есть множество случаев, когда пробой можно выполнить для любого диэлектрика. Что касается электродуговой сварки, образование пробоя воздушной массы происходит между массой и электродом.

Читайте также: «Термическая сварка»

При использовании сварочного аппарата на расходнике появляется заряд с низким напряжением, но большой силой тока – от 80 до 200 ампер. Также образуется огромная плотность тока, составляющая несколько тысяч А/м2. При соприкосновении электрода с заготовкой происходит короткое замыкание. В ходе этого процесса образуется сверхмощное электрическое поле, в котором и осуществляется пробой.

Виды электродуговой сварки

Есть несколько видов электродуговой сварки металлов. Каждый из них имеет свои специфические черты, отличается также и качество соединения.

Наиболее популярные виды электродуговой сварки:

1. Ручная электродуговая сварка. В этом случае мастер управляет держателем. Не применяются специальное оборудование и манипуляторы.
2. Механизированная. Присадка подается в рабочую область с помощью автомата. Другие действия сварщик производит руками.
3. Автоматическая. В этом случае работа является полностью автоматизированной. Разжигание дуги осуществляется без помощи специалиста, затем оборудование перемещается по стыку, автоматически выбирается длина пламени, поэтому материалы расходуются в минимальном количестве.

В зависимости от технологических признаков электродуговая сварка подразделяется на несколько видов с учетом способа выполнения процесса:

1. Пучком. В этом случае для соединения элементов несколько электродов связывают в пучок. Затем происходит сваривание наконечников, чтобы электрический разряд легко проходил. Можно применять токи в широком диапазоне значений.
2. Лежачим электродом. Здесь укладку проводят с обмазкой длиной 50-120 см в угол или предварительно разделанный стык. Сверху необходимо уложить брус из меди с продольной канавкой. Далее к источнику тока подсоединяют электрод и заготовку. С помощью угольного стержня происходит розжиг дуги, уходящей под медный брусок. Осуществляется ее перемещение по канавке, при этом плавится уложенный электрод, в результате заготовки соединяются.
3. Наклонным электродом. Данная технология позволяет увеличить производительность. Во время сварки стержень зажат в обойме, перемещающейся по стойке под действием своей массы. Таким образом розжиг сварочной дуги приводит к плавлению электродов. При уменьшении размеров удерживающая обойма опускается вниз.

Типы аппаратов для электродуговой сварки

В зависимости от способа электродуговой сварки могут применяться разные типы аппаратов. Но чаще всего это стандартный трансформаторный аппарат. Его работа заключается в понижении напряжения и повышении силы тока. Такой аппарат сваривает за счет переменного тока. Но использовать сварочный аппарат трансформаторного типа возможно не во всех ситуациях, поскольку оборудование имеет большие габариты. Поэтому перемещать его проблематично. Чтобы специалисту было удобнее работать, аппарат устанавливают на колесиках.

Когда необходим мобильный аппарат для электродуговой сварки, идеальное решение – инвертор. Это оборудование сначала преобразует переменный ток от бытовой сети в высокочастотный ток. Затем он переводится в постоянный ток. Главное достоинство такого оборудования – небольшие размеры, легкий вес. Для создания швов электродуговой сваркой с помощью постоянного тока существует другое сварочное оборудование. Это сварочные генераторы либо выпрямители, которые служат источниками питания. Переменный ток генерируется сварочными трансформаторами.

Читайте также: «Глаза после сварки»

Также достаточно популярными являются однопостовые сварочные генераторы с внешней падающей вольт-амперной характеристикой дуги. Предпочтение стоит отдавать генераторам с самовозбуждением, у них есть намагничивающая параллельная и размагничивающая последовательная обмотки.

Особенности проведения работ при электродуговой сварке

Технология ручной электродуговой сварки имеет множество нюансов:

• Прежде всего необходимо зачистить и обезжирить заготовки, при необходимости их разрезают. Затем к ним приставляют раскаленный электрод. В процессе электродуговой сварки его торцевая часть разделяет соединяемые поверхности на ионы и электроны.
• Для повышения скорости проводимых работ и улучшения качества сварки на поверхность расходника (электрода) наносят специальный состав. К примеру, это могут быть кальций, калий, натрий. Это необходимо для ускорения разделения металла на частицы.
• Сварку можно проводить с применением открытой либо закрытой дуги. В первом случае в заготовку проникает большое количество азота, что ухудшает качество сварного соединения. Чтобы снизить пагубный эффект, на электроды наносится слой металла. В промышленных условиях предпочтительнее применять закрытый метод, поскольку область сварки в этом случае защищена от воздействия кислорода.
• После этого устанавливается электрод в сварочный аппарат инверторного типа. Затем включают оборудование, концом прута дважды проводят по торцам соединяемых заготовок из металла, чтобы разжечь дугу. После этого устанавливают ток на нужном уровне.
• При осуществлении сварки электрод опирают на поверхность заготовок, затем аккуратно проводят им по стыку. При этом образуется сварочная ванна с жидким металлом, после его застывания получается сверхпрочный и цельный шов. Следование указаниям технологической карты помогает с высокой точностью определить мощность, а также длительность воздействия дуги.
• Чтобы сварить вертикальный шов, также используется дуга. Важно, чтобы угол соприкосновения электрода и свариваемой поверхности был 90 градусов (плюс-минус 10 градусов).
• Не допустить наплавления жидкого металла удастся с помощью техники «елочки», треугольника либо многослойного прохождения тонкой дугой.

Важно! Чтобы результат работы получился удовлетворительным, а шов прочным, специалисту следует придерживаться вышеописанной последовательности действий. В зависимости от применяемого металла и специфики выполнения сварки (в промышленности либо в быту) подбирается тот или иной способ соединения заготовок.

Меры безопасности при осуществлении электродуговой сварки

Сварщик должен придерживаться правил безопасности при проведении работ:

1. Сваривать детали нужно в специальной одежде, выполненной из прочной ткани. Такие защитные средства исключат возможность попадания раскаленного металла на кожу. Без специальной защиты может случиться ожог. Важно, чтобы рукава были застегнуты, на руки стоит надеть перчатки.
2. Когда специальная одежда отсутствует, можно использовать простую х/б робу.
3. Мастер должен работать в маске, чтобы защитить лицо и органы зрения от попадания яркого света и расплавленного металла.
4. Сваривать заготовки нужно в помещении с хорошей вентиляцией.
5. Прежде чем начать сварку, необходимо приготовить воду и средства тушения пожара. Дело в том, что возгорание может произойти из-за раскаленных частиц металла и искр. В непосредственном доступе у сварщика должен быть огнетушитель.

Обратите внимание! Нельзя нарушать технику безопасности. В противном случае сварщик может получить производственную травму.

Электродуговая сварка – современная технология, позволяющая соединять разнообразные металлические заготовки. Чтобы сварной шов получился прочным и ровным, важно соблюдать технологию работы. Также мастер должен придерживаться требований безопасности, чтобы снизить риск причинения вреда здоровью.