Что это такое? Сварочная ванна – важная составляющая сварки плавлением. Ее форма и размер определяют форму и размер соединения. Последнее в значительной степени влияет на дальнейшие эксплуатационные характеристики обрабатываемой детали.
Какие виды существуют? Есть несколько видов и методик осуществления сварочного процесса. Каждый обладает своими преимуществами и недостатками. Чтобы выбрать правильный подход к работе, необходимо учесть ряд параметров.
СОДЕРЖАНИЕ
- Что такое сварочная ванна
- Основные свойства сварочной ванны
- Факторы, влияющие на сварочную ванну
- Формирование сварочной ванны
- Технологии образования сварочной ванны
Что такое сварочная ванна
Принцип работы сварочной ванны основан на том, что при расплавлении металла образуется сварной шов. Не всегда при этом используются какие-то присадки. Существует способ с отбортовкой. В такой ванне в условиях высокой температуры происходит расплавление окружающего ее вещества, в то же время при помощи электрической дуги металл смешивается под воздействием плазмы или давления ацетилена.
Расположение электрода при ММА-сварке, ТИГ, МИГ/МАГ определяет образование сварочной ванны. Угол зависит от направления шва, вида стыка, влияя на качество шва, его однородность. Неправильный выбор угла чреват появлением пор, непрочностью соединения, подрезами по краям. Также в шов могут попадать загрязнения.
Сварочная ванна хорошо формируется при использовании сварки TIG. Плавится или край, или сама присадка. Расплавление выполняется небольшими порциями. При появлении капли ее соединяют с металлом изделия. Аккуратными движениями плазма направляется на расплав. Она оказывает давление, под которым жидкий металл распределяется по поверхности, увлажняя кромку.
Читайте также: «Организация сварочных работ»
В этом процессе образуется однородный сплав. По окончании кристаллизации получается прочный шов, способный выдерживать большие нагрузки.
Иногда сваривание выполняется с использованием флюса. Дугу поджигают либо о край металла, либо отдельно. Небольшое количество присадки подается постоянно, поверх него насыпается порошок, под которым и осуществляется сварка. Для такой сварочной ванны важны температура, напряжение и сила подаваемого тока, интенсивность поступления присадки, толщина соединяемых деталей.
Основные свойства сварочной ванны
Качество сварки в значительной степени зависит от использования сварочной ванны. Также существует так называемая автогенная сварка. Ее особенность в том, что при выполнении шва не используются присадки.
Участок воздействия высокой температуры состоит из нескольких элементов, в которых образуются зерна различной формы и структуры:
- Участок частичного расплавления.
- Участок перегрева.
- Участок нормализации.
- Участок частичной перекристаллизации.
- Участок рекристаллизации.
- Участок синеломкости.
Рассмотрим каждый из них более подробно.
Участок частичного расплавления имеет твердожидкую структуру, она непосредственно влияет на качество соединения. В нем осуществляется смешивание металла изделия и материала шва. Здесь происходит нагрев до 1500 градусов по Цельсию.
Участок перегрева характеризуется температурой в диапазоне 1100-1500 градусов по Цельсию. Строение металла отличается крупной зернистостью и невысокими механическими качествами. Могут появляться закаливаемые структуры.
Нормализация. Часть изделия, где формируются мелкие зерна, металл имеет высокую плотность. Температура варьируется от 930 до 1100 градусов по Цельсию.
Читайте также: «Сварочный стол своими руками»
Частичная перекристаллизация. Участок металла изделия, где под воздействием перекристаллизации мелкозернистые частицы скапливаются вокруг крупнозернистой структуры. Температура – от 720 до 930 градусов по Цельсию.
Участок рекристаллизации. В этой части металла изделия происходит возврат деформированных давлением зерен металла к исходной форме и величине. Нагрев – от 450 до 720 градусов по Цельсию.
Участок синеломкости. Нагрев до температуры 200-450 градусов по Цельсию. Здесь отсутствуют явные изменения в строении, однако наблюдаются сниженные пластические показатели. Повысить качество металла на шве и вокруг него помогает горячая проковка, которая также захватывает и металл самого изделия и выполняется непосредственно по окончании сварки.
Кроме того, выполняется нагрев всего изделия в печи, после чего оно постепенно охлаждается до комнатной температуры. Используемый метод и режим сварки определяют размер зоны, подвергаемой температурному воздействию:
- При работе в сварочной ванне при ручной дуговой сварке — от 3 до 6 мм.
- При сварке с применением флюса — от 2 до 4 мм.
- При сварке с использованием защитных газах — от 1 до 3 мм.
- При сварке с применением электрошлака — от 11 до 14 мм.
- При электрогазосварке — от 8 до 28 мм.
Возрастание скорости сварки сопровождается уменьшением ОТО, а увеличение режима – ее расширением.
Читайте также: «Контактная сварка»
При выполнении работ на потолочных конструкциях кристаллическая структура в сварочной ванне должна образоваться до того, как начнет вытекать металл. В расплавленном состоянии он держится лишь за счет поверхностного натяжения. Для предотвращения растекания расплава нужно следить за размером ванны.
Также используются различные ухищрения: электроды с меньшим сечением, пониженные значения силы тока, сварка путем коротких замыканий. Также могут помочь специальные электроды, под воздействием которых ванна приобретает повышенную вязкость.
Факторы, влияющие на сварочную ванну
Значительное влияние на площадь и глубину проплавления шва оказывает его размещение. Так, при сварке на вертикальной плоскости легче обеспечить глубокое проплавление, поскольку сжиженный металл уходит из-под дуги под действием его собственного веса и давления тока.
Эти же условия определяют особенности сварочной ванны при работе полуавтоматом под углом. Если сварка выполняется во время подъема, то глубина проваривания возрастает, так как металл стекает в противоположном направлении, толщина металла на участке наибольшего нагрева уменьшается. При сварке во время спуска расплав стекает вниз к головке шины, в результате толщина шва увеличивается.
Формирование сварочной ванны
При выполнении сварки при помощи плавления образование сварочной ванны имеет большое значение. Ее геометрия и площадь определяют качество и прочность шва, что непосредственно отражается на функциональных качествах изделия.
Площадь сварочной ванны зависит, если кратко, от широты воздействия высокой температуры, под которой происходит расплав металла. Однако при таком определении принимается во внимание лишь теплопроводность вещества. Она действительно влияет на количество образуемого расплава, но нужно учитывать и иные условия.
Читайте также: «Контроль сварных швов: разбираемся в методах оценки»
Так, сварочная ванна при выполнении сварки испытывает на себе действие собственного веса расплава, силы поверхностного натяжения, силы давления, оказываемой нагревателем. В частности, дуга, воздействующая высокой температурой на кромки шва, давит на расплав таким образом, что он выходит из передней части ванны к ее задней части. В результате снижается количество жидкости, находящейся под дугой, благодаря чему ванну можно сделать глубже.
Также подвергается изменениям форма участка расплавления. Давление на него зависит от разницы значения h. Колебания условий сварки также отражаются на образовании сварочной ванны, ее форме и объеме.
Технологии образования сварочной ванны
Существуют два основных метода – ванный и ванно-шовный. Во втором случае дополнительный элемент присоединяется к детали фланговыми швами. Это позволяет укрепить конечный шов, повысить его прочность.
С использованием одного электрода
Для формирования сварочной ванны недостаточно одного электрода. В частности, их требуется не менее трех с сечением 3 мм при сварке арматуры толщиной 28 мм.
Так как рекомендуется обеспечивать непрерывность процесса сварки, расходные элементы должны заменяться как можно более оперативно. Нежелательно делать перерывы более чем на 5 секунд.
Эта процедура требует навыка, поэтому у неопытных сварщиков здесь могут возникнуть сложности.
Многоэлектродная сварка
Гораздо удобнее изготавливать шов, если сразу несколько электродов установить на стальной пластине таким образом, чтобы небольшая их часть оставалась не задействована. Затем получившийся «хвост» вставляют в электродержатель.
Когда шов завершен, образовавшиеся огарки сбивают, после чего пластину можно использовать вновь.
Методика сварки в данном случае не отличается от одноэлектродного варианта.
Читайте также: «Сварка нержавейки электродом»
Итак, мы рассмотрели, для чего нужна сварочная ванна. Она помогает изготовить соединения, имеющие исключительно высокое качество, прочность. Важнейшей ее особенностью является возможность выполнять сварку в любом расположении, поэтому она получила широчайшее распространение в строительстве.
Практика использования сварочной ванны позволяет утверждать, что это наиболее эффективный способ изготовить шов на изделии, которое будет подвергаться повышенной нагрузке.
