Дуговая сварка

Некоторые читатели задают вопрос: что такое электродуговая сварка и чем она отличается от других видов соединения металлических заготовок воедино? Такая методика считается универсальной, применяется повсеместно. Для прочного соединения металлических деталей используется трансформатор с большой силой тока, но малой величиной напряжения, которое подается одновременно к электроду и к соединяемым заготовкам.

Что собой представляет этот метод?

Электрическая сварка — это дуга, при помощи которой происходит резкое повышение температуры до 5 тыс. градусов в зоне плавления, что позволяет расплавить все существующие на планете металлы. Принцип электродуговой сварки основан на расплавлении электрода и заготовок, а зона плавления — это сварочная ванна.

Чтобы дуговая электросварка шла беспрерывно, а дуга не погасла, на электрод напыляются присадки. Для защиты места сварки применяются инертные газы.

[stextbox id=’warning’]Дуговая сварка подразумевает применение специальных аппаратов, где на конце шланга находятся головки для подачи к месту соединения заготовок инертный газ.[/stextbox]

Принцип электрической сварки основан на формировании дуги, при этом используется постоянный или переменный ток, чаще применяют первый вариант, потому что при этом разбрызгивание металла минимальное.

Характеристики

Чтобы точно понимать, что это такое электрическая дуговая сварка, надо знать природу возникновения разряда в газовой среде. При подключении тока с разными полюсами, между электродом и металлом изделия при сближении на минимальное расстояние возникает электроразряд, который называется сварочной дугой.

Именно этот ствол является основой в сформированной электрической цепи и характеризуется пониженным напряжением. Когда провод с держателем для электрода подключен к плюсовому контакту, то его называют анодом, при подключении к минусу на сварочном аппарате — катодом.

Виды

Степень автоматизации процесса

ручная сварка электродуговым методом;
полуавтоматический вариант, когда подача проволоки и защитного газа осуществляется автоматически;
полностью автоматизированная сварка производится без непосредственного участия человека.

Защита от воздействия воздуха

без активной защиты, при этом используются плавкие электроды со стабилизирующим покрытием;
защита при помощи шлака, на электрод напыляется флюс разной толщины;
шлакогазовая защита — толстое напыление флюса на электрод;
сварка в герметической камере с вакуумной средой;
сварной шов защищен специальной пеной;
в газовой среде, применяются инертные или активные газы;
комбинации — газ плюс флюс.

Полярность тока

переменный ток;
постоянный ток, при этом достигаются лучшие характеристики, благодаря использованию выпрямителя и генератора;
импульсно-дуговой метод.

Тип электродов

плавящиеся;
неплавящиеся — эти электроды используются в качестве проводника тока к зоне сварки.

По условиям горения

могут быть закрытого, полуоткрытого или открытого вида.

Преимущества

Дуговая сварка обладает такими достоинствами:

выполняется в любом пространственном положении;
высокая мобильность;
мало времени надо на подготовку работ;
не влияет ограниченность доступа;
низкая стоимость по сравнению с другими методами;
широкий выбор электродов позволяет проводить соединение разных по химическому составу металлов;
возможность подключения к бытовым электросетям при использовании инвертора;
доступность сварочных аппаратов, расходных материалов (электродов).

Современное оборудование для электросварочных работ отличается простотой и легкой транспортировкой в нужное место проведения работ.

Недостатки

Как и у любой методики существуют небольшие минусы:

для наложения прочного шва требуется солидный опыт сварщика;
на поверхность электродов негативно воздействует влажность, что приводит к появлению дефектов, поэтому их надо хранить в сухом месте;
КПД и производительность ниже, чем у других технологий сварного соединения;
вредные условия труда для сварщика.

Электродуговой сваркой невозможно соединить цветные металлы — это прерогатива других методов, например, лазерной, поэтому ученые продолжают исследовательские работы по усовершенствованию оборудования, а также разработку новых материалов, способных увеличить производительность и качество.

Аппараты и подключение

Основным аппаратом для осуществления ручной электрической сварки многие годы был трансформатор с грубой настройкой рабочих характеристик, способный выдерживать длительные нагрузки. Он прост в использовании, ремонте, а серьезным недостатком является только громоздкость и большой вес, поэтому оборудование используют стационарно, иногда передвигая на небольшие расстояния. Для подключения требуются трехфазные электрические линии.

В специализированных магазинах встречаются сварочные инверторы, которые намного компактнее трансформатора, а на борту, кроме привычной комплектации, имеется дополнительное электронное оборудование. Инверторы не могут работать продолжительное время, хотя многие модели дадут фору устаревшему оборудованию в этом плане.

Такие аппараты снабжены дополнительными функциями, упрощающие работу сварщика, но чувствительны к механическому воздействию, не имеют защиты от проникновения влаги или пыли.

Ремонт намного сложнее, а стоимость выше современного аналога трансформатора. Подключение простое — достаточно вставить вилку в розетку и аппаратура готова к работе.

Что касается держателей электродов, то они устанавливаются в специальные гнезда на передней панели, поэтому каждый пользователь выбирает ту модель, с которой удобно и комфортно работать.

Электроды и защитные газы

Электроды

Применяются такие виды маркировки обмазки:

Б — основной.
А — кислый.
Ц — целлюлозный.
Р — рутиловый.

В промышленности применяются и смешанные виды:

Кисло-рутиловые с маркировкой АР.
РБ — рутилово-основные.
РЖ — рутиловые с железным порошком.
РЦ — рутилово-целлюлозные.

Кроме маркировки, электроды выбираются в зависимости от толщины свариваемых металлов и силы тока, для этого сварщики пользуются специальными таблицами.

[stextbox id=’info’]Р. Ю. Лагерев, электросварщик VI разряда, опыт работы с 1988 года: «Правильно выбранная маркировка и диаметр электрода влияют на качество выполненной работы и сроки эксплуатации изделия».[/stextbox]

Защитные газы

Аргон. В 1,5 раза тяжелее воздуха, без запаха и вкуса, взрывоопасен, при проведении работ требуется хорошая вентиляция помещения. Сортность — высшая, первая и вторая, транспортируется в сжиженном или газообразном состоянии, баллоны серого цвета с зеленой полосой ёмкостью 40 л, с внутренним давлением 15 МПа. Расход 100—500 л/ч.
Гелий. Не используется в чистом виде из-за высокой стоимости, нет запаха, цвета, вкуса, не ядовит. Применяется в виде добавки к аргону, три основных вида — А, Б, В. Транспортируется в баллонах коричневого цвета с белыми надписями, расход 200—900 л/ч.
Углекислый газ. Используется в чистом виде и вместе с аргоном, нет цвета и запаха, кисловатый вкус, тяжелее воздуха. Чистота напрямую зависит от содержания водяных паров. Перевозится в баллонах черного цвета с желтыми надписями. Баллон устанавливается вверх дном, чтобы исключить попадание паров воды.

При сварочных работах используются смеси углекислого газа с кислородом, аргона с гелием или углекислым газом.

Область применения

Электрическая сварка широко применяется на любом производстве:

Соединение каркасов плоского вида и сеток из арматуры.
Сварка блоков при монтаже для создания цельной конструкции.
Набор сеток из предварительно подготовленных стержней арматуры.
Соединение элементов железобетонных конструкций.
Подготовка арматуры в специализированных организациях для последующей стыковки при строительстве мостовых сооружений.
Соединения стержней арматуры с диаметрами более 10 мм.

При меньшем диаметре арматуры такая технология не применяется из-за риска прожигания заготовок.

Основы безопасности

На любом предприятии для сварщиков выдается специальная защита:

Одежда из плотного натурального и негорючего материала — брезент, спилка или замша. В зимние периоды под нее одевается одежда из сукна.
Руки защищаются плотными перчатками или рукавицами, которые не должны стеснять движения кистей рук.
Особое внимание уделяется обуви — ботинки, сапоги из кирзы с подошвой из резины или более современных материалов без гвоздей.
Защиту лицевой области и глаз выполняет специальная маска или щиток, к которым инспекторы по охране труда предъявляют высокие требования, особенно это касается затемненного стекла.

[stextbox id=’alert’]Важно! Запрещено самостоятельное изготовление и использование облегченных масок.[/stextbox]

Требования государственных стандартов

Правильное выполнение и обозначение на чертеже основных видов соединений элементов конструкции из стали при помощи ручной сварки регламентирует ГОСТ 5264 — 80.

ГОСТ 11534 — 75 используют в том случае, когда заготовки образуют тупые или острые углы.

Отдельный ГОСТ 16037 — 80 регламентирует выполнение работ во время строительства трубопроводов из-за высокой ответственности и особой прочности сварных соединений.

Для электродов разработан ГОСТ 9467 — 75, где подробно описаны требования к обмазке или напылению электродов, а также приводятся необходимые характеристики, которыми должны обладать сварные швы.

Выводы

Технический прогресс развивается семимильными шагами, из-за этого часто возникает потребность соединить детали разной толщины, состоящие из неоднородных материалов. Раньше использовались стали с содержанием углерода, а сегодня применяются сплавы как легких металлов, так и на основе титана.

Конструкции усложняются, а объемы увеличиваются, поэтому от профессиональной подготовки сварщиков — не только теоретической, но и практической, напрямую зависят темпы мостового строения, возведения многоэтажных домов блочного типа и выполнения других многопрофильных задач.