Электродуговая сварка — особенности и технология проведения

Выбор оборудования и электродов

Сварку металлических труб и конструкций из ПНД осуществляют разными приспособлениями. Нужно учесть мощность аппарата, диаметр изделий, которые будут соединяться, а также объем выполняемых работ. Электроды имеют неплавящуюся и плавящуюся сердцевину.

От типа внешней оболочки зависит сфера применения изделия:

1. Целлюлозная (С). Такие элементы требуются при соединении труб крупного сечения для газотранспортных или водопроводных магистралей.
2. Рутилово-кислотная (RA). Электроды применяются для систем отопления и водопроводов из металла.
3. Рутиловая (RR). При их использовании можно получить аккуратные сварочные швы. Применяется оно для угловых соединений, при наваривании дополнительных слоев.
4. Рутилово-целюллозная (RС). Востребованы при исполнении вертикального шва.
5. Основная (В). Такие приспособления универсальны, так как их можно применять при сварке труб при отрицательных температурах воздуха, а также для соединения тонкостенных труб.

От правильности подбора электродов зависит механическая прочность соединения и срок службы трубопровода.

Назначение электрода

Таблица видов электродов для сварки.

По назначению электроды разделяют для:

• работы со сталями с высоким уровнем легирующих элементов;
• со средним содержанием легирующих элементов;
• сварки конструкционных сталей;
• пластичных металлов;
• наплавления;
• теплоустойчивых сталей.

Таким образом, можно подобрать электроды для каждой конкретной задачи.

Отдельное внимание следует обратить на защитное покрытие. Обмазка электродов – важная составляющая, к которой предъявляются особые требования

Кроме того для нее характерен определенный состав.

Они представляют собой стержень, покрытый особой оболочкой. Мощность зависит от того, какой у него диаметр.

Наиболее популярными являются электроды УОНИ. Существует несколько марок данного материала и все они используются для ручного сваривания.

УОНИ 13-45 позволяют получать швы приемлемой вязкости и пластичности. Они применяются для сварки при литье и поковки. В составе таких стержней содержится никель и молибден.

УОНИ 13-65 подходят для работы на конструкциях с повышенными требованиями. Они могут осуществлять соединения в любых положениях. Диаметр варьируется от двух до пяти миллиметров, чем он больше, тем больше сварочный ток.

Кроме того соединения, полученные с их помощью, характеризуются высокой ударной вязкостью и в них не формируются трещины. Все это делает их наиболее перспективными в работе с ответственными конструкциями, к которым предъявляются жесткие требования.

Помимо этого данные конструкции оказываются устойчивыми к перепадам температур, вибрациям и нагрузкам

Важной особенностью стержней данного типа является существенная стойкость к действию влаги и возможность длительного прокаливания

Виды покрытия

Покрытия электродов включают следующие составляющие:

• раскисляющие вещества;
• компоненты для стабильного горения дуги;
• элементы, обеспечивающие пластичность, такие как каолин или слюда;
• алюминий, кремний;
• связующие вещества.

Ко всем электродам для точечных или ручных сварочных работ с покрытием предъявляют ряд требований:

• высокая эффективность;
• возможность получение результата с необходимым составом;
• незначительная токсичность;
• надежный шов;
• стабильное горение дуги;
• прочность покрытия.

Виды покрытия электродов.

Выделяют следующие виды покрытий электродов:

• целлюлозное;
• кислое;
• рутиловое;
• основное.

Первый тип позволяет выполнять работу во всех пространственных положениях постоянным и переменным током. Они наиболее широко применяются в монтаже. Характеризуются существенными потерями на разбрызгивание и не допускают перегрева.

Рутиловое и кислое позволяют варить во всех положениях, кроме вертикального, постоянным и переменным током. Второй тип покрытия не целесообразен для работы со сталями с высоким содержанием серы и углерода.

Перечисленные выше типы оболочек подразумевают использование только одного конкретного вида покрытия. Однако возможны сочетания нескольких вариантов. Комбинации могут складываться из нескольких типов в зависимости от решаемой задачи.

Комбинированные оболочки относятся к отдельному классу и их не причисляют к основным четырем видам.

Существует также классификация в зависимости от толщины покрытия.

Каждой толщине присваивается отдельное буквенное обозначение:

• тонкие – М;
• средней толщины – С;
• толстые – Д;
• особо толстые Г.

Конечно же, стержни выбираются в соответствии с поставленными целями. Правильный выбор гарантирует высокое качество выполняемой работы.

https://www.youtube.com/watch?v=AvCg7p3no98

Марки электродов

Расшифровка маркировки электрода.

Существуют различные марки электродов, предназначенные для решения определенных задач. Они характеризуются определенными свойствами, что позволяет подобрать наиболее подходящий материал.

Марка ОК-92.35 характеризуется удлинением в шестнадцать процентов и пределом текучести и прочности в 514 МПа и 250 НВ соответственно. Предел текучести ОК-92.86 составляет 409 МПа.

Марки электродов для ручной сварки Ок-92.05 и ОК-92.26 обладают относительным удлинением в 29% и 39%, а пределом текучести – 319 и 419 МПа соответственно.

Предел текучести ОК-92.58 составляет 374 МПа.

Все вышеперечисленные электроды используются для ручной дуговой сварки по чугуну. В зависимости от того, с каким металлом предстоит работать, выбирают также специальный тип стержня. Например, для меди – АНЦ/ОЗМ2, чистого никеля – ОЗЛ-32, алюминия – ОЗА1, монеля – В56У, силумина – ОЗАНА2 и т.д.

Кроме того, сварщику необходимо также контролировать качество свариваемых деталей. В зависимости от материала, условий работы, положения шва и других факторов, выбирают соответствующий электрод, который обеспечит наилучшее качество соединения.

Технология процесса

Принцип дуговой сварки основан на следующих действиях: От инвертора к электроду идет ток. Он образует дугу за счет создания замкнутого контура между свариваемой поверхностью и электродом. Дуга оплавляет электрод, получается сварочная ванна. Весь процесс точно и строго регламентирован. Он одинаков для всех видов ручной сварки:

Электрод имеет металлический стержень, покрытый силикатом, флюсом, стеклом. Любой слой при сгорании на высокой температуре образует газовое облако, шлаковые выбросы. Они защищают от проникновения в рабочую среду воздуха, который разрушает металл. В процессе работы образуется связь: электрод – свариваемая деталь. Стержень плавится, двигаясь по месту склейки или дефекта, образуя шов.

Технология ручной электродуговой сварки

Для правильного образования и удерживания электрической дуги к электроду и свариваемой детали от главного источника питания поступает переменный или постоянный сварочный ток.

При соединении к изделию положительного источника питания анода, осуществляется дуговая ручная сварка прямой полярности. Сварка обратной полярности осуществляется в том случае, если к изделию подключен отрицательный полюс. Под действием электрической дуги стержень металлический электрода или по-другому электродный металл, материал изделия и его покрытие расплавляются.

Электродный металл, теперь представляет собой отдельные капельки, которые покрыты шлаком, поступает в сварочную ванну, там он смешивается с основным металлом, при этом процессе расплавленный шлак выходит на поверхность.

Величина сварочной ванны в основном зависит от режимов сварки и пространственного положения, конструкции сварного соединения, на поверхности изделия скорости перемещения электрической дуги, формы и размеров разделки соединяемых кромок. Довольно часто она колеблется в таких пределах: ширина восемь-пятнадцать миллиметров, глубина от шести миллиметров, длина десять-тридцать миллиметров.

Расстояние на сварочной ванны от одного активного пятнышка до другого, который расплавлен ан поверхности электрода называют – длиной дуги. Газовая атмосфера образуется при плавлении покрытия электрода около дуги и над сварочной ванной. Она вытесняет воздух из сварочной зоны сварки, и предотвращает его взаимодействие с сильно расплавленным металлом. Также в ней располагаются пары легирующих элементов основного и электродного металлов.

Капель расплавленного электродного материала и покрывающий поверхность сварочной ванны шлак, препятствует с атмосферным воздухом их взаимодействию и значительно способствует очищению примесей всего расплавленного металла.

В сварочной ванне при медленном удалении дуги металл кристаллизуется, и образует шов, который соединяет ввариваемые детали. Застывший слой шлака образуется на его поверхности.

Особенности ручной дуговой сварки

Главной особенностью технологии является создание неразъемного, прочного и долговечного соединения заготовок. Дуговая сварка — наверное, самая распространенная сегодня сборочная операция. Ее используют при производстве самых разнообразных изделий и конструкций, включая высоконагруженные узлы, сохраняющих прочность при статических, динамических и периодических нагрузках, в условиях экстремальных температур, агрессивных сред, высоких и низких давлений и радиационного облучения.

Для получения прочного и долговечного соединения ручная дуговая сварка требует устойчивого электроснабжения. Кроме того, сварочные работы нужно проводить в сухом помещении или во временных палатках, для защиты рабочей зоны от влаги и сильных порывов ветра

Фото ручной дуговой сварки

Также рекомендуем просмотреть:

• Принцип работы плазмотрона
• Токарные станки по металлу для дома
• Споттер своими руками
• Как сделать аппарат точечной сварки
• Как собрать простой сварочный аппарат в домашних условиях
• Стол для сварки своими руками
• Какие типы сварочных аппаратов бывают
• Выбор хорошего сварочного провода
• Инструкция, как залудить жало паяльника
• Какой сварочный полуавтомат лучше
• Как выбрать проволоку для сварки
• Обзор лучших плазменных сварочных аппаратов
• Технология газовой сварки металлов
• Горелка для полуавтоматической сварки
• Обзор лучших сварочных электродов
• Как выбрать сварочный трансформатор
• Инверторные сварочные аппараты
• Обзор лучших масок для сварщика
• Как выбрать сварочный аппарат для дома
• Как запаять автомобильный радиатор охлаждения своими руками
• Современное сварочное оборудование
• Холодная сварка для металла
• Как выбрать хороший костюм сварщика
• Как правильно паять паяльником
• Какой сварочный аппарат лучше для дома
• Инструкция, как и чем варить алюминий
• Как научиться варить металл

Помогите сайту, поделитесь в соцсетях 😉

Описание процесса

К электроду и свариваемому изделию для образования и поддержания электрической дуги от сварочного трансформатора (или сварочного агрегата, сварочного преобразователя, сварочного инвертора) подводится электроэнергия. При соприкосновении сварочного электрода и свариваемого изделия протекает сварочный ток. Под действием теплоты электрической дуги (до 7000°С) кромки свариваемых деталей и электродный металл расплавляются, образуя сварочную ванну, которая некоторое время находится в расплавленном состоянии. В сварочной ванне металл электрода смешивается с расплавленным металлом изделия (основным металлом), а расплавленный шлак всплывает на поверхность, образуя защитную плёнку. При затвердевании металла образуется сварное соединение. Энергия, необходимая для образования и поддержания электрической дуги, получается от специальных источников питания постоянного или переменного тока.

В процессе электросварки могут быть использованы плавящиеся и неплавящиеся электроды. В первом случае формирование сварного шва происходит при расплавлении самого электрода, во втором случае — при расплавлении присадочной проволоки (прутков и т. п.), которую вводят непосредственно в сварочную ванну.

Для защиты от окисления металла сварного шва применяются защитные газы (аргон, гелий, углекислый газ и их смеси), подающиеся из сварочной головки в процессе электросварки.

Для повышения устойчивости электрической дуги в электроды могут вводиться легко ионизируемые элементы (калий, натрий, кальций)..

Различают электросварку переменным током и электросварку постоянным током. При сварке постоянным током шов получается с меньшим количеством брызг металла, поскольку нет перехода через ноль и смены полярности тока.

В аппаратах для электросварки постоянным током применяются выпрямители.

Возможно управление положением сварочной дуги при сварке постоянным током. Дуга является проводником тока и как обычный проводник отклоняется в магнитном поле в соответствии с законом Ампера.

Режимы установки

Дуговая сварка подразделяется на режимы:

с покрытыми электродами – режим MMA;

Для аргонодуговой сварки с помощью неплавящихся электродов – TIG.

Оба режима предполагают работу на постоянном токе – DC и на переменном – АС.

Оба режима обеспечивают плавное регулирование величины поступающего тока, индикацию тока дуги, возможность смены режима. TIG выполняет длинные и короткие швы, продувку тракта газового прохода, плавное снижение величины тока.  Возможен бесконтактный поджиг на любом виде тока, регулирование способностей дуги. Она будет проплавлять, очищать поверхности. Режимы легко устанавливаются, не меняются без изменения настроек сварщиком.

Сварочные выпрямители

Аппараты, которые преобразуют переменный ток в постоянный ток, необходимый для сварки, называют выпрямителями. Они состоят из следующих составляющих:

• Силовой трансформатор;
• Дроссель насыщения;
• Регулятор напряжения (тока);
• Выпрямитель (блок)
• Дроссель;
• Пускорегулирующие приборы;
• Измерительное оборудование;
• Защитная аппаратура.

Выпрямитель проводит преобразование силовой энергии, он выравнивает нужные показатели электричества для получения нужного качества сварочных работ. Схем составления выпрямительных блоков несколько, их выбирают в зависимости от вида сварки, конструкции силовой части прибора.

Температура электросварки

Температура дуги доходит до 7 тысяч градусов. Она выше температуры, которую выдерживает любой из металлов. Именно поэтому и происходит плавление металла и его соединение с другим материалом.

Что это такое?

Дуговая сварка — она же в обиходе электросварка – метод соединения металлов, основанный на их нагреве за счет тепла, выделяемого электрической дугой (отсюда и название). Температура ее куда больше, чем температура плавления самых жаростойких металлов и сплавов. В определении дуговой сварки стоит подчеркнуть тот момент, что она подразумевает обязательное использование электродов. Именно между электродом и соединяемым металлом появляется дуга. Точнее даже было бы сказать не про сам электрод, а только про его торцевую часть.

В числе объективных плюсов такого метода следует назвать то, что обучиться ему несложно. Дуговая сварка высокопроизводительна и позволяет обойтись сравнительно дешевыми расходными материалами. Упрощенная схема процесса позволяет без проблем механизировать и даже автоматизировать его.

Еще одно немаловажное преимущество — участок разогреваемой поверхности мал. То есть, с одной стороны, экономится энергия

С другой стороны, можно ограничить обрабатываемую площадь. Однако у электродуговой сварки есть и объективные минусы. Так, она по определению привязана к электросети, и даже просто подать ток недостаточно — понадобятся преобразующие его устройства, трансформаторы, а свариваемые поверхности нужно будет подготавливать.

Используемые электроды

Все электроды подразделяются на две большие группы:

• Плавкие;
• Неплавкие.

Электроды

Плавкие применятся намного шире, они расходуются в процессе работы, а их металл включается в шовный материал. Флюсовый порошок, которым они обмазаны, сгорает в пламени электродуги. При этом выделяются химически малоактивные газы, образующие защитную атмосферу над сварочной ванной.

Неплавкие делается из тугоплавкого материала, в основном вольфрама, они не расходуется во время сварки и служит лишь для подведения тока к дуге. Защитную атмосферу в этом случае создают подачей газа через шланг или насыпая флюсовый порошок вдоль линии сварки.

Кроме того, они различаются по диаметру. Диаметр определяет как сварочный ток, который на него необходимо подать, так и максимальную толщину соединяемых деталей.

Сварка неповоротного вертикального стыка

Сварной шов выполняется за два приема. Периметр стыка условно делится вер тикальной осевой линией на два участка, каждый из которых имеет три характерных положения:

• потолочное (позиции 1-3);
• вертикальное (позиции 4-8);
• нижнее (позиции 9-11).

Каждый участок сваривается с потолочного положения. Сварка ведется только короткой дугой:

lmin=0,5 dэ, мм,
где dэ — диаметр электрода.

Оканчивают шов в нижнем положении.

Сварку каждого из участков начинают со смещением на 10-20 мм от вертикальной осевой. Участок перекрыт ия швов — «замковое» соединение — зависит от диаметра трубы и может быть от 20 до 40 мм. Чем больше диаметр трубы, тем длиннее «замок»

Начальный участок шва выполняют в потолочном положении «углом назад» (поз. 1,2). При переходе на вертикальное положение (поз. 3-7) сварка ведется «углом вперед». По достижении позиции 8 электрод ориентируют под прямым углом, а, перейдя в нижнее положение, сварку вновь ведут «углом назад».

Перед сваркой второго участка нужно зачистить начальный и конечный участки шва с плавным переходом к зазору или к предыдущему валику. Сварку второго участка следует выполнять так же, как и первого.

Для корневого шва применяют электрод диаметром 3 мм. Сила тока в потолочном положении 80-95 А. На вертикали ток рекомендуется уменьшить до 75-90 А. При сварке в нижнем положении ток увеличивают до 85-100 А.

При сварке труб с качественным формированием корня шва без подварки проплавление достигается путем постоянной подачи электрода в зазор. Добиваясь проплавления внутри трубы, можно получить шов с выпуклой поверхностью, что по требует последующей механической его зачистки в потолочном положении.

Заполнение разделки труб с толщиной стенки более 8 мм происходит неравномерно. Как правило, отстает нижнее положение. Для выравнивания заполнения разделки необходимо дополнительно наплавить валики в верхней части разделки. Предпоследние слои должны оставить незаполненную разделку на глубину не более 2 мм.

Облицовочный шов сваривают за один или несколько проходов.

Предпоследний валик заканчивают так, чтобы разделка осталась незаполненной на глубину 0,5-2 мм, а основной металл по краям разделки был переплавлен на ширину 1/2 диаметра электрода.

При сварке труб диаметром менее 150 мм с толщиной стенки менее 6 мм, а также в монтажных условиях, когда источник питания удален от места работы, сварку ведут при одном и том же значении сварочного тока. Рекомендует ся подбирать токовый режим но потолочному положению, ток в котором достаточен и для нижнего положения. При сварке на подъеме из потолочною положения в вертикальное, чтобы не было чрезмерного проплавления, следует прибегнуть к прерывистому формированию шва. При этом способе периодически прерывают процесс горения дуги на одной из кромок.

В зависимости от толщины стенки трубы, зазора и притупления кромок рекомендуется выполнять сварку «мазками» одним из способов:

1. Зажигают дугу постоянно на одной из кромок, а обрывают после формирования ванночки — на другой. Пауза между обрывом и зажиганием должна быть такой короткой, чтобы металл шва не успел полностью закристаллизоваться, а шлак — остыть.
2. При большой толщине металла зажигают и обрывают дугу на одной и той же кромке. Не рекомендуется зажигать дугу в том месте, где только что был ее обрыв. Нельзя не оборвав дугу, перемещать электрод вперед но разделке, а затем вновь возвращаться на шов.

Таблица марок электродов и области применения для ручной дуговой сварки и наплавки легированной стали

Некоторые виды электродов изначально создаются под работу с определенными техническими металлами. Легированные стали часто используются в производстве, так что специально под их свойства производят расходные материалы. Они содержат те же легирующие элементы, которые и в основном металле, чтобы компенсировать их недостаток после температурного воздействия.

Тип электрода	Для сварки каких сталей предназначается
Э-70, АНП2	Х2ГМР, 14 ХМНДФР, 14 ХГНМД, 14 Х2ГМСШ,
НИАТ 3М	30 ХГСА, 30 ХГСНА, 25 ХГСА, 20 ХГСА, 12 Х2НВФА
УОНИ-13/85	35 ГС, 30 ХГ2С, 25 Г2С
Н20/Св-12Х2НМАВИ	ВНЛ3М, 30 ХГСА
ОЗС-11	12 МХ, 12 ХМФ, 15 Х1М1Ф, 15 ХМ
ТМЛЗУ	2 Х1МФ, 20 ХМФЛ, 15 Х1М1ФЛ, 15 Х1М1Ф
ЦЛ-45	15 Х1МФ, 12 Х1МФ

Таблица марок электродов и области применения для ручной дуговой сварки и наплавки чугуна

Выбор электродов для ручной дуговой сварки чугуна зависит от содержания углерода в данном металле. В любом случае оно достаточно высокое и поэтому расходные материалы также содержат данный элемент, что выделяет их свойства относительно других электродов.

Марка наплавочного материала	Свойства
ОК-92.05	Текучести предел – 320 МПа Прочности предел – 460 МПа Удлинение относительное – 30% Механически обрабатываем
ОК-92.18	Текучести предел – 300 МПа Удлинение относительное – 6% Твердость 160 НВ
ОК-92. 26	Текучести предел – 420 МПа Прочности предел – 660 МПа Удлинение относительное -40%
ОК-92.35	Текучести предел – 515 МПа Прочности предел – 750 МПа Удлинение относительное – 17% Твердость: 240-260 НВ
ОК-92.58	Текучести предел – 375 МПа Твердость 180НВ
ОК-92.86	Текучести предел – 410 МПа Прочности предел – 640 МПа

Цветные металлы встречаются более редко, чем стали. Электроды для них предназначаются как для чистых металлов, так и для сплавов. Здесь обязательно присутствие большого количества основного элемента в составе, так как многие из деталей являются сложно свариваемыми.

Марка электрода	Для какого металла он предназначен
ОЗА1	Чистый алюминий
ОЗА2	Сплав алюминия с кремнием
ОЗАНА1	Изделия из технического алюминия
ОЗАНА2	Алюминиево кремниевые сплавы
Комсомолец 100	Технически чистая медь
АНЦ/ОЗМ2	Технически чистая медь
АНЦ/ОЗМ3	Технически чистая медь
АНЦ/ОЗМ4	Технически чистая медь
ОЗЛ-32	Чистый никель
В56У	Сварка монеля

Таблица марок электродов и области применения для резки металла

Такие типы материалов является уникальными, так как нагрев и плавление электрода при дуговой сварке в обыкновенном случае происходит при средних режимах, тогда как эти нужно использовать при максимальном токе. У них повышенная теплостойкость, но они все же относятся к плавким вариантам.

Марка электрода	Для чего он предназначен
ОЗР1	Резка металла, создание отверстий, устранение швов с дефектами и так далее.
ОЗР2	Резка металла, стержней арматуры толщиною до 40 мм, создание отверстий, устранение швов с дефектами и так далее.
АНР2М	Резка металла, создание отверстий, устранение швов с дефектами и так далее.

Обозначение и маркировка электродов для ручной дуговой сварки

На примере электрода Э-46 ЛЭЗАНО21 УД Е 43 1(3) РЦ13

• Э-46 – тип, для низколегированных и углеродистых сталей;
• ЛЭЗАНО21 – марка;
• У – назначение, для низколегированных и углеродистых сталей;
• Д – толстое покрытие;
• Е – плавящийся электрод;
• 43 – предел прочности на растяжение – 430 Мпа;
• 1 – относительное удлинение около 20%;
• (3) – 20 градусов Цельсия для сохранения ударной вязкости;
• РЦ – покрытие рутилово-целлюлозное;
• 1 – пространственные положения, допустимы все;
• 3 – ток для сварки, можно варить постоянным током обратной полярности и переменным при холостом ходе в 50 В.

Внешний вид электрода Э-46 ЛЭЗ АНО-21

Выбор

Первоочередной фактор в выборе является металл в составе стержня. Он должен быть схож с тем, из которого сделана заготовка. Диаметры электродов для ручной дуговой сварки идут следующим пунктом, так как они не должны превышать толщину самой детали. Покрытие выбирается согласно тому, в каких условиях приходится работать. Перед окончательным выбором стоит детально изучить маркировку, чтобы убедиться в его правильности.

«Важно!Перед использованием электродов их требуется просушить и прокалить.»