Температура сварки металла электродом

Содержание

Сварка – это вид работ, который проводится с помощью специального оборудования с обязательным использованием системы защиты глаз и лица от электродуговых вспышек свариваемого металла.

Дуговая сварка – это процесс сваривания, при котором воздействие тепловой энергии оплавляет соединяемые детали. Постоянный ток или ток высокой частоты действует на свариваемую поверхность, скрепляя ее с другими металлическими изделиями. Сварочный шов образуется на месте сварочной ванны, получаемой при воздействии дуги на кромки соединяемых деталей.

Виды дуговой сварки

Дуговую технологию сварки разделяют на определенные группы в зависимости от выбора. Известны несколько классификаций, имеющих наиболее признанное значение:

  • степень механизации процесса: механизированная или автоматизированная;
  • вид и полярность тока;
  • тип электрической дуги;
  • вид защиты сварной ванны;
  • вид электродов.

По степени автоматизации процесса:

  • Ручная (ДГС);
  • Полуавтоматическая: проволока для сварки подается автоматически, а электрод движется вручную;
  • Автоматическая: весь процесс передвижения проволоки и электрода полностью автоматизирован.

По видам и полярностям тока:

  • Постоянный: соединяет свариваемые поверхности тонким швом;
  • Высокочастотный: плавление электрода проходит струйно, устраняются прорези, привариваются прихваты;

По виду защиты от воздействия воздуха:

  • Шлаковая;
  • Флюсовая;
  • Инертно-газовая.

Все виды защиты различны в зависимости от условий и цели работ. Защита предохраняет металл от проникновения в сварочную ванну воздуха, который образует трещины, каверны, усиливает разбрызгивание расплавов.

По виду электродов:

  • Плавящиеся с обсыпкой: используются для создания сварочной ванны и склеивания кромок;
  • Неплавящиеся вольфрамовые: применяются для напылений, восстановления разрушенных деталей, наваривания наплывов.

По условиям процесса горения:

    • Открытая дуга. Она видима, но наблюдать ее следует только через специальные светофильтры, защищающие глаза. Открытая форма используется при ручном процессе и в защитных газовых сварках;
    • Закрытая. Форма невидима. Дуга располагается в расплавленном металле – флюсе. шлаке;
    • Полуоткрытая. Дуга видна. Но наблюдать можно только за одной частью. Первая часть находиться в металле, вторая над ним. Смотреть на процесс можно через светофильтры. Такой вид дуги применяется при сварке алюминия автоматическим способом.

    По способу защиты сварочной зоны:

    • Без защиты: голый электрод, стабилизирующее покрытие электрода;
    • Шлаковая защита: под флюсом, при толстопокрытых электродах;
    • Шлакогазовая защита: тостопокрытые электроды;
    • Газовая защита: в среде газов;
    • Комбинированная защита: газовая среда, покрытие, флюс.

    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.

    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.

    Наплавка алюминия

    Очень часто требуется не сварить детали, а отремонтировать. В ходе эксплуатации детали стираются, требуется нарастить на отдельные части дополнительные наплывы из металла. Наплавка требуется при различных ситуациях:

    • Разбитость крепежных частей;
    • Появление истертости;
    • Выбитость кромок;
    • Сколы;
    • Разрушение кромок металлорежущих инструментов;
    • Изношенность подшипниковых втулок и внутренних поверхностей.

    Наплавкой в сварочной терминологии называется процесс восстановление утерянных форм, первоначальных размеров. Наплавка удобна тем, что ее можно расположить на любой поверхности, меняется ее толщина и объемы, происходит ремонт изношенного и дефектного оборудования.

    Сварка инвертором

    Видео уроки помогут понять, как проводить сварку. Пошаговая инструкция на видео покажет всю процедуру в последовательности. Как соединять металлические листы, контролировать дуговой промежуток. Будет видно, как формируется сварочный шов, какие могут появиться дефекты. Инвертор предоставляет возможность выполнить работы, которые раньше могли быть проделаны только тяжелым производственным оборудованием. Инвертор достаточно небольшой сварочный аппарат. Он экономичен, удобен в использовании. Основная нагрузка ложится на электрические сети. На инверторной панели выставляется нужная толщина дуги, она зависит от силы тока. Дуга поджигается, начинается процесс. Образуется окалина, шов, лишний металл сбивается металлическими молотками. Сварочный шов при правильном подходе будет крепким и цельным. При нарушении процесса появляется дефектный шов. Для получения идеального шва советуют проделывать круговые движения. Они сформируют нужную толщину наплыва. Инвертор позволяет держать нужный угол наклона, от которого также зависит качество получаемого шва:

    • с углублением;
    • плоский;
    • каплеобразный;
    • точечный;
    • выпуклый.

    Учитывается полярность. Прямая — дает сниженный ввод тепловой дуги в металл, расплавление узкое, но глубокое. Обратная полярность изменяет шов: он широкий, но неглубокий.

    Методы применения электрических углеродистых сталей

    Углеродистые стали делятся на группы в зависимости от процентного содержания углерода в сплавах:

    • Высокоуглеродистые – 0,6-2,07%;
    • Среднеуглеродистые – 0,25-0,6%;
    • Низкоуглеродистые – меньше 0,25%.

    В зависимости от группы проводится процедура дуговой сварки. Но есть и общие подходы к процессу. Стыковые швы в данном случае чаще свариваются, когда детали находятся в подвешенном состоянии. Оборудование нацелено на то, чтобы шов был прочно проварен, но без прожига металла. Электродуговая сварка позволяет проделать работы с двух сторон, швы могут быть наложены в несколько слоев. Если детали имеют достаточно большую по размерам толщину, то подойдет именно этот вид работ. Но расположение изделий и листов на весу приводит к допущению брака в работе. Для устранения его используют повторно электродуговой способ:

    • Удаляется металл в месте дефекта;
    • Кромки и поверхности зачищаются;
    • Проводится повторное заваривание дефектных мест.

    Если выбран электрошлаковый способ, то используется скобы. Они закрепляют детали и провариваются затем сверху на месте входа в металлические детали. Иногда для закрытия шва при этом способе привариваются планки. Они закрепляют шов, устраняя возможность разрыва конструкции.

    Читайте также:  Как сделать заклёпочник для резьбовых заклёпок

    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.

    Техника безопасности

    Дуговая сварка требует от человека особого внимания. Он может быть поражен электрическим током, есть опасность отравиться вредными веществами, выделяемыми при сварочных работах от металла. Сварочная пыль состоит из различных химических соединений:

    Наиболее опасны хром и марганец. Загрязнение воздуха происходит за счет выделения углерода и фтористого водорода. У человека может появиться головокружение, головная боль. Отравление вызовет рвоту. Появится слабость. При сильном воздействии на организм, при слабом иммунитете последствием неправильных работ станут хронические заболевания, обострения.

    Наибольшая степень загрязнения происходит при сварке с покрытыми электродами. Меньше при автоматизации работ. Сварочная дуга дает различные излучения (цветовые, инфракрасные, ультрафиолетовые). Они отрицательно действуют на глаза: зрение слабеет и теряется. Тепло выделяемое при сварке может привести к ожогам.

    Есть ряд требований и правил техники безопасности.

    • Изоляция. Применяются различные защитные ограждения: блокировки, щиты, барьеры.
    • Индивидуальные средства: специальная одежда, рукавицы, обувь, галоши, резиновый шлем.
    • Создание необходимых безопасных условий. Нельзя работать при сильном ветре, дожде, снегопаде.
    • Проверка исправности используемого оборудования.
    • Работа только при наличии разрешения (допуска) или профессионального образования.

    Обозначение дуговой сварки

    В соответствии со стандартом ГОСТ 2.312 – 68 установлены специальные условные обозначения для чертежей. Чтобы найти или изобразить шов, получаемый пи дуговой сварке, потребуется знать условные знаки, применяемые в строительной документации.

    Шов, который видим, на чертеже рисуется сплошной чертой, невидимый – линией из штрихов. Если сварной является не шов, а только конкретная точка на поверхности, то ее обозначают знаком +. Если точка скрыта от зрения, ее не изображают. Сама сплошная линия имеет разную толщину: для границ выбирается линия более четкая, а для элементов, находящихся внутри или по кромке потребуется тонкая линия. Для упрощения работы с чертежами от каждого изображения шва идет выносная стрелка, которая укажет технический документ.

    Стоимость аппаратов различных видов сварки колеблется в 2 до 170 тысяч. В зависимости от цели и объемов работ можно подобрать оборудование по нужной цене. Ассортимент техники достаточно широк. При выборе потребуется консультация специалиста, только он подскажет, на какой модификации лучше остановиться, какой прибор приобретать.

    Электрод представляет собой металлический или неметаллический стержень с обмазочным покрытием. Данный материал является важной составляющей для проведения сварочных работ. Наиболее актуальной классификацией является разделение расходников на марки. Благодаря наличию схожих свойств существует разграничение на типы, каждый из которых имеет собственное назначение использования. В этой статье мы рассмотрим подробности про сварочные электроды: описание и характеристики, которые напрямую влияют на проведение сварочных работ.

    Технические характеристики электродов

    Электроды и их характеристики представляют собой перечень параметров, каждый из которых напрямую влияет на выбор сварочных материалов. Ниже представлены наиболее весомые свойства.

    Химический состав металла

    Одним из определяющих факторов при выборе сварочных материалов является химический состав свариваемого металла или сплава. Потому как в зависимости от состава разнятся механические свойства: временное сопротивление разрыву, ударная вязкость, относительное удлинение, угол изгиба. Данные черты определяют «поведение» металла во время сварочных работ. Поэтому перечисленные характеристики необходимо учитывать при выборе конкретной марки электрода, а определяются они в значительной степени видом покрытия.

    Химический состав покрытия электродов


    Выделяют четыре основных вида покрытия, в зависимости от химического состава:

    1. Основой для рутиловых электродов служит минерал рутил, остальными компонентами являются кремнезем, карбонат магния или кальция, а также ферромарганец.

    2. Целлюлозное покрытие может включать в состав органические смолы, тальк, целлюлозу и разные ферросплавы.

    3. В состав электродов с основным видом обмазки входят карбонаты магния и кальция.

    4. Кислое покрытие включает оксиды железа и марганца.

    Химический состав оказывает влияние на следующие важные факторы:

    • стабильность электрической дуги;
    • вязкость расплавленного металла и шлака;
    • особенности поведения металла во время проведения работ.

    Коэффициент наплавки при ручной дуговой сварке

    Одной из основных характеристик является коэффициент наплавки электродов. Данный параметр выражается в виде величины расплавленного металла электрода, которая пошла на формирование сварного шва, без потерь. Фактически, отвечая на вопрос «что называется коэффициентом наплавки», можно сказать — это величина производительности или эффективности работ.

    Говоря о коэффициенте наплавки невозможно не упомянуть другую индивидуальную характеристику электродов — коэффициент расплавления. Это та часть массы прутка, которая под воздействием тока переходит в расплавленный металл за интервал горения дуги в один час. При этом следует учитывать, что не вся масса идет на формирование соединения. Во время сварки происходят такие явления, как разбрызгивание, испарение и выгорание металла. Данный параметр зависит от состава обмазки и проволоки, полярности и плотности тока сварного соединения.

    Сварочные электроды «УОНИ-13/55» в упаковке.

    Чаще всего сварщиков интересует коэффициент наплавки сварочных материалов УОНИ-13/55. Данная марка является одной из самых востребованных благодаря наличию целого спектра достоинств и оптимальным характеристикам. Также распространенными среди мастеров сварочного дела являются электроды типа Э42. С их помощью можно проводить сварку во всех положениях, что значительно упрощает работу специалиста.

    Диаметр

    Важной характеристикой при выборе сварочных материалов является диаметр стержня электрода. При определении данного значения нужно, прежде всего, учитывать толщину свариваемых деталей, марку металла и его состав, разновидность сварного соединения, форму кромок и т.д.

    Проанализировав предложения производителей и продавцов, можно понять какого диаметра бывают электроды. Здесь также важна величина длины прутка. Каждый изготовитель разрабатывает и предлагает свой выбор размеров. Несмотря на общую схожесть, в сетке величин каждого бренда имеются свои нюансы в соотношении. Более того, для избежания возможных проблем во время выполнения работ, следует точно знать какого диаметра бывают сварочные электроды определенной марки.

    В процессе выбора можно ориентироваться на следующие данные:

    • Расходники диаметром 1 мм. применяются для сваривания изделий толщиной 1,5 мм.; сила тока не более 25А.
    • Диаметр 1,6 мм. и длина 20-25 см. предназначены для работы с деталями не более 2 мм.; сила тока — 20-25А.
    • Прутки диаметром 2 мм. выпускаются длиной 25 или 30 см. используются для сварки конструкций толщиной 2 мм.; сила тока — 70А.
    • Изделия диаметром 2,5 мм. могут иметь длину 25-30 см. С их помощью варят металл до 3 мм.; сила тока — 70-100А.
    • Наиболее востребованы расходники диаметром в 3 мм., их длина может составлять 30, 35 и 45 см. Применяются для работы со сталями толщиной до 50 мм.; сила тока — до 140А.
    • Электроды диаметром 4 мм. подходят как для бытовых сварочных аппаратов, так и для профессионального оборудования; длина — 35 и 45 см. Толщина изделий не должна превышать 1 см.; сила тока — 220А.
    • Сварочные материалы диаметром от 5 до 12 мм. применяются исключительно при работе с мощным специализированным оснащением.
    Читайте также:  Диммер это электронное устройство для

    Ознакомившись с вышеперечисленными сведениями, специалист любого уровня легко сможет определить какие бывают электроды для сварки и при каких условиях они применяются.

    Температура прокалки

    Процедура прокаливания представляет собой процесс, главной целью которого является уменьшение количества влаги в обмазке электрода. Прокалка важна для комфортного проведения сварочного процесса и для получения качественного изделия. Проводить её можно несколькими способами.

    Большинство мастеров предпочитают использовать печи. В данном случае качество просушки не вызывает нареканий. С помощью термостата, которым оборудована печь, устанавливается точная температура прокалки электродов.

    Некоторые специалисты в области сварки выбирают «народные» методы прокаливания. Такие способы используются, когда сварка носит бытовой характер. Потому как при обработке в домашних условиях, сложно настраивается необходимая температура сушки электродов.

    Два основных параметра: продолжительность и температура прокаливания электродов — могут значительно различаться, но они всегда указываются на упаковке сварочных материалов.

    Масса наплавленного металла при сварке

    Масса наплавленного металла — это величина, помогающая определить расход материалов на один метр сварного шва. Рассчитывается данный параметр по следующей формуле:

    N = G * K,
    где
    N — норма расхода сварочных материалов на один метр сварного шва;
    G — масса наплавленного металла сварного шва, длина которого равна 1 метру;
    K — коэффициент перехода от массы наплавленного металла к расходу материалов для сварки.

    Временное сопротивление разрыву

    Временное сопротивление разрыву или предел прочности является одним из механических свойств металла шва, определяется следующим образом — сопротивление материала деформации и разрушению. Воспринимая данное понятие в рамках сварочного процесса, можно сказать, что это свойство металлов воспринимать воздействие электрического тока, не разрушаясь.

    Каждый вид материала имеет собственно значение предела прочности, которое прописано в государственных стандартах. Однако, на практике реальные величины могут иметь другие значения из-за множества факторов. При выборе электродов данный параметр играет немаловажную роль.

    Каждый тип расходников предназначен для работы с определенными сталями, которые обладают конкретными величинами прочности. В качестве примера рассмотрим маркировку электродов типа Э42. Две стоящие следом за буквой «Э» цифры обозначают минимальное временное сопротивление разрыву, измеряемое в кгс/мм2.

    Ударная вязкость электродов

    Ударная вязкость является ещё одним из механических свойств металла сварного соединения. Ударной вязкостью принято считать способность металлов (или других материалов) поглощать энергию нагрузки, которая на него оказывается. Данная характеристика должна учитываться при выборе сварочных расходников, потому как именно она является одним из показателей прочности всего сваренного изделия. То есть параметр показывает надежность готового изделия.

    Относительное удлинение

    Относительное удлинение является третьим механическим свойством и характеризует пластические свойства металла при статических нагрузках. При сваривании некоторых типов сталей: Э42А, Э46А и Э50А — к металлу шва предъявляются повышенные требования по данному параметру. При выборе электрода следует учитывать все перечисленные нюансы.

    Материал стержня электрода

    Стержень электрода является его основным элементом, на производство которого идет сварочная проволока диаметром от 1,6 мм. до 12 мм. Стержень расплавляется от дуги и заполняет ванну, в результате чего и получается сварной шов.

    Марки проволоки делятся на три основные группы:

    • углеродистая содержит не более 0,12% углерода, предназначена для сварки низкоуглеродистых, среднеуглеродистых и некоторых низколегированных сталей;
    • легированные используются для сварки низколегированных, конструкционных, теплостойких сталей; проволока изготавливается из соответствующих марок легированной стали;
    • высоколегированные применяются для сварки хромистых, хромоникелевых, нержавеющих и других легированных сталей.

    Химический состав сварочной проволоки должен соответствовать составу свариваемого металла.

    Плотность

    Физические свойства шлаков, образующихся во время сварочных работ, оказывают значительное влияние как на сам процесс сварки, так и на формирование соединения. Во всех электродных покрытиях при их плавлении плотность шлака должна быть ниже плотности металла, что обеспечит его всплывание из сварочной ванны.

    Фасовка

    В качестве тары для упаковки могут использоваться:

    • пластмассовые коробки;
    • коробки из металлических сплавов с функцией герметизации;
    • картонные коробки; для сохранности стержней данный вид тары упаковывается в полиэтиленовую или термоусадочную пленку;
    • коробки или пачки из картона также оборачиваются упаковочной или мешочной влагопрочной бумагой;
    • для повышенной герметичности возможно упаковывание материалов в пачки, завернутые в бумагу, а затем упаковывающиеся в полиэтилен.

    Пачки и коробки имеют следующие формы фасовки: 1 кг.; 5 кг. Для них существует несколько вариантов упаковки:

    • ящики из тарного или гофрированного картона;
    • ящики из древесноволокнистых плит;
    • деревянные ящики;
    • многооборотные ящичные металлические поддоны закрытого типа;
    • крупногабаритные деревянные ящики.

    Каждый параметр расходников влияет на размеры упаковки и на ее вместительность. Также все это зависит ещё и от производителя, который самостоятельно занимается формированием тары.

    Упаковка

    Каждая коробка или пачка должна быть снабжена этикеткой или маркировкой, на которой указана следующая обязательная информация:

    • изображение Государственного знака качества;
    • наименование (товарный знак) предприятия-производителя;
    • номер партии и дата изготовления;
    • тип, марка и диаметр электродов;
    • масса нетто партии;
    • марка сварочной проволоки электродных стержней;
    • рекомендуемые режимы сварочного тока;
    • фактический химический состав наплавленного металла;
    • фактические значения показателей механических и специальных свойств металла шва, наплавленного металла или сварного соединения, являющихся приемо-сдаточными характеристиками электродов конкретной марки.

    Данный перечень может включать другие дополнительные сведения.

    Внешний вид упаковки может помочь покупателю распознать контрафактные сварочные материалы. Рассмотрим пример упаковки настоящих и поддельных электродов LB-52U.

    QR-код оригинальных расходников имеет мелкие элементы, бело-песочного оттенка. В коде содержится техническая информация о данной партии, которая должна совпадать со стоящей на пачке маркировкой.

    QR-код поддельных прутков крупный, ярко-белого цвета. В коде нет технических сведений, только ссылка на сайт.

    Под QR-кодом расположен логотип, рядом с которым расположена надпись: на оригинальных материалах здесь указано «MADE IN JAPAN»; на поддельных — китайские иероглифы.

    После осмотра коробки, открываем упаковку и изучаем внешний вид электродов.

    На оригинальных сварочных прутках печать марки хорошо различима, легко читаема и нанесена строго поперек.

    Поддельные стержни имеют нечеткие надписи на обмазке, со смещением по окружности.

    Маркировка краской находится на одном уровне и выполнена без наплывов, что характеризует оригинальные электроды.

    Наплывы и разный уровень маркировки означает, что перед мастером подделка.

    Читайте также:  Прибор для проверки освещенности помещения

    Качественная и герметичная упаковка позволяет сохранять электроды от попадания влаги и других отрицательных влияний. При содержании сварочных материалов в оптимальных условиях, срок их годности практически неограничен. Если сварочные материалы подверглись воздействию неблагоприятных факторов, то следует провести необходимую процедуру прокаливания.

    Принцип электродуговой сварки основан на использовании температуры электрического разряда, возникающего между сварочным электродом и металлической заготовкой.

    Дуговой разряд образуется вследствие электрического пробоя воздушного промежутка. При возникновении этого явления происходит ионизация молекул газа, повышение его температуры и электропроводности, переход в состояние плазмы.

    Горение сварочной дуги сопровождается выделением большого количества световой и особенно тепловой энергии, вследствие чего резко повышается температура, и происходит локальное плавление металла заготовки. Это и есть сварка.

    Основные свойства дугового разряда

    В процессе работы, для того, чтобы возбудить дуговой разряд, производится кратковременное касание заготовки электродом, то есть, создание короткого замыкания с последующим разрывом металлического контакта и установлением требуемого воздушного зазора. Таким способом выбирается оптимальная длина сварочной дуги.

    При очень коротком разряде электрод может прилипать к заготовке, плавление происходит чересчур интенсивно, что может привести к образованию наплывов. Длинная дуга отличается неустойчивостью горения и недостаточно высокой температурой в зоне сварки.

    Неустойчивость и видимое искривление формы сварочной дуги часто можно наблюдать при работе промышленных сварочных агрегатов с достаточно массивными деталями. Это явление называется магнитным дутьем.

    Суть его заключается в том, что сварочный ток дуги создает некоторое магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем, создаваемым током, протекающим через массивную заготовку.

    То есть, отклонение дуги вызывается магнитными силами. Дутьем процесс назван потому, что дуга отклоняется, как будто под воздействием ветра.

    Радикальных способов борьбы с этим явлением нет. Для уменьшения влияния магнитного дутья применяют сварку укороченной дугой, а также располагают электрод под определенным углом.

    Среда горения

    Существует несколько различных сварочных технологий, использующих электродуговые разряды, отличающиеся свойствами и параметрами. Электрическая сварочная дуга имеет следующие разновидности:

    • открытая. Горение разряда происходит непосредственно в атмосфере;
    • закрытая. Образующаяся при горении высокая температура вызывает обильное выделение газов от сгорающего флюса. Флюс содержится в обмазке сварочных электродов;
    • в среде защитных газов. В этом варианте, в зону сварки подается газ, чаще всего, это гелий, аргон или углекислый газ.

    Защита зоны сварки необходима для предотвращения активного окисления плавящегося металла под воздействием кислорода воздуха.

    Слой окисла препятствует образованию сплошного сварного шва, металл в месте соединения приобретает пористость, в результате чего снижается прочность и герметичность стыка.

    В какой-то мере дуга сама способна создавать микроклимат в зоне горения за счет образования области повышенного давления, препятствующего притоку атмосферного воздуха.

    Применение флюса позволяет более активно выдавливать воздух из зоны сварки. Использование среды защитных газов, подаваемых под давлением, решает эту задачу практически полностью.

    Продолжительность разряда

    Кроме критериев защищенности, дуговой разряд классифицируется по продолжительности. Существуют процессы, в которых горение дуги происходит в импульсном режиме.

    В таких устройствах сварка осуществляется короткими вспышками. За время вспышки, температура успевает возрасти до величины, достаточной для локального расплавления небольшой зоны, в которой образуется точечное соединение.

    Большинство же применяемых сварочных технологий использует относительно продолжительное по времени горение дуги. В течение сварочного процесса происходит постоянное перемещение электрода вдоль соединяемых кромок.

    Область повышенной температуры, создающая сварочную ванну, перемещается вслед за электродом. После перемещения сварочного электрода, следовательно, и дугового разряда, температура пройденного участка снижается, происходит кристаллизация сварочной ванны и образование прочного сварного шва.

    Структура дугового разряда

    Область дугового разряда условно принято делить на три участка. Участки, непосредственно прилегающие к полюсам (аноду и катоду), называют соответственно, анодным и катодным.

    Центральную часть дугового разряда, расположенную между анодной и катодной областями, называют столбом дуги. Температура в зоне сварочной дуги может достигать нескольких тысяч градусов (до 7000 °C).

    Хотя тепло не полностью передается металлу, его вполне хватает для расплавления. Так, температура плавления стали для сравнения составляет 1300-1500 °C.

    Для обеспечения устойчивого горения дугового разряда необходимы следующие условия: наличие тока порядка 10 Ампер (это минимальное значение, максимум может достигать 1000 Ампер), при поддержании напряжения дуги от 15 до 40 Вольт.

    Падение этого напряжения происходит в дуговом разряде. Распределение напряжения по зонам дуги происходит неравномерно. Падение большей части приложенного напряжения происходит в анодной и катодной зонах.

    Экспериментальным путем установлено, что при сварке плавящимся электродом, наибольшее падение напряжения наблюдается в катодной зоне. В этой же части дуги наблюдается наиболее высокий градиент температуры.

    Поэтому, при выборе полярности сварочного процесса, катод соединяют с электродом, когда хотят добиться наибольшего его плавления, повысив его температуру. Наоборот, для более глубокого провара заготовки, катод присоединяют к ней. В столбе дуги падает наименьшая часть напряжения.

    При производстве сварочных работ неплавящимся электродом, катодное падение напряжения меньше анодного, то есть, зона повышенной температуры смещена к аноду.

    Поэтому, при этой технологии, заготовка подключается к аноду, чем обеспечивается хороший ее прогрев и защита неплавящегося электрода от излишней температуры.

    Температурные зоны

    Следует заметить, что при любом виде сварки, как плавящимся, так и неплавящимся электродом, столб дуги (его центр) имеет самую высокую температуру – порядка 5000-7000 °C, а иногда и выше.

    Зоны наиболее низкой температуры располагаются в одной из активных областей, катодной или анодной. В этих зонах может выделяться 60-70% тепла дуги.

    Кроме интенсивного повышения температуры заготовки и сварочного электрода, разряд излучает инфракрасные и ультрафиолетовые волны, способные оказывать вредное влияние на организм сварщика. Это обусловливает необходимость применения защитных мер.

    Что касается сварки переменным током, понятие полярности там не существует, так как положение анода и катода изменяется с промышленной частотой 50 колебаний в секунду.

    Дуга в этом процессе обладает меньшей устойчивостью по сравнению с постоянным током, ее температура скачет. К преимуществам сварочных процессов на переменном токе, можно отнести только более простое и дешевое оборудование, да еще практически полное отсутствие такого явления, как магнитное дутье, о котором сказано выше.

    Вольт-амперная характеристика

    На графике представлены кривые зависимости напряжения источника питания от величины сварочного тока, называемые вольт–амперными характеристиками сварочного процесса.

    Кривые красного цвета отображают изменение напряжения между электродом и заготовкой в фазах возбуждения сварочной дуги и устойчивого ее горения. Начальные точки кривых соответствуют напряжению холостого хода источника питания.

    В момент возбуждения сварщиком дугового разряда, напряжение резко снижается вплоть до того периода, когда параметры дуги стабилизируются, устанавливается значение тока сварки, зависящее от диаметра применяемого электрода, мощности источника питания и установленной длины дуги.

    С наступлением этого периода, напряжение и температура дуги стабилизируются, и весь процесс приобретает устойчивый характер.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector