Электродуговая сварка покрытыми электродами

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами — описание технологии и способы

Существуют различные методики получения неразъемных соединений. Сварка ручная дуговая считается наиболее рациональной и универсальной. Соответствует ли это действительности, как она ведется покрытыми электродами, особенности технологии, способы повышения ее эффективности – все это станет предметом разговора.

Когда лучше использовать

• При частой смене положения электрода. С помощью дуговой сварки можно получить качественный шов в различных направлениях – горизонтальном, вертикальном, под любым углом.
• Когда работы ведутся в сложных условиях, в том числе, труднодоступных местах.
• Если необходимо создать неразъемное соединение между разнородными металлами (сплавами), или быстро переориентироваться с одного на другой, что часто и бывает в процессе монтажа.
• Для получения швов небольшой протяженности.

Технология дуговой сварки

Любой покрытый электрод – металлический стержень, внешний слой которого (обсыпка силикатная, флюсовая, стеклянная) при сгорании образует или газовой облако, или шлак. Именно они и являются защитной средой, препятствующей проникновению в рабочую зону воздуха.

Классификация компонентов покрытия

По типу образующихся газов

• Ионизирующие.
• Защитные.

По виду шлаков

• Легирующие.
• Рафинирующие.
• Раскислители.
• Защитные, создающие «корку».

В зависимости от типа электродов шлаки также могут быть пластифицирующими и связывающими.

Существует несколько видов сварки – током постоянным, импульсным (в/ч), переменным. При подаче напряжения он идет по цепи «электрод – обрабатываемая заготовка», но только в момент касания детали. Это приводит к образованию дуги. В зоне высокой температуры (до 6 800 – 7 000 ºС) плавятся и кромки образца, и стержень. В результате дальнейшей кристаллизации металлов, которая происходит при ее снижении (так как электрод перемещается вдоль намеченной линии), получается шов.

В ручном режиме сварка ведется током переменным или постоянным. Профессионалы предпочитают последний вариант, причем с прямой полярностью. В результате электрод остается холодным, а нагревается металл в рабочей зоне.

Что учесть? Для разных видов сварки применяются свои электроды, для «=» или «

Условия качественного ведения дуговой сварки

• Сухие срезы образцов и электрод.
• Бесперебойная подача тока.
• Целостность изоляции заземлителя. Ее дефекты нередко вызывают порчу шва, «залипание» электрода в рабочей зоне из-за «утечки» тока.

Необходимое оборудование

• Балансный реостат. С его помощью, меняя силу тока, можно выполнять не только сварочные работы, но и ряд других – резку, наплавку, стягивание.
• Кабель-заземлитель. Он является элементом эл/цепи и образует замкнутый контур, по которому протекает ток.
• «Держак».

Техника выполнения дуговой сварки

Зажигание дуги

Сила тока устанавливается, исходя из типа шва, его пространственной ориентации, марки покрытого электрода, вида металла и ряда других особенностей работы. В таблице указаны наиболее применяемые значения.

Способы «розжига»

№1 – легкое касание металла с последующим подъемом электрода на 20 – 25 мм.

№2 – применяется при обрыве дуги. Касание впереди кратера, с отведением в обратном направлении, до зоны наплава. Одновременно происходит удаление из него шлаков.

Положение покрытого электрода

Зависит от пространственной ориентации шва: потолочное, вертикальное или горизонтальное, нижнее. При накладке вертикальных швов электрод может перемещаться в обоих направлениях, как удобнее сварщику. При нижнем положении – наклон в направлении сварки. Движение – или «от себя», «или на себя».

Характеристики швов

Ширина валика зависит от специфики выполняемой операции и соотносится с диаметром покрытого электрода.

• От 0,8 до 1,5 d – «ниточный» (узкий) шов накладывается, если он первичный в многослойном. Также применяется, если толщина свариваемых образцов сравнительно небольшая (тонкий прокат).
• 2,2 – 4,0 d – самый распространенный (средний) шов. Наиболее практикуемые (но не единственно возможные) движения электрода показаны на рисунке.

Длина – зависит от специфики ведения сварки. Швы: короткие – до 30 см, средние – от 0,35 до 1 м и длинные – более 100 см.

Толщина – зависит от глубины «разделки». Исходя из этого, швы делаются одно- или многопроходными, в несколько слоев или в один.

Многослойный шов получается более прочным, так как при повторной проходке нижележащий уровень подвергается дополнительному термическому воздействию. Структура соединения становится однородной, что напрямую сказывается на его надежности. При такой технологии сварки швы делаются разными способами: «горкой», «каскадами», последовательным наложением каждого очередного слоя по всей протяженности линии стыка. Последний вариант наиболее распространен, а два первых применяются в основном при сварке образцов большой толщины (или при глубоких разделах).

Качество нижнего слоя – гарантия прочности всего соединения. Именно первой проходке должно быть уделено повышенное внимание.

Полезные советы

• Овладевать технологией дуговой сварки желательно на том же типе аппарата, с которым предполагается работать в дальнейшем.
• Защитные фильтры имеют разные номера. Для конкретного сварщика он подбирается индивидуально, с учетом особенностей его зрения (диоптрии, чувствительность). Критерий один – сварочную ванну работник должен видеть четко.
• От правильно выбранного зазора деталь – электрод зависит качество соединения. Если он слишком мал, то получится выпуклый шов, так как прогрев металла будет недостаточным. При его величине, большей рекомендуемой, укладка расплава будет неравномерной из-за того, что дуга станет «прыгать» (отклоняться от линии сварки).

Основные правила ТБ

• При дуговой ручной сварке запрещается прокладка заземлителя по сырой основе, тем более лужам, подтаявшему снегу и тому подобное.
• Все операции проводятся только в резиновых перчатках. Перед началом работы в обязательном порядке проверяется их целостность.
• Лицо мастера должно быть защищено от раскаленных брызг металла, а глаза – еще и от яркого света.

Остается добавить, что в статье даны лишь «азы» технологии и способов дуговой ручной сварки. Все ее преимущества могут быть реализованы лишь при условии, если работник обладает необходимыми знаниями и практическими навыками. Только в этом случае будет обеспечено высокое качество шовного соединения.

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами или ММА — наиболее распространенный метод. Электрическая дуга горит между свариваемой деталью и плавящимся покрытым металлическим электродом. Его сердечник плавится и каплями переносится в сварочную ванну, где застывает и образует шов. Электроды для сварки отличаются составом, толщиной покрытия и характеристиками: стабильностью дуги, переходом металла, прочностью и вязкостью наплавленного металла. Поэтому их подбирают под конкретную задачу, с учетом положения сварки, типа шва, сплава и условий эксплуатации металлического изделия.

Особенности технологии ручной дуговой сварки

Дуговая сварка с использованием покрытого электрода выполняется без внешней подачи защитного газа. Электрод выполняет сразу несколько функций. Покрытие металлического стержня обеспечивает газовую защиту и/или формирует шлак, который удаляют после прохода. Газ и шлак защищают сварочную ванну и шов от атмосферных воздействий — содержащихся в воздухе азота, кислорода, водорода.

Техника ММА сварки

В большинстве случаем электродуговую сварку ММА проводят по постоянном токе, так как не все типы электродов свариваются на переменном. Электрод выступает в роли главного инструмента в процессе сварки. Он зажигает дугу, вводит её в сварочную ванну и расплавляет кромки металла.

Поджиг дуги

Перед началом работы необходимо установить сварочный ток. Он зависит от толщины свариваемого металла и диаметра электрода. Напряжение дуги определяется её длиной, которую поддерживает сварщик.

Для возбуждения дуги используют контактное зажигание. Это подразумевает легкое касание детали электродом, после которого его слегка приподнимают — и возникает электрическая дуга.

Положение и ведение электрода

По отношению к поверхности заготовки электрод располагают практически вертикально. Максимальный наклон не превышает 300. Способов сварки или направления электрода три: углом назад, когда он наклоняется в направлении сварки, углом вперед и под прямым углом. Выбор направления зависит от нескольких факторов. Это положение сварки и вид шва:

• стыковые и угловые швы — углом назад;
• потолочные, вертикальные, горизонтальные — углом вперед;
• в труднодоступных местах — под прямым углом.

Длина дуги примерно равна диаметру электрода или меньше него, если используются электроды с основным покрытием.

Ведение или движение электрода может быть поступательным для формирования широкого валика, прямолинейным, если нужен тонкий или ниточный шов, и колебательным. Последний подразумевает разный принцип работы сварочным электродом. Это зигзаги, полумесяцы, треугольники или различные петли.

Виды сварных соединений

При ручной сварке используют разные виды швов. Выбор зависит от толщины металла и типа соединения. Для тонколистовой стали и швов шириной до 16 мм актуальна сварка в один проход. Для толстостенных деталей с толщиной от 15 мм нужны многопроходные и многослойные соединения.

Многопроходные швы выполняют несколькими способами. Это может быть горка, каскад или блоки. Качество выполнения важно у всех слоев, но особенно следят за корневым швом и лицевым проходом.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами. Сущность метода, характеристика покрытий, технология

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами представляет собой дуговую сварку с использованием покрытых электродов, с их ручной подачей сварщиком в зону сварки и перемещением дуги вдоль соединяемых кромок. В результате расплавления кромок металла и плавления электродного стержня происходит образование сварного шва.

Источник нагрева – электрический разряд (сварочная дуга) между деталью и электродом, происходящий при прохождении электрического тока в среде, заполненной воздухом или газом.

Процесс требует защиты сварочной ванны от внешнего воздействия газов воздуха во избежание их проникновения в расплавленный металл, что может привести к ухудшению качества шва. Одним из видов защиты зоны дуги является применение покрытых электродов.

• универсальность;
• простота;
• возможность сварки в любом положении в пространстве и труднодоступном месте.

К недостаткам относятся зависимость качества работы от квалификации сварщика и невысокая производительность процесса.

Где применяется

Метод применяется для изготовления металлических конструкций в сферах:

• автомобилестроения;
• энергетики;
• строительства;
• нефтехимии.

Способ распространен при ремонте различных изделий и элементов.

Виды и характеристика покрытых электродов

Элемент имеет вид металлического стержня с покрытием. Для обмазки его поверхности используют порошок из смеси разных составляющих. Технологические качества покрытого электрода зависят от состава покрытия и качества его нанесения.

Стержни классифицируют по нескольким признакам.

По назначению:

1. У – для соединения углеродистых и низколегированных сталей.
2. Л – конструкционных сталей с легирующими добавками.
3. Т – легированных теплоустойчивых сталей.
4. В – высоколегированных сталей со специфическими свойствами.

По толщине обмазки: тонкая, средняя, толстая и особо толстая.

По видам покрытия:

• А – кислое;
• Б – основное;
• Ц – целлюлозное;
• Р – рутиловое.

Кислые (А)

• руды и материалы с большим содержанием кислорода (гранит, гематит) – обеспечивают шлаковую защиту;
• ферросплавы – восстанавливают железо из оксидов и удаляют кислород;
• примеси органической природы (декстрин, крахмал) – газовая защита.

Сварку такими электродами можно проводить во всех положениях с постоянным и переменным источниками питания.

Не применяется в стесненных условиях.

Основные (Б)

В состав обмазки входят:

• ферросплавы;
• фтористокальциевые соединения.

Назначение – сварка в любом положении постоянным током. Применение переменного тока требует добавления в покрытие стабилизаторов.

Основные электроды используют для сварки конструкций ответственного назначения из легированных и низкоуглеродистых сталей и деталей с большим сечением.

С целлюлозным покрытием (Ц)

• оксицеллюлозу;
• ферросплавы;
• рутил.

Электроды подходят для сварки постоянным током в любом пространственном расположении.

Их часто применяют для соединения стыков трубопроводов.

Рутиловые (Р)

В состав входят:

• рутиловый концентрат (оксид титана);
• карбонаты кальция (мусковит, мрамор, тальк, магнезит, целлюлоза, ферросплавы).

Электроды применяют для соединения низкоуглеродистых сталей током переменным и постоянным в любом размещении в пространстве.

Необходимое оборудование

Метод требует наличия:

1. Источника питания (сварочный трансформатор).
2. Ограничителя напряжения.
3. Сварочного кабеля.
4. Балластного реостата.
5. Рабочего стола.
6. Держателя электрода.
7. Пусковой аппаратуры.
8. Приспособлений для сварки и сборки.

Помимо основного оборудования, необходимы: светофильтры, щитки и шлемы, одежда и инструмент сварщика.

Технология сварки

По положению в пространстве швы бывают таких видов:

• нижние;
• вертикальные;
• потолочные;
• горизонтальные.

Друг от друга они отличаются углами, под которыми расположена поверхность свариваемого элемента. Качество формирования шва зависит от угла наклона электрода к направлению сварки и свариваемому изделию.

Нижние швы

Стыковой шов, выполняемый в нижнем положении, получается качественным. Технология его выполнения несложная.

Чтобы сварщику четко видеть зону соединения, наложение валика рекомендуется выполнять по направлению к себе или слева направо. Ширина валика, отвечающая 3-4 диаметрам электрода, считается нормальной.

Однопроходная сварка с v-образной разделкой кромок проводится способом поперечных колебаний электрода на полную ширину. Дуга должна перемещаться со скоса кромок на участок необработанной плоскости металла. Трудность может заключаться в обеспечении по всей длине равномерности проварки шва. Сварка такого шва несколькими проходами лучше обеспечивает провар первого слоя.

Швы с х- или u-образной разделками кромок выполняются аналогично. Отличие – каждый последующий шов накладывают навстречу предыдущему. Сварка нижних стыковых соединений преимущественно выполняется на съемной медной или стальной подкладке. В местах поворота шов заваривается без отрыва дуги.

Угловое соединение в нижнем положении выполняется способами «в симметричную» или «несимметричную лодочку». Для качественного выполнения работы сварку ведут стержнем с опиранием козырька на кромки. При выполнении углового соединения наклонным электродом рекомендуется применять технику «углом назад».

Соединение без скоса кромок производится одним слоем поперечными движениями стержня «треугольником». Угловой шов нахлесточного соединения производится в один слой электродом диаметром до 5 мм.

Вертикальные

Техника формирования стыковых и угловых швов – снизу вверх. Вначале создается металлическая горизонтальная площадка, сечение которой равно сечению материала шва. Движения электродом – поперечные, треугольником. При проварке корня шва рекомендуется задерживать горение дуги. Наибольший провар корня достигается при перпендикулярном положении стержня к вертикальной оси.

Сварка с применением электродов большого диаметра и высоких значений тока затруднительна по причине стекания металла и плохого формирования шва. В связи с этим используют электроды до 4-5 мм диаметром. Сварочный ток по сравнению с нижней сваркой понижается на 10%.

Вертикальную сварку в направлении сверху вниз выполняют электродами, которые дают тонкий слой шлака (целлюлозные, пластмассовые покрытия органического типа).

Потолочные

Из-за возможного вытекания жидкого металла из ванны сварка потолочных швов трудоемка. По этой причине работы выполняются короткой дугой. Характерные моменты потолочной сварки:

• снижение на 15-20% сварочного тока по сравнению с нижним положением;
• для сварки металла толщиной 8 мм и более применяют многопроходные швы;
• диаметр электродов составляет 3-4 мм;
• возможно использование метода с опиранием на покрытие стержня.

Горизонтальные

Выполнение стыковых горизонтальных швов по сравнению с вертикальными более затруднительно.

Во время работы жидкий металл из ванны вытекает на нижнюю кромку. Поэтому требуется скос верхней кромки. На нижней кромке возбуждается дуга, после чего электрод перенаправляется на верхнюю кромку.

Такие швы можно выполнять стержнем, расположенным вертикально, и углом назад, углом вперед.

Ручная дуговая сварка

Ручная дуговая сварка — дуговая сварка с использованием покрытого металлического электрода, при которой операции подачи электрода, его перемещения вдоль оси шва и поперечные манипуляции выполняется сварщиком вручную. Наиболее старый и универсальный метод сварки, требующий хорошей квалификации и опыта сварщика.

Сущность метода ручной дуговой сварки

Сварка деталей покрытым металлическим электродом возможна благодаря высокой тепловой мощности сварочной дуги, под воздействием которой металлы расплавляются. При сварке покрытым электродом сварная дуга расплавляет основной металл и, в то же время, металлический электрод. Участок расплавленного металла называют сварной ванной. Капли электродного металла расплавляются и переносятся в сварную ванну, увеличивая ее объем, поэтому покрытый электрод является еще присадочным материалом.

Под воздействием сварочной дуги расплавляется покрытие нанесенное на поверхность электрода. В состав покрытия входят измельченные компоненты разного назначения — шлакообразующие, газообразующие, связывающие, раскислители и другие. Шлак, полученный плавлением покрытия, обволакивает сварную ванну и защищает жидкий металл от взаимодействия из атмосферными газами. Считается, что при ручной сварке наблюдение за формированием шва ограниченное из-за наличия на поверхности сварной ванны шлака. Также покрытие выделяет газы при расплавлении его компонентов, защищающие дугу и зону сварки от воздуха. Это способствует стабильному и стойкому горению дуги.

По мере того как сварщик формирует шов, перемещая электрод и дугу вдоль оси сварного соединения, сварная ванна с жидким металлом постепенно кристаллизуется. На поверхности кристаллизованного шва застывает шлак и превращается в шлаковую корку.

После обрыва сварочной дуги необходимо очистить шов от шлаковой корки при помощи специального молотка, кирки и/или щетки. Если были выбраны правильные режимы сварки без ошибок в техники выполнения шва, под шлаковой коркой получим сварной шов необходимой формы, качества и геометрических размеров. Качество сварного шва в значительной степени будет зависеть от профессионализма сварщика.

Схема оборудования для сварки покрытым электродом

Ручная дуговая сварки имеет наиболее универсальную и простую схему оборудования необходимого для сварки. В комплект оборудования для сварки покрытым электродом входит источник питания сварочной дуги, комплект кабелей, электрододержатель и электропроводящий зажим подключаемый на кабель массы. Этого оборудования достаточно для выполнения работ. В зависимости от используемого источника питания, вида сварочного поста и технологии сварки может применяться вспомогательной сварочное оборудование.

Сварка покрытым электродом может выполняться от источника питания постоянного и переменного тока. Для сварки переменным током используют сварочные трансформаторы, а для постоянного тока — выпрямители и преобразователи.

В последнее время, с развитием технологий, для сварки используют также инверторе источники питания. Преимуществами сварочных инверторов являются меньшие габариты и вес оборудования, более стабильное горение дуги, простое регулирование силы тока, дополнительный функционал, — анти-залипание, горячий старт, пульсирующий ток. Появление и распространение инверторных источников питания сделало оборудование для дуговой сварки более мобильным.

Для сварки в местах где отсутствует сеть питания можно использовать сварочные агрегаты. Агрегаты позволяют вырабатывать электрический ток при помощи сварочного генератора и двигателя внутреннего сгорания.

К вторичной обмотке источника питания подключается комплект кабелей. В зависимости от силы тока сечение кабелей можно ориентировочно выбрать используя таблицу ниже.

Эдектрододержатель предназначен фиксирования сварочного электрода, его быстрой замены и подведения к нему тока, а также для комфортного управления дугой сварщику.

Токопроводящий зажим крепится к кабелю массы для подведения тока к изделию, хорошего контакта и крепления его с основным металлом.

Дополнительное оборудование

Дополнительно в электрическую цепь при сварке могут включаться балластный реостат и осциллятор.

С помощью балластного реостата можно ступенчато регулировать силу сварочного тока. Балластный реостат формирует падающую вольт-амперную характеристику источника питания, а также компенсирует постоянную составляющую тока при сварке от трансформатора.

Осциллятор предназначен для бесконтактного зажигания и стабилизации горения сварочной дуги.

Покрытые электроды для дуговой сварки

Согласно истории развития сварки, до 1935 года использовались металлические электроды без покрытия или с тонким ионизирующим покрытием. Основными функциям покрытых электродов являются: подведение тока к сварочной дуге; защита дуги, расплавленного металла и зоны сварки от атмосферных газов; дополнительная подача расплавленного металла для заполнения зазора между кромок и наплавки валика шва.

Существует большое количество марок сварочных электродов отличающихся химическим составом металлического стержня, покрытием, предназначением и т.д. Краткую классификацию покрытых электродов можно посмотреть на рисунках ниже.

Классификация покрытых электродов для ручной дуговой сварки

Классификация покрытых электродов для ручной сварки, наплавки и резки

Техника и технология ручной дуговой сварки

По сравнению с другими видами сварки, ручная сварка требует больше навыков и умений от сварщика, так как все операции выполняются вручную.

Условно выполнение сварочного шва можно разделить на три этапа: зажигание дуги, выполнение шва, окончание сварки или заварка кратера.

Существует два способа зажигания сварочной дуги — касанием и чирканьем. По окончанию сварки нельзя сразу обрывать дугу, иначе в месте окончания образуется кратер. Перед тем как оборвать дугу ее сначала перемещают на верхний край сварной ванны, а потом резко обрывают. При окончании сварки можно также использовать технику заварки кратера.

Техника выполнения шва зависит от пространственного положения, типа соединения, толщины сварных деталей, протяжности соединения и доступности шва. Во время сварки покрытым электродом от сварщика требуется одновременно перемещать электрод в трех направлениях.