Электродуговая сварка, общие понятия.

Как известно практическое применение при производстве различного вида металлоконструкций нашли три основных вида сварки: дуговая электросварка, электрошлаковая сварка и электронно-лучевая сварка.

Для электродуговой сварки металлоконструкций необходима сварочная дуга, получающаяся благодаря подаваемому питанию от специального электрического источника. Сущность процесса электродуговой сварки состоит в расплавлении краев элементов металлоконструкций за счет тепла дуги.

Для получения длительного и стабильного дугового разряда необходима значительная сила тока. Хорошим считается такой источник, который расплавляет свариваемые кромки при минимальной температуре. Для создания дуги может использоваться как источник переменного, так и постоянного тока с использованием трансформаторов и других преобразователей.

Сварочная дуга образуется в зоне между металлическим изделием и специальным приспособлением, называемом электродом. Это, так называемая, электрическая дуга прямого действия. Сварочная дуга характеризуется длинной, т. е. расстоянием между концом электрода и поверхностью свариваемого металла.

Сварочную дугу, длина которой не превышает диаметра стержня электрода, называют нормальной или короткой. Дугу, длина которой больше диаметра электрода, называют длинной. Чаще всего длина сварочной дуги составляет 0,5—1,1 диаметра стержня электрода. Чрезмерное увеличение длины дуги снижает устойчивость ее горения, уменьшает глубину проплавления, увеличивает потери электрода и металла, ухудшает форму и размеры сварного шва, ослабляет защиту шва от воздействия окружающего воздуха. Рекомендуемая длина дуги указывается в паспорте электродов.

Виды электродов

Электродуговая сварка с применением плавящихся электродов наиболее распространена, поскольку может проводиться практически в любых условиях и труднодоступных местах. При дуговой сварке плавящимся электродом шов, соединяющий элементы металлоконструкций образуется за счет расплавления электрода и краев металла, поэтому они должны иметь идентичный или очень близкий состав. Плавящимися являются стальные, медные, алюминиевые и т.д. стержни входящие в состав электрода.

При сварке неплавящимся электродом шов заполняется металлом свариваемых элементов металлоконструкций, а в некоторых случаях дополняется присадочным металлом, подаваемым в зону плавления дополнительно. Неплавящиеся электроды состоят из угля, графита или вольфрама.

Электродуговая сварка с использованием неплавящихся электродов позволяет, в том числе, соединять металлоконструкции различного состава, например сплавлять черный металл с высоколегированным, цветных металлов и т.д.

Степень механизации.

Электродуговая сварка так же характеризуется степенью механизации всего процесса: ручная, полуавтоматическая или механизированная, а так же полностью автоматическая.

Так как длина сварочной дуги должна быть величиной постоянной, то в процессе работ электрод должен перемещаться относительно свариваемых поверхностей. Во-первых, электрод должен подаваться в зону сварки по мере его расплавления. Во-вторых, электрод должен перемещаться вдоль состыкованных поверхностей элементов металлоконструкций, в процессе создания сварочного шва.

При ручной электродуговой сварке металлоконструкций оба этих движения выполняются специалистом - сварщиком вручную.

При полуавтоматической, механизированной сварке подача электрода в зону электродуговой сварки выполняется подающим механизмом. Устройство оснащенное подающим механизмом, в комплекте со шланговым держателем и источником питания представляет собой сварочный полуавтомат. Перемещение электрода вдоль сварочного шва производится вручную.

При автоматической электродуговой сварке и подача электрода (как правило в виде проволоки) в зону сварки металлоконструкций и движение всего агрегата вдоль места сварки осуществляется механизмами. Устройства такого типа называют сварочными автоматами. Сварочные автоматы могут иметь самые различные конструкции - от полностью самоходных сварочных аппаратов до сварочных головок, перемещаемых по направляющим.

Защита сварочного шва.

При горении дуги и плавлении свариваемого металла и металла электрода требуется оградить получаемый расплав от взаимодействия с кислородом и азотом, содержащимися в воздухе и способными негативно влиять на механические свойства сварочного шва.

Существует несколько способов защиты металла от воздуха: сварка электродами со специальным защитным покрытием, сварка в среде защитных газов, сварка под флюсом, сварка порошковой проволокой.

Покрытие, нанесенное на металлический стержень электрода создает оболочку из шлака на капельках электродного металла, продвигающегося по дуговому промежутку, а также на плавящейся поверхности привариваемых друг к другу деталей. Это снижает скорость остывания металла настолько, чтобы из него успели выйти газовые и другие включения, негативно сказывающиеся на прочности конструкции. Покрытые электроды применяются при ручной электродуговой сварке металлоконструкций.

Развитием темы покрытых электродов, для использования автоматизации при сварке металлоконструкций стало появление, так называемой, «порошковой проволоки», т.е. пустотелой проволоки, внутрь которой заформован специальный порошок.

При сварке под флюсом дуга горит, защищенная слоем порошкообразного, зернистого флюса. Флюс защищает расплавленный металл от проникновения воздуха и улучшает качество сварочного шва. При сварке под флюсом отсутствует излучение и разбрызгивание металла, значительно уменьшаются газовые выделения. Дуговая сварка под флюсом выполняется автоматами.

Электродуговая сварка в среде защитных газов в целом похожа на сварку под флюсом. Только роль среды, обеспечивающей защиту от кислорода и азота воздуха выполняет газ, чаще всего углекислый (CO2), но так же аргон или их смеси. Сварка металлоконструкций в защитных газах выполняется как с использованием плавящихся электродов в виде проволоки, так и не плавящимися электродами, может быть ручной, механизированной и автоматической.