Дуговая сварка. Описание процесса.
К электроду и свариваемому изделию для образования и поддержания электрической дуги от сварочного трансформатора подводится электроэнергия. Под действием теплоты электрической дуги 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 не плавящиеся 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.
Различают электросварку переменным током и электросварку постоянным током. При сварке постоянным током шов получается с меньшим количеством брызг металла, поскольку нет перехода через нуль и смены полярности тока.
В аппаратах для электросварки постоянным током применяются выпрямители.
Дуговая сварка. Классификация.
Классификация дуговой сварки производится в зависимости от степени механизации процесса, рода тока и полярности, типа сварочной дуги, свойств, сварочного электрода, вида защиты зоны сварки от атмосферного воздуха и др.
Дуговая сварка по степени механизации:
- ручная дуговая сварка;
- полуавтоматическая дуговая сварка;
- автоматическая дуговая сварка.
Отнесение процессов к тому или иному способу зависит от того, как выполняются зажигание и поддержание определённой длины дуги, манипуляция электродом для придания шву нужной формы, перемещение электрода по линии наложения шва и прекращения процесса сварки.
Ручная дуговая сварка - указанные операции, необходимые для образования шва, выполняются человеком вручную без применения механизмов.
Полуавтоматическая дуговая сварка - MIG/MAG плавящимся электродом механизируются операции по подаче электродной проволоки в сварочную зону, а остальные операции процесса сварки осуществляются вручную.
Автоматическая дуговая сварка - под флюсом механизируются операции по возбуждению дуги, поддержанию определённой длины дуги, перемещению дуги по линии наложения шва. Автоматическая сварка плавящимся электродом ведётся сварочной проволокой диаметром 1-6 мм; при этом режим сварки (ток, напряжение, скорость перемещения дуги и др.) более стабилен, что обеспечивает однородность качества шва по его длине, в то же время требуется большая точность в подготовке и сборке деталей под сварку.
Дуговая сварка по роду тока:
- дуговая сварка - электрическая дуга, питаемая постоянным током прямой полярности (минус на электроде);
- дуговая сварка - электрическая дуга, питаемая постоянным током обратной (плюс на электроде) полярности;
- дуговая сварка - электрическая дуга, питаемая переменным током.
Дуговая сварка по типу дуги:
- дугу прямого действия (зависимую дугу)
- дугу косвенного действия (независимую дугу)
В первом случае дуга горит между электродом и основным металлом, который также является частью сварочной цепи, и для сварки используется теплота, выделяемая в столбе дуги и на электродах; во втором - дуга горит между двумя электродами.
Дуговая сварка по свойствам сварочного электрода:
- дуговая сварка плавящимся электродом;
- дуговая сварка не плавящимся электродом (угольным, графитовым и вольфрамовым).
Дуговая сварка плавящимся электродом является самым распространённым способом сварки; при этом дуга горит между основным металлом и металлическим стержнем, подаваемым в зону сварки по мере плавления. Этот вид сварки можно производить одним или несколькими электродами. Если два электрода подсоединены к одному полюсу источника питания дуги, то такой метод называют двухэлектродной сваркой, а если больше - многоэлектродной сваркой пучком электродов. Если каждый из электродов получает независимое питание - сварку называют двухдуговой (многодуговой) сваркой. При дуговой сварке плавлением КПД дуги достигает 0,7-0,9.
Дуговая сварка по условиям наблюдения за процессом горения дуги:
- дуговая сварка с открытой дугой;
- дуговая сварка с закрытой дугой;
- дуговая сварка с полуоткрытой дугой.
При открытой дуге визуальное наблюдение за процессом горения дуги производится через специальные защитные стёкла - светофильтры. Открытая дуга применяется при многих способах сварки: при ручной сварке металлическим и угольным электродом и сварке в защитных газах. Закрытая дуга располагается полностью в расплавленном флюсе - шлаке, основном металле и под гранулированным флюсом, и она невидима. Полуоткрытая дуга характерна тем, что одна её часть находится в основном металле и расплавленном флюсе, а другая над ним. Наблюдение за процессом производится через светофильтры. Используется при автоматической сварке алюминия по флюсу.
Дуговая сварка по роду защиты зоны сварки от окружающего воздуха:
- дуговая сварка без защиты (голым электродом, электродом со стабилизирующим покрытием),
- дуговая сварка со шлаковой защитой (толстопокрытыми электродами, под флюсом),
- дуговая сварка со шлакогазовой защитой (толстопокрытыми электродами),
- дуговая сварка с газовой защитой (в среде защитных газов)MIG-MAG,
- дуговая сварка с комбинированной защитой (газовая среда и покрытие или флюс).
Стабилизирующие покрытия представляют собой материалы, содержащие элементы, легко ионизирующие сварочную дугу. Наносятся тонким слоем на стержни электродов (тонкопокрытые электроды), предназначенных для ручной дуговой сварки.
Защитные покрытия представляют собой механическую смесь различных материалов, предназначенных ограждать расплавленный металл от воздействия воздуха, стабилизировать горение дуги, легировать и рафинировать металл шва.
Наибольшее применение имеют средне - и толстопокрытые сварочные электроды, предназначенные для ручной дуговой сварки и наплавки, изготовляемые в специальных цехах или на заводах.
В последнее время получает распространение плазменная сварка, где дуга между инертными не плавящимися электродами используется для высокотемпературного нагрева промежуточного носителя, например - водяного пара. Известна также сварка атомарным водородом, получаемым в дуге между вольфрамовыми электродами, и выделяющем тепло при рекомбинации в молекулы на свариваемых деталях.
