Электродуговая сварка для начинающих: Руководство по ручной дуговой сварке для начинающих

Содержание

Электродуговая сварка для начинающих: технология, оборудование

Среди всех современных разновидностей способов соединения металла электродуговая сварка является одним из самых востребованных, так как она отличается простотой и относительно невысокой себестоимостью. Именно эта разновидность появилась одной из первых и до сих пор сохраняет свою популярность. В основном, изменениям подвергается только техника, которая необходима для проведения процесса, хотя принцип действия остается прежним. Современные аппараты служат для преобразования электрического тока под нужные параметры и могут питаться от обыкновенной розетки. Если сначала это были громоздкие трансформаторы, у которых сложно было подобрать точное значение параметров, то сейчас это компактные инверторы, на некоторых из которых установлена цифровая шкала. Также они не уступают трансформаторам по мощности.

Процесс электродуговой сварки

Область применения

Электродуговая сварка для начинающих является наиболее простой в освоении. Именно по этой причине именно ее чаще всего используют в бытовой сфере. Для этого существует широкий спектр компактных сварочных инверторов. Но этим все не ограничивается, так как имеется и более серьезная техника, а также узкоспециализированные расходные материалы. Чаще всего сварку такого рода применяют для соединения углеродистых сталей, но при необходимости может осуществляться сварка цветных металлов, высокоуглеродистой стали, нержавейки и высоколегированных металлов и их сплавов. Все это проходит проблемно, так что в профессиональной сфере стараются использовать иные методы, такие как аргонодуговая сварка, но благодаря простоте этого метода в частной сфере нередко используют именно его. Это может привести к появлению брака, с большой вероятностью. Справиться со всеми сложностями могут только опытные сварщики. В промышленности, при создании металлоконструкций, или в строительстве данная методика применяется для самых простых и менее ответственных швов.

Преимущества

Электродуговая сварка получила широкое распространение и высокую востребованность благодаря следующим качествам:

Нет необходимости в длительных подготовительных процедурах, так что аппарат быстро настраивается;
Как сами аппараты, так и расходные материалы к ним отличаются мобильностью и компактностью;
Шов обладает относительно низкой себестоимостью, если сравнивать с более современными методами сварки;
Стоимость оборудования также не является слишком высокой;
Электродуговая сварка является более безопасной, чем газовая;
Работы проводятся практически с любыми толщинами металла;
Создание шва получается достаточно быстрым;
Сварочные инверторы работают от обыкновенной бытовой сети;
Имеется огромный выбор сварочной техники с самыми разнообразными параметрами;
Техника и расходные материалы находятся в свободном доступе.

Недостатки

В то же время электродуговая сварка обладает рядом недостатков, которые и привели к развитию более современных методов соединения металла. Среди основных негативных моментов стоит отметить следующие:

Из-за высокой скорости проведения сварочного процесса порой сложно сформировать валик хорошего качества;
Обмазка сварочных электродов может быть отсыревшей, что приведет к попаданию водорода в сварочную ванну, а это грозит появлением трещин, свищей, пор и прочих дефектов;
Цветные металлы очень плохо свариваются, так что риск появления бракованного шва здесь становится очень высоким;
Швы, полученные данным методом, становятся менее надежными;
Здесь почти всегда нужно использовать флюс и прочие дополнительные материалы для улучшения качества сварки;
Наблюдается слишком большая зависимость от внешних условий, от которых не всегда защищает покрытие.

Виды электродуговой сварки

Ручная дуговая сварка может проводиться в двух различных видах. Первым является стандартный, когда применяется обыкновенный трансформатор или инвертор, а металл шва получается из плавкого электрода. Таким методом осуществляется подавляющее большинство операций. Именно он и ассоциируется с понятием «ручная дуговая сварка». Здесь допустимо использование флюсов и других стандартных материалов.

Электродуговая сварка покрытыми электродами

Вторым видом является сварка, которая проводится неплавким электродом, или плавким без покрытия, в среде защитных газов. Данный метод также проводится вручную и здесь задействована дуга, в качестве основной температурной силы. Здесь нужен больший опыт работы с металлом, так как технология более сложная и затратная, так как проводится дополнительное подключение газовой горелки.

Схема

Схема проведения электродуговой сварки выглядит следующим образом:

Схема электродуговой сварки

Стержень электрода;
Защитное покрытие над стержнем;
Газовая защита, которая получается благодаря расплавлению покрытия дугой;
Сварочная ванна с расплавленным металлом;
Корка образовавшегося шлака на остывшем металле;
Шов;
Основной материал;
Капли металла.

Технические характеристики

Основным видом техники, который используется для такой процедуры как ручная дуговая сварка, является сварочный трансформатор. Оборудование для этого процесса подбирается под каждую операцию отдельно, если есть такая возможность, но в большинстве случаев стараются обзавестись универсальным инвертором, благодаря которому можно выполнять большинство всех операций. Для этого требуется точно знать характеристики используемой техники. Здесь приведены основные показатели одних из самых популярных моделей.

Параметры трансформатора	ТДМ22	ТДМ140	ТДМ169	ТДМ180	ТДМ121
Напряжение переменного тока в сети частотой50 Гц, В	180 – 240	220	220	220/380	220
В каком диапазоне можно регулировать сварочный ток, А	80 – 220	40 – 140	50 – 160	40 – 180	40 – 140
Продолжительность беспрерывной максимальной нагрузки за определенный период времени, %	20	15	20	20	20
Напряжение х. х, В	58	50	63	70	49
Мощности потребления энергии, кВ*А	9	7,5	13	13	7,5
Размеры, мм	380 х 300 х 220	270 х 240 х 420	330 х 160 х 300	360 х 360 х 930	185 х 270 х 430
Вес, кг	25	28	30	45	25

Технология сварки

Технология электродуговой сварки является достаточно простой, если рассматривать ее физические параметры. Но если вдаваться в нюансы проведения каждого отдельного процесса и правильную последовательность операций, то все становится намного сложнее. Сущность процесса электродуговой сварки состоит в создании и поддерживании, до тех пор, пока соединение не будет закончено, электрической дуги. Практически во всей области электротехники она является вредным явлением, но для сварки она полезное. С ее помощью можно расплавить металл и электрод, чтобы эта масса образовала единое неразъемное соединение, отличающееся крепостью.

Правильный сварной шов при электродуговой сварке

Оборудование для электродуговой сварки также является относительно простым, не считая всех особенностей настроек и дополнительных режимов в современных моделях. Ток поступает из сети на трансформатор, после чего передается на плюс и минус выводов, которыми являются «земля» и держатель с электродом. Вне зависимости от того, что какую роль выполняет, при размыкании цепи, которое осуществляется между поверхностью свариваемого металла и электродом, образуется дуга, создающая ванну расплавленного металла в месте своего нахождения.

Технология электродуговой сварки

Задачей сварщика является поддерживание дуги и перемешивание металла, чтобы он образовал крепкую однородную массу. Для этого совершаются колебательные движения с заданной амплитудой. Когда шов доходит до конца, дуга разрывается.

Техника безопасности

Электродуговая сварка является небезопасным процессом. Здесь есть риск поражения током, благодаря чему нужно соблюдать правила электробезопасности. Специалист обязательно должен проводить сварку в рабочей одежде и с применением средств индивидуальной защиты, таких как сварочная маска и прочие. Корпус трансформатора обязательно должен быть заземлен. В месте проведения работ не должно находиться легко воспламеняемых предметов. Огарки отработанных электродов запрещается выбрасывать на пол, так как это следует делать в строго определенные места.

Заключение

Технология электродуговой сварки является одной из самых простых в данной сфере, но, тем не менее, она нелегка в освоении, чтобы создать действительно качественное соединение. Ведь нужно правильно подобрать оборудование, режимы и придерживаться техники безопасности.

Сварка полуавтоматом с газом для начинающих

Существует два вида сварки: дуговая сварка и газовая сварка. Дуговая сварка выполняется электрическим током, который проходит через электрод к заготовке, тогда как газовая сварка использует газ в качестве источника тепла и не требует электрода.

Для дуговой сварки требуется устройство подачи проволоки для подачи проволоки к электроду, которая подается с катушки или катушки к месту сварки, в то время как для газовой сварки это дополнительное оборудование не требуется. Газовые сварщики используют сжатый воздух в качестве источника тепла, который нагнетает сжатый воздух на одну сторону заготовки, где он плавится и течет, чтобы встретиться с другим куском металла, который необходимо соединить вместе.

Углекислотный баллон 5 л, новый
7 700
Дуговая сварка отличается от процесса пайки тем, что соединяемые металлы проплавляются на значительную глубину. Расплавленные металлы смешиваются с присадочным материалом, обеспечиваемым расходуемым электродом, и при правильном выполнении готовое соединение получается достаточно прочным. Процесс пайки, напротив, состоит из дополнительного материала, традиционно представляющего собой комбинацию свинца и олова, который кладется поверх соединяемых металлов, проникая вглубь лишь настолько, чтобы обеспечить адгезию.
Пайка лучше всего подходит для изготовления высокопроводящих электрических соединений, водонепроницаемых соединений медных труб и высококачественного ремонта автомобильных радиаторов. Это не приводит к таким прочным столярным изделиям, как при дуговой сварке, где нормой являются глубокое проплавление и стальной присадочный материал.
В древние времена кузнечная сварка использовалась для соединения сначала меди и бронзы, позже железа и, наконец, стали. (Сталь — это общее название железа, которое было обработано или к которому был добавлен материал для улучшения качества.) При кузнечной сварке соединяемые материалы нагревались до повышенной температуры, а затем энергично ударялись молотком до получения бесшовного соединения. В этом трудоемком процессе возможны высококачественные сварные швы.
Электрическая энергия стала доступна для многих целей в начале девятнадцатого века, когда статическое электричество, генерируемое механически, перестало быть единственным вариантом. В 1800 году сэр Хамфри Дэви разработал электрическую дугу с коротким импульсом. Двумя годами позже русский физик Василий Петров продемонстрировал непрерывную электрическую дугу. Впоследствии барон Огюст де Меритенс, французский исследователь, построил угольно-дуговую горелку, используемую в производстве аккумуляторов со свинцовыми пластинчатыми электродами.
Многие металлы после сварки подвержены водородному охрупчиванию. Сильный нагрев, сопровождающий процесс сварки, вызывает разложение водяного пара из окружающей среды на водород и кислород. Водород представляет собой проблему, поскольку он загрязняет сварной шов, проникая в кристаллическую решетку и вызывая хрупкость. Это проявляется в виде сильного постфактумного растрескивания вдоль наплавленного валика.
Для решения этой проблемы используется несколько методов, обычно предусматривающих защиту сварного шва от атмосферного водяного пара. Один из методов состоит в том, чтобы покрыть стержневой электрод материалом, который превращается в шлак, всплывающий в расплавленной ванне и оседающий на готовом валике. Он защищает горячий сварной шов и удаляется вручную, чтобы можно было покрасить зону сварки или выполнить дополнительные сварочные проходы.
Широко используются сварочные аппараты с подачей проволоки. Наиболее широко используемой версией является дуговая сварка в среде защитного газа (GMAW), иногда называемая сваркой в среде инертного газа (MIG) или сваркой в среде активного газа (MAG). Но из-за характера процесса разматывания нанесение покрытия на электрод невозможно. Инертный газ в баллонах непрерывно продувается через сварной шов, изолируя его от атмосферной влаги. Однако этот тип дуговой сварки не подходит для использования на открытом воздухе, где любой ветерок может рассеять защитный газ.
Портативные сварочные аппараты, работающие на бензине или дизельном топливе, обеспечивают высокое качество сварки, поскольку сварочный ток является постоянным. Нет времени отключения, как в случае переменного тока, когда форма волны пересекает ось X при нулевом напряжении, создавая прерывистую дугу. Сварочные аппараты постоянного тока с внутренним выпрямлением обеспечивают высокое качество работы. Кроме того, сварочные аппараты переменного тока теперь выдают сварочный ток прямоугольной формы, так что время отключения недостаточно велико, чтобы дестабилизировать дугу.
Рубрики: Советы по тестированию и измерению

Основы дуговой сварки металлическим газом: сварочный ток и сварочное напряжение 0 лет . Основная операция процесса GMAW происходит, когда электрическая дуга устанавливается и поддерживается между основным материалом и непрерывно подаваемым проволочным электродом.
Расплавленная сварочная ванна защищена от атмосферных условий оболочкой из защитного газа, который непрерывно обтекает как сварочную проволоку, подаваемую в сварочную ванну, так и саму сварочную ванну.
Тепло электрической дуги служит для локального расплавления основного металла, а также для расплавления присадочного металла, подаваемого в сварной шов. В процессе GMAW участвуют два объекта:
1. Скорость горения: это относится к скорости, дюймы/минута (in/min) или метры/минута (m/min), с которой расплавляется присадочный металл проволоки. или потребляется тепловой энергией сварочной дуги. Основными переменными, определяющими тепловую энергию дуги, являются сварочный ток, сварочное напряжение и состав защитного газа.
2. Скорость подачи: Это просто относится к скорости, опять же в дюймах/мин или м/мин, с которой присадочный металл подается в сварной шов.
Для стабильной сварочной дуги скорость горения и скорость подачи должны быть равны друг другу. Например, если скорость прожига выше, чем скорость подачи, присадочный металл снова приплавится к контактному наконечнику и вызовет проблемы. За исключением переноса металла при коротком замыкании, если скорость подачи выше, чем скорость горения, присадочный металл будет поступать в расплавленную сварочную ванну, что опять же вызывает проблемы.
Существует четыре основных параметра процесса GMAW, которые влияют как на профиль провара в основной материал, так и на профиль сварного шва над основным материалом для данного сварного шва:

1. Сварочный ток
2. Сварочное напряжение
3. Контакт Рабочее расстояние
4. Скорость перемещения
Приведенная ниже информация описывает самые основные эффекты, которые переменные сварочного тока и сварочного напряжения оказывают на профиль провара в основном материале и профиль сварного шва, лежащего над основным материалом. Основным материалом, используемым для следующих сварных швов, является холоднокатаный прокат толщиной 1018 прутков, а защитный газ — 90% аргона – 10% СО2.
GMAW с источником питания постоянного напряжения
В процессе GMAW обычно используется источник питания постоянного напряжения (GMAW-CV), который обеспечивает относительно постоянное выходное сварочное напряжение в диапазоне сварочных токов.
Для GMAW-CV сварщик выбирает скорость подачи проволоки (WFS) на механизме подачи проволоки и соответствующее напряжение на источнике сварочного тока. В этом случае внутренняя схема источника питания подает соответствующее количество сварочного тока, необходимое для поддержания стабильной дуги. Переменные процесса GMAW, такие как ток и скорость подачи проволоки, взаимосвязаны, поэтому одну из них нельзя отрегулировать независимо, не влияя на другую, просто изменив настройку переключателя WFS на самом источнике питания.
Сварочный ток
Параметр сварочного тока в первую очередь определяет количество наплавляемого металла во время сварки. Как обсуждалось ранее, переменные процесса WFS и тока напрямую связаны, поэтому при увеличении одного увеличивается и другое, и наоборот. Сварные швы 1-5 демонстрируют эту взаимосвязь, рис. 1 и 2. Удерживая все остальные переменные постоянными, WFS постепенно увеличивалась от сварки 1 до сварки 5, что, следовательно, увеличивало сварочный ток.

Помните, что сварщик устанавливает WFS, а не текущий уровень в источнике питания GMAW-CV, поэтому основной способ регулировки тока – это регулировка WFS. В таблице 1 показаны данные сварки этих сварных швов.
Сварочный ток также влияет на профиль проплавления. Удерживая все остальные переменные постоянными, чем больше сварочный ток, тем глубже проникает сварной шов в основной материал. Это увеличение проплавления видно в сварных швах 1-5, рис. 1. Движущей силой пальцеобразного провара в сварных швах 3-5 является то, что режим переноса металла в сварочной дуге был режимом переноса металла распылением. Этот режим переноса металла обычно переходит от глобулярного к переносу в режиме распыления выше примерно 190 ампер сварочного тока для определенных комбинаций металла и защитного газа.

Рис. 1: Поперечный разрез сварных швов 1-5. Красный контур лучше отображает профиль проходки.

Рис. 2: Вид сверху на сварные швы 1-5
Таблица 1: Данные сварочного тока

9 0002 Сварочное напряжение
Сварочное напряжение в первую очередь определяет длину дуги, которая представляет собой расстояние между расплавленная сварочная ванна и присадочный металл в точке плавления дуги. По мере увеличения напряжения валик сварного шва становится более плоским и имеет увеличивающееся отношение ширины к глубине. Сварные швы 7-11 на рисунке 4 показывают расширение валиков сварного шва по мере увеличения напряжения. В таблице 2 показаны данные сварки для этих сварных швов.
Обратите внимание, что проплавление оставалось относительно постоянным для сварных швов 7-9. Несмотря на изменение напряжения, сварочный ток не изменился, поэтому провар заметно не изменился. Сварные швы 10 и 11 показали увеличение пальцеобразного проплавления, а также увеличение сварочного тока. По мере увеличения длины дуги пропорционально увеличению напряжения удлинение электрода, расстояние от контактного наконечника до места плавления сварочной проволоки в дуге соответственно уменьшаются, рис. 3.

Рисунок 3: Диаграмма удлинения электрода и длины дуги
По мере уменьшения удлинения электрода также уменьшается сопротивление сварочному току, протекающему через этот участок проволоки.