2. Описание способов сварки

2.1. Ручная дуговая сварка покрытыми электродами

Перемещение электрода в процессе сварки и подачу электродного и присадочного металла осуществляют вручную. При этом возникают трудности, связанные с поддержанием постоянства длины дуги. Колебание дугового промежутка отражаются на основных параметрах режима - величине тока и напряжении. На глубину проплавления металла и скорость расплавления электрода особенно большое влияние оказывает изменение тока. Качество швов, выполненных ручными способами, зависит от квалификации сварщика, удобства ведения процесса и т.п. Способы ручной дуговой сварки доступны и универсальны. Ручную дуговую сварку применяют при монтажных работах, для сварки швов и в мелкосерийном производстве.

Схема процесса ручной дуговой сварки металлическим покрытым электродом показана на рис.1. Дуга горит между стержнем 5 и основным металлом 1. Под действием теплоты дуги электрод и основной металл расплавляются, образуя сварочную ванну 2. Капли жидкого металла 6 с электродного стержня переносятся в ванну через дуговой промежуток.

Рис.1. Схема процесса ручной дуговой сварки покрытыми электродами

Вместе с металлическим стержнем плавится и электродное покрытие 4, образуя газовую защиту 7 и жидкую шлаковую пленку 8 на поверхности расплавленного металла. В связи с тем, что большая часть теплоты выделяется на торце металлического стержня электрода, на его конце образуется коническая втулочка из покрытия, способствующая направленному движению газового потока. Это улучшает защиту сварочной ванны. По мере движения дуги сварочная ванна охлаждается и состав затвердевает, образуя сварной шов 9. Жидкий шлак также затвердевает и образует на поверхности шва твердую шлаковую корку 10, удаляемую после сварки. При этом способе выполняется газошлаковая защита расплавленного металла от взаимодействия с воздухом. Качество газошлаковой защиты при сварке может быть связано с толщиной покрытия электродов δ или коэффициентом массы покрытия kм:

δ = (Dэ-dс)/2,

kм = Gп/Gc,

где Dэ, dс – диаметры электрода с покрытием и стержня;

Gп; Gс – масса электродного покрытия и стержня на длине покрытой части электрода.

Толщина покрытия для различных электродов составляет 0,1÷1 мм, а коэффициент массы 0,1÷0,5. Рациональная область применения ручной дуговой сварки покрытыми электродами – изготовление конструкций из металлов с толщиной соединяемых элементов более 2мм при небольшой протяжённости швов, расположенных в труднодоступных местах, и различных пространственных положениях. Кроме того, шлаки позволяют проводить необходимую металлургическую обработку металла в ванне. Для выполнения функций защиты и обработки расплавленного металла покрытия электродов при расплавлении должны образовывать шлаки и газы с определенными физико-химическими свойствами. Поэтому для обеспечения заданных свойств шва при выполнении соединений на разных металлах для сварки применяют электроды с определенным типом покрытий, к которым предъявляют ряд специальных требований.

При сварке покрытыми электродами перемещение электрода вдоль линии сварки и подачу электрода в зону дуги по мере его плавления осуществляют вручную. При этом возникают частые изменения длины дуги, что отражается на постоянстве основных параметров режима: напряжения дуги и силы сварочного тока. С целью поддержания более стабильного теплового режима в ванне при ручной дуговой сварке применяют источники питания с крутопадающими вольтамперными характеристиками. Схема питания дуги при ручной дуговой сварке показана на рис.2.

Рис.2. Схема поста ручной дуговой сварки покрытыми электродами

а - электрическая сварочная цепь, б - компоновка сварочного поста, 1 - деталь

2 – держатель, 3 - источник питания дуги

Кроме источника питания дуги основным инструментом сварщика при ручной сварке покрытыми электродами является электродо-держатель, предназначенный для крепления электрода, подвода к нему сварочного тока и возможности манипулирования электродом в процессе сварки. По способу закрепления электродо-держатели разделяют на: вилочные, пружинные, зажимные.

Рациональная область применения дуговой сварки покрытыми электродами — изготовление конструкций из металлов с толщиной соединяемых элементов более 2 мм при небольшой протяженности швов, расположенных в труднодоступных местах и различных пространственных положениях.

Основными преимуществами способа являются универсальность и простота оборудования. Недостаток — невысокая производительность и применение ручного труда. Невысокая производительность обусловлена малыми допустимыми значениями плотности тока. Для увеличения производительности используют сварку погруженной дугой, пучком электродов или применяют электроды с железным порошком в покрытии.

Достоинства:

1. Простота и доступность;

2.Возможность сварки в труднодоступных местах и во всех пространственных положениях;

3. Большой спектр свариваемых материалов;

4. Значительный спектр толщин (от двух мм и выше).

Недостатки:

1. Низкая производительность;

2. Большой расход материалов на разбрызгивание и огарки;

3. Самый тяжелый способ по технике исполнения;

4. Многофакторность качества.