92. Ручная дуговая сварка покрытыми электродами. Область применения. Параметры режима сварки, их выбор. Техника сварки. Способы заполнения разделки кромок.

Ручной дуговой сваркой покрытыми электродами свариваются углеродистые, низколегированные, легированные и высоколегированные стали, а также чугуны и цветные металлы

Сущность способа. Источником тепловой энергии служит электрическая дуга, горящая между покрытым металлическим электродом и свариваемым металлом. Питание дуги может осуществляться от источника постоянного или переменного тока. Дуга горит между металлическим стержнем и основным металлом. Металлический стержень плавится и стекает каплями в сварочную ванну. Покрытие электрода также плавится, при этом образуется газовая атмосфера, защищающая зону горения дуги и расплавленный металл от взаимодействия с воздухом. Часть покрытия при плавлении образует шлак, который покрывает капли расплавленного электродного металла и расплавившийся основной металл. Шлак также защищает расплавленный металл от взаимодействия с воздухом и обеспечивает его металлургическую обработку. Расплавившийся основной и присадочный металлы образуют сварочную ванну, покрытую шлаком. По мере перемещения электрода сварочная ванна кристаллизуется, формируя сварной шов.

Основными параметрами являются диаметр электрода, сила сварочного тока, род и полярность тока. Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла. Сила сварочного тока является главным технологическим параметром. От силы сварочного тока зависят размеры сварочной ванны, глубина проплавления и производительность процесса. Сила сварочного тока связана с диаметром электрода соотношением: I = (jπd²)/4, где j - плотность тока. Силу сварочного тока можно определить по следующим зависимостям: для электродов 3-6 мм: I_св = (20 +6 dэ)dэ; для электродов диаметром менее 3 мм: I_св = 30d_э

Род сварочного тока и полярность постоянного тока выбирают в соответствии конкретным маркам электродов. Сварку можно выполнять переменным током и постоянным током прямой и обратной полярности. Постоянный ток любой полярности повышает по сравнению с переменным током тепловую мощность дуги, а постоянный ток прямой полярности помогает формированию обратной стороны валика корневого слоя шва. Переменный ток позволяет избежать магнитное дутье дуги. При сварке на обратной полярности на электроде выделяется больше теплоты. Исходя из этого, сварку металлоконструкций из тонкого металла легче выполнять на обратной полярности.

Напряжение дуги является фактором определяющих тепловую мощность дуги, и размеры сварочной ванны. С ростом напряжения ширина ванны увеличивается. Для зажигания дуги необходимо напряжение не менее 50В. В процессе сварки оно снижается за счет ионизации дугового промежутка и обычно связано с силой сварочного тока соотношением: U_Д=20+0,04I_св.

При ручной сварке большое влияние на качество сварных соединений оказывает длина дуги – параметр, напрямую, связанный с напряжением дуги. Значение длины дуги l_д=(0.5-1.1)d_э.

Техника сварки. Зажигание сварочной дуги производится кратковременным прикосновением конца электрода к изделию. В результате протекания тока короткого замыкания и наличия контактного сопротивления торец электрода быстро нагревается до высокой температуры, при которой после отрыва электрода происходит ионизация газового промежутка и возникает сварочная дуга.

В процессе сварки электроду сообщается движение в трех направлениях. Первое движение — поступательное, направлено по оси электрода. Этим движением поддерживается постоянная длина дуги в зависимости от скорости плавления электрода. Второе движение — перемещение электрода вдоль оси валика для образования шва. Скорость этого движения устанавливается в зависимости от силы тока, диаметра электрода, скорости его плавления, вида шва и других факторов. Третье движение - перемещение электрода поперек шва для получения требуемых ширины шва и глубины проплавления. Поперечные колебательные движения конца электрода определяются формой разделки, размерами и положением шва, свойствами свариваемого материала, навыком сварщика. Расположение электрода по отношению к поверхности свариваемого металла оказывает существенное влияние на форму и качество шва. Изменяя угол наклона электрода, сварщик увеличивает или уменьшает глубину проплавления основного металла.

При многопроходной сварке стыковых швов с V-образной разделкой кромок обеспечивается хороший провар корневого шва, который выполняется без поперечных колебаний. Дальнейшее заполнение разделки осуществляется с поперечными колебаниями его конца. Заполнение разделки выполняется отдельными швами (слоями) шириной на всю разделку. Сварку швов с Х- образным скосом кромок выполняют практически так же, как и с V- образной разделкой, однако для уменьшения уровня остаточных деформаций, если имеется возможность, каждый шов выполняется с противоположной стороны. Для сварки угловых швов в нижнем положении используют два приема. Сварка вертикальным электродом «в лодочку» обеспечивает наиболее благоприятную форму шва и снижет возможность образования дефектов в корне.