2.2.2 Ручная электродуговая сварка

Ручная электродуговая сварка осуществляется сварочными электродами, которые подаются в дугу и перемещаются вдоль заготовки вручную сварщиком. Для удержания электрода и подвода к нему тока сварщик использует электродержатель. Для защиты от светового и ультрафиолетового излучения используется защитный щиток или маска с тёмным стеклом, а тело и руки защищены брезентовой спецодеждой. Рабочее место сварщика – специальная сварочная кабина.

Рассмотрим схему процесса сварки металлическим покрытым электродом. Дуга горит между стержнем электрода и основным металлом. Стержень электрода плавится, и жидкий металл по каплям стекает в металлическую ванну. Одновременно плавится и покрытие электрода, образуя газовую защитную атмосферу вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности жидкого металла. Металлическая и шлаковая ванны вместе образуют сварочную ванну. Жидкий шлак, остыв, образует на поверхности шва защитную шлаковую корку.

В сварочной ванне протекает ряд процессов: испарение и окисление (выгорание) ряда легирующих элементов (углерода, кремния, марганца, хрома), сварной шов насыщается кислородом, водородом, азотом, что снижает его механические свойства. Для предотвращения этих процессов применяют обмазку электродов.

Обмазка выполняет следующие функции:

1. Создание защитной атмосферы вокруг зоны сварки.

2. Образование ионов, стабилизирующих процесс горения дуги.

3. Раскисление (восстановление образовавшихся оксидов) материала шва.

4. Легирование сварочного шва.

5. Защита жидкой металлической ванны расплавленными шлаками от окисления.

Сварочный электрод – проволочный стержень из сварочной проволоки с покрытием (обмазкой). Диаметр проволоки 0,3 – 12 мм. Все марки сварочной проволоки в зависимости от состава делятся на: углеродистую, легированную и высоколегированную. Маркировка та же, что и у сталей с добавлением букв «Св –».

Ручной электродуговой сваркой сваривают заготовки толщиной 2 – 30 мм. Она удобна для выполнения коротких и криволинейных швов в любых пространственных положениях (нижнем, вертикальном, горизонтальном, потолочном), для наложения швов в труднодоступных местах, при монтажных работах, при сборке сложных конструкций. Этот вид сварки даёт хорошее качество сварного шва (при условии высокой квалификации сварщика), но он менее производителен по сравнению с автоматической сваркой под слоем флюса. Сварочный ток нельзя поднимать выше некоторого предела из-за разогрева электрода а, как следствие, отслаивания покрытия и разбрызгивания металла, а также его большого угара.

2.2.3 Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса

При этом способе (рисунок 6а) сварку осуществляют непокрытой электродной проволокой, а дугу и сварочную ванну защищают флюсом. Подача флюса, подача и перемещение электродной проволоки, зажигание дуги, и заварка кратера в конце шва осуществляется автоматически. Дуга горит между электродной проволокой и основным металлом. Столб дуги и металлическая ванна закрыты слоем флюса толщиной 30-50 мм. Часть флюса расплавляется, образуя на поверхности расплавленного металла ванну жидкого шлака. Сварочные токи велики и достигают 2000А, что обеспечивает увеличение глубины проплавления – можно сваривать толщины до 20мм за один проход без разделки кромок. При сварке металла толщиной более 20мм кромки разделывают под углом в 30^о. Этот метод сварки в 15-20 раз производительнее ручной дуговой сварки. Качество шва выше благодаря автоматизированности и непрерывности процесса, плотная флюсовая защита ванны предотвращает разбрызгивание и угар металла, интенсивное раскисление и легирование осуществляется за счёт увеличения объёма жидкого шлака и более медленного остывания шва под флюсом и твёрдой шлаковой коркой.

Данный метод применяют в серийном и массовом производстве для выполнения длинных прямолинейных или кольцевых швов в нижнем положении на металле толщиной 2-100 мм. К недостаткам метода можно отнести возможность получать только горизонтальные швы (с небольшими отклонениями) и сложность оборудования.