Ручная дуговая сварка

Ручная дуговая сварка производится сварочными электродами, подача которых в зону сварки по мере их расплавления и перемещение вдоль сварочного шва выполняются рукой сварщика (рис. 7). В процессе сварки металлическим электродом с покрытием дуга 8 горит между стержнем электрода 7 и основным металлом 1. Стержень электрода плавится, и расплавленный металл каплями 10 стекает в сварочную ванну 9. Вместе со стержнем плавится покрытие 6 электрода, образуя защитную газовую атмосферу 5 вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну 4 на поверхности расплавленного металла. По мере перемещения дуги происходит затвердевание сварочной ванны и образование шва 3. На поверхности шва образуется твердая шлаковая корка 2.

Рис. 7. Схема ручной дуговой сварки

При плавлении на торце электрода возникает капля жидкого металла, которая под действием силы тяжести, электромагнитных сил и газового дутья, возникающего вследствие интенсивного газо-образования, с ускорением вводится в сварочную ванну. При сварке потолочных швов именно электро-магнитные силы и газовое дутье обеспечивают перенос металла электрода на свариваемый шов.

В состав металла шва входит основной металл и металл электрода. При ручной сварке доля электрод-ного металла в шве колеблется в широких пределах: от 30 до 80%.

Ручная дуговая сварка широко применяется при производстве металлоконструкций из стали, чугуна, медных и алюминиевых сплавов с толщиной свариваемых заготовок от 1 до 50 мм. Особенно эта сварка удобна и выгодна при выполнении коротких и криволинейных швов в любых пространственных положениях, в труднодоступных местах. Недостатками ручной сварки являются малая производительность, зависимость качества шва от квалификации сварщика.

Электроды для дуговой сварки

Одним из важнейших технологических свойств металлов является их свариваемость.

Свариваемостью называют свойство металла или сочетания металлов при установленной технологии сварки образовывать соединения, свойства которых (физические, механические и др.) близки к свойствам основного металла.

На свариваемость влияют химический состав электрода и основного металла, режим сварки, температура окружающей среды, условия закрепления элементов конструкции при сварке и другие конструктивные, технологические, а также эксплуатационные условия.

Для ручной дуговой сварки стержень электрода изготовляют из сварочной проволоки, диаметром от 0,3 до 12 мм, их рубят на куски длиной 250–450 мм, затем на них наносят покрытие толщиной 0,1–2,5 мм, на сторону. Стандартом выпускают 77 марок сварочной проволоки, которые подразделяют на три группы: низкоуглеродистую (шесть марок) – с содержанием углерода до 0,13 %, для сварки низко и среднеуглеродистых сталей; легированную (30 марок) – для сварки низколегированных, теплоустойчивых сталей; высоколегированную (41 марок) – для сварки хромистых, хромоникелевых и других специальных легированных сталей.

Электроды классифицируются по: назначению, виду и толщине покрытия, механическим свойствам металла шва, допустимым пространственным положениям сварки, роду и полярности тока.

По назначению электроды подразделяются на следующие группы с присвоением соответствующего буквенного обозначения; для сварки: углеродистых и низколегированных конструкционных сталей (с σ_в < 600 МПа) – У; легированных конструкционных сталей с σ_в > 600 МПа – Л; легированных теплоустойчивых сталей – Т; высоколегированных сталей с особыми свойствами – В, для наплавки – Н.

Покрытие электрода предназначено для газошлаковой защиты расплавленного металла от воздействия атмосферы (кислорода, азота, водорода), для повышения устойчивости горения дуги, легирования и рафинирования металла шва, а также для образования на поверхности шва шлаковой корки способствующей медленному его остыванию. Состав покрытия определяется маркой электрода. В состав покрытия входят следующие компоненты:

– Стабилизующие (соединения калия, кальция, бария; SiNa и SiK, мел, мрамор, углекислый барий), которые увеличивают степень ионизации дугового промежутка и повышает устойчивость горения дуги;

– Газообразующие (крахмал, декстрин, мрамор, магнезит), образующие при нагреве защитную газовую атмосферу вокруг дуги и сварочной ванны;

– Шлакообразующие (полевой шпат, магнезит, марганцевая руда), которые образуют на поверхности сварочной ванны жидкий шлак защищающий расплавленный металл от воздействия воздуха, а также раскисляет и легирует металла шва.

– Раскисляющие (FeMn, FeSi и Al и др.) – для восстановления окислов, находящихся в сварочной ванне.

– Легирующие (FeC2 , FeTi, FeMo и др.) – для получения требуемого химического состава и механических свойств металла шва.

– Связующие (жидкое натриевое стекло Na₂O∙nSiO₂ и др.), которые связывают порошкообразные компоненты покрытия и соединяют его с металлическим стержнем.

По толщине покрытия электроды изготавливаются с тонким (где D/d ≤ 1.2) – присвоен индекс М; средним (1,2 < D/d ≤ 1.45) – C; толстым (1.45 < D/d ≤ 1.8) – Д и особо толстым (D/d > 1.8) – Г покрытием, где D и d –диаметры электрода и стержня соответственно.

По видам покрытия электроды подразделяются: с кислым (на основе SiO₂, Fe₂O₃, MnO) – А; основным (на основе СаСО₃, MgCO₃, CaF₂) – Б; рутиловым (на основе TiO₂) – Р; целлюлозным (на основе целлюлоза и другие органические вещества) – И, покрытием, а так же с покрытием смешанного вида – С двойным обозначением и с прочими видами покрытий – П.