Електродугове зварювання

Цей спосіб зварювання має найбільше практичне значення.

Електродуга – потужний електричний розряд в газовому середовищі, який супроводжується виділенням значної кількості тепла і світла. Стійкий дуговий розряд утворюється в газовому середовищі між двома електродами, якщо в цьому середовищі є заряджені частки – елетрони та іони.

В дуговому розряді розрізняють три зони:

1) катодна (-) – що прилягає до катоду (t – 2400 – 2600^оС);

2) анодна (+) – що прилягає до аноду (t – 2400 – 2600^оС);

3) стовб дуги (між – і +) (t – 6 – 7 тис.^оС).

Для живлення дуги потрібне джерело струму, яке повинно забезпечувати достатню напругу між електродом і виробом (але не більше 80 – 90 В), досить потужне, стабільно працююче в режимі короткого замикання.

Дуга може горіти на постійному або на змінному струмі.

Джерела живлення дуги постійного струму: зварювальні генератори та напівпровідникові зварювальні випрямлячі.

Джерела живлення дуги змінного струму: зварювальні трансформатори. Вони простіше за конструкцією, в експлуатації, мають більший ККД. Але дуга на постійному струмі більш стійка.

Для зварювання заготовок за допомогою електродуги одним полюсом підключають електрод, іншим – зварюваний виріб (частіше + на виробі). Щоб запалити дугу, створюють коротке замикання між електродом і виробом. Дуга під час зварювання горить між кінцем електрода і зварюваним виробом. Електроди можуть бути неплавкими (графітовими, вольфрамовими), в цьому випадку застосовують присадний матеріал, який вводиться в зону дуги, та плавкими (металічними).

Рисунок 2.23. Схеми основних видів дугового зварювання:

а – зварювання неплавким електродом; б – зварювання плавким електродом;

в – зварювання трифазною дугою;

1 - зварюваний виріб; 2 - присадний матеріал; 3 – електрод.

Ручне дугове зварювання

Це один з найпоширеніших способів зварювання.

Застосовується для з’єднання заготовок малих та середніх товщин (до 30 мм) короткими швами.

Ручне дугове зварювання виконується електрода­ми, які зварювальник подає до зварювального виробу і переміщує в необхідному напрямі вздовж шва.

Електрод для ручного зварювання – металічний стержень з нанесеним на нього покриттям. Покриття складається з шлако- і газоутворюючих мінералів, його наносять на електрод зануренням або опресуванням (товщина покриття – 0,5 – 3 мм на сторону).

Функції електродного покриття:

1. забезпечує стабільне горіння дуги за рахунок наявності в покритті легкоіонізуємих хімічних елементів (К, Na, Ca);

2. захищає метал зварювальної ванни від шкідливої дії повітря шляхом утворення газової атмосфери навколо зони зварювання і шлаку на поверхні зварювальної ванни і крапель металу;

3. розкислює метал зварювальної ванни завдяки наявності у складі покриття розкислювачів – кремнія, марганцю;

4. легує метал шву за рахунок введення в покриття легувальних елементів (якщо це необхідно).

Довжина електродів – 150 – 450 мм, діаметр - 1 – 12 мм , їх розрізняють по типах і марках.

Ручне зварювання починають запаленням дуги шляхом дотику кінця електроду до зварюваного виробу і швидкого відведення на відстань в декілька мм. На дузі виникає напруга 20 – 25 В. Електродуга горить між металічним стержнем електроду і виробом. Стержень електроду плавиться, краплі електродного металу переносяться в зварювальну ванну. Покриття також плавиться, утворюючи захисну атмосферу навколо дуги, і рідкий шлак, що вкриває ванну і краплі металу. По мірі руху дуги уздовж кромок зварюваних заготовок відбувається кристалізація зварювальної ванни і утворення зварного шву.

Зварювання можна здійснювати в різних просторових положеннях (нижнє, вертикальне, горизонтальне, стельове). Нижнє положення – найзручніше.

Чим довше дуга, тим вона менш стійка. Тому зварювання ведуть короткою дугою. Довжина дуги не перевищує 1,1 діаметру електроду.