Часть 3. Техника ручной дуговой сварки

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами в настоящее время является одним из самых распространенных методов изготовления разнообразных сварных конструкций. Основным недостатком ручной дуговой сварки является малая производительность процесса и зависимость качества сварного соединения от квалификации сварщика.

Под техникой сварки обычно понимают приемы перемещения электрода, выбор оптимальных режимов сварки, приспособлений и т.п.

К электроду и свариваемому изделию для возбуждения и поддержания сварочной дуги от источника питания подводится постоянный или переменный ток (рис. 1). Дуга расплавляет металлический стержень электрода, его покрытие и основной металл. Расплавляющееся покрытие образует шлак и газы. Шлак обволакивает капли металла, образующиеся при плавлении электродной проволоки. В сварочной ванне электродный металл смешивается с расплавленным металлом изделия, а шлак всплывает на поверхность ванны.

Расплавленный шлак, покрывая капли электродного металла и поверхность сварочной ванны, способствует предохранению их от контакта с воздухом и участвует в металлургической обработке расплавленного металла.

Образующиеся при расплавлении покрытия газы оттесняют воздух из зоны дуги и способствуют созданию лучших условий для защиты расплавленного металла сварочной ванны. Для повышения устойчивости горения сварочной дуги в электродное покрытие вводят соединения, содержащие ионы щелочных металлов. Пары этих соединений снижают сопротивление дугового промежутка за счёт увеличения степени его ионизации и делают дуговой разряд устойчивым.

В связи с тем, что большая часть теплоты выделяется на торце металлического стержня электрода на конце электрода образуется коническая втулка (козырек) из покрытия, способствующая концентрации энергии дуги и увеличению ее проплавляющей способности.

По количеству электродов РДС подразделяется на одно-, двух- и многоэлектродную(пучком электродов). По роду применяемого тока на сварку при постоянном и переменном токе.

Рис. 1. Схема ручной дуговой сварки покрытыми электродами: 1 – металлический стержень, 2 – электродное покрытие, 3 – остаток жидкого металла, 4 – козырек, 5 – капля жидкого металла, 6 – дуговая плазма, 7 – жидкая пленка шлака, 8 – шлаковая корка, 9 – свариваемый материал, 10 – жидкая металлическая ванна, 11 – сварной шов

Зажигание дуги производится одним из двух способов: коротким замыканием или чирканьем («спичкой»). Применение того или иного способа зависит от условий сварки и навыков сварщика. Устойчивое горение дуги происходит при напряжении 16…24 В. Напряжение зажигания обычно больше напряжения горения сварочной дуги и составляет 65 В на переменном токе и 40 В на постоянном токе.

При прикосновении электрода к изделию напряжение падает до нуля, а ток - максимальный. Под действием тепла в отдельных точках, замкнутых на коротко и под действием эмиссии происходит ионизация газового промежутка. При отрыве электрода на расстояние не более 4 мм возбуждается сварочная дуга. При сварке необходимо сохранять постоянную длину дуги (I _¶), оптимальная длина дуги зависит от марки и диаметра электрода (d _э), положение электрода в пространстве, способа разделки кромок и должна составлять I _¶=(0,5…1,1) d_э. Если длина дуги велика, то уменьшается стабильность горения дуги, снижается глубина проплавления, больше потери на разбрызгивание электродного металла, шов получается с неровностями и худшего качества за счет интенсивности окисления и азотирования.

В процессе сварки сварщик совершает три комбинированых движения: подает электрод в сторону свариваемого металла со скоростью равной скорости плавления электрода; подает электрод вперед по направлению сварки со скоростью, равной скорости сварки и концом электрода совершает колебательные движения (плакат 2).

Без колебаний электрода ширина шва равна примерно (0,8-1,5) d_э. Колебательные движения применяют для регулирования глубины проплавления и формирования шва; ширина такого валика равна (2…4) d_э

Сварные швы можно сваривать в различных пространственных положениях (плакат).

По окончании сварки не следует резко обрывать дугу, а удлинять дугу до отрыва. Расплавленный при этом металл заполнит кратер.

Методы заполнения швов

В зависимости от протяженности шва, толщины и марки основного металла, жесткости конструкции и т.п. применяют различные приемы и последовательность сварки швов и заполнение разделки. Заполнять разделку кромок можно швами шириной на всю разделку или отдельными валиками.

При ручной сварке основными параметрами режима сварки является: диаметр электрода, мм; величина тока, А; род и полярность тока. Ориентировочно диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла (см. табл. 2) и положения в пространстве.

Таблица 2

Величина сварочного тока зависит от марки электрода, положение электрода в пространстве, типа сварного соединения и т.п. Величина сварного тока может быть определена по эмпирической формуле

I _св = kd _э, или I _св = (20+6d _э ) d _э, где k – коэффициент, зависящий от диаметра электрода и имеющий следующие значения:

Сварку швов в вертикальном и потолочном положениях выполняют электродами не более 4 мм, а сила тока при этом на 15…20% и 20…25% ниже, чем для сварки в нижнем положении.