Ручная дуговая сварка
ПОКРЫТЫМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ
При ручной дуговой сварке покрытыми металлическими электродами, сварочная дуга горит с электрода на изделие, оплавляя кромки свариваемого изделия и расплавляя металл электродного стержня и покрытие электрода (рисунок 1). Кристаллизация основного металла и металла электродного стержня образует сварной шов.
[увеличить изображение]
Рисунок 1. Схема сварки покрытым металлическим электродом
Электрод состоит из электродного стержня и электродного покрытия (см. рисунок 1). Электродный стержень – сварочная проволока; электродное покрытие – многокомпонентная смесь металлов и их оксидов. По функциональным признакам компоненты электродного покрытия разделяют:
· Газообразующие:
o защитный газ;
o ионизирующий газ;
· Шлакообразующие:
o для физической изоляции расплавленного металла от активных газов атмосферного воздуха;
o раскислители;
o рафинирующие элементы;
o легирующие элементы;
· Связующие;
· Пластификаторы.
Техника выполнения шва и режим сварки
ЗАЖИГАНИЕ СВАРОЧНОЙ ДУГИ
Перед зажиганием (возбуждением) дуги следует установить необходимую силу сварочного тока, которая зависит от марки электрода, типа сварного соединения, положения шва в пространстве и др.
Зажигание (возбуждение) производиться двумя способами. При первом способе электрод подводят перпендикулярно к месту начала сварки и после сравнительно легкого прикосновения к изделию отводят верх на расстояние 25 мм. Второй способ напоминает процесс, зажигая спички. При обрыве дуги повторное зажигание ее осуществляется впереди кратера на основном металле с возвратом к наплавленному металлу для вывода на поверхность загрязнений, скопившихся в кратере. После этого сварку ведут в нужном направлении.
Применение того или иного способа зажигания дуги зависит от условий сварки и от навыка сварщика.
ПОЛОЖЕНИЕ И ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ЭЛЕКТРОДА ПРИ СВАРКЕ
Положение электрода зависит от положения шва в пространстве. Различают следующие положения швов: нижнее, вертикальное и горизонтальное на вертикальной плоскости, потолочное. Сварку вертикальных швов можно выполнять сверху вниз и снизу вверх.
При сварке в нижнем положении электрод имеет наклон от вертикали в сторону направления сварки. Перемещение электрода при сварке может осуществляться способами "к себе" и "от себя".
При отсутствии поперечных колебательных движений конца электрода ширина валика равна (0,8 - 1,5) d электрода. Такие швы (или валики) называют узкими, или ниточными. Их применяют при сварке тонкого металла и при наложении первого слоя в многослойном шве.
Получение средних швов (или валиков), ширина которых обычно не более (2 - 4) d электрода, возможно за счет колебательных движений конца электрода. Основные варианты колебательных движений конца электрода показаны на рисунке 2.
Рисунок 2. Основные виды траекторий поперечных колебаний конца электрода
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ШВОВ
В зависимости от длины различают короткие (250 300 мм), средние (350 1000 мм) и длинные (более 1000 мм) швы.
В зависимости от размеров сечения швы выполняют однопроходными или однослойными, многопроходными или многослойными. Однопроходная сварка производительна и экономична, но металл шва недостаточно пластичен вследствие грубой столбчатой структуры металла шва и увеличенной зоны перегрева. В случае многослойной сварки каждый нижележащий валик проходит термическую обработку при наложении последующего валика, что позволяет получить измельченную структуру металла шва и соответственно повышенные механические свойства шва и сварочного соединения.
Расположение слоев при многослойной сварке бывает трех видов наложения; последовательное каждого слоя по всей длине шва, "каскадным" способом и способом "горки". Оба последних способа применяют при сварке металла значительной толщины (более 20 25 мм). При выполнении многослойных швов особое внимание следует уделять качественному выполнению первого слоя в корне шва. Провар корня шва определяет прочность всего многослойного шва.
Подбор силы тока и диаметра электрода
Силу сварочного тока выбирают в зависимости от марки и диаметра электрода, при этом учитывают положение шва в пространстве, вид соединения, толщину и химический состав свариваемого металла, а также температуру окружающей среды. При учете всех указанных факторов необходимо стремиться работать на максимально возможной силе тока.
Таблица 1 - Выбор диаметра электрода при сварке стыковых соединений
| Толщина деталей | 1,5-2,0 | 3,0 | 4,0-8,0 | 9,0-12,0 | 13,0-15,0 | 16,0-20,0 | более 20 |
| Диаметр электрода | 1,6-2,0 | 3,0 | 4,0 | 4,0-5,0 | 5,0 | 5,0-6,0 | 6,0-10,0 |
Таблица 2 - Выбор диаметра электрода при угловых и тавровых соединений
| Катет шва | 3,0 | 4,0-5,0 | 6,0-9,0 |
| Диаметр электрода | 3,0 | 4,0 | 5,0 |
Силу сварочного тока определяют по формуле
Iсв=πdэ2*j/4,
где dэ - диаметр электрода (электродного стержня), мм;
j - допускаемая плотность тока, А/мм2.
Таблица 3 - Значения допускаемой плотности тока в электроде
| Вид покрытия | Допускаемая плотность тока j в электроде, А/мм2, при диаметре электрода dэ, мм | |||
| Рудно-кислое, рутиловое | 14,0-20,0 | 11,5-16,0 | 10,0-13,5 | 9,5-12,5 |
| Фтористо-кальциевое | 13,0-18,5 | 10,0-14,5 | 9,0-12,5 | 8,5-12,0 |
При приближённых подсчётах величина сварочного тока может быть определена по одной из следующих формул:
Iсв=k*dэ
Iсв=k1*dэ1,5
Iсв=dэ*(k2+α*dэ)
где dэ - диаметр электрода (электродного стержня), мм;
k1, k2, α - коэффициенты, определённые опытным путём:
k1=20…25; k2=20; α=6.
Достоинства способа:
· Простота оборудования;
· Возможность сварки во всех пространственных положениях;
· Возможность сварки в труднодоступных местах;
· Быстрый, по времени переход от одного вида материала к другому;
· Большая номенклатура свариваемых металлов.
Недостатки способа:
· Большие материальные и временные затраты на подготовку сварщика;
· Качество сварного соединения и его свойства во многом определяются субъективным фактором;
· Низкая производительность (пропорциональна сварочному току, увеличение сварочного тока приводит к разрушению электродного покрытия);
· Вредные и тяжёлые условия труда.
Рациональные области применения:
· Сварка на монтаже;
· Сварка непротяжённых швов.