Электродуговая сварка металлов — технология, ГОСТ, процесс

Технологии работы с металлами улучшаются и заменяются лучшими вариантами. Ежедневно исследователи и ученые делают новые открытия в сфере работы с металлами, которые помогают использовать их в своих целях всё эффективнее. На сегодняшний день известно множество видов сварки, об одном из которых пойдет речь в следующей статье.

Введение

Сварка является одним из ведущих технологических процессов изготовления, упрочнения и ремонта строительных конструкций, трубопроводов, машин и механизмов, транспортных средств и прочих промышленных и бытовых изделий. Использование технологических приемов сварки очень эффективно и при резке металлов. Исторически сварка известна человечеству со времен использования меди, серебра, золота и особенно железа, при получении которого выполняли проковку, т. е. сваривание криц (кусочков технически чистого железа). Это и есть первый (и до недавнего времени основной) способ сварки – кузнечная сварка металла.

Газовая сварка появилась в конце XIX века после разработки промышленного способа производства карбида кальция путем спекания кокса с негашеной известью (1893–1895). Из карбида легко получается горючий газ – ацетилен, который и применяется при газовой сварке. Первые газовые горелки появились в 1900 г., а с 1906 г. ацетиленокислородная сварка получила промышленное применение. До 1950 г. газосварка называлась автогенной – по названию процесса автоматической генерации, т. е. получения ацетилена из карбида кальция при взаимодействии с водой в газогенераторе. До настоящего времени она применяется весьма широко как в производстве, так и при ремонте металлоизделий, а в ряде случаев является и единственно возможным способом сварки.

Наиболее же распространена в производстве и в быту электродуговая сварка – отечественное, кстати, изобретение. Впервые электрический дуговой разряд был выявлен профессором физики Петербургской медико-хирургической академии Василием Владимировичем Петровым в 1802 г. Через 80 лет (в 1882 г.) российский инженер Николай Николаевич Бенардос, работая со свинцовыми аккумуляторными батареями, открыл способ сварки неплавящим угольным электродом. Он же освоил технологию сварки свинцовых пластин, разработал способы сварки металла в среде защитного газа и электродуговой резки металла. Бенардос назвал свое изобретение «Электрогефест». В греческой мифологии бог Гефест – покровитель кузнецов, и этим названием ученый объединил наследие античных мастеров кузнечной сварки с новейшими технологическими достижениями и открытиями.

В 1888 г. другой российский инженер Николай Гаврилович Славянов разработал способ сварки плавящим электродом. Дальнейшую работу по разработке сварочных методик Славянов и Бенардос выполняли вместе. С 1890 по 1892 г. по их технологии в Российской империи было отремонтировано с высоким качеством 1631 изделие общим весом свыше 17 тыс. пудов, в основном чугунные и бронзовые детали. Они даже разработали проект ремонта Царь-колокола, но «благодаря» высочайшему запрету это чудо литейного искусства так ни разу и не зазвонило. Известный мостостроитель академик Евгений Оскарович Патон, предвидя огромную роль электросварки в мостостроении и в других отраслях хозяйства, в 1929 г. резко сменил поле своей научной деятельности и организовал в Киеве сначала лабораторию, а позднее первый в мире институт электросварки. Им было разработано и предложено много новых и эффективных технологических процессов электросварки. В годы войны под его руководством были разработаны технология и автоматические стенды для сварки под слоем флюса башен и корпусов танков, самоходных орудий, авиабомб.

В настоящее время широкое развитие получили такие способы сварки, как плазменная и электронно-лучевая, контактная и электрошлаковая, сварка под водой и в космосе, порошковыми материалами и др. Многие из них были разработаны именно в Институте электросварки имени Е. О. Патона.

Классификация электродуговой сварки

Классификация электродуговой сварки выполняется в зависимости от степени механизации процесса, рода тока и полярности, типа сварочной дуги и др.

При сварке могут быть использованы электроды двух типов:

1. Плавящиеся – в таком случае создание сварного соединения выполняется за счет расплавления самого электрода.
2. Неплавящиеся – в этом случае сварной шов образуется благодаря расплавлению вспомогательных элементов – проволки, прутков и др. Их вводят в саму сварочную ванну.

По степени механизации существуют:

• Ручная электродуговая сварка. Процессы, необходимые для образования качественного сварного шва происходят вручную, без использования механизмов и специальных приборов.
• Полуавтоматическая электродуговая сварка. В данном случае, процесс подачи электродной проволоки в сварочную ванну происходит с использованием механизмов, а остальные процессы происходят вручную.
• Автоматическая электродуговая сварка. Противоположность ручной сварки, все процессы происходят автоматически с использование механизмов.

По типу дуги классифицируют:

1. Дуга прямого действия. Дуга возникает при взаимодействии между электродом и металлом.
2. Дуга косвенного действия. Дуга возникает между двумя электродами.

По роду тока классифицируют:

• Дуга, питаемая постоянным током прямой полярности.
• Дуга, питаемая током обратной полярности.
• Дуга, питаемая переменным током.

Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2017.05.16   

ГАЗОВАЯ СВАРКА

Еще один вид сварочных работ. Технология газовой сварки заключается в газопламенной обработке металла специальной горелкой. Горючим газом для газовой сварки выступает ацетилен. Реже используются водород, метан, пропан, пары керосина. Сжигание происходит в парах кислорода для эффективного достижения высокой температуры.

Особое значение при газовой сварке придается соблюдению правил противопожарной безопасности. Все виды горючих газов являются взрывоопасными. Детонация может быть вызвана превышением допустимого давления и быстрым нагреванием до температуры 500ºC.

Основным инструментом в работе газосварщика является горелка. Она служит для образования горючей смеси ацетилена и кислорода. Газовые горелки бывают инжекторного и безинжекторного типа. Сварочные горелки комплектуются сменными наконечниками для работ с деталями разной толщины.

Газовая сварка используется при обработке легированной и углеродистой стали, чугуна и цветных металлов. Дефекты отливок, сколы, трещины труб исправляются при помощи ручной газовой сварки.

Процессы сварочных работ, применяемое оборудование, техника безопасности, контроль и качество строго регламентированы ГОСТами. Вот некоторые из них:

ГОСТ Р ИСО 17659-2009 определяет многоязычные термины для сварочных соединений

ГОСТ 5264-80 и ГОСТ 11534-75 разработаны для ручной дуговой сварки

ГОСТ 14771-76 и ГОСТ 23518-79 устанавливают основные требования для дуговой сварки в защитном газе

ГОСТ 10157-79 регламентирует технические условия для Аргона

ГОСТ 5583-78 предусматривает технические условия для Кислорода.

Свойства электрической дуги

Сварочная дуга – самый главный элемент всего процесса сварки. Она возникает в среде газов и, по сути, является электрическим разрядом. Сама дуга имеет электрическое поле и именно благодаря ему, в дуге способен перемещаться ток — постоянный пряой, постоянный обратный, либо же переменный.

Одной из самых важных характеристик электрической дуги является расстояние между двумя контактирующими электродами. Это расстояние между двумя электродами, по которому движется ток, называется дуговым диапазоном. Наличие тока в такой области возможно только благодаря наличию в этой цепи заряженных частиц, то есть, ионов и электронов.

Технология электродуговой сварки: виды и методы

• Ручная электродуговая сварка

На рынке сварочного оборудования представлены аппараты для разных технологий сваривания. При выборе их определенного вида необходимо учесть материал, с которым нужно работать. Для деталей из черных или цветных металлов могут использоваться устройства ручной сварки.

Эта технология основана на том, что электрод, вставленный в электродержатель, начинает нагреваться при касании поверхности соединяемого элемента. Дело в том, что в момент контакта происходит замыкание электроцепи. После повышения температуры на кончике электрода его плавно отводят от поверхности детали на расстояние около 5 мм. При этом электрический ток начинает проходить по телу сварочной дуги.

Для повышения устойчивости разряда и защиты зоны сплавления от различных негативных воздействий технология ручной электродуговой сварки предусматривает введение в шов особенных компонентов, которые получили название раскислители. Обмазка электродного стержня, состоящая из таких веществ, обеспечивает необходимую чистоту и качество стыка.

• Электродуговая сварка под слоем защитного флюса

Выполнение таких операций производится по похожей технологии с использованием аппаратов электродуговой сварки автоматического действия. В роли электрода в данном случае выступает специальная проволока, подача которой осуществляется из бобины. Данная технология электродуговой сварки позволяет быстро проводить работу с деталями большой толщины. Перед выполнением соединения части конструкции должны пройти специальную подготовку, которая требует дополнительных временных затрат.

• Электродуговая сварка, которая выполняется неплавящимся электродом

Данный прием электродуговой сварки получает все более высокую популярность. Особенно распространены для такой технологии вольфрамовые стержни. Работа неплавящимися электродами осуществляется в газовой среде. Защитный газ (аргон, гелий, диоксид углерода) подается в зону сплавления через сопло аппарата для сварки. Эта технология может использоваться для соединения деталей из никеля, нержавейки и сплавов алюминия.

• Электродуговая сварка с применением плавящейся электродной проволоки

При выполнении сварки в газовой среде часто применяется электродная проволока, которая плавится при высокой температуре. Подается она в зону термического влияния из специальной бухты в автоматическом режиме. Вместе с проволокой (через то же сопло сварочного аппарата) поступает и защитный газ. Данная технология относится к газоэлектрической категории. Ее преимущество состоит в возможности настройки дуги путем изменения состава подаваемого газа.

Если у Вас возникли вопросы по поводу разработки и производства:

➜   корпусов для РЭА;

➜ корпусов для светодиодных табло и мониторов;

➜ экранирующих конструктивов для электронных устройств.

Технология электродуговой сварки с использованием плавящейся проволоки может быть применена для соединения химически высокоактивных металлов и сплавов (магний, нержавейка, медь и т. д.). Ее преимущество заключается в следующем:

• допускается сварка деталей, расположенных под различными углами друг к другу;
• отличный обзор зоны соединения;
• большая скорость сплавления;
• высокое качество и чистота сварных швов;
• возможность соединять как очень толстые, так и очень тонкие детали.

Еще один вариант технологии электродуговой сварки предполагает использование электродов с трубчатым сечением. Их производят из порошковой проволоки и смеси флюсов, обеспечивающих защиту сварочной ванны. В качестве присадки в процессе сплавления по этому методу выступает непосредственно электрод.

3 этапа технологии ручной электродуговой сварки

Технология ручной сварки предполагает формирование электродуги, удержание ее в нужной точке, перемещение электрода с целью создания сварочного шва.

Создание дуги

Формирование электродуги производится несколькими способами.

1. Непродолжительным прикосновением электрода к плоскости детали.

2. Быстрое перемещение электрода по поверхности металла, напоминающее чирканье спички.

После возникновения дуги для повышения ее устойчивости электрод отодвигается от поверхности детали. Расстояние, на которое следует отвести электрод, выбирается в зависимости от режима сварки и может составлять от 0,5 до 1 диаметра стержня.

Перемещение электрода

Для обеспечения надлежащего качества шва необходимо соблюдать специальную технологию перемещения электрода. Различают три вида движений.

1. Плавное поступательное перемещение с постепенным приближением и удалением электрода от поверхности детали.

2. Движение электрода вдоль оси стыка. Такое перемещение по технологии электродуговой сварки является основным. Его скорость зависит от режима сплавления, типа шва и силы тока.

3. Электрод перемещается перпендикулярно сварному шву. Это движение создает соединение элементов валиком. Уровень квалификации специалиста по электродуговой сварке должен обеспечивать уверенное держание дуги при всех вышеперечисленных вариантах перемещения электрода.

Образование сварного шва

Выбор параметра силы тока по технологии электродуговой сварки осуществляется с учетом вида стыка и диаметра электрода, который будет использован для соединения.

Для выполнения нижнего шва при работе с электродом, диаметр которого составляет 3 мм, необходимая сила тока находится в пределах от 75 до 100 А. Если подобный стык нужно выполнить 5-миллиметровым электродом, то параметры тока нужно устанавливать в диапазоне от 160 до 180 А.

Технология выполнения отвесного монтажа требует снижения показателя силы тока до 80 А для 3-миллиметрового электрода и до 150 А для 5-миллиметрового.

Выполнение верхних (потолочных) швов методами электродуговой сварки производится электродами с диаметром 3 или 4 мм. Для этого необходимо обеспечить силу тока в пределах от 70 до 100 А.

При соединении труб

Ввиду высокой ответственности работ, осуществляемых при строительстве трубопроводов, выполнению сварных соединений на них посвящен отдельный ГОСТ 16037 – 80.

Действие этого ГОСТа распространяется на элементы стальных трубопроводов, неразъемное сварное соединение которых производится с применением различных технологий. Могут быть задействованы ручные, полуавтоматически и полностью автоматизированные электродуговые процессы, а также применяться газовая сварка.

В последней материал трубы плавится от тепла, получаемого при сгорании смеси газов. Для безопасной работы с газами важно соблюдать соответствующие инструкции.

Для заготовок из алюминия

Алюминий, являющийся легкоплавким металлом, требует особого подхода при выборе технологии производства сварных соединений.

Этот металл при плавлении легко разбрызгивается, что препятствует созданию качественного шва. ГОСТ 14806 – 80 определяет дуговой процесс сварки алюминия и его сплавов в среде инертных газов.

Существуют государственные стандарты, нормирующие порядок производства работ по таким видам сварки, как точечная, импульсная лазерная, контактная.

ГОСТами охвачены практически все применяемые в сварочных процессах материалы и само используемое оборудование.

Условные обозначения сварочных соединительных швов, применяемые в конструкторской технической документации, также определяются ГОСТом.

Кроме ГОСТов, регламентирующих проведение сварки и применяемое для этого оборудование, действует несколько строительных норм и правил (СНиП), имеющих отношение к процессам создания сварных соединений.

Эти документы устанавливают нормы при производстве строительных и монтажных работ по возведению стальных конструкций разного назначения, требующих применения технологий сваривания металла.

Соблюдение каких норм требует технология электродуговой сварки

• Безопасность работ при электродуговой сварке

Чтобы получить полное представление о приемах выполнения неразъемных соединений металлов путем нагревания и расплавления, необходимо ознакомиться с техникой безопасности при работе со сварочными аппаратами. Начинающие специалисты нередко пренебрежительно относятся к защитным мероприятиям, что приводит к тяжким последствиям.

Отдельное внимание следует уделить безопасному использованию электрооборудования. Перед выполнением работ нужно проверить надежность изоляции силового кабеля. Запрещается использование электродуговой сварки под дождем или в условиях высокой влажности.

Работы должны выполняться с применением средств индивидуальной защиты. В первую очередь необходимо обезопасить глаза. В процессе электродуговой сварки выделяется большое количество ультрафиолетовых лучей, которые несут опасность для зрения работника. Для защиты глаз используется специальный щиток с затемненным стеклом.

• Техника исполнения работ

Сварочные работы выполняются с помощью энергии тепла, производимой электрическим разрядом. Для формирования сварочной дуги применяют электроды. Эти приспособления плавят края соединяемых деталей и способствуют соединению жидкого металла путем формирования шва. Электроды представляют собой проволоку определенного диаметра, на которую наносится специальный шлакообразующий слой. Для разных материалов и сплавов предназначаются свои виды электродов.

• ГОСТ: сварка ручная электродуговая

Существует отдельная система стандартов, определяющих особенности технологии электродуговой сварки. В нее входят типы соединений, качество электродов, требования по сплавлению алюминиевых деталей и т. д. Так, методика формирования сварных швов при изготовлении металлоконструкций регулируется ГОСТ 5264-80 (прямой/скошенный/скошенный с замком шов).

ГОСТ 14771-76 описывает нормы электродуговой сварки в газовой среде. Существуют также стандарты, которые определяют методы работы со сварочным оборудованием. На промышленных предприятиях к выполнению требований нормативов и стандартов относятся со всей серьезностью. Профессиональный специалист обязан знать и выполнять требования ГОСТ. Электродуговая сварка в бытовых условиях не так строго, но все же также должна выполняться согласно стандартам. К примеру, по ГОСТ 26-291-79 можно определить, какие именно электроды нужно использовать по технологии для того или иного металла.

В стандартах можно найти описание соединений конструкционных элементов:

• внахлест (часть одного элемента накрывает поверхность другой детали).
• встык (детали свариваются в одной плоскости).
• соединение углом.
• торцовая сварка в форме «Т».

ООО «Треком» специализируется на проектировании и изготовлении корпусов для РЭА. Предприятие укомплектовано новейшим профессиональным оборудованием – промышленными полуавтоматами и инверторами для электродуговой сварки.

Огромный опыт и высокая квалификация специалистов ООО «Треком» в области электродуговой сварки позволяет компании выполнять заказы любой сложности в точном соответствии с требованиями действующих ГОСТ.

Оставить заявку

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...

Читайте также:

Нержавеющая сталь AISI 430 — технические... Как отличить медь от латуни, сходства и... Магнитится ли нержавейка — AISI 304 12Х1... Компрессоры Remeza — поршневые, винтовые...