Что такое электродуговая сварка. Принцип работы электросварки

Знаменитая РДС – ручная дуговая сварка, народная любимица и самая популярная сварочная технология в течение долгого времени. Такое достижение дорогого стоит. Метод основан на использовании специальных электродов.

Все действия в РДС выполняются сварщиком вручную. Несмотря на популярность и, казалось бы, изученность этого способа, нам с вами невредно будет повторить основные факты и проверить, как на сегодняшний день поживает милая сердцу РДС.

Главное – дуга

Суть или технология ручной дуговой сварки – это формирование правильной и устойчивой дуги между концом электрода и сварочной ванной. Поджечь дугу быстрым касанием, чтобы она сразу загорелась и стабильно горела в дальнейшем – одно дело.

Правильно держать и вести электрод, соблюдая стандарты высоты расходника над поверхностью, скорости ведения электрода вдоль шва и много чего еще – дело другое. Знать нужно немало, уметь – тоже. Ну так современная сварка – тоже не погулять выйти, это поле с профессиональными игроками и высокой конкуренцией.

Здесь на художественной самодеятельности никто больше не проедет. Так что давайте повторять и разбираться в деталях и нюансах современной РДС.

Основные действия с помощью электродержателей:

• подача электрода в рабочую зону;
• поджиг электрической дуги;
• перемещение расходника вдоль кромок деталей;
• поддержка стабильного горения дуги.

Вместе с металлическим стержнем электрода плавится его специальное покрытие, хитрый состав которого образует защиту шва шлаком и газом от окисления. Сразу же после того, как погаснет дуга, шлак удаляется с поверхности рабочего участка.

Сварочный шов какой угодны для не получается из-за ограниченной длины электрода: как только стержень оплавится до конца, процесс нужно останавливать, чтобы его поменять. А такого рода перерывы неважно сказываются на качестве шва: из-за них в шве попросту образуются дефекты.

С этой бедой можно бороться, и прежде всего с помощью выполнения правил технологий. В технических характеристиках электродов, к примеру, всегда указываются параметры подходящего электрического тока к типу покрытия, диаметру стрежня и положению во время сварки.

Все это необходимо для оптимизации горения дуги и протяженности непрерывного шва – «не больше и не меньше, а в самый раз» — вот главное правило, которое, пожалуй, требует технология дуговой сварки.

Используемые плавящиеся электроды при процессе ручной дуговой сварки

Все проводники в продаже можно поделить на:

• Плавкие. Их сердцевина плавится и добавляется к расплавленному металлу двух заготовок, остается в шве. Она обмазана эффективным для создания газовой атмосферы флюсовым порошком.
• Неплавкие. Изготовлены из вольфрама и служат исключительно для подачи тока. Газ для ванны подается специальным шлангом.

Еще одно различие – диаметр сечения. Чем он больше, тем выше сила тока и шире максимальный шов. Подробнее в видео:

Присадочная проволока – что это

Еще одна разновидность. По сути, это крупный моток материала (алюминия, меди), который выполняет такие же функции, как и плавкий электрод, то есть проводит ток и одновременно является материалом для образования соединения между элементами конструкций. Отличие – отсутствие обсыпки, поэтому газ необходимо подавать извне. Второй вариант – посыпать флюсовый порошок вдоль образования шва.

Что варим с помощью РДС

Да практически все. Если говорить о сталях, то это и легированные, и нелегированные марки. Правда, есть ограничения в толщине, он должна быть не больше до 5-ти см. Слишком тонкие листы металла тоже не пойдут: если заготовка тоньше 1,5 мм, металл при РДС мгновенно прогорит.

Больше всего РДС подходит для работы с заготовками толщиной от 3,0 до 20,0 мм.

Конечно, в зависимости от состава металла меняется прочность шва. Она, например, снижается с повышением доли углерода в стальных сплавах. Иными словами, высокоуглеродистые стали варить методов РДС можно, но качество шва с точки зрения будет ниже.

Где ручная дуговая только не применяется, вот только некоторые из примеров:

• производство труб самого разного вила и назначения;
• машиностроение;
• судостроение;
• все ремонтные работы на многочисленных СТО;
• все виды коммунальных работ, где необходимо соединение металлов.

Поговорим об электродах

О современных электродах можно написать «Войну и мир», не меньше. Уж каких только сплавов и составов покрытий сейчас не делают — на любой вкус.

А если серьезно, то классификация сегодняшних электродов обширнейшая, новые технологии требуют соответствия химического состава всех без исключения частей расходников металлам свариваемых деталей. Эти материалы содержат вещества для стабилизации горения дуги, образования защитного шлака и т.д.

Функции у современных покрытий электродов вполне конкретные и ясные:

• Образование шлаков для защиты металла от кислородного окисления в воздухе и действия влаги.
• Образование газа для той же защиты. Он образуется в результате горения органических веществ, входящих в состав покрытия электрода.
• Так называемое раскисление шва – удаление из него окислов кислорода.
• Легирование основного металла за счет добавок в покрытии.

Для РДС выпускаются специальные электроды. Все они соответствуют свойствам наплавленного металла и снабжены в названии буквой «Э».

Число после буквы обозначает уровень временного сопротивления в килограммах на квадратный миллиметр. Если рядом стоит буква «А», состав электрода очень пластичен и имеет высокую ударную вязкость.

Снег, дождь и ветер

Варить можно хоть на потолке, то есть в любом положении. Но если есть возможность выбирать, удобнее работать все-таки в нижнем положении. Здесь можно и электрод взять побольше, и ток пустить посильнее, чтобы варилось мощно и быстро.

Если же вам приходится варить на потолке или располагаясь вертикально, бодрой и быстрой сварки у вас не получится: сварочная ванна будет маленькой, диаметр у электрода будет очень скромным, скорость работы снизится на порядок.

Ручная дуговая сварка позволяет работать в самых разных условиях внешней среды: хоть внутри помещений, хоть в открытом пространстве. Для этого метода не нужна подача газа или воды, что значительно упрощает рабочий процесс.

Единственное, что понадобится в обязательном порядке – это электропитание с его источником и кабелем. Длина кабеля – вопрос серьезнейший. Источник электричества может быть удален как угодно, но все дело в том, что чем кабель длиннее, тем больше он греется и, соответственно, повышаются тепловые потери.

Иногда используют генераторы на бензине или дизельном топливе. Ну а если вокруг вас снег, дождь, ветер и прочие природные напасти, защищайте рабочую зону, ведь вам нужно прежде всего ровное стабильное пламя дуги.

Принцип действия

В рамках данного метода на заготовки через стержень подается ток, который формирует сварочную дугу. Последняя представляет собой концентрированную лучистую энергию, которая нагревает металл до температуры плавления. Благодаря тому что ток подается строго в определенную точку, остальные части заготовки при данной схеме дуговой сварки не повреждаются.

Шов между металлическими изделиями образуется во время кристаллизации материала, который запускается сразу после того, прекращается нагрев. То есть данный процесс запускается во время остывания обрабатываемой зоны, в том числе и за счет принудительного охлаждения. В связи с этим соединению необходимо определенное время для набора прочности, определяемое скоростью остывания.

Теперь ток

РДС в этом плане универсальна – варить можно хоть на постоянном, хоть на переменном токе. Электроды могут быть специализированными, но есть и универсальные, которые подходят и для того, и для другого.

Если есть возможность выбирать, то это ток постоянный. С ним и дуга стабильнее, шов крепче и работать комфортнее.

Если вы работаете с постоянным током, у вас может быть два варианта полярности – прямая и обратная. При прямой полярности минусовый полюс подводится к электроду, а плюсовой – к металлической заготовке. При обратной полярности все наоборот: к электроду идут плюсы, к деатялм – минусы.

Общая информация

У этого метода есть дополнительные международные названия, аббревиатуры широко используются при изготовлении комплектующих. Можно встретить – MMA (Manual Metal Arc – дословный перевод нашего термина), российское сокращение РДС, или короче – РД. Метод придуман отечественным инженером Николаем Бернардосом, который впоследствии совершенствует свой прибор и создает разновидности. Патент на изобретение был куплен и внедрен в производство металлоконструкций во всем мире. Классический материал – угольный электрод, но есть новые изобретения, способы, задействующие плавящиеся стержни.

Пара слов о швах и их кромках

Пара слов о кромках. Если вы хотите, чтобы у вас получился проваренный и ровный шов высокого качества по всем параметрам, на металлических заготовках нужно сделать кромки.

Подробное описание разделки краев в зависимости от типа шва отлично прописаны в ГОСТе 5264-80, полностью посвященному РДС. Кромки бывают трех видов, которые различаются лишь по форме: V, R, X.

После сварки кромку нужно удалить. Это можно сделать просто – зубилом. Но в этом случае о качестве и эстетике шва придется забыть. Ровное и аккуратное удаление получится с помощью фрезерного или токарного станка.

Если применение станка невозможно из-за трудного доступа, кромки убираются кислородной резкой. Чистка кромок металлической щеткой от грязи, коррозии и окалины также относится к обязательным действиям.

• стыковой тип;
• швы внахлест;
• угловые;
• тавровые швы.

Также сварные соединения подразделяются исходя из положения в пространстве:

• нижний тип – самый распространенный, при котором свариваемые заготовки находятся под электродом;
• горизонтальный тип: заготовку фиксируют под углом, а электрод и процесс сварки – в горизонтальном положении;
• вертикальный тип шва, которые формируется снизу наверх. Это непростой вид из-за стекания расплавленного металла вниз;
• потолочный тип, когда шов находится сверху по отношению к электроду;

При сложных положениях в пространстве используется пониженный ток, а сама сварка производится короткими движениями.

Способы ручной дуговой сварки металла: сварочные работы в разных положениях

Это одно из самых крупных преимуществ установки РДС, потому что работник может находиться в любом отношении со свариваемыми поверхностями. Получится хорошее соединение, если придерживаться определенных технических норм.

Нижнее расположение

Наиболее привычное. Заготовка лежит на полу или невысоком столе, человек находится сверху. Хорошо закрепите детали и следите за плавным и равномерным образованием ванны.

Вертикальное

Из-за притяжения расплавленный металл будет стремиться стечь, могут образовываться подтеки. Легче работать сверху вниз, но лучше наоборот, так как капли раскаленного материала будут покрывать уже готовый, затвердевший шов.

Потолочное

Работу необходимо вести очень медленно, делая периодические интервалы. Так сплав будет успевать остывать и кристаллизоваться, чтобы не капать вниз. Также это способствует дополнительному прогреву.

Оборудование для РДС

Конечно же это аппараты ручной дуговой сварки. Метод дает широкие возможности для их выбора. Это может быть и традиционный трансформатор – ветеран сварочного движения, трансформатор в комбинации с выпрямителем и, наконец, герой нашего времени – аппарат для дуговой сварки под названием инвертор.

Последний вариант- самый популярный в силу дополнительных функций для облегчения работы сварщика: форсированной дуги и антизалипания. На инверторе могут работать даже юные дебютанты, швы в любом случае получаются ровными и крепкими.

Есть, конечно, нюанс – относительно высокая стоимость инвертора. Но овчинка выделки стоит благодаря высокой надежности в святом деле качества шва. Сварочное оборудование ручной дуговой сварки предлагается в самых широких продуктовых линейках – на любой цвет и вкус.

Безопасность при MMA способе

Всегда надевайте защитный костюм, обувь с прочными носами и массивной подошвой. Никогда не приступайте к работе в шлепках, с открытыми частями тела. Также следует надевать специальные сварочные перчатки – достаточно чувствительные к движениям, но хорошо защищающие. Будьте внимательны к глазам, всегда надевайте очки для сварки или используйте щиток. Тщательно подготовьте рабочее место, уберите легко воспламеняющиеся предметы. Вблизи всегда имейте огнетушитель и аптечку, так как деятельность связана с рисками.

Варим трубы

Одно из технологических преимуществ РДС перед другими методами – это сварка труб ручной дуговой сваркой.

К данному виду работ всегда имеются особые требования. И прежде всего это идеальная герметичность швов и устойчивость к значительному и длительному давлению. Именно поэтому швы на трубе варят в нижнем положении, где это только возможно.

Трубы варят стыковыми швами, других вариантов практически нет. Предварительная подготовка – формирование прихваток, без них сделать что-либо будет трудно. Если труба большая, и ее диаметр превышает 30 см, участки сварки будут в длину будут составлять не больше 20-ти см.

Плюсы РДС

• универсальность технологии в отношении применяемых материалов благодаря широчайшему выбору электродов на рынке;
• благодаря ручной подаче и ведению электродов сварку можно производить в любом положении, включая самые труднодоступные места;
• возможность быстро смены расходных и свариваемых материалов;
• удобная транспортировка оборудования;
• отличный способ варить трубы;
• метод по силам даже новичкам, если работать на инверторе.

Минусы РДС

Недостатки есть у всех методов, куда ж без них

У ручной дуговой минусы скромные:

• относительно низкая производительность, как и у всех ручных способов сварки;
• качество сварного шва в значительной степени зависит от квалификации сварщика, если работа идет не на инверторе. Инвертор нивелирует опыт работы;
• действие на организм вредных факторов сварки.

Следует заметить, что недостатки метода вполне можно считать его особенностями, которые обусловлены сутью физико-химического процесса.

Как выбрать сварочный аппарат

Выбор сварочного оборудования полностью определяется целями, условиями использования. Для бытовых нужд, изготовления несложных конструкций, ремонта сельскохозяйственной техники вполне достаточно недорогого аппарата средней мощности.

Легкие, производительные инверторы вытеснили громоздкие, тяжелые сварочные трансформаторы.

При выборе конкретной модели обращают внимание на следующие характеристики:

• Мощность прибора; максимальная величина не имеет большого значения, так как толщина заготовок неи превышает 5 мм; нижний предел должен быть как можно меньше; он позволяет сваривать очень тонкую жесть;
• По функциональным возможностям полуавтоматы, аппараты два в одном примерно одинаковы;
• Лучше выбрать модель известного бренда; изделие стоит дороже, но оно надежнее, качественнее; известные производители обеспечивают обслуживание, ремонт;
• Качество соединения зависит от опыта, умения сварщика, а не от стоимости оборудования; покупать самый дорогой аппарат точно не следует.