Технология электродуговой сварки

Электродуговая сварка является одним из способов соединения металлических заготовок путем сплавления.

Эта технология использует для нагрева свариваемых заготовок и расплавления материала электродугу. Температура используемой электродуги достигает уровня в 5000 градусов Цельсия.

В процессе сваривания металлов к электроду и заготовке, подвергающейся обработке для образования и поддержания электродуги подается электроток от спецоборудования, основу которого составляет сварочный аппарат. Под воздействием электротока происходит образование электродуги, разогревающей электрод и кромки заготовок до температуры плавления материала. В результате плавления образуется так называемая сварочная ванна. Этот элемент в своем составе содержит расплав металла. Шлаки, образованные при плавлении, всплывают на поверхности расплава и образуют защитный слой, предохраняющий расплав, находящийся в сварочной ванне от окисления кислородом воздуха. Шлак всплывает на поверхности расплава, так как имеет низкую плотность.

Описание технологии электродуговой сварки

Под воздействием электроэнергии происходит разогрев и плавление металла в ванне и по мере смещения, смещается образуемая под действием электротока зона расплава. На месте расплава формируется сварное соединение, называемое сварным швом. Энергия, требующаяся для проведения сварных работ, подается в зону проведения работ от специальных сварных аппаратов. Основой сварных аппаратов является специальный сварной трансформатор. Он преобразует электроток с высоким напряжением и небольшой силой в электроток, имеющий невысокое напряжение и высокую силу. Соединение материалов осуществляется под действием переменного или постоянного электротока.

В работе могут использоваться плавящиеся и неплавящиеся электроды. При использовании плавящегося элемента формирование шва сварного соединения осуществляется за счет смеси расплавов металлов, входящих в состав элемента и кромок изделий, а при использовании неплавящегося элемента в состав расплава входит металл присадочной проволоки, которая постепенно подается в зону плавки при проведении сварных работ.

Для обеспечения защиты расплава от окисления кислородом, содержащимся в атмосферном воздухе, используются различные защитные газообразные вещества и их смеси. К таким газам, обладающим защитными свойствами, относятся:

• аргон;
• гелий;
• углекислый газ.

Подача газов или их смеси осуществляется путем подачи газовой струи из сварочной головки при осуществлении процесса.

Для того чтобы повысить устойчивость образующейся электрической дуги в состав используемых электродов вводятся вещества легко подвергающиеся ионизации. К таким веществам относятся натрий, калий или кальций. Сварной процесс может отличаться по типу электротока используемого для соединения заготовок. При проведении работ используется постоянный и переменный ток. При применении постоянного тока, шов образуется при меньшем количестве образующихся брызг расплавленного металла.

Это обусловлено тем, что при применении постоянного тока не происходит перехода через ноль при смене полярности электротока, как это наблюдается при работе с переменным током. Для получения постоянного тока сварные аппараты оснащаются спецблоками выпрямления.

Классификация электродуговой сварки

Электродуговая сварка классифицируется в зависимости от уровня механизации, рода тока и его полярности, разновидности используемой электродуги, свойств применяемого сварочного электрода, типа защиты зоны образования расплава от влияния на него кислорода атмосферного воздуха.

В зависимости от степени механизации различают три типа процессов:

• ручной;
• полуавтоматический;
• автоматический.

Ручной способ осуществления процесса предполагает осуществление всех операций обеспечивающих сваривание в ручном режиме с участием человека.

Полуавтоматический способ предполагает организацию автоматической подачи присадочной проволоки в область расплава, остальные процессы, происходящие при проведении сваривания, осуществляются ручным способом с участием человека.

Автоматический метод предполагает осуществление всех процессов проведения сварочных работ в автоматическом режиме без участия человека.

В зависимости от рода применяемого тока выделяют электродуги, которые могут питаться:

• постоянным током, имеющим прямую полярность;
• постоянным током, имеющим обратную полярность;
• переменным током.

В зависимости от типа дуги выделяют процессы, осуществляемые под действием электродуг прямого или косвенного действия.

В зависимости от свойств используемого электрода различают следующие типы:

• сваривание при помощи плавящегося элемента;
• сваривание при помощи неплавящегося элемента.

Сваривание при помощи плавящегося элемента представляет собой наиболее распространенный способ соединения металлических заготовок путем сварки. Неплавящиеся элементы изготавливаются из угля, графита или вольфрама.

В зависимости от типа защиты от окисления кислородом воздуха различают несколько типов:

• с электродом без защиты;
• с защитой из шлака;
• с защитой из шлакогазовой смеси;
• с защитой из газовой смеси;
• с комбинированной защитой.

По условиям наблюдения за горением дуги различают:

• открытый тип;
• закрытый;
• полузакрытый.

При открытом типе контроль проводится посредством специальных защитных стекол, при полузакрытом типе наблюдение за дугой ведется также при помощи защитных стекол, а дуга частично скрыта расплавом и флюсом.

В последнее время все чаще начинает использоваться особый вид электродуговой сварки — плазменная сварка. В этом типе сварочного процесса электродуга используется для нагрева носителя, которым является водяной пар. При помощи дуговой сварки можно сваривать практически любого металла или сплава.