Ручне дугове зварювання

Ручне дугове зварювання- зварювання, джерелом енергії якого є електрична дуга.

ручне

Вимоги до електродів, які застосовуються при зварюванні в Україні, описані в ГОСТ 9466-75, ГОСТ 9467-75 і ГОСТ 10052-75.

Зміст

Ручне електричне зварювання з використанням вугільних електродів винайдено в 1882 році вченим Н. Н. Бенардосом. Винахід він запатентував у Німеччині, Франції, Україні, Італії, Англії, США. Надалі він розробив зварювання дугою у захисному газі, контактне зварювання.

Зварювання металевим електродом, що плавиться, винайдено вченим Н. Г. Слов'яновим в 1888 році.

Для ручного дугового зварювання характерно запалювання дуги, яке торкається електродів до металевого виробу, підтримка довжини дуги під час зварювання і переміщення електродів. При протіканні струму короткого замикання електрод у місці торкання нагрівається до високої температури, запалюється дуга і зварюється дугою з перенесенням матеріалу електрода або дроту в місце зварювання. Для захисту місця зварювання від газів, що містяться у повітрі, використовується захист місця зварювання газами (аргонне зварювання).

Ручне дугове зварювання поділяється на такі види:

  • одну, двох та багатоелектродну, що використовується для прискорення робіт та підвищення продуктивності праці;
  • зварювання при постійному та змінному струмі;
  • зварювання однофазною та трифазною дугою.

Залежно від довжини стику, що зварюється, і товщини зварюваного існують різні способи ведення шва:

  • Короткі шви до 250 мм. роблять способом – «на прохід».
  • Шви середньої довжини від 250 до 1000 мм. виконують від середини до країв східчастим способом дільницям.
  • Шви довгі роблять зворотноступінчастим способом від середини до країв.

Для ручного дугового зварювання використовують електроди, що плавляться і неплавляться. Електроди виготовлені з дроту та електродного покриття.

Вибір електродів залежить від ряду факторів, у тому числі присадного матеріалу, положення зварювання та необхідних властивостей зварного шва. Покриття використовують для підтримки стійкого горіння дуги; захисту зони зварювальної дуги від дії кисню, азоту, водню повітря. Щоб запобігти зварювальному забрудненню, в покриття вводять розкислювачі для очищення зварного шва, що покращує стабільність дуги та забезпечує процес легуючими елементами, що покращують якість зварювання.

Склад металу електродів схожий чи ідентичний металу основного матеріалу. Але часто існує невелика відмінність, яка сильно впливає на властивості одержуваного зварного шва. Наприклад, електроди з нержавіючої сталі іноді використовуються для зварювання виробів з вуглецевої сталі та для зварювання деталей з нержавіючої сталі з вуглецевою сталлю.

  • A - Кисле; RA - рутилово-кисле;
  • B – Основне; RB - Рутилоосновне;
  • C - целюлозне; RC - Рутилцелюлозна;
  • R - Рутилове; RR - Рутилове товсте;
  • S – інше.

Для ідентифікації електродів, американське зварювальне товариство надало електродам чотирьох- або п'ятизначних номерів і букв. Позначення електродів, виготовлених з м'якої та низьколегованої сталі, починається з літери Е, потім слідує число. Перші дві чи три цифри номера вказати межу міцності на розрив металу зварного шва, тисячу фунтів на квадратний дюйм. Передостання цифра 1 - електроди, що швидко твердіють, 2 - швидко заповнюють електроди для горизонтального зварювання. Зварювальний струм та тип покриття електрода визначаються останніми двома цифрами.

В Україні електроди,призначені для зварювання вуглецевих та низьколегованих сталей, а також легованих з підвищеною та високою міцністю маркуються так: першим ставиться індекс Е – електрод для ручного дугового зварювання та наплавлення; наступні цифри позначають межу міцності при розтягуванні кгс/мм2; індекс А інформує, що метал шва має підвищені властивості по пластичності та ударної в'язкості.

В Україні покриті електроди для ручного дугового зварювання або наплавлення регламентуються такими стандартами:

  • ГОСТ 9466*75 "Електроди покриті для ручного дугового зварювання та наплавлення. Класифікація та загальні технічні умови";
  • ГОСТ 9467*75 "Електроди покриті металеві для ручного дугового зварювання конструкційних та теплостійких сталей";
  • ГОСТ 10052*75 "Електроди покриті металеві для ручного дугового зварювання високолегованих сталей з особливими властивостями";
  • ГОСТ 10051*75 "Електроди покриті металеві для ручного дугового наплавлення поверхневих шарів з особливими властивостями".

У міжнародній практиці діючими стандартами електроди є стандарти ISO:

  • ISO 2560*73 "Електроди покриті для ручного дугового зварювання маловуглецевих та низьколегованих сталей. Система умовних

позначень" встановлює систему умовних позначень електродів залежно від складу покриття та характеристик металу зварного шва. Поширюється на покриті електроди, призначені для ручного дугового зварювання маловуглецевих і низьколегованих сталей з міцністю від 490 до 590 Н/мм2.

  • ISO 3580*75 "Електроди покриті для ручного дугового зварювання теплостійких сталей. Система умовних позначень".
  • ISO 3581*76 "Електроди покриті для ручного дугового зварювання корозійностійких та інших.високолегованих сталей. Система

Як джерела живлення для проведення ручного дугового зварювання використовуються понижуючі трансформатори з низькою вихідною напругою та великим допустимим струмом у сотні ампер. При зварюванні на постійному струмі використовуються випрямлячі, які перетворює змінний струм на постійний струм. В результаті, замість 220 при 50А, одержуваних від мережі, потужність, напруга від трансформатора становить близько 17-45 при струмах до 600 А. Використовуються різні типи трансформаторів, в тому числі інверторні машини. Струм від трансформаторів регулюється різними способами: зміни числа витків у котушці або шляхом зміни відстані між первинною та вторинною котушками (у рухомій котушці або з рухомим осердям). Інверторні джерела живлення мають менші розміри та вагу. Вони використовується високочастотне перетворення напруги мережі.

Електричні генератори та генератори змінного струму також використовуються як портативні зварювальні джерела живлення, але через низьку ефективність і великі витрати, вони рідше використовуються в промисловості.

Ручне дугове зварювання класифікується:

  • на вигляд електрода. Електроди можуть бути плавляться і неплавляться.
  • за видом дуги (вільна чи стисла)
  • за впливом дуги на метал (прямої чи непрямої дії, трифазною дугою).

Ручне дугове зварювання можливе за різних положень зварного шва в просторі. У міжнародній практиці прийнято правила визначення та позначення просторового розташування шва відповідно до стандарту EN ISO 6947 - Шви. Робоче становище. Визначення кутів нахилу та поворот [2] . Позначення відповідно до стандарту такі:

  • PA - зварювання в нижньому положенні стикового з'єднання аботаврового з'єднання в положенні "в човник";
  • PB - зварювання в нижньому положенні таврового з'єднання у положенні "в кут";
  • PC - зварювання горизонтального шва стикового з'єднання на вертикальній площині;
  • PD - зварювання кутового шва в стельовому положенні у положенні "в кут";
  • PE - зварювання стикового з'єднання в стельовому положенні;
  • PF - зварювання вертикального шва знизу догори;
  • PG - зварювання вертикального шва зверху донизу.

При зварюванні електроди переміщуються у трьох напрямках: по осі електрода - підтримки довжини дуги; вздовж осі валика – для утворення шва; упоперек шва - для отримання потрібної ширини шва та глибини проплавлення.

  • допускається зварювання у важкодоступних місцях;
  • зварювання в будь-яких положеннях у просторі (під кутом, вертикальне);
  • зварювання великого виду сталей, чавуну, кольорових металів через широкий вибір різних марок електродів;
  • простота та дешевизна зварювального обладнання.
  • якість з'єднань залежить від кваліфікації зварювальника;
  • низький ККД та продуктивність у порівнянні з іншими технологіями зварювання;
  • шкідливі умови процесу зварювання для оточуючих;
  • вплив магнітного дуття (відхилення дуги під дією магнітних полів, що виникають) на зварювальний процес при постійному струмі.

Для ручного дугового зварювання використовують трансформатори, випрямлячі, генератори, електродотримачі, маски зварювальника.

В даний час частіше використовуються легші за вагою зварювальні інвертори, які виробляються різними фірмами у великій різноманітності. Зварювальні трансформатори мають більшу вагу та більшу надійність.

Зварювальні маски зі світлофільтром захищають очі зварювальника від шкідливого впливу сильного ультрафіолетового випромінювання,що виникає при зварюванні. В даний час набули поширення маски «хамелеон» з автоматичними світлофільтрами, що включаються при запаленні дуги і вимикаються при її згасанні [3] .