Технологічний процес електродугового зварювання - складності та рішення

Технологія електродугового зварювання полягає в нагріванні деталей, що підлягають з'єднанню електричною дугою, яка зазвичай створюється між деталями та електродом. Температура дуги сприяє розплавленню електрода і поверхні елементів, що з'єднуються, в результаті чого утворюється зварний шов. При цьому розплавлений шлак виступає на поверхні зварювальної ванни, утворюючи захисний шар, що оберігає шов від окислення під час остигання.

Опис процесу

Спеціальні джерела живлення, що перетворюють струм, що надходить із електричної мережі, створюють дугу. Працюючи користуються як змінним, і постійним струмом. При використанні змінної напруга знижуватиметься на трансформаторі, тоді як при роботі постійним струмом останній випрямляється на спеціальному випрямлячі.

Технологічний процес електродугового зварювання передбачає застосування плавких і неплавких електродів. Плавкі електроди при створенні шва розплавляються самі. При використанні неплавких електродів оплавляється присадний матеріал, який подається до зварювальної ванни у вигляді спеціальних прутків.

Часто до зони з'єднання подаються захисні гази, такі як аргон, гелій, вуглекислий газ та суміші. Вони вводяться зварювальною головкою для того, щоб забезпечити захист металу зварювальної ванни від появи оксидів.

Існує кілька видів електродугового зварювання, що відрізняються основними параметрами виконання:

• автоматизацією процесу: ручне, напівавтоматичне, автоматизоване зварювання;
• способами захисту зварювальної зони: під флюсом, аргонно-дугова та газова;
• режимом подачі струму: зварювання під постійним, змінним струмом, імпульсне;
• сферою застосування: з'єднанняелементів із чорного металу, кольорового, у тому числі алюмінію, різних труб.

Пристрій електродугового зварювання

У процесі електродугового зварювання задіяний зварювальний апарат, деталі, електроди або присадний дріт. Майже завжди потрібно спеціальне обладнання, що забезпечує захист зварювальної зони.

Зварювальний апарат складається з потужного понижуючого трансформатора, що є джерелом струму. Трансформатор зварювального пристрою постійного струму комплектується випрямлячем, який служить для перетворення змінного струму, що надходить з електричної мережі, на постійний.

Не менш широке поширення мають інверторні джерела, принцип дії яких заснований на перетворенні змінного струму, що надходить з мережі на випрямляч, на постійний струм. За допомогою інвертора постійний перетворюється на змінний струм високої частоти, який згодом перетворюється на понижувальному трансформаторі.

Трансформатор стандартного змінного струму низької частоти 50 Гц важить значно більше зварювальних трансформаторів високої частоти. Перетворений струм використовується одразу або після випрямлення.

Крім трансформатора апарати для дугового зварювання оснащені безліччю допоміжних деталей та пристроїв: тримачі електродів, дроти та інше.

Дугове зварювання, технологія виробництва

Технологія зварювання електродами заснована на запаленні дуги миттєвим дотиком електрода до виробу, що з'єднується. Під час короткого замикання, що йде за цією дією, електрод відводиться убік по дузі (нагадує запалення сірника) або різко відривається (встик). Надійне запалювання дуги забезпечується відведенням електрода від виробу не менше 5 мм.

Найчастіше дляз'єднання стиків труб великого діаметра використовується технологія дугового зварювання покритими електродами.

Ручне електродугове зварювання використовується для всіх видів труб, що мають різний діаметр. Але зварювання великогабаритних виробів призводить до зниження продуктивності дугового зварювання. Максимальне збільшення сили струму підвищить продуктивність, але призведе до погіршення якості шва. Тому продуктивність та якість зварного стику підвищують, застосовуючи комбіновані варіанти зварювання.

Наприклад: основний шар з'єднання виконується за допомогою ручного електродугового зварювання, наступні – з використанням дроту, флюсу (напівавтоматичне зварювання), серед захисних газів (автоматичне зварювання).

Технологія ручного електродугового зварювання, її режим залежить від діаметра електрода, сили зварювального струму, напруги на дузі, швидкості пересування електрода по шву, виду струму та полярності.

Основні моменти

Дуга ведеться так, щоб деталі, що зварюються, оплавлялися по кромці, збираючи необхідну кількість наплавлення для якісного формування шва. Електрод до виробу повинен подаватись рівномірно. Це забезпечить постійну довжину дуги. Переміщення електрода повинне проходити не лише вздовж шва, а й упоперек з'єднання. Це сприяє збільшенню ширини шва та підвищенню його якості. Від товщини елементів, що з'єднуються, катета шва, і його положення в просторі, безпосередньо залежить діаметр електрода.

Шви можуть бути вертикальними, стельовими, нижніми, горизонтальними. Вертикальні, стельові та горизонтальні з'єднання робляться електродами, діаметр яких не залежить від товщини матеріалу, і не перевищує 4 мм. Багатошарові шви зварюються електродами 3-4 мм у діаметрі. Для зварювання нижніх швів використовуються більші елементи.

Віддіаметра електрода та виду зварного шва залежить сила струму. Величина струму збільшується до максимуму, коли потрібно підвищити продуктивність. Але це часто призводить до перегріву електрода. У цьому випадку відбувається обсипання верхнього шару, підвищеного розбризкування металу та утворення неякісного шва. Тобто сила струму, що застосовується, має обмеження. Слід пам'ятати, що при зварюванні вертикальних з'єднань силу струму потрібно зменшити на 10-15%, а при роботі зі стельовими швами – на 20% порівняно з нижнім з'єднанням.

При виборі полярності необхідно враховувати, що під час зварювального процесу анод нагрівається більше катода. Будь-яке відхилення від норми може призвести до пропалювання виробу. Щоб уникнути цього, тонкі поверхні краще зварювати, використовуючи струм зворотної полярності.

Застосування електродів з целюлозним видом покриття для зварювання кореневого шва дозволяє збільшити темпи зварювання, продуктивність та якість робіт.

Пороки зварного з'єднання

Основними дефектами зварних з'єднань при електродуговому зварюванні є:

• неповномірність шва;
• непроварений стик;
• перепали металу;
• проплавлення кромки;
• пропалювання виробу;
• підвищена пористість у місці з'єднання;
• освіта тріщин, кратерів, напливів.

Причин для цього кілька: неочищена поверхня виробів, що зварюються, невірно підібраний зварювальний струм або потужність пальника, відсутність рівномірності при подачі електрода або присадки та інше.

Тому при зварювальних роботах необхідний постійний контроль початку процесу, його перебігу та результату.

---