Дуговая сварка это: Принципы дуговой сварки

Принципы дуговой сварки

Дуговая сварка – это один из нескольких способов соединения металлов методом сплавления. Для этого в зоне соединения значительно повышают температуру, из-за чего края двух деталей плавятся и перемешиваются друг с другом или с расплавленным буферным металлом. После охлаждения и застывания между ними образуется металлургическая связь. Так как соединение представляет собой смесь металлов, чаще всего оно обладает такими же прочностными характеристиками, что и металл соединяемых деталей. Это большое преимущество над методами соединения без расплавления металлов (пайки и т. д.), которые не позволяют продублировать физические и механические характеристики основных металлов.

 

Рис. 1. Схема контура дуговой сварки

 

 

При дуговой сварке необходимое для плавления металла тепло выделяется электрической дугой. Эта дуга образуется между рабочим изделием и электродом (в виде стержня или сварочной проволоки), которую вручную или механически направляют в сварочную ванну.

Электрод может быть неплавким и служить исключительно для замыкания контура между рабочим изделием и наконечником. Также помимо переноса тока он может быть предназначен для добавления в сварочную ванну присадочного металла. В производстве металлоизделий чаще используется второй тип электродов.

Сварочный контур
Упрощенная схема сварочного контура показана на Рис. 1. Он состоит из источника постоянного или переменного тока, который подключается кабелями к свариваемой детали и электрододержателю.

Дуга возникает в момент, когда кончиком электрода прикасаются к рабочему изделию и сразу же приподнимают его от поверхности.

Температура дуги составляет около 3600ºC. Этого достаточно, чтобы расплавить основной металл и материал электрода, образуя при этом сварочную ванну, которую иногда называют «кратером». После того, как электрод переместится дальше, кратер застынет и образует сварочное соединение.

Газовая защита
Однако для соединения металлов простого перемещения электрода недостаточно.

При высокой температуре металлы склонны вступать в реакцию с содержащимися в воздухе химическими элементами – кислородом и азотом. Когда расплавленный металл в сварочной ванне вступает в контакт с воздухом, в нем начинают образовываться оксиды и нитриды, из-за которых намного падают прочностные характеристики металла. Поэтому многие процессы дуговой сварки предполагают какой-либо способ изолировать дугу и сварочную ванну с помощью защитного газа, пара или шлака. Это называют защитой дуги. Такая защита предотвращает или минимизирует контакт расплавленного металла с воздухом. Кроме того, защита может улучшить сварочно-технологические характеристики. В качестве примера можно назвать гранульный флюс, который, помимо прочего, содержит деоксиданты.  

 

Рис. 2. Защита сварочной ванны с помощью покрытия электрода и слоя флюса на наплавлении.

 

На Рисунке 2 показана типичная схема газовой защиты дуги и сварочной ванны. Выступающее за границы электрода покрытие плавится в точке контакта с дугой и образует облако защитного газа, а слой флюса защищает еще не застывший металл наплавления позади дуги.

Электрическая дуга представляет сбой достаточно сложное явление. Хорошее понимание физики дуги поможет сварщику лучше контролировать свою работу.

Природа дуги
Электрическая дуга представляет собой ток через дорожку ионизированного газа между двумя электродами. При этом возникающая между отрицательно заряженным катодом и положительно заряженным анодом дуга выделяет много тепла, так как в ней постоянно сталкиваются положительные и отрицательные ионы.

В некоторых условиях сварочная дуга не только вырабатывает необходимое для плавления электрода и основного металла тепло, но и переносит расплавленный металл с кончика электрода на рабочее изделие. Существует несколько технологий переноса металла. Например, среди них можно отметить:

1. Перенос силами поверхностного натяжения (Surface Tension Transfer®), когда капля расплавленного металла касается сварочной ванны и втягивается в нее силами поверхностного натяжения;
2. Струйный перенос металла – когда электрический разряд выталкивает каплю из расплавленного металла на кончике электрода в сварочную ванну. Такой процесс хорошо подходит для потолочной сварки.

При использовании плавкого электрода жар от дуги расплавляет кончик электрода. От него отделяются капли металла, которые пермещаются через дугу к рабочему изделию. При использовании плавкого электрода жар от дуги расплавляет кончик электрода. От него отделяются капли металла, которые направляются через дугу к рабочему изделию. При использовании угольного или вольфрамового (TIG) электрода этого не происходит. В таком случае металл наплавления поступает в соединение из второго электрода или проволоки.

Большая часть тепла дуги поступает в сварочную ванну через расходуемые электроды. Это позволяет обеспечить более высокую термическую эффективность и сконцентрировать зону термического воздействия.

Так как для замыкания электрического контура нужна ионизированная дорожка между электродом и рабочей поверхностью, простого включения тока будет недостаточно. Необходимо «поджечь» дугу. Этого можно добиться кратковременным повышением напряжения или прикосновением электрода к контактной поверхности до тех пор, пока она не нагреется.

Для сварки может использоваться как постоянный ток (DC) прямой или обратной полярности, так и переменный (AC). Выбор рода и полярности тока зависит от конкретного процесса сварки, типа электрода, газовой среды в зоне дуги и свариваемого металла.

Аргонно-дуговая сварка – что это?

          Начнем с того, что вообще означает аргоновая сварка. Сейчас аргон используется во многих производственных процессах, и в сварке в том числе. Аргон по сути своей —  инертный газ. Благодаря такой химической инертности, аргон не реагирует со свариваемыми материалами, и выступает в качестве защиты их от воздействия атмосферных газов, таких как — углекислый газ, кислород,  азот, водяные пары и других вещества, которые могут повлиять на процесс  сварки. Именно по этому, ему дали название  —  аргоновая сварка. 

       Аргонно-дуговая сварка отличается тем, что в её технологии используется электрическая дуга и газ. Происходит так называемое электро-газовое соединение металлов.

          Аргонно-дуговую  сварку принято разделять на два вида:  автоматическая и ручная. Каждый из этих видов сварки в свою очередь бывают как с плавящимся электродом, так и с неплавящимся электродом. Электрическая дуга плавит свариваемые кромки материала, соединяя их. Сам аргон защищает место свариваемых  деталей от вредных примесей и газов, т.е. он вытесняет кислород из рабочей ванны и происходит изолирование самого места сварки от воздействия внешней среды.

        Главное не забывать, что аргон — это всего лишь защитный газ при сварке. А сама сварка является  электрической. Поэтому такую сварку еще называют аргонно-дуговой, что на самом деле  тоже самое.

Автоматическая аргонно-дуговая сварка

Рассмотрим  конкретнее, как работает автоматическая аргонно-дуговая сварка плавящимся электродом.

        В процессе сварки электрод (проволока) подается автоматически. И на полуавтоматических сварочных автоматах точно так же, только отличие в том, что там проволока подается автоматически, а все остальное выполняет человек в ручную.

         Отличие автоматической аргонно-дуговой сварки с неплавящимся электродом в том, что в качестве электрода, который не плавится, применяют чаще всего вольфрам или графит, а в качестве защитного газа используют аргон. Вся работа выполняется роботами, запрограммированными на определенные действия.

Ручная аргонодуговая сварка

           Ручная аргоновая сварка плавящимся электродом. В качестве защитного газа используют аргон. А в качестве электрода используют так же проволоку, которая подается автоматически и называют ее электродом.

При ручной аргонной сварке с неплавящимся электродом, электрод не плавится, а материал для сварки подается непосредственно сварщиком.

Делая выводы из вышесказанного,  аргонная сварка — это довольно не сложный способ соединения металлов, но требует большого опыта от сварщика чтобы действительно качественно выполнять сварочные работы на различном сварочном оборудовании с различными металлами.

—> Узнать стоимость работ по аргонной сварке деталей двигателя у нас

---

Для аргонодуговой сварки применяют следующие обозначения:

РАД — ручная аргонно-дуговая сварка с неплавящимся электродом,

ААД – автоматическая аргонно-дуговая сварка с неплавящимся электродом,

ААДП – автоматическая аргонно-дуговая сварка с плавящимся электродом.

Сварка вольфрамовым электродом обозначается так:

TIG – Tungsten Inert Gas (Welding) – сварка вольфрамом в среде инертных газов

GTAW – Gas Tungsten Arc Welding – газовая дуговая сварка вольфрамом

Сварка ручная дуговая — что это такое и принцип действия

Прежде чем приступать к рассмотрению сущности процесса и технологических особенностей, стоит привести разъяснение терминологии.

Сварка ручная дуговая – операция сваривания металла, в качестве источника энергии выступает электрическая дуга.

Электросварка – метод сваривания металлов, который во время нагревания и расплавления предполагает использование электрической дуги, температурный диапазон может достигать 7000 °С и превосходить температурные значения оплавления любых металлов.

Дуговая сварка неплавящимся электродом – осуществляется в защитных средах инертных газов (например, в среде аргона). Один из методов дугового сваривания путем плавления, используемый при обработке алюминия, магния и его сплавов, нержавейки и иного неферромагнитного металла. Процесс работы с неплавким элементом схож с газовой автогенной сваркой. В итоге использования данного метода получаются высококачественные швы.

Механизированная сварка плавящимся электродом – одна из разновидностей дугового способа, процесс которой предполагает подачу плавящегося элемента, перемещение дуги и деталей при помощи механизмов. Во время задействования механизма, без управления оператором, она считается автоматической дуговой сваркой.

Далее разберем более подробно сущность электродуговой сварки, что это такое и технологические нюансы работы с ней.

Принцип действия

Электрическая энергия от сторонних источников (сварочные трансформаторы, агрегаты, преобразователи, инверторные устройства) для получения и работоспособности дуги подается к электроду и свариваемым деталям. Она может быть от источников переменного и постоянного тока.

Схема дуговой сварки предполагает следующие процедуры. Во время соприкосновения рабочей части и детали возникает сварочный ток. Воздействие повышенной температуры расплавляет кромки деталей и электродных концов. Образуется, как ее называют, сварочная ванна, находящаяся определенное время в расплавленном состоянии. В ней металл детали и электрода смешиваются, а с помощью шлака образуется защитная поверхность. После застывания получаются соединения сварные.

Процедура может реализовываться плавящимся и неплавящимся элементом. В случае использования плавящегося, сварной шов формируется за счет расплавления непосредственно электрода. Применение неплавящегося расплавляется присадочная проволока, которая подводится к точке сваривания.

Электрод является стержнем, имеющим диаметр до 1 сантиметра, закрепляемый в держателе. При его прикосновении к металлу замыкается электрическая цепь. После этого его конец начинает нагреваться. Затем после отведения на расстояние до 5 мм появляются дуговые разряды, продолжающие поддерживать наличие тока в цепи. В месте размещения дуговых разрядов осуществляется активное нагревание и деталь начинает плавиться.

Для осуществления процесса требуется наличие источника питания, имеющего низкое напряжение и высокий уровень тока.

Ручная дуговая сварка. 1 — электродное покрытие, 2 — электрод, 3 — защитный газ, 4 — место расплава металла, 5 — заготовка, 6, 7 — шов

Классификация и способы

Классифицировать виды ручной дуговой сварки можно по различным признакам: механизация, вид тока, полярность, применяемые рабочие части и т.п. Подробнее далее.

Можно выделить следующие способы дуговой сварки:

• Ручная дуговая. Предполагает использование только ручной работы человека без применения механизмов;
• Механизированная. Схема ручной дуговой сварки этого типа предполагает осуществление механизации процедуры подачи проволоки к точке сваривания, а части процессов руками человека;
• Автоматическая. Предполагается полная механизация процессов создания дуги, регулировки ее длин, перемещений. Является наиболее стабильным методом сварки.

Выбор будет зависеть от способов зажигания, поддерживания сварочной дуги, операций и способов движения электродов, окончания процессов.

Существуют также способы ручной дуговой сварки следующего типа:

• Пучком. Принцип основывается на связывании в пучок нескольких электродов, сваривании их торцов и установке в держателе. Из-за поочередного горения каждого стержня их нагрев при определенном токе будет меньше в сравнении с использованием одиночного электрода. Это позволяет применять больший диапазон токов и повышать производительность.
• Сварка лежачим электродом. Данный способ сварки электродуговой предполагает укладку длиной 500-1200 мм с обмазкой в разделанный стык или угол. На него накладывается брус из меди, имеющий продольную канавку. Заготовка и электрод подключаются к источнику тока. Угольный стержень поджигает дугу, уходящую под брусок. Она перемещается по стыку, плавя рабочий элемент и сваривая кромку. Получается шов. Оптимальным метод является в труднодоступном месте или значительном горизонтальном расстоянии под сварку.
• Сварка наклонным. Еще один метод увеличения производительности. Электрод закрепляется в зажиме, имеющем обойму, перемещающуюся под своей массой по стойке. Когда зажигается дуга и он начинает оплавляться, то обойма будет опускаться вниз. Электрод будет изменять свое положение при сохранении постоянного угла наклона к поверхности детали.

Исходя из типа используемого тока выделяют следующую сварку дуговую:

• Прямой полярности постоянного тока. Минус находится на электроде;
• Обратной полярности. На электроде находится плюсовой контакт;
• Использование переменного тока.

Тип дуги определяет следующие различия:

• Прямого действия. Определяется как зависимая дуга;
• Косвенного действия – независимая.

Первый метод предполагает использование дуги меж электродами и свариваемыми элементами, являющимися элементом цепи. Второй – розжиг дуги происходит меж 2 электродов.

Исходя из применяемых рабочих элементов, выделяются:

• Дуговая сварка плавящимся электродом;
• Применение неплавящегося элемента – угольный, графитовый, вольфрамовый.

Применение плавящегося варианта – наиболее распространенный способ. Может проводиться с применением одного или нескольких электродов. Исходя из этого Ручная электродуговая сварка может быть разделена на, использующую один, два или многоэлектродную, которая применяется в целях повышения скорости и качества работы.

Исходя из длин свариваемых стыков, а также толщин свариваемых заготовок можно выделить методы создания швов:

• Короткий – до 250 миллиметров;
• Средний – длиной 250-1000. Выполняется путем прохода от середин заготовки к ее краям ступенчатыми переходами;
• Длинный. Применяется обратноступенчатый способ, переходы аналогичны предыдущему методу.

Используемые электроды

В электродуговой сварке может применяться плавящийся и неплавящийся электрод. Они изготавливаются из проволоки с защитным покрытием.

Процесс выбора электрода будет зависеть от многих нюансов, включая присадочные материалы, положения, необходимых характеристик сварных швов. Выбор покрытия определяет процесс устойчивости сварочной дуги, обеспечение защиты зоны ее действия от влияния химических веществ, содержащихся в окружающей среде. Для предотвращения загрязнения в покрытия может вводиться раскислитель. Он необходим для очистки швов, обеспечивает стабильное поддержание дуги, добавляет легирующих элементов, которые улучшают конечное качество швов.

Металл в электродах используется аналогичный свариваемому основному. Периодически внедряют отличный, который может влиять на характеристики получаемых сварных швов. К примеру, из нержавейки может использоваться для сваривания заготовок из стали с повышенным содержанием углерода, а также соединения нержавейки с подобной сталью.

В составе могут находиться различные вещества: рутил, фториды, целлюлозные компоненты и т.п. К примеру, для рутиловых характерна простота применения и эстетический внешний вид швов. Однако они отличаются повышенной хрупкостью, т.к. содержат много водорода. Для инструмента с фторидом кальция характерна гигроскопичность из-за чего необходимо хранить без влияния влаги. Из них получаются прочные сварные соединения, но довольно грубые.

По международным стандартам используются следующие обозначения электродов для дуговой сварки:

• A – кислые; RА – рутилово-кислые;
• B – основные; RВ –рутилосновные;
• С – целлюлозные; RС – рутилцеллюлозные;
• R — рутиловые;  RR – рутиловые толстые;
• S – другие типы.

По российским стандартам для электродов, предназначенных для сваривания углеродистой, низколегированной, легированной с высокой прочностью стали маркировка наносится следующая:

• Э – электроды для ручного использования и наплавления;
• Следующее цифровое обозначение определяет уровень прочности во время растяжения;
• Наличие индекса A свидетельствует о том, что швы обладают повышенными пластичными свойствами и ударной вязкостью.

Источники питания

В качестве источника могут применяться трансформаторы, имеющие низкое выходное напряжение и высокий ток до нескольких сот ампер. Во время использования постоянного тока применяется выпрямитель, преобразующий переменную составляющую в постоянную. Могут применяться разнообразные виды, включая инверторы, которые обладают меньшим весом и габаритами. Они используют принцип высокочастотного преобразования напряжения.

Сила тока может меняться различными методами: изменением количества витков на катушках или расстояний меж вторичными и первичными катушками.

Положение электродов во время работы

Расположение рабочей части будет зависеть от положений швов. Можно выделить следующее размещение: нижние швы, вертикальные, горизонтальные на вертикальных плоскостях, потолочные. Вертикальные швы могут создаваться в любом направлении как снизу вверх, так и наоборот.

Сущность процесса и основные направления движения во время работы можно изучить на изображении.

Основы безопасности при работе

Изучая основы дуговой сварки нельзя не упомянуть о том, что она является одной из наиболее опасных и способных причинить значительный вред здоровью сварщика. Основной опасностью является присутствие очень яркого света. Он может нанести ожоги. Если этого не удалось избежать, то рекомендуем изучить статью о том, что делать если произошел ожог от сварки. Помимо этого световой диапазон способен наносить ущерб и коже. Поэтому помимо защитной маски необходимо применять защитную одежду с перчатками. Техника безопасности при электродуговой сварке также предполагает то, что нужно учитывать следующие моменты:

1. Помимо света происходит разброс раскаленного металла в виде окалины. Чтобы избежать ожога от них необходимо одеваться в плотную одежду и обувь, способную защитить от раскаленных частиц. Это можно отнести и к работе над головой. Необходимо иметь защитных головной убор, рукава плотно застегнуть, а на кисти рук надеть перчатки.
2. При отсутствии спецодежды для сварщика рекомендуется использовать элементы одежды из хлопчатобумажной ткани, т.к. она имеет большую стойкость к возгоранию нежели синтетика.
3. Сварочные мероприятия должны выполняться в качественно проветриваемых помещениях/улице, т.к. при электрической сварке выделяется значительное количество вредных паров и газов. Надышавшись ими можно получить отравление.
4. Перед началом работ необходимо подготовить воду или огнетушитель, чтобы в случае пожара из-за разлетающейся окалины было чем тушить. Нужно учесть, что в непосредственной близости возле места сварочных работ не должно быть взрывоопасных и пожароопасных материалов.
5. Нельзя допускать контактов токоведущей части оборудования с жидкостью. В противном случае можно получить поражение электрическим током.
6. По завершении работ на поверхности образуется шлак. Его необходимо удалять с помощью молотка. При ударе он может разлетаться на значительные расстояния. Поэтому обязательно нужно использовать защитные очки или маску.

Техникой безопасности при ручной дуговой сварке ни в коем случае нельзя пренебрегать. В противном случае можно получить серьезные травмы.

Скачать ГОСТ

ГОСТ 5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры

ГОСТ 14771-76. Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры

Сварка ММА что это такое

Когда возникает необходимость соединить два металлических листа, элементы труб; сделать забор или лестницу из железа, используют обычную дуговую сварку и электроды. Метод был изобретен еще в 1882 году. Впервые электрическую дугу для соединения металлических заготовок использовал русский ученый Н.Н. Бенардос. Первым использованным электродом стал угольный.

Новый метод стал востребованным в промышленном производстве и на строительстве железнодорожных магистралей. Электродами служила обыкновенная стальная проволока, не имеющая никакого покрытия. Поэтому сварной шов по составу практически не отличался от цельного металла. В силу того, что не было никакой защитной среды, внутри расплава было много дефектов: трещин, пустот и раковин. В корне ситуация изменилась после появления штучных электродов с обмазкой. Впервые такой расходник был изготовлен в 1907 году шведским изобретателем Кьельбергом, а обмазка представляла собой слой из силикатного клея.

Что такое сварка ММА

Аббревиатура MMA является производной от английского Manual Metal Arc – ручная металлическая дуга. Таким сокращением принято обозначать дуговую ручную сварку. Основа процесса обеспечивается за счет подключения к сети энергоснабжения, с последующей передачей напряжения на в рабочую область. Для этого предусмотрены специальные кабели. Один из них на конце имеет специальный зажим, который крепится к заготовке. Другой проводник укомплектован держателем электродов.

Во время работы ручной сварки расходуется тепловая энергия электрической дуги, сгенерированной в результате замыкания электрической цепи с одним потребителем. Выработанное тепло передается на заготовки. Его настолько много, что металл не выдерживает и начинает плавиться, образуя так называемую сварную ванночку. После прекращения подачи электричества перестает генерировать электродуга, сварочная ванна отдает скопившееся тепло и, остывая, кристаллизируется. В результате получается сварное соединение.

Наряду с плавлением металла расходуется электрод. Он тоже плавится под воздействием температуры и в виде капель переходит в ванну, образуя с металлом заготовки расплав. Для электрической сварки используются электроды, представляющие собой стальной пруток. Он покрывается специальной обмазкой, которая отличатся по своему составу в зависимости от предназначения электрода.

При горении электрода в ванну попадает не только расплавленный металл, но и элементы обмазки. Поэтому сварной шов отличается от металла по составу. Кроме этого, обмазка при горении выделяет газы, окутывающие рабочую область. Тем самым они предохраняют металлический расплав от быстрого окисления под воздействием атмосферной влаги.

Читайте также: Виды сварки

Основы процесса сваривания металлов

Прежде всего сварщик определяется с каким током ему предстоит работать в конкретном случае. Сварочные аппараты генерируют переменный или постоянный ток, но многие модели, реализуемые в наши дни, способны функционировать в двух режимах. В случаях, когда отдается предпочтение переменному току, нужно иметь ввиду, что в таких условиях электрическая дуга менее устойчива. В дополнение к этому шов при переменном токе менее качественный, чем при постоянном. При работе с некоторыми металлами или их сплавами альтернативы постоянному току просто нет.

Следующий этап – выбор полярности, которая может быть двух видов:

• прямая. Минус устанавливается на электрод, а положительный заряд поступает на клемму «массы». При таком подключении ток от электрода поступает на заготовку, а сам расходник остается холодным. Оптимальный вариант для скоростного сваривания листового металла и в ряде иных случаев. Активно используется в узкоспециализированных областях производства, а также в строительстве;
• обратная. Подключение к сети снабжения осуществляется в противоположном порядке по сравнению с прямым: плюс подается на электрод, а минус – на массу. Ток протекает по направлению от заготовки к электроду. Такой способ подключения считается более распространенным.

Когда полярность определена, а провода подключены, настало время выбрать силу тока. Она зависит от толщины заготовок и подбирается из расчета 30-40А на 1 мм. Нужное значение выставляется регулятором на панели инструментов.

Подошло время разжечь сварочную дугу. Это не всегда простой этап выполнения работ и его результат зависит от большого количества объективных факторов. Каждый сварщик сам подбирает наиболее удобный для себя способ розжига. Хотя их совсем и немного – только два: можно сделать пару-тройку чиркающих прикосновений, а можно получить контакт серией коротких резких ударов.

Подошло время разжечь сварочную дугу. Это не всегда простой этап выполнения работ и его результат зависит от большого количества объективных факторов. Каждый сварщик сам подбирает наиболее удобный для себя способ розжига. Хотя их совсем и немного – только два: можно сделать пару-тройку чиркающих прикосновений, а можно получить контакт серией коротких резких ударов.

Удерживать дугу стабильной несложно. Достаточно соблюдать одинаковое расстояние между крайней частью электрода и рабочей поверхностью. Если расстояние станет большим, то дуга, скорее всего погаснет. А если придвинуть электрод к металлу очень близко, то он прилипнет к заготовке. В этот момент очень важно резко отдернуть расходник от детали, поскольку в противном случае он прикипит и придется срезать болгаркой.

Для образования сварочной ванны следует ненадолго задержать электрод в одном месте. Как показывает практика, достаточно двух-трех оборотов электрода в начальной точке сваривания, чтобы металл начал плавиться. Желательно, чтобы жидкий металл не сильно расходился. И был одинаковым по всей ширине сварного шва. Новичку на первых порах будет сложно добиться хорошего результата. В этих делах очень важна практическая сторона. Однако потраченное на тренировки время позволит в итоге научиться положить сварной шов хорошего и отличного качества.

В самом начале выполнение сварочных работ кажется уж очень непростым технологическим процессом. На самом деле обучение не займет много времени. На первых порах следует освоить основные приемы, поработав с разными по форме и материалу заготовками. В процессе обучения следует как можно больше экспериментировать силой тока. Это поможет быстрее освоить сварку ММА. Сваривание металлов ручной дуговой сваркой является наиболее распространенным методом. Он востребован в строительстве, производстве, ремонте и в бытовых условиях.

Читайте также: Марки электродов для ручной дуговой сварки

Плюсы и минусы ручной дуговой сварки MMA

Сварочный аппарат стоит покупать только после того, если есть твердое убеждение, что он будет востребован постоянно, а не пополнит число ненужных предметов после одного или нескольких сеансов сварки. Как и любой иной метод сваривания металлов технология ММА имеет свои положительные и отрицательные стороны.

Положительные моменты MMA:

• можно соединять почти что все виды металлов;
• сварочные работы можно выполнять в любом пространственном положении и даже в условиях ограниченного пространства;
• аппарат допускается использовать при самых разных атмосферных условиях за исключением осадков;
• невысокая стоимость оборудования, что позволяет применять его в быту.

Недостатки аппаратов ММА:

• сравнительно с полуавтоматической установкой он обладает низкой продуктивностью;
• уровень сварочного шва очень сильно зависит от квалификации сварщика;
• технологический процесс является достаточно сложным процессом: возможно залипание электрода, возникают сложности при розжиге дуги;
• электронная обмазка может испариться, что ухудшает условия формирования шва.

Минусы, если вникнуть в суть вопроса, таковыми даже не являются. Как минимум, часть из них. К примеру, сравнительно невысокая производительность оборудования. Сварка в большинстве случаев не является основным технологическим процессом, а только вспомогательным. К примеру, в строительстве сварочные работы занимают очень маленькую долю от общего процесса. И даже малопродуктивное оборудование вполне справляется с поставленными задачами. Автоматические или полуавтоматические установки в этом случае были бы избыточными с точки зрения продуктивности.

Что касается квалификации сварщика, то увы, человеческий фактор имеет первостепенное значение на любо производстве. И это не является недостатком сугубо ручной сварки, но имеет отношения к любому иному технологическому процессу с участием человека. К тому же, ничто не мешает специалистам повышать свою квалификацию. К тому же разработчики и производители прилагают большие усилия, чтобы упростить эксплуатацию сварочных аппаратом. Большинство современных моделей оснащены такими полезными функциями как «антизалипание», «горячий старт» и другими.

На фоне минусов, которые в большинстве случаев не являются основание для отказа от использования ручной дуговой сварки, плюсы являются очень существенными. Являясь по сути универсальным оборудованием, сварки ММА эксплуатируются в разных условиях и областях производства. Сравнительно с полуавтоматами и аргонодуговыми сварками, аппараты доступны по стоимости и неприхотливы в эксплуатации.

Читайте также: Ручная сварка для начинающих

Виды сварочного оборудования

Покупка дуговой сварки сопряжена с выбором оптимального варианта оборудования. На решение влияет не столько цена, сколько функциональные возможности и рабочие параметры установки. До того, как перейти к сравнению характеристик, следует определиться с наиболее подходящим видом оборудования. На рынке представлены:

• трансформаторы. Полностью механические, с ручным управлением, неприхотливые в использовании и очень надежные аппараты. Основу установки составляет катушка с намотанной проволокой. Она преобразует энергию из сети электроснабжения в сварочный ток. Область использования ограничивается тем, что сваривание возможно только на переменном токе. В большинстве случаев аппараты используются стационарно, поскольку имеют большие габариты и вес;
• выпрямители. Оборудование переменный ток преобразует в постоянный. Это дает возможность получить на выходе аккуратный, ровный и прочный шов. Установки имеют приличные габариты, а для работы с ними требуются хотя бы минимальные навыки сварщика;
• инверторы. Современный вариант сварочного оборудования, использование которого максимально упрощено за счет дополнительного функционала. Массивную катушку преобразователя разработчики заменили маленькой электронной платой. Выпрямитель изначально встроен в корпус, благодаря чему на выходе постоянный ток. Стабильность выходного напряжения контролируется микропроцессором. Большая часть представленного на рынке оборудования оснащена функциями антизалипания, форсажа сварочной дуги и быстрого розжига. По сравнению с трансформаторными аналогами оборудование имеет в разы меньший вес.

Для бытовых потребностей идеально подходят именно инверторы, обладающие хорошим функционалом и небольшим весом.

Читайте также: Сварочные электроды: виды и назначение

Точечная и дуговая сварка

Точечная сварка
   Точечная сварка металла является одним из видов контактной сварки. По принципу действия это один из наиболее простых способов:
       — ток требуемой силы подается через металлические поверхности свариваемых частей и одновременно через электроды;
       — после такого воздействия происходит разогрев и плавление металла;
       — в месте соприкосновения электрода и металла возникает ядро сварной точки;
       — благодаря возникновению ядра происходит скрепление деталей, которые свариваются друг с другом за счет атомного приближения металлов и возникновения взаимного атомного притяжения.

   Для обеспечения стабильного и качественного процесса точечной сварки, свариваемые части должны быть предварительно зачищены и обезжирены. Кроме того, следует обеспечить условия для последующего охлаждения сварного соединения и всего изделия. Для этого необходимо учитывать особенности данного металла, чтобы сварное соединение не пришло в негодность.

   Обычно точечная сварка применяется, когда необходимо соединить два металлических элемента толщиной не более 5-6мм. Связано это с тем, что в процессе сварки на каждый из электродов воздействует осадок, образующийся при сварке, что уменьшает его срок службы. Часто прочность сварной точки, а также всего соединения в целом имеет отношение к диаметру ядра сварной точки. Сам же диаметр зависит от толщины металла, силы тока, давления и временного промежутка прохождения тока сквозь металл. Отсюда можно сделать вывод, что повышение промежутка прохождения тока по электродам и металлическим частям одновременно увеличит ядро сварной точки. Повышение размеров ядра ведет к ослабеванию внешней оболочки и уменьшению прочности соединения. Помимо этого, передержание электродов во время сварки становится причиной растрескивания оболочки сварной точки и разлива металла в расплавленном состоянии.
   Различают одностороннюю и двустороннюю точечную сварку, что связано с толщиной металла, его составом и сварным соединением.

   Дуговая сварка
   При дуговой сварке к свариваемым частям и проволочным электродам прикладывается переменный или постоянный ток, образующий дугу. Сварочная дуга начинает гореть между электродом и основным металлом. Тепло дуги плавит основной металл, приводя к появлению сварочной ванны. Сквозь дуговой промежуток капли металла переносятся электродом в ванну. Покрытие электрода также плавится, возникает газовая защита и жидкая ванна из шлака. По траектории дуги металл сварочной ванны начинает затвердевать и появляется сварочный шов с коркой из шлака на поверхности.
   Глубина расплавления основного металла представляет собой глубину проплавления, зависящую от метода сварки, расположения в пространстве, скорости движения дуги и соединения. Сварочная ванна может иметь размеры до 7мм в глубине, 8-15мм в ширине и 10-30мм в высоте. Основной металл в сварном шве составляет до 35%. При удалении дуги происходит кристаллизация и образование сварного шва.

Дуговая сварка металла — электрическая, ручная, методы

Дуговая сварка – это один из способов соединения металлических изделий и конструкций путем сплавления. Сам процесс заключается в повышении температуры в зоне соединения, под воздействием чего края двух конструкций свариваются, а после остывания образовывается прочная металлургическая связь. Виды дуговой сварки:

• • ручная дуговая сварка, как и следует из названия, весь процесс контролирует человек вручную: перемещает электрод, следит за качеством шва;
• • полуавтоматическая сварка, в которой проволока на контур подается автоматически, остальное делает человек;
• • автоматическая сварка, человек полностью исключен из самого процесса, его главная задача – это правильно расположить детали.

Особенности ручного метода обработки
Общее назначение ручной дуговой сварки – это сваривания конструкций из различных металлов, диапазон толщины — от 2 до 30 мм. Результатом служит получение коротких и криволинейных швов. Недостатки: низкий коэффициент производительности и качество шва, последнее значение в большей мере зависит от квалификации мастера. Различные режимы сварки — это комбинирование параметров, прямым образом влияющих на процесс. К ним относят:

• • режим скорости сварки, оптимальная величина для получения качественного шва 34-50 м/ч;
• • размер сварочного электрода. В сварке листового металла, диаметр электрода приравнивается толщине металлического изделия. Многословные стыки обрабатывают электродами диаметром от 3 до 4 мм для первого слоя, для второго электрод берется большего диаметра. Полочные швы – электроды 3-4 мм;
• • сила тока и полярность, для горизонтальных и вертикальных швов выполняются силой тока на 10% меньше, потолочные на 15%;
• • покрытие электрода и его уклон.

По каким параметрам рассчитать стоимость сварочного шва
На производстве перед работой со сварочным оборудованием составляется калькуляция, для больших объемов – смета, где указывают виды работ, объемы и базовую стоимость. В формулу цены включены такие параметры: тип сварки, марка электродов, вид свариваемой конструкции или изделия, металл, из которого изготовлена конструкция, сложность доступа и необходимость использования дополнительных приспособлений.

Особенности сварки металлических труб большого диаметра
Различают несколько видов сварных соединений – встык, внахлест, тавровое и угловое соединение. Сварка на просвет используется для достижения высоких показателей качества сварного шва, для труб большого диаметра и толщиной 6-12 мм. Предварительно места будущих стыков зачищаются от ржавчины и окалины. Стык трубы собирается с помощью центратора внутреннего или наружного, зазор составляет 2,5 мм. Квадратные трубы большого диаметра свариваются точечно, чтобы труба под нагревом не деформировалась. Стальные трубы круглого сечения варятся беспрерывным швом. Трубы большого диаметра свариваются из одной точки окружности, при этом четырьмя отдельными участками.

Виды электродов
Электроды классифицируются по технологическим особенностям применения: толщине специального покрытия, химическому составу, процентному содержанию шлака и его свойств. Общие требования, применяемые к электродам, сводятся к высоким показателям стабильного горения дуги, однородного наплавления и небольшого процента разбрызгивание электродного металла в работающем состоянии сварочного аппарата. Металлические электроды для ручной дуговой сварки изготавливаются методом опресовки и подразделяются согласно ГОС 9466-74.

Дуговая сварка. Сущность способа.

Сущность способа.
К электроду и свариваемому изделию для образования и поддержания сварочной дуги от источников сварочного тока подводится постоянный или переменный сварочный ток. Сварочная дуга горит между металлическим стержнем электрода и основным металлом. Под действием тепла дуги металл дуги электрода, покрытие электрода и основной металл расплавляются, образуя сварочную ванну. Капли жидкого металла с торца расплавленного электродного стержня переносятся в ванну через дуговой промежуток. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода, образуя вокруг дуги газовою защиту и жидкую шлаковую ванну. По мере движения дуги, металл сварочной ванны затвердевает, образуется сварочный шов и шлаковая корка на поверхности шва.

Глубина, на которую расплавляется основной металл, называется глубиной проплавления. Она зависит от режима сварки (силы сварочного тока и диаметра электрода), пространственного положения сварки, скорости перемещения дуги по поверхности изделия (торцу электрода и дуге сообщают поступательное движение вдоль направления сварки и поперечные колебания), от конструкции сварного соединения, формы и размеров разделки свариваемых кромок и т. п. Размеры сварочной ванны зависят от режима сварки и обычно находятся в пределах: глубина до 7 мм, ширина 8-15 мм, длина 10-30 мм. Доля участия основного металла в формировании металла шва обычно составляет 15-35%.

Расстояние от активного пятна на расплавленной поверхности электрода до другого активного пятна дуги на поверхности сварочной ванны называется длиной дуги. Расплавляющееся покрытие электрода образует вокруг дуги и над поверхностью сварочной ванны газовую атмосферу, которая, оттесняя воздух из зоны сварки, препятствует взаимодействиям его с расплавленным металлом. В газовой атмосфере присутствуют также пары основного и электродного металлов и легирующих элементов. Шлак, покрывая капли электродного металла и поверхность расплавленного металла сварочной ванны, способствует предохранению их от контакта с воздухом и участвует в металлургических взаимодействиях с расплавленным металлом.

Кристаллизация металла сварочной ванны по мере удаления дуги приводит к образованию шва, соединяющего свариваемые детали. При случайных обрывах дуги или при смене электродов кристаллизация металла сварочной ванны приводит к образованию сварочного кратера (углублению в шве, по форме напоминающему наружную поверхность сварочной ванны). Затвердевающий шлак образует на поверхности шва шлаковую корку.

Ввиду того, что от токоподвода в электрододержателе сварочный ток протекает по металлическому стержню электрода, стержень разогревается. Этот разогрев тем больше, чем дольше протекание по стержню сварочного тока и чем больше величина последнего. Перед началом сварки металлический стержень имеет температуру окружающего воздуха, а к концу расплавления электрода температура повышается до 500-600° С (при содержании в покрытии органических веществ — не выше 250° С). Это приводит к тому, что скорость расплавления электрода (количество расплавленного электродного металла) в начале и конце различна. Изменяется и глубина проплавления основного металла ввиду изменения условий теплопередачи от дуги к основному металлу через прослойку жидкого металла в сварочной ванне. В результате изменяется соотношение долей электродного и основного металлов, участвующих в образовании металла шва, а значит, и состав и свойства металла шва, выполненного одним электродом. Это — один из недостатков ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

Что такое дуговая сварка? Определения и процессы дуговой сварки

Определение и типы процессов дуговой сварки

Дуговая сварка — это один из многих процессов сварки плавлением, используемых для соединения металлов. Он использует электрическую дугу для создания сильного тепла для плавления и соединения металлов. Источник питания генерирует электрическую дугу между расходуемым или неплавящимся электродом и основным металлом. Сварщики могут использовать как постоянный ток (DC), так и переменный ток (AC).

Как это работает?

Дуговая сварка работает с использованием электрической дуги от источника переменного или постоянного тока для генерирования ошеломляющего тепла около 6500 градусов по Фаренгейту на конце, для плавления основных металлов и для создания лужи расплавленного металла и соединения двух частей.

Дуга образуется между деталью и электродом, который перемещается вдоль линии соединения механически или вручную. Электродом может быть стержень, по которому ток проходит между наконечником и обрабатываемой деталью, или стержень или проволока, которые проводят ток, плавятся и подают присадочный металл в соединение.

Металл имеет тенденцию вступать в химическую реакцию с элементами воздуха, такими как кислород и азот, когда нагревается дугой до экстремальных температур. Это приводит к образованию оксидов и нитридов, которые ухудшают прочность сварного шва.Следовательно, необходимо использовать защитный газ, шлак или пар, чтобы уменьшить контакт расплавленного металла с воздухом. После охлаждения детали расплавленный металл может затвердеть, образуя металлургическую связь.

Какие бывают типы дуговой сварки?

Дуговую сварку можно разделить на две разные формы:

Методы расходных электродов

Газовая сварка с металлическими вставками (MIG) и сварка металлов в активном газе (MAG)

Этот вид дуговой сварки также известен как газовая дуговая сварка металла (GMAW). MIG использует защитный газ, такой как аргон, диоксид углерода или гелий, для защиты неблагородных металлов от разрушения в результате загрязнения.

Дуговая сварка защищенного металла (SMAW)

Этот вид сварки также известен как сварка штучной сваркой или ручная дуговая сварка металлом. В этом процессе дуга помещается между металлическим стержнем, покрытым электродным флюсом, и рабочим сегментом, чтобы расплавить его и сформировать сварочную ванну. Флюсовое покрытие электрода на металлическом стержне расплавляется с образованием газа, который защищает сварочную ванну от воздуха.В этом процессе не используется давление, а присадочный металл формируется электродом. Этот процесс лучше всего подходит для черных металлов, поскольку их можно сваривать в любом положении. Черные металлы — это сплавы, которые в основном состоят из железа и содержат углерод.

Дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW)

Этот вид сварки можно использовать вместо SMAW. FCAW использует газ, образованный флюсом, для защиты заготовки от загрязнения. Это позволяет оператору выполнять сварку на открытом воздухе даже в ветреную погоду.Он работает за счет использования постоянно подаваемого расходуемого порошкового электрода и источника постоянного напряжения для создания постоянной длины дуги. Этот вид сварки отлично подходит для общего ремонта и судостроения, поскольку подходит для более толстых швов.

Дуговая сварка под флюсом (SAW)

SAW включает образование дуги между постоянно подаваемым расходным электродом или проволокой и заготовкой. Этот процесс создает покрытие из плавкого флюса, который создает защитный газ для защиты рабочей зоны.Процесс становится проводящим при литье и создает путь тока между электродом и заготовкой. Поток хорош, потому что он предотвращает брызги и искры, одновременно подавляя пары и ультрафиолетовое излучение.

Электрошлаковая сварка (ESW)

ESW — это процесс сварки, в котором используется тепло, выделяемое электрическим током, протекающим между расходуемым электродом и заготовкой. При этом образуется расплавленный шлак, который покрывает поверхность сварного шва. Сопротивление расплавленного шлака прохождению электрического тока создает тепло для плавления проволоки и краев пластины.Металл затвердевает при попадании на него воды. Это вертикальный процесс, который используется для сварки толстых листов толщиной более 25 мм за один проход.

Дуговая сварка шпилек (SW)

SW соединяет металлическую шпильку, такую ​​как гайка или крепеж, с металлической заготовкой, нагревая обе части электрической дугой.

Методы использования неплавящихся электродов

Сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG)

Этот процесс также называется дуговой сваркой вольфрамовым электродом (GTAW). TIG использует неплавящийся вольфрамовый электрод для генерации электрической дуги.Дуга также действует как газовая защита для защиты сварного шва от воздуха, который может вызвать окисление. Это излюбленный метод сварки алюминия.

Плазменная дуговая сварка (PAW)

В этом методе используется электрическая дуга между неплавящимся электродом и основным металлом. Электрод помещается в горелку, и плазмообразующий газ отделяется от защитного газа, в результате чего получаются узкие и глубокие сварные швы.

Где это используется?

Дуговая сварка широко применяется для соединения материалов во многих отраслях промышленности.

В аэрокосмической промышленности дуговая сварка используется для производства и ремонта самолетов, стыковки листов и для точных работ. В автомобильной промышленности дуговая сварка используется для соединения выхлопных систем и гидравлических линий. Дуговая сварка может обеспечить чрезвычайно прочное соединение даже между тонкими металлами.

В строительной отрасли дуговая сварка используется для обеспечения прочных и устойчивых соединений внутри зданий, мостов и других объектов инфраструктуры. Дуговая сварка также применяется в нефтегазовой и энергетической отраслях.

Типы штанг

В дуговой сварке используется широкий спектр стержней, которые имеют различные сильные и слабые стороны и возможности использования. Все эти факторы влияют на качество сварного шва. Стержень прикреплен к сварочному аппарату, и через него проходит ток для соединения деталей. Стержень может либо плавиться, чтобы стать частью сварного шва, известного как расходуемые электроды, либо не плавиться, так называемые неплавящиеся электроды.

Обычно используются стержни с покрытием. Реже можно использовать стержни без покрытия, но они создают больше брызг и затрудняют контроль дуги.Стержни с покрытием лучше уменьшают загрязнение оксидов и серы из-за выделяемых ими химикатов. Покрытие стержня может быть целлюлозным, минеральным или их смесью. Не имеет значения, покрыт ли стержень или нет, пользователь должен выбрать правильный стержень для своей заготовки, чтобы создать прочные, незагрязненные сварные швы.

Преимущества дуговой сварки

Дуговая сварка имеет множество преимуществ по сравнению с другими видами сварки. Эти преимущества включают в себя:

• Низкая стоимость. Это доступная техника, так как стоимость оборудования невысока. Также требуется меньше оборудования из-за отсутствия газа.
• Мобильность. Материалы в этой технике легко транспортировать.
• Используется для обработки нечистых металлов . Дуговая сварка может выполняться на загрязненных металлах.
• Работа в любых условиях. Во многих дуговых процессах используется защитный газ, поэтому работу можно выполнять только в одном месте. При дуговой сварке нет необходимости в защитном газе, поэтому работа может выполняться независимо от погодных условий.

Недостатки дуговой сварки

Хотя дуговая сварка дает множество преимуществ, у нее есть и недостатки. К этим недостаткам можно отнести:

• Стоимость. Хотя стоимость считается преимуществом, это также и недостаток, поскольку при этом образуется больше металлических отходов. , чем другие методы, что приводит к более высоким затратам на проект.
• Требуется высокий уровень навыков и подготовки. Не все операторы имеют высокий уровень подготовки и навыков.
• Тонкий металл. Дуговая сварка не подходит для некоторых тонких металлов.

Преимущества и недостатки дуговой сварки

Компания Wasatch Steel часто покупает изделия для сварки стали. Мы предлагаем инструменты и продукты для всех видов сварочных работ, а также опыт и ноу-хау, которые помогут вам приступить к реализации вашего последнего сварочного проекта.

Одним из наиболее часто используемых в сварочном мире форматов является дуговая сварка.Что такое дуговая сварка, и каковы ее преимущества и недостатки? Давайте посмотрим.

Что такое дуговая сварка?

Дуговая сварка — это процесс соединения металла, в данном случае стали, с помощью электричества. В отличие от большинства других форматов, в которых обычно используется газ, в этом процессе используется электричество, чтобы создать достаточно тепла, чтобы расплавить металл и сплавить его во время охлаждения.

Для дуговой сварки

можно использовать как постоянный, так и переменный ток, а также использовать плавящиеся или неплавящиеся электроды, покрытые флюсом.Температура при дуговой сварке достигает 6500 градусов по Фаренгейту. Некоторые из наиболее распространенных применений дуговой сварки включают монтаж стали, ремонт тяжелого оборудования, сварку трубопроводов и многие крупные строительные проекты.

Преимущества

Использование дуговой сварки имеет ряд преимуществ по сравнению со многими другими форматами:

• Стоимость — оборудование для дуговой сварки стоит по хорошей цене и доступно, и для этого процесса часто требуется меньше оборудования, в первую очередь из-за отсутствия газа
• Портативность — эти материалы очень легко транспортировать
• Работы по грязному металлу
• В защитном газе нет необходимости — процессы могут быть завершены во время ветра или дождя, и разбрызгивание не является серьезной проблемой.

Недостатки

Есть несколько причин, по которым некоторые люди ищут другие варианты помимо дуговой сварки для определенных типов проектов.Эти недостатки могут включать:

• Более низкая эффективность — при дуговой сварке обычно образуется больше отходов, чем при сварке многих других типов, что в некоторых случаях может увеличить стоимость проекта.
• Высокий уровень квалификации — операторы проектов по дуговой сварке нуждаются в высоком уровне навыков и обучении, и не все профессионалы обладают им.
• Тонкие материалы — использование дуговой сварки некоторых тонких металлов может быть затруднительным

Готовы узнать больше об этой или любой другой нашей металлургической компании? Наши профессионалы в Wasatch Steel всегда рядом.

Что такое дуговая сварка? | PMI

Что такое дуговая сварка?

Дуговая сварка — это метод сварки металлов с использованием тепла, выделяемого электрической дугой. Техника выполняется с использованием постоянного или переменного тока (хотя постоянный ток предпочтительнее) и использует ручные, полуавтоматические или полностью автоматизированные процессы. Сегодня дуговая сварка используется для изготовления стальных конструкций и транспортных средств.

Какое защитное снаряжение необходимо?

Сварщики носят защитное снаряжение, в которое входят толстые кожаные перчатки, куртки с длинными рукавами, средства защиты глаз и другие меры, позволяющие избежать травм из-за искр, пламени и тепла.

Какие бывают виды дуговой сварки?

• Дуговая сварка без защиты: используется большой электрод или присадочный стержень
• Экранированная дуговая сварка: используются сварочные стержни, покрытые флюсом.

Объясните различные процессы дуговой сварки

• Сварка угольной дугой — тепло при сварке исходит от электрической дуги между угольным электродом и заготовкой.
• Дуговая сварка по металлу — металлический электрод расплавляется под действием тепла дуги и сливается с изделием.Дуга создается с помощью металлического электрода и заготовки.
• Дуговая сварка в среде инертного газа (MIG) — электрод плавящийся; присадочный металл осаждается дугой, которая окружена инертным газом
• Дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG) — здесь тепло вырабатывается дугой между неплавящимся вольфрамовым электродом и заготовкой. Зона сварки защищена инертным газом
• Сварка атомарным водородом — дуга возникает между двумя вольфрамовыми электродами, когда поток водорода проходит мимо дуги
• Дуговая сварка шпилек — процесс дуговой сварки постоянным током, используемый для приваривания металлических шпилек к плоским металлическим поверхностям
• Сварка под флюсом — дуга возникает между неизолированным металлическим электродом и заготовкой
• Сварка термитом — воспламеняется смесь оксида железа и алюминия, известная как термит. Одним из больших преимуществ является то, что все части сварного шва расплавляются одновременно, поэтому сварной шов охлаждается равномерно. Термитная сварка используется для соединения деталей из железа и стали, которые слишком велики для изготовления, например, больших секций для паровых и железных дорог, а также рам локомотивов.

Основы дуговой сварки экранированных металлов

Объясняются основы этого давно используемого и универсального процесса

При дуговой сварке защищенным металлом (SMAW) дуга между покрытым электродом и сварочной ванной используется для выполнения сварного шва.По мере того как сварщик постоянно подает покрытый электрод в сварочную ванну, разложение покрытия превращается в газы, которые защищают ванну. Процесс используется без приложения давления и с присадочным металлом из покрытого электрода. Металл прочного сварного шва, наплавленный этим процессом, используется как для соединения, так и для нанесения функциональной поверхности на металлические изделия.
Из-за множества возможных вариаций в составе покрытия электрода и большого выбора химического состава сердечника проволоки, процесс может производить широкий спектр наплавленных металлических покрытий с желаемыми механическими и физическими свойствами, обеспечивая при этом гладкую дугу и однородный металл. передаточные характеристики и простота эксплуатации.Это один из старейших и простейших сварочных процессов, который до сих пор широко используется.

Простота процесса распространяется на количество и характер необходимых компонентов схемы, а именно:
1. Источник питания соответствующего номинального тока и рабочего цикла
2. Электрод SMAW, совместимый с выходом источника питания.
3. Сварочный кабель подходящего размера
4. Электрододержатель
5. Кабель массы.

Основы процессов

Отличительной особенностью SMAW является физическое присутствие покрытия / покрытия, которое окружает сердечник проволоки расходуемого электрода. Покрытый стержень называется электродом, потому что он действует как вывод, с которого электрический поток переходит от проводящего твердого тела к проводящей плазме сварочной дуги.
Для любого конкретного применения электрод должен соответствовать следующим трем критериям:
1. Он должен защищать дугу и металл шва.
2. Он должен добавлять металл в сварной шов.
3. Он должен выдерживать сварочную дугу.

Составляющие покрытия выполняют эти функции. При достаточном нагревании ингредиенты покрытия делают следующее:
1.Разлагаются на газы и вытесняют воздух в месте сварки, обеспечивая защиту дуги и металла шва;
2. Ионизируйте плазму дуги;
3. Обработайте расплавленный металл флюсом и при остывании создайте защитный шлаковый покров на сварном шве.
Покрытие также может содержать металлические порошки, которые увеличивают вклад металла электрода в сварочную ванну.

Принципы работы

В процессе SMAW используется электрическая цепь, поддерживающая сварочную дугу, для преобразования энергии линии электропередачи или топлива в тепло. Тепло от сварочной дуги интенсивное и чрезвычайно концентрированное. Он сразу же плавит часть заготовки и конец электрода. Сварщик поддерживает длину дуги, удерживая постоянное пространство между электродом и сварочной ванной, образующейся на заготовке. Когда дуга убирается, жидкость плавится и расплав затвердевает в сплошной металл.

Элементы типовой сварочной схемы для дуговой сварки экранированным металлом.

Как показано на схеме на рис. 1, источник питания включен в цепь последовательно с электродом и заготовкой.Сварочный кабель, используемый в цепи, электрододержатель и соединение между кабелем и заготовкой также являются важными элементами схемы. Источник питания имеет две отдельные выходные клеммы. С одной клеммы производится подключение к электроду. При использовании постоянного тока (DC) правильная клемма для подключения электрода определяется полярностью, необходимой для этого типа электрода. При использовании переменного тока (AC) электрод можно подключать к любой клемме. Цепь между заготовкой и электродом разомкнута.
Пока электрод SMAW удерживается вдали от заготовки, цепь
остается разомкнутой, и можно использовать вольтметр для измерения падения напряжения между держателем электрода
и заготовкой для этого состояния разомкнутой цепи (предварительной сварки).

Покрытые электроды

Все электроды для SMAW имеют покрытие с компонентами, которые облегчают процесс сварки, и добавляют легирующие элементы, которые придают сварному шву полезные свойства.Без покрытия было бы очень трудно поддерживать дугу, наплавленный слой был бы хрупким из-за растворенного кислорода и азота, валик сварного шва был бы тусклым и имел неправильную форму, а заготовка была бы подрезанной.

Производители электродов наносят покрытие на электроды SMAW путем экструзии или погружения. Экструзия
широко используется и достигается путем смешивания сухих компонентов с жидкими силикатами. Процесс погружения используется в основном для электродов SMAW, используемых для сварки чугуна, а также для некоторых специальных электродов со сложным сердечником.

Покрытие содержит большую часть стабилизирующих, защитных, флюсовых, раскисляющих и шлакообразующих материалов, необходимых для процесса. Помимо поддержания дуги и подачи присадочного металла для наплавки, разрушение покрытия электрода приводит к появлению других ключевых материалов в дуге или вокруг нее, или в обоих случаях. В зависимости от типа используемого электрода покрытие электрода обеспечивает следующее:
1. Газ для защиты дуги и предотвращения чрезмерного атмосферного загрязнения расплавленного металла;
2.Раскислители, вступающие в реакцию и снижающие уровень растворенных газообразных элементов, которые могут вызвать пористость;
3. Флюсы для ускорения химических реакций и очистки сварочной ванны;
4. Покрытие из шлака для защиты горячего металла шва от воздуха и улучшения механических свойств, формы валика и чистоты поверхности металла шва;
5. Легирование элементов для достижения желаемой микроструктуры;
6. Элементы и соединения для контроля роста зерна;
7. Легирующие материалы для улучшения механических свойств металла шва;
8.Элементы, влияющие на форму сварочной ванны;
9. Элементы, влияющие на смачивание заготовки и вязкость жидкого металла шва; и
10. Стабилизаторы, помогающие установить желаемые электрические характеристики электрода и минимизировать разбрызгивание.

Химические соединения в покрытии в сочетании с составом сердечника проволоки создают уникальные механические свойства сварного шва и улучшают сварочные характеристики, такие как стабильность дуги, тип переноса металла и шлак.Различные типы электродов разработаны не только для сварки различных металлов, но также для оптимизации определенных характеристик процесса и получения преимущества в конкретной области применения
.

Дуговое экранирование

Экранирующее действие процесса, проиллюстрированного на рис. 2, по существу одинаково для всех электродов SMAW, но конкретный метод экранирования и объем образующегося шлака варьируются от одного типа электрода к другому.
Как показано на рис.2, два механизма работают для предотвращения вредного воздействия на сварочную ванну газов, содержащихся в воздухе. Первый — это насильственное вытеснение воздуха газами, возникающими при горении и разложении покрытия электрода. Второе — это защитное действие флюса или шлака, которое предотвращает диффузию компонентов воздуха в жидкий металл. Электродные покрытия различаются в зависимости от этих двух механизмов для обеспечения наиболее благоприятного экранирующего действия для конкретного сварного шва.

Преимущества процесса

Основным преимуществом SMAW является большое разнообразие металлов и сплавов, которые можно сваривать. Доступны процедуры и электроды для сварки углеродистых и низколегированных сталей, высоколегированных сталей, сталей с покрытием, инструментальных и штамповых сталей, нержавеющих и жаропрочных сталей, чугунов, меди и медных сплавов, а также никелевых и кобальтовых сплавов.
Ниже приведены другие преимущества процесса:
1. Оборудование относительно простое, недорогое и портативное.
2. Электрод SMAW обеспечивает как защитный, так и присадочный металл, обеспечивая прочную сварку.
3. Дополнительная газовая защита или гранулированный флюс не требуется.
4. Этот процесс менее чувствителен к ветру и тяге, чем процессы дуговой сварки в среде защитного газа.
5. Размеры электродов SMAW идеальны для работы в местах с ограниченным доступом (электроды можно гнуть, а с помощью зеркал накладывать в слепые зоны).
6. Процесс подходит для большинства обычно используемых металлов и сплавов.
7. Этот процесс является гибким и может применяться к различным конфигурациям соединений и положениям сварки.
8. Легко и надежно можно получить оптимальные результаты.

Ограничения процесса

1. Металлы с низкими температурами плавления, такие как свинец, олово и цинк, и их сплавы не свариваются методом SMAW. Эти металлы имеют относительно низкие температуры кипения, и сильное тепло дуги SMAW немедленно вызывает их испарение из твердого состояния. Дуговая сварка защищенным металлом также не подходит для химически активных металлов, таких как титан, цирконий, тантал и ниобий, поскольку обеспечиваемая защита недостаточно инертна для предотвращения загрязнения сварного шва.
2. Этот процесс дает более низкие скорости наплавки, чем процессы газовой дуговой сварки (GMAW) и дуговой сварки порошковой проволокой (FCAW). Скорость наплавки ниже, так как максимальный полезный ток ограничен.
3. Если электрод слишком длинный или если ток слишком высокий, количество тепла, выделяемого внутри электрода SMAW, будет чрезмерным. После начала сварки температура покрытия в конечном итоге повысится до диапазона, который приведет к преждевременному разрушению покрытия. Этот пробой, в свою очередь, вызывает ухудшение характеристик дуги и снижает уровень защиты.Следовательно, сварка должна быть остановлена ​​до того, как электрод полностью разрядится. Следовательно, величина тока, которую можно использовать, ограничена диапазоном, который предотвращает перегрев электрода и повреждение покрытия. Ограниченный полезный ток обычно приводит к более низким скоростям наплавки, чем те, которые можно получить с помощью GMAW или FCAW.
4. Потеря шлейфа — еще один недостаток. Заглушка — это конец выбрасываемого электрода SMAW. Он состоит из сердечника проволоки в захвате держателя электрода и небольшой части покрытой длины.Потеря шлейфа влияет на эффективность наплавки, а не на скорость наплавки. Более длинные потери в шлейфах напрямую приводят к снижению эффективности наплавки.
5. Фактор оператора — время дуги в процентах от общего рабочего времени сварщика — для SMAW обычно ниже, чем полученный с помощью непрерывного процесса электродов, такого как GMAW или FCAW.
Когда для сварки требуется большой объем присадочного металла, сочетание низких скоростей наплавки и
более низкого фактора оператора отвлекает от использования SMAW.В этих случаях скорость завершения сварки может быть слишком низкой, а стоимость сварки относительно высокой.

На основе информации из Руководства по сварке, 9-е издание, Том 2, Сварочные процессы, часть 1, и Ежедневного карманного справочника по дуговой сварке экранированных металлов (SMAW), Американское сварочное общество,
Майами, Флорида,

MIG, TIG или Arc? Как определить, какой вид сварки использовать в работе

Сварка — это процесс, который уже много лет играет важную роль в технологии. От сварки металла для создания высоких небоскребов до сварки мельчайших деталей на печатной плате — этот процесс сделал возможным бесчисленное множество технологических достижений.

Однако сегодня используется множество различных типов сварочных процессов для различных целей и задач. Три из наиболее распространенных — это дуговая сварка, сварка MIG (металл, инертный газ) или GMAW (газовая, металлическая дуговая сварка) и TIG (сварка вольфрамовым инертным газом). Вот что вам следует знать о каждом из них, чтобы узнать, какой процесс лучше всего подходит для конкретной работы, над которой вы работаете.

Дуговая сварка

Дуговая сварка — самый старый из этих трех сварочных процессов. Кроме того, это также может быть один из самых экономичных методов. В этом процессе для выполнения работы используются минимальные материалы и энергия, что упрощает и ускоряет ее выполнение. Однако для создания прочных и стабильных сварных швов требуется много практики. Хотя существует не так много материалов, необходимых и инструменты относительно просты, важно отметить, что это до сих пор практика, которая требует напряженной работы мастера. Этот тип сварки лучше подходит для более толстых материалов.

Сварка MIG

Сварка MIG, также известная как сварка GMAW, использует тонкую проволоку в качестве электрода. Затем тонкая проволока проходит через сварочный инструмент, нагреваясь по мере продвижения к месту сварки. Существует два основных процесса для выполнения этого типа сварки: газовая (MIG) и безгазовая (флюсовая сердцевина). Безгазовый MIG экономит деньги с точки зрения оборудования, но также увеличивает расходы с точки зрения поставок. Проволока, необходимая для этого вида сварки, более дорогая.С другой стороны, газовая MIG более сложна, но проволока стоит дешевле и обеспечивает более чистые линии.

Сварка TIG

Сварка TIG, несомненно, является наиболее универсальным из всех этих сварочных процессов. Тем не менее, это тот, который требует больше всего времени на освоение и наименее продуктивен из всех трех. При этом он также производит сварные швы высочайшего качества. Сварка TIG рекомендуется для крупных проектов или тех, в которых требуется больший контроль над сваркой.

Первые услуги станков относятся к 1200 году до нашей эры, а сами инструменты изготавливались вручную.Хотя современные станки не могут быть изготовлены вручную таким же образом, сварка позволяет мастерству войти в мир современного оборудования.

Распространенные методы сварки и дефекты сварных швов в судостроении

Сварка — один из наиболее широко используемых процессов горячей обработки в судостроении. Развитие технологии сварки позволило отрасли производить идеально водонепроницаемые и маслонепроницаемые соединения. Сварные соединения по сравнению с заклепочными соединениями намного проще производить, и они сокращают время цикла проекта.Сварные соединения также привели к уменьшению веса стали и требуют меньшего или незначительного обслуживания по сравнению с заклепочными соединениями. Главный вклад технологии сварки в судостроение — это возможность получения гладких поверхностей корпуса, что значительно снижает сопротивление оголенного корпуса и требования к мощности.

Сварные соединения по сравнению с заклепочными соединениями намного проще производить, и они сокращают время цикла проекта. Сварные соединения также привели к уменьшению веса стали и требуют меньшего или незначительного обслуживания по сравнению с заклепочными соединениями.Главный вклад технологии сварки в судостроение — это возможность получения гладких поверхностей корпуса, что значительно снижает сопротивление оголенного корпуса и требования к мощности.

Три основных метода сварки, которые используются на верфи:

• Дуговая сварка
• Газовая сварка
• Сварка сопротивлением

Дуговая сварка:

Основным принципом дуговой сварки является подключение металлического электрода к источнику питания, образуя замкнутую цепь, если пластина касается электродом.Когда электрод поднимается над пластиной на несколько миллиметров, электрический ток перескакивает через зазор, и возникает электрическая дуга при высокой температуре. Это приводит к плавлению основного металла и металла в электроде, позволяя обоим металлам плавиться.

Рисунок 1: Принципиальная схема процесса дуговой сварки.

Дуговая защита — важный аспект всех процессов дуговой сварки. Чтобы предотвратить окисление расплавленного металла, дуга защищена от окружающего воздуха, а контакт с кислородом и водяным паром исключен.На верфях используются два наиболее часто используемых метода экранирования:

• Дуговая сварка в шлаке
• Дуговая сварка в среде защитного газа

Дуговая сварка в шлаке:

Шлак — это осадок, оставшийся после плавления основного металла и металла электрода. Он образует слой над дугой и сварным швом, защищая его от окисления. Присутствие шлака стабилизирует дугу, обеспечивая лучшее качество сварки. На верфях используются три основных процесса дуговой сварки шлаком:

• Дуговая сварка защищенного металла: Присадочным металлом большинства электродов, используемых в судостроительной промышленности, является низкоуглеродистая сталь. Мягкая сталь, вытянутая в виде стержней, покрыта смесью минеральных оксидов, фторидов, силикатов, углеводородов и сжиженного связующего, которое связывает их вместе, образуя прочную оболочку вокруг более полного металла. Это покрытие образует шлак, стабилизирует дугу и предотвращает окисление стыка. Дуговая сварка защищенным металлом используется при изготовлении панелей, ростверков, резервуаров и т. Д. Они используются в процессах ручной дуговой сварки и могут помочь выполнить сварку в различных положениях, а именно:

• Ручная сварка вниз.
• Сварка над головой.
• Вертикальная сварка.

Гибкость позиционирования этого процесса сварки делает его единственным способом сварки, применяемым для сварки нижней стороны листов потолочного перекрытия.

• Сварка под флюсом: В этом процессе сварки дуга зажигается и поддерживается под слоем гранулированного флюса, который наносится на сварное соединение до того, как дуга затронет соединение. Следуйте рисунку, чтобы понять это дальше.

Рисунок 2: Дуговая сварка под флюсом.(Источник:

Бункер с гранулированным флюсом проходит по длине сварного шва. Он оставляет на стыке слой флюса. За бункером следует тележка, на которой находится электрод из присадочного металла. Электрод непрерывно питается роликами, приводимыми в движение приводным двигателем, а скорость подачи электрода устанавливается на такое значение, чтобы кончик электрода всегда был погружен в поток. Таким образом, дуга возникает внутри слоя флюса, обеспечивая полную изоляцию от окружающей среды.

Рис. 3: Сварка под флюсом с бункером, ведущим три дуговых сопла. (Источник: википедия)

Скорость движения тележки, скорость подачи электрода и количество флюса на стыке являются очень важными параметрами, которые предварительно выбираются в зависимости от толщины пластин, материала основного металла и качества сварного соединения. должно быть достигнуто.

Дуговая сварка под флюсом — это наиболее часто используемый метод сварки вниз в судостроительной промышленности благодаря стабильности дуги и качеству соединения. Поскольку большинство стыков свариваются с одной стороны, подкладочная лента из керамического материала размещается под стыком, чтобы предотвратить вытекание сварного шва с другой стороны.

Рис. 4: Использование подкладных лент.

• Приварка шпильки: Этот процесс сварки используется, когда шпилька или болт должны привариваться к основному металлу. Шпилька закреплена на дуле сварочного пистолета. При выстреле из пистолета шип попадает в металл. Высокая скорость шпильки и замкнутая электрическая цепь создают дугу, которая плавит оба металла.Как только шпилька вбивается в металл, подача электроэнергии автоматически отключается. Гранулированный флюс содержится на конце каждой шпильки для обеспечения изоляции от воздуха.

Этот процесс используется для крепления изоляционных панелей к переборкам, деревянного настила к плитам палубы.

Процессы дуговой сварки в среде защитного газа:

В процессах дуговой сварки в среде защитного газа вместо флюса используется газовая оболочка, обеспечивающая изоляцию дуги от окружающей среды. Они широко используются на верфях для сварки сравнительно легких конструкций.

• Сварка вольфрамом в среде инертного газа (TIG): В этом процессе сварки дуга создается между неплавящимся вольфрамовым электродом и основными металлическими пластинами. Вольфрамовый электрод окружен соплом, которое поддерживает непрерывный поток инертного газа вокруг дуги. Этот инертный газ защищает дугу от кислорода, тем самым стабилизируя ее и предотвращая окисление сварочной ванны. В дугу вводится присадочный стержень, который способствует сплавлению двух металлов. В качестве инертного газа в этом процессе обычно используется аргон.Сварка TIG предпочтительна для листов толщиной обычно менее 6-8 мм.

Рисунок 5: Сварка вольфрамом в среде инертного газа (Источник: wikipedia)

• Сварка металла в инертном газе (MIG): Сварка металла в инертном газе — это своего рода прогресс в сварке вольфрамовым инертным газом, где электродом является плавящаяся металлическая проволока.

Рисунок 6: Сварка металлов в инертном газе.

Сварочная горелка состоит из электрической контактной трубки, которая соединяет электродную проволоку с источником питания.Электродная проволока непрерывно подается в сопло парой приводных роликов. Он проходит через электрическую контактную трубку. Поступление инертного газа в сварочную горелку поддерживается по отдельной магистрали, ведущей в горелку. Он создает слой инертного газа вокруг стабилизированной дуги.

Двуокись углерода — наиболее широко используемый для этой цели инертный газ. Сварка МИГ широко применяется при сварке алюминиевых рубок и сферических мембранных резервуаров на танкерах для перевозки сжиженного газа.

Мы также обсудим некоторые другие сварочные процессы, используемые в судостроительной промышленности для специальных целей:

• Плазменная сварка: Этот процесс аналогичен процессу сварки TIG, за исключением того факта, что вольфрамовый электрод изолирован от контакта с плазмой. Плазма попадает в сварной шов, что увеличивает температуру и обеспечивает экранирующий эффект. Этот процесс сварки используется для более тонких металлических листов, как правило, в цехах по обработке листового металла на верфи.

• Лазерная сварка: Процессы лазерной сварки используются на передовых верфях, и, поскольку для этого требуется минимальное тепловложение, возникающие при сварке деформации (мы обсудим это подробно вскоре) сводятся к минимуму. Источником лазера в этом процессе являются кристаллы диоксида углерода или Nd: YAG (неодим-иттрий-алюминиевый гранат).

• Сварка термитом: Сварка термитом — это, скорее, типичный процесс плавления, который используется для скрепления вместе крупных стальных секций или поковок, например, тяжелых секций кормовой рамы корабля.Нагревание в этом процессе сварки достигается за счет смеси алюминия и оксида железа.

• Сварка трением с перемешиванием: Это широко используемый процесс на верфях, источником тепла является трение, создаваемое между вращающимся штифтом и основными металлическими пластинами. Достоинством этого процесса сварки является возможность его выполнения в вертикальном направлении, что позволяет производить сварку трением только стыков бортовых обшивок между блоками корабля.

Сварочные методы в судостроительной отрасли:

• Несколько проходов: При сварке листов большой толщины (обычно более 5–6 мм) требуется несколько проходов сварки, чтобы заполнить зазор между пластинами, чтобы добиться полного проплавления.В случаях, когда угловой шов выполняется с большими и глубокими скосами между пластинами, становится необходимым несколько проходов.

На следующем рисунке показано поперечное сечение многопроходного стыкового сварного шва, состоящего из восьми проходов. Обратите внимание, что первого прохода недостаточно для полного проплавления до корня шва. Чтобы преодолеть это, предусмотрен обратный ход. Обратный проход — это дополнительный сварочный проход, выполняемый с противоположной стороны сварного шва перед укладкой основных проходов. Затем излишки материала вырезаются для получения гладкости и отделки.

Рис. 7. Многопроходный сварной шов, состоящий из восьми проходов и обратного хода.

• Прихваточные швы: Перед сваркой двух пластин их прихватывают через равные промежутки времени по длине сварного шва. Это делается для удержания пластин на месте и предотвращения их раскрытия из-за перепадов температуры во время основного сварочного прохода. Прихваточные швы — это короткие сварные швы, выполненные на прерывистых расстояниях, и электроды, используемые для прихваточных швов, такие же, как и электроды, используемые в основных прогонах.

Рис. 8. Прихваточные швы перед сваркой двух пластин.

• Последовательности сварки: Последовательности сварки подготовлены с учетом возможных искажений. Когда сварочный цикл завершен, охлаждение не равномерное по длине сварного шва. Это приводит к развитию напряжений, которые сближают пластины на одном конце и разрывают их на другом. В некоторых случаях, особенно при длинных стыковых швах, по длине сварного шва возникают усадки, что приводит к короблению свариваемых пластин.Чтобы свести их к минимуму, последовательность и направление каждого сварного шва заранее определены и перечислены в документе о последовательности сварки соответствующей конструкции. Их готовят к сварке на всех этапах, начиная с изготовления панелей, узлов, блоков и заканчивая возведением сборных конструкций на причале.

Контроль дефектов сварных швов и качества сварки:

Каждый сварной шов проверяется командой обученных инспекторов на предмет дефектов сварного шва. Дефекты сварки могут возникать из-за недостаточной квалификации сварщиков, использования неподходящих материалов или неправильных методов сварки и условий окружающей среды.

Наиболее частыми дефектами сварных швов являются:

1. Пластинчатый разрыв.
2. Кратерные трещины.
3. Недостаточное поперечное сечение или недостаточный провар сварочной ванны.
4. Подрезка борта.
5. Улавливание газа в сварочной ванне.
6. Включения шлака в сварном шве.
7. Перекрытия.
8. Поднутрения.
9. Отсутствие арматуры.
10. Чрезмерное армирование или лишнее отложение.
11. Отсутствие плавления в сварочной ванне.

Ниже рассматриваются наиболее часто используемые неразрушающие методы контроля качества сварных швов.

• Визуальный осмотр: Визуальный осмотр проводится обученным инспектором, при котором любой поверхностный дефект обнаруживается невооруженным глазом. Отложение шлака на поверхности, неправильная форма сварных швов, неправильное выравнивание пластин и чрезмерное усиление на поверхности можно обнаружить при визуальном осмотре. Однако все дефекты нижней поверхности требуют других методов контроля, которые обсуждаются далее.

• Проверка проникновения красителя (DPI) : Трещины на поверхности чаще всего обнаруживаются методом проникновения красителя. Сначала сварное соединение очищается, чтобы удалить шлак или нежелательный материал с поверхности сварного соединения. Поверх сварного шва распыляется слой проявителя. Он белого цвета и помогает глазам в дальнейших действиях. Затем краситель распыляется на сварное соединение. Цвет этого красителя обычно ярко-красный, потому что он наиболее заметен человеческому глазу. После достаточного времени ожидания поверхность сварного шва очищается. Очистка удаляет всю краску с поверхности, но остается слой проявителя.В случае наличия какой-либо поверхностной трещины краситель просачивается внутрь, поэтому после очистки поверхности трещина становится явно красной. Именно для того, чтобы наглядно это заметить, и применяется разработчик. Наличие любых красных линий указывает на трещины на поверхности, поэтому принимаются меры по их устранению.

Рис. 9: Пенетрантная проверка красителя. (Источник: википедия)

• Испытание магнитными частицами: Более мелкие трещины не заметны при испытаниях DPI. Однако магнитопорошковая инспекция выявляет их четко из-за изменения магнитного поля в трещинах.В этом испытании магнитный порошок наносят на проверяемое сварное соединение. При изменении магнитного поля в трещине на железном материале магнитные частицы накапливаются по длине трещины, образуя кластеры в непосредственной близости от них. Это дает четкое указание на трещины на поверхности. На изображении ниже показаны две области скоплений небольших трещин на трубе.

Рис. 10: Трещины, обнаруженные при испытании магнитных частиц на металлической трубе. (Источник: https://en.wikipedia.org/wiki/Mintage_particle_inspection#/media/File:Stress_corrosion_cracking_revealed_by_mintage_particles.JPG)

• Радиографический контроль: Метод радиографического контроля основан на фундаментальном принципе воздействия на образец луча излучения с одной стороны и фиксации или регистрации испускаемого излучения на фотопластинке с другой стороны образца. кусок. Именно здесь радиографический контроль оказывается очень полезным для обнаружения дефектов подповерхностных сварных швов. Любое препятствие в сварном шве изменит плотность излучения в этой области, что отразится на фотографической пластине.Следовательно, радиография в основном используется для проверки консистенции металла шва. На следующем рисунке показано обнаружение поверхностных и подповерхностных неоднородностей на фотопленке.

Рисунок 11: Принципиальная схема рентгенологического теста. (Источник: Википедия)

В радиографических испытаниях используются как рентгеновские, так и гамма-лучи. Для считывания и интерпретации дефектов сварных швов с радиографических пластин требовался квалифицированный и опытный персонал, специализирующийся на этой работе.

• Ультразвуковой контроль: Ультразвуковой контроль использует тот же принцип, что и радиографический контроль, но с двумя основными отличиями.Во-первых, использование ультразвукового излучения устраняет опасность для здоровья, связанную с вредными рентгеновскими и гамма-лучами, используемыми в радиографических исследованиях. Во-вторых, записи не нужно обрабатывать в такой степени, как записи радиографических тестов, потому что они получают в графическом формате, как обсуждается ниже.

Зонд направляет луч ультразвуковых волн в сварное соединение. Отраженные волны отображаются в виде графика на экране компьютера. Первый всплеск на графике может быть вызван отражением от верхней поверхности сварного шва.Второй выброс (обычно меньшей амплитуды по сравнению с первым) представляет собой волну, отраженную от тыльной (другой) стороны пластин. Наличие препятствия в зоне сварки также может отражать некоторые волны обратно к датчику, поэтому вызывает третий выброс меньшей амплитуды, чем выброс, вызванный обратной стороной. Однако этот шип появляется раньше, чем шип с тыльной стороны. Вдобавок к этому, поскольку количество волн, достигающих теперь задней стороны пластин, уменьшается, наличие третьего выброса из-за дефекта сварного шва также вызовет уменьшение амплитуды второй волны, как показано на схематической диаграмме. ниже.

Рисунок 12: Принципиальная схема ультразвукового контроля дефектов сварного шва. (Источник: wikipedia)

Приведенный выше рисунок также помогает нам понять, как ультразвуковой контроль может использоваться не только для обнаружения дефекта сварного шва, но и для определения его местоположения. Если толщина пластины равна «E», расстояние между выступами на передней и задней стороне сварного соединения без дефекта будет «E» на линейной шкале расстояний на графике.Точно так же расстояние между иглой из-за верхней поверхности и шипом из-за дефекта сварного шва будет отражать глубину от поверхности, на которой расположен дефект.

Именно это свойство ультразвукового контроля делает его наиболее широко используемым методом неразрушающего контроля основных сварных конструкций на верфях.

Сегодня классификационные общества разработали нормы не только по методам сварки, но и по стандартам электродов, которые будут использоваться для каждого типа соединения, в зависимости от его расположения на судне. В настоящее время проводятся крупные исследовательские работы по прогнозированию характера деформации сварных швов с целью разработки методов сварки, предотвращающих выпрямление конструкций из-за напряжений, вызванных сваркой. Именно такой обширный объем исследований делает сварку интересной областью изучения для исследователей.

Заявление об ограничении ответственности: Мнения авторов, выраженные в этой статье, не обязательно отражают точку зрения Marine Insight. Данные и диаграммы, если они используются в статье, были получены из доступной информации и не были подтверждены каким-либо установленным законом органом.Автор и компания «Марин Инсайт» не утверждают, что они точны, и не принимают на себя никакой ответственности за них. Взгляды представляют собой только мнения и не представляют собой каких-либо руководящих принципов или рекомендаций относительно какого-либо курса действий, которым должен следовать читатель.

Данная статья или изображения не могут быть воспроизведены, скопированы, переданы или использованы в любой форме без разрешения автора и компании Marine Insight.

видов сварки | Дуговая сварка, приварка шпилек, контактная сварка Руководство

Существует множество типов сварки , которые мы используем для соединения металлов вместе, некоторые современные, а некоторые древние по их созданию.От кузнечной сварки молотками в средние века до открытия угольной дуговой сварки в 1800-х годах до более современных видов сварки, таких как дуговая сварка, контактная сварка, сварка твердым телом и приварка шпилек, было много достижения в этой области.

Типы сварки

Прочтите, чтобы узнать больше о многих типах сварки и их различиях по функциональности и применению в нашем вводном руководстве:

Дуговая сварка

Дуговая сварка — один из самых известных видов сварки .Процессы дуги включают использование концентрированного тепла электрической дуги для соединения металлических материалов. Эти процессы можно разделить на две категории: методы с плавящимся электродом и методы с использованием неплавящегося электрода. Это различие определяет, включает ли процесс плавление электрода и его превращение в часть сварного соединения или не плавление, а только в качестве проводника дуги.

Еще одна переменная в дуговой сварке — это использование тока; для некоторых методов требуется определенный тип тока, тогда как другие более универсальны.Кроме того, для некоторых процессов дуговой сварки требуется защитный газ, а для других — нет. Узнайте больше о некоторых наиболее распространенных типах дуговой сварки:

Дуговая сварка экранированного металла (сварка палкой)

Дуговая сварка экранированного металла (неофициально известная как сварка палкой), разработанная в 1950-х годах, использует расходные детали с флюсовым покрытием. электрод с источником питания переменного или постоянного тока для создания электрической дуги между материалом электрода и заготовкой. Дуга плавит деталь и электрод в ванну расплава, которая при охлаждении образует соединение.Этот тип сварки также называют дуговой сваркой в ​​среде защитного флюса из-за того, что флюсовое покрытие электрода распадается на защитный газ во время нагрева.

Газовая дуговая сварка металла (MIG Welding)

Газовая дуговая сварка металла также создает электрическую дугу, но между плавящимся проволочным электродом и материалами заготовки. Сварочная горелка пропускает через электрод и защитный газ для защиты от загрязнений. В результате заготовка плавится и материалы соединяются. Подтипами дуговой сварки металлическим электродом в газе являются сварка MIG (металл в инертном газе) и MAG (металл в активном газе).Первоначально этот процесс был разработан для цветных металлов, таких как алюминий, но в конечном итоге стал наиболее распространенным процессом для ряда материалов, включая сталь.

Дуговая сварка порошковой проволокой — это процесс, аналогичный сварке MIG, но, как правило, вместо защитного газа используется полая электродная проволока, наполненная флюсом.

Газовая дуговая сварка вольфрамом (TIG-сварка)

Этот процесс сварки широко известен как сварка TIG (TIG — вольфрам в инертном газе). Для газо-вольфрамовой дуговой сварки требуется неплавящийся вольфрамовый электрод, источник постоянного тока и инертный защитный газ для создания плазменной дуги (которая состоит из паров металла и сильно ионизированного газа). Этот процесс обеспечивает больший контроль оператора, чем сварка палкой или MIG, что делает его пригодным для сварки тонких секций нержавеющей стали и цветных металлов. С другой стороны, это более медленная и технически сложная процедура.

Плазменная дуговая сварка — это родственный тип сварки, но в этом случае плазменная дуга отделяется от защитного газа посредством помещения в корпус сварочной горелки, выходящего с более высокой скоростью через медное сопло.

Дуговая сварка под флюсом

Дуговая сварка под флюсом создает электрическую дугу под слоем порошкового флюса, который обеспечивает защитные газы и шлак, а также легирующие элементы для ванны расплава. Слой флюса значительно снижает потери тепла и работает как автоматизированный или полуавтоматический процесс. Бункер перерабатывает излишки флюса, а слои шлака удаляются после сварки.

Электрошлаковая сварка

В этом процессе проволока подается в зону сварки и в электрическую дугу добавляется флюс, пока расплавленный шлак не достигнет кончика электрода и не погаснет дугу.Операторы электрошлаковой сварки используют источник постоянного тока и обычно работают с толстыми материалами заготовок, такими как пластины из низкоуглеродистой стали и алюминиевые шины. Электрогазовая сварка — это процесс, аналогичный электрошлаковой сварке, но дуга остается на протяжении всей процедуры.

Сварка атомарным водородом

Сварка атомарным водородом (также известная как дуговая атомная сварка), разработанная в 1926 году Ирвингом Ленгмюром, создает дугу между двумя вольфрамовыми электродами с водородом в качестве защитного газа.Возникающая дуга сохраняется независимо от заготовки. Сварка атомарным водородом, несмотря на то, что сегодня она редко используется для большинства применений, стала предпочтительным процессом, но она оказалась бесценной для сварки подъемных цепей.

Дуговая сварка угольным электродом

Дуговая сварка началась с процесса сварки угольной дугой, который был запатентован в 1881 году. В этом методе между угольным электродом и заготовкой образуется электрическая дуга. Двойная углеродистая дуговая сварка — это создание дуги между двумя углеродными электродами.При этом выделяется значительное количество тепла и очень яркий свет, тогда как более современные методы намного безопаснее и удобнее для сварщиков.

Сварка сопротивлением

Процессы контактной сварки включают приложение силы к металлическим заготовкам и пропускание тока через них для нагрева и плавления в областях, определяемых электродами и / или заготовками. Известные типы сварки сопротивлением включают:

Точечная сварка

Сварщики используют точечную сварку для соединения листов металла внахлест в проектах, где прочность и долговечность не являются насущными проблемами.Медные электроды с силой удерживают детали вместе, а электрический ток нагревает их до температуры сварки. Этот процесс более экономичен, чем большинство методов дуговой сварки. Однако он имеет меньше применений и имеет тенденцию к упрочнению и деформации материалов заготовки. В этом руководстве мы рассмотрим различия между точечной сваркой и приваркой шпилек.

Сварка с выступом

В качестве модификации точечной сварки сварка с выступом включает локальный нагрев и сварку выступов (выступов) на одной или нескольких заготовках.

Стыковая сварка

Стыковая сварка соединяет вместе толстые металлические стержни или пластины путем зажима электродов на заготовках и приложения противодействующих сил. Нагрев происходит, но плавления часто нет, образуя твердый сварной шов.

Шовная сварка

Этот тип контактной сварки соединяет листовые металлы в швах за счет приложения противоположных сил с помощью электродных колес. Вращающиеся колеса работают, чтобы локализовать ток и выделяемое тепло.

Сварка оплавлением

При сварке оплавлением материалы заготовок размещаются на заданном расстоянии друг от друга, и подается ток, создавая сопротивление в зазоре между материалами и дугу для плавления. По достижении нужной температуры две детали прессуются и склеиваются.

Кислородно-ацетиленовая сварка

В США также известна как кислородно-топливная сварка, кислородная сварка и газовая сварка. В кислородно-ацетиленовой сварке горелкой используются горючие газы и чистый кислород для повышения температуры пламени для локального плавления заготовки. Инженеры Эдмон Фуше и Шарль Пикард разработали метод кислородно-ацетиленовой сварки в 1903 году, и с тех пор он стал в значительной степени устаревшим из-за процессов дуговой сварки.Тем не менее, этот процесс по-прежнему популярен для художественных работ и домашнего использования.

Сварка в твердом состоянии

Сварка в твердом состоянии характеризуется использованием температур ниже точек плавления основных материалов. В отличие от контактной сварки, она не всегда требует давления. В зависимости от используемого процесса сварка в твердом состоянии может длиться от миллисекунд до часов. Существует много типов сварки в твердом состоянии, в том числе:

• Кузнечная сварка : детали из низкоуглеродистой стали нагреваются и скалываются.
• Холодная сварка : высокое давление при комнатной температуре приводит к коалесценции очень чистых металлов.
• Сварка горячим давлением : нагрев и давление макродеформируют основной материал.
• Сварка валков : валки вызывают тепловую деформацию и деформацию под давлением (вместо молотков).
• Сварка трением : механическое скользящее движение притирает материалы друг к другу.
• Ультразвуковая сварка : преобразователь излучает высокочастотные колебания для соединения материалов.
• Магнитно-импульсная сварка : магнитные силы сваривают детали вместе.
• Сварка взрывом : управляемая детонация соединяет вместе быстро движущиеся части.
• Диффузионная сварка : соединение тугоплавких металлов без изменения их металлургических свойств.

Электронно-лучевая сварка

Электронно-лучевая сварка использует пучок высокоскоростных электронов в условиях вакуума для создания прочных сварных швов. Электроны превращаются из кинетической энергии в тепло, когда они ударяются о материалы заготовки, плавя их вместе.

Лазерная сварка

В процессе лазерной сварки используется высококонцентрированный лазерный источник тепла для узких и глубоких швов. Сварщики могут использовать непрерывный или импульсный лазерный луч, первый для глубоких сварных швов, а второй для тонких материалов.

Приварка шпилек

Приварка шпилек — это специализированный и высокоэффективный метод соединения шпилек и других крепежных деталей с листовым металлом.Этот тип сварки позволяет избежать ошибок, присущих многим другим процессам соединения шпилек, таких как ослабление детали, ослабление шпильки, растрескивание и образование пятен. Сварка шпилек выполняется быстро и обеспечивает прочную сварку без обратной маркировки или отверстий. Типы приварки шпилек включают:

Приварка шпилек разряда конденсаторов

Конденсаторы заряжаются до заданного напряжения в зависимости от сварочного диаметра. Шпилька соприкасается с листом, а затем конденсаторы запускают свою энергию, чтобы произвести дугу и расплавить трубку.Возвратное давление выковывает стержень к расплавленной поверхности листа для полного сплавления. Приварка шпилек CD очень экономична и идеально подходит для тонких материалов. Однако поверхность листа должна быть чистой и ровной.

Сварка шпилек по вытяжной дуге

В процессе дуговой сварки зажигается вспомогательная дуга, когда шпилька поднимается на заданную высоту. Дуга плавит сварной конец шпильки, образуя ванну расплава. Возвратное давление выковывает шпильку в бассейн, а прилагаемая манжета формирует галтель.Приварка шпилек DA — лучший способ крепления шпилек к более толстым материалам от 0,7 мм и более, так как при этом получаются прочные сварные швы. Он дороже, чем компакт-диск, и требует использования наконечников, но допускает неровные поверхности и дефекты.

Короткий цикл приварки шпилек

Короткий цикл имеет сходство с приваркой шпилек как CD, так и DA.