Часть 3. Техника ручной дуговой сварки
Ручная дуговая сварка покрытыми электродами в настоящее время является одним из самых распространенных методов изготовления разнообразных сварных конструкций. Основным недостатком ручной дуговой сварки является малая производительность процесса и зависимость качества сварного соединения от квалификации сварщика.
Под техникой сварки обычно понимают приемы перемещения электрода, выбор оптимальных режимов сварки, приспособлений и т.п.
К электроду и свариваемому изделию для возбуждения и поддержания сварочной дуги от источника питания подводится постоянный или переменный ток (рис. 1). Дуга расплавляет металлический стержень электрода, его покрытие и основной металл. Расплавляющееся покрытие образует шлак и газы. Шлак обволакивает капли металла, образующиеся при плавлении электродной проволоки. В сварочной ванне электродный металл смешивается с расплавленным металлом изделия, а шлак всплывает на поверхность ванны.
Расплавленный шлак, покрывая капли электродного металла и поверхность сварочной ванны, способствует предохранению их от контакта с воздухом и участвует в металлургической обработке расплавленного металла.
Образующиеся при расплавлении покрытия газы оттесняют воздух из зоны дуги и способствуют созданию лучших условий для защиты расплавленного металла сварочной ванны. Для повышения устойчивости горения сварочной дуги в электродное покрытие вводят соединения, содержащие ионы щелочных металлов. Пары этих соединений снижают сопротивление дугового промежутка за счёт увеличения степени его ионизации и делают дуговой разряд устойчивым.
В связи с тем, что большая часть теплоты выделяется на торце металлического стержня электрода на конце электрода образуется коническая втулка (козырек) из покрытия, способствующая концентрации энергии дуги и увеличению ее проплавляющей способности.
По количеству электродов РДС подразделяется на одно-, двух- и многоэлектродную (пучком электродов). По роду применяемого тока на сварку при постоянном и переменном токе.
Рис. 1. Схема ручной дуговой сварки покрытыми электродами: 1 – металлический стержень, 2 – электродное покрытие, 3 – остаток жидкого металла, 4 – козырек, 5 – капля жидкого металла, 6 – дуговая плазма, 7 – жидкая пленка шлака, 8 – шлаковая корка, 9 – свариваемый материал, 10 – жидкая металлическая ванна, 11 – сварной шов
Зажигание дуги производится одним из двух способов: коротким замыканием или чирканьем («спичкой»). Применение того или иного способа зависит от условий сварки и навыков сварщика. Устойчивое горение дуги происходит при напряжении 16…24 В. Напряжение зажигания обычно больше напряжения горения сварочной дуги и составляет 65 В на переменном токе и 40 В на постоянном токе.
При прикосновении электрода к изделию напряжение падает до нуля, а ток - максимальный. Под действием тепла в отдельных точках, замкнутых на коротко и под действием эмиссии происходит ионизация газового промежутка. При отрыве электрода на расстояние не более 4 мм возбуждается сварочная дуга. При сварке необходимо сохранять постоянную длину дуги (I), оптимальная длина дуги зависит от марки и диаметра электрода (dэ), положение электрода в пространстве, способа разделки кромок и должна составлять I =(0,5…1,1) dэ. Если длина дуги велика, то уменьшается стабильность горения дуги, снижается глубина проплавления, больше потери на разбрызгивание электродного металла, шов получается с неровностями и худшего качества за счет интенсивности окисления и азотирования.
В процессе сварки сварщик совершает три комбинированых движения: подает электрод в сторону свариваемого металла со скоростью равной скорости плавления электрода; подает электрод вперед по направлению сварки со скоростью, равной скорости сварки и концом электрода совершает колебательные движения (плакат 2).
Без колебаний электрода ширина шва равна примерно (0,8-1,5) dэ. Колебательные движения применяют для регулирования глубины проплавления и формирования шва; ширина такого валика равна (2…4) dэ
Сварные швы можно сваривать в различных пространственных положениях (плакат).
По окончании сварки не следует резко обрывать дугу, а удлинять дугу до отрыва. Расплавленный при этом металл заполнит кратер.