Ручная дуговая сварка сталей: особенности процесса и необходимое оборудование для работы

Особенности дуговой сварки

При проведении дуговой варки труб следует учитывать несколько важных нюансов:

1. Включать аппарат следует в тот момент, когда электрод только-только прикоснулся к поверхности трубы.
2. При сварке труб необходимо постоянно отслеживать длину электрической дуги, поскольку она определяет размер газовой оболочки, препятствующей попаданию воздуха в зону сварку.
3. Двигать электрод в зоне сварочных работ следует плавно. Это позволит равномерно распределить по шву расплавленный металл с электрода.
4. Толщину направления друг на друга металла трубных элементов определяют лёгкие скользящие движения сварщика из стороны в сторону.
5. При варке толстостенных труб большого диаметра необходимо выполнять внутренние и внешние сварные швы.

Тиристорный сварочный выпрямитель

Упрощенная схема универсального тиристорного сварочного выпрямителя приведена ниже.

Тиристор представляют собой управляемый диод. Внешне тиристор выглядит также как и диод, но имеет дополнительный управляющий электрод, по которому он получает сигналы управления, и которые его отпирают (открывают) в заданный момент полупериода напряжения. Этот момент называется углом отпирания тиристора. Запирается тиристор автоматически (самостоятельно) при окончании полупериода напряжения, т.е. когда напряжение на нем снизится до нуля. Регулирование напряжения и тока на выходе источника питания осуществляется изменением угла отпирания тиристора. Чем меньше угол отпирания тиристора, т.е. чем большую часть полупериода напряжения он оказывается открытым, тем выше сила тока на выходе выпрямителя. При использовании больших углов отпирания тиристора значение выходных параметров снижается при одновременном повышении их пульсаций. Для снижения пульсации напряжения и тока на выходе тиристорных источников питания устанавливают большие катушки индуктивности. Индуктивность является эффективным средством по сглаживанию электрических сигналов, но, в то же время, она ухудшает динамические свойства источника питания.

Тиристорные выпрямители являются, как правило, универсальными, т.е. такими которые обеспечивают как падающие, так и пологопадающие внешние вольтамперные характеристики и таким образом, могут быть использованы как для ручной дуговой сварки покрытыми электродами, так и для полуавтоматической и автоматической сварки в защитных газах и под флюсом.

Основные свойства сварочных инверторов

В последнее время (начиная примерно с начала 80-х годов двадцатого века) все большее распространение получают сварочные инверторные источники питания. Основным блоком такого выпрямителя является инвертор – устройство, преобразующее постоянное напряжение в высокочастотное переменное.

Сварочный инвертор работает следующим образом. Сетевой выпрямительный блок преобразует переменное напряжение сети в постоянное. Затем это выпрямленное напряжение преобразуется с помощью инвертора в однофазное переменное высокой частоты (до 50 кГц и выше). Далее напряжение понижается трансформатором, вновь выпрямляется, сглаживается и подается на дугу. Благодаря тому, что на выходе инвертора напряжение имеет высокую частоту, размеры и вес трансформатора может быть резко снижен, так как эффективность трансформации повышается с частотой переменного тока. При этом также снижается длина провода первичной и вторичной обмоток. На рисунке ниже это показано на примере трансформатора мощностью 20 кВт: в одном случае трансформатор рассчитан на работу при частоте 50 Гц, а в другом — 50 кГц

Благодаря малому весу и размерам понижающего трансформатора инверторные источники питания также оказываются небольшими по габаритам и легкими, что, собственно говоря, и являются основным достоинством этих источников. Их рекомендуют использовать в тех случаях, где имеют значение малые масса и габариты – при сварке на монтаже, в быту, на ремонтных работах.

Другим достоинством является их универсальность, так как их внешние вольт-амперные характеристики могут быть любой формы, поскольку формируются искусственно с помощью системы управления с использованием обратных связей по току и напряжению (т.е. в реальном масштабе времени).

Благодаря своим высоким динамическим свойствам (т.е. высокому быстродействию) и возможности управления параметрами сварки в реальном масштабе времени эти источники питания обладают лучшими сварочными свойствами по сравнению с другими типами источников питания, а также часто наделяются дополнительными функциями, которые способствуют улучшению процесса сварки, такими как дистанционное управление, мягкий старт и др.

Порядок подготовительных работ

Сварка труб ручной сваркой потребует от вас ряда подготовительных действий:

1. Зачистить зону сварочных работ от грязи и масел.
2. Для качественного сваривания элементы трубопровода необходимо установить «встык» и выровнять друг относительно друга.
3. Выставить оптимальный режим сварки и установить на сварочный аппарат электроды, отвечающие технологическим требованиям.
4. Перед началом сварочных работ установите на трубах заземляющие контакты.
5. Чтобы надёжнее закрепить элементы трубопровода друг с другом, сделайте по окружности несколько прихваток – небольших сварных швов, фиксирующих точное положение свариваемых элементов.

Разновидности швов

С самого начала стоит указать, что сварные швы и сварные соединения — это не совсем одно и то же (во всяком случае, на этом настаивает ряд специальных изданий; другие эксперты смешивают их между собой). Простейшее определение говорит, что сварочный шов — это любое неразъемное соединение, выполненное при помощи сварки. Другой подход говорит, что это место, где связаны как минимум 2 детали в процессе кристаллизации и/или пластической деформации вещества. Так или иначе, сварочные швы принято классифицировать по ГОСТ, принятому еще в 1980 году. Стыковые соединения отличаются большой популярностью, и именно их применяют, когда нужно приваривать листы металла либо торцы труб.

Важнейший момент в таком случае — жесткое закрепление деталей, между которыми сохраняется только промежуток 1—2 мм. В это пространство изливается расплавляющийся металл, и поэтому происходит соединение. Всего в сварочной литературе описано 32 типа стыковых швов. При работе с тонким металлом подготовка швов совсем не обязательна, главное – чтобы толщина изделий не превышала 4 мм. С листами от 4 до 12 мм включительно допускается односторонняя и двусторонняя обработка, однако перед ней края полагается зачищать.

Листы толще 12 мм варят строго с двойными швами. Их геометрия может напоминать только букву X. Теоретически сварщик может, конечно, использовать зачистку кромок по схемам V и U, однако это увеличивает затраты металла, тормозит работу и вынуждает перерасходовать плавкие электроды. Довольно широко, пусть и в меньшей степени, чем стыковые, применяются тавровые швы. При осмотре условного разреза на схеме они схожи с буквой Т. Достигается этот результат привариванием торца к боковине, преимущественно в перпендикулярных плоскостях. Государственному стандарту соответствуют 9 типов тавровых стыков. В любом случае они должны производиться путем глубокого плавления. Тавровую сварку можно вести и вручную, однако при этом придется тщательно обрабатывать кромки.

Спорное место — классификация угловых швов. Часть источников утверждает, что это все те же тавровые соединения. По форме они близки к букве Г либо к букве У. Важная тонкость: тщательный контроль над перемещающимся электродом, потому что иначе добиваться правильного угла наклона, исключающего стекание металла с угла, не получается. Хороший угловой шов всегда отличается однородным заполнением.

Массово в сварочной практике выполняются и швы внахлест. Суть в том, что соединяемые поверхности идут параллельно, с частичным перекрытием. На таком примере часто обучают начинающих сварщиков. Толщина швов внахлест не может превышать 8 мм, и такое же требование предъявляется к самому металлу. Нормальный угол наклона электродного инструмента составляет не менее 15 и не более 45°. Швы могут классифицироваться еще и по расположению в пространстве. Любой сколько-нибудь опытный сварщик всегда старается выбирать нижнее соединение. Оно максимально удобно и облегчает контроль над металлической ванной. Новичкам тем более стоит начинать именно с подобной методики. Горизонтальный шов плох тем, что в силу всемирного тяготения металл ползет вниз.

Варить его можно слева направо либо справа налево — по желанию. А вот наклон электрода стараются увеличить до максимума. Смотрят при этом, разумеется, на необходимые параметры электропитания и темп работы.

При создании вертикального соединения сползать будет не вся ванна сразу, а отдельные капли. Неплохим выходом оказывается укорачивание дуги. Вертикальное сваривание сверху вниз применяется не так часто, как снизу наверх, поскольку требует скрупулезного отслеживания состояния ванны. Самыми сложными даже опытные профессионалы считают потолочные швы. Сделать их как следует — признак настоящего мастерства. Работа ведется строго под углом 90°, дугу стараются укоротить, а скорость ее движения выдерживать на постоянном уровне. По возможности стоит таких стыков вовсе избегать, так как они слишком неудобны и ненадежны, даже когда работа выполнена безукоризненно.

Соединения при сварке отличаются и по виду контура. Продольный тип заставляет очень тщательно готовить металл. Категорически нельзя оставлять даже единичные заусенцы, кромки и прочие неровности.

Цены на модельный ряд наливных полов Старатели

Виды и характеристика покрытых электродов

Элемент имеет вид металлического стержня с покрытием. Для обмазки его поверхности используют порошок из смеси разных составляющих. Технологические качества покрытого электрода зависят от состава покрытия и качества его нанесения.

Стержни классифицируют по нескольким признакам.

По назначению:

1. У – для соединения углеродистых и низколегированных сталей.
2. Л – конструкционных сталей с легирующими добавками.
3. Т – легированных теплоустойчивых сталей.
4. В – высоколегированных сталей со специфическими свойствами.

По толщине обмазки: тонкая, средняя, толстая и особо толстая.

По видам покрытия:

• А – кислое;
• Б – основное;
• Ц – целлюлозное;
• Р – рутиловое.

Кислые (А)

Содержат:

• руды и материалы с большим содержанием кислорода (гранит, гематит) – обеспечивают шлаковую защиту;
• ферросплавы – восстанавливают железо из оксидов и удаляют кислород;
• примеси органической природы (декстрин, крахмал) – газовая защита.

Не применяется в стесненных условиях.

Основные (Б)

В состав обмазки входят:

• ферросплавы;
• фтористокальциевые соединения.

Основные электроды используют для сварки конструкций ответственного назначения из легированных и низкоуглеродистых сталей и деталей с большим сечением.

Содержат:

• оксицеллюлозу;
• ферросплавы;
• рутил.

Их часто применяют для соединения стыков трубопроводов.

Рутиловые (Р)

В состав входят:

• рутиловый концентрат (оксид титана);
• карбонаты кальция (мусковит, мрамор, тальк, магнезит, целлюлоза, ферросплавы).

Сущность

Для ручной дуговой сварки характерно зажигание дуги, производимое касанием электродов к металлическому изделию, поддержание длины дуги во время сварки и перемещение электродов.
При протекании тока короткого замыкания электрод в месте касания нагревается до высокой температуры, зажигается дуга и производится сварка дугой с переносом материала электрода или проволоки в место сварки. Для защиты места сварки от газов, содержащихся в воздухе, используется защита места сварки газами (аргоновая сварка).

Ручная дуговая сварка разделяется на следующие виды:

• одно, двух и многоэлектродную, используемую для ускорения работ и повышения производительности труда;
• сварку при постоянном и переменном токе;
• сварку однофазной и трёхфазной дугой.

В зависимости от длины свариваемого стыка и толщины свариваемого существуют разные способы ведения шва:

• Короткие швы до 250 мм. делают способом — «на проход».
• Швы средней длины от 250 до 1000 мм. выполняют от середины к краям ступенчатым способом по участкам.
• Швы длинные делают обратноступенчатым способом от середины к краям.

Что такое ручная дуговая сварка ММА

Ручная дуговая сварка называется так, поскольку процесс распаливания электрода и ведение дуги для формирования шва выполняются полностью в ручном режиме. Электрическая дуга была открыта уже давно, но для соединения металлов впервые была применена в 1882 году. В 1907 г процесс был усовершенствован обмазкой для электродов и получил международное обозначение Manual Metal Arc (ММА).

Суть процесса ручной дуговой сварки заключается в подключении источника тока к сети. От аппарата исходят два провода (+ и -). Один присоединяется к изделию, а второй оснащается электрододержателем. В него вставляется электрод — металлический стержень с диаметром от 1.6 до 6 мм, покрытый обмазкой. Постукивание о поверхность приводит к замыканию цепи и возбуждению электрической дуги.

Температура дуги составляет 5000 градусов, поэтому за счет тепловой энергии плавятся кромки соединяемого металла и стержень самого электрода. Расплавленный металл называется сварочной ванной. Чтобы защитить ее от воздействия окружающего воздуха, необходимо газовое облако. Эту роль выполняет обмазка электрода, которая плавится и создает защитную среду. Благодаря этому металл застывает без пор. После кристаллизации, на поверхности шва образуется шлаковая корка, удаляемая легким постукиванием молотка.

Если поменять местами провода (минус присоединить к изделию, а плюс к держателю), то получится обратная полярность. В этом случае ток будет двигаться от изделия к электроду, что уменьшает тепловложение и востребовано при сварке тонких изделий. При прямой полярности (плюс к массе, а минус к держателю) напряжение движется от электрода к заготовке, что ускоряет расплавление кромок и повышает скорость сварки.

Чтобы контролировать процесс визуально, сварщик должен быть в защитной маске со светофильтром. Она предотвращает поражение сетчатки УФ- и ИК-лучами, предохраняет от яркого света и препятствует попаданию на лицо вылетающих окалин. Обязательными средствами индивидуальной защиты являются краги, плотная одежда и ботинки. Должен быть головной убор без козырька.

Виды уплотнителей для металлических дверей по материалу изготовления

Мебель и техника для кухни в стиле минимализм

Актуальная кухня в стиле минимализм предполагает выбор техники в тон мебели. Идеально, если техника будет встроенная, так пропадает ощущение шероховатости и недоработанности в интерьере.

Технику лучше выбирать в тон мебели и встроенную.

Выбор кухонного гарнитура зависит от предпочтений и отделки. Писком моды считается полностью белая кухня, в которой практически нет цветовых пятен.

Особым шиком считается полностью белый гарнитур.

Также в тренде использование неожиданных цветовых решений для фасадов. Можно встретить фото интерьеров с темно-зелеными глянцевыми фасадами или светло-желтыми. Такой прием разбавляет холодность минимализма, делая кухню более уютной и жилой.

Допускается использовать яркие насыщенные цвета.

Высота стола

При меблировке помещения, особенно небольшой площади, большое значение имеет не только размер столешницы, но и габариты мебельного образца в целом. О критериях выбора размеров, в зависимости от внешних факторов было рассказано выше. Не менее важным показателем является ее высота, от которой во многом зависят удобство сервировки и приема пищи.

Расчет высоты ведется исходя из среднего роста взрослого человека. При этом при ее значении 65,0 сантиметров стандартная высота размещения столешницы принимается равной 75,0 сантиметров. Однако сегодня достаточно часто можно найти образцы с высотой 70,0 см. При этом здесь не рассматриваются специфические экземпляры, выполненные в восточном, японском или скандинавском дизайне и обеденные столы-стойки.

Само понятие «стандартный» несколько ограничивает функциональность и универсальность изделий. Высокому человеку за стандартным образцом некуда будет девать ноги, а обедающему, невысокого роста, придется тянуться за приборами, расположенными в середине обеденной плоскости. Обычно высоту стола можно откорректировать высотой стульев. Кроме того, имеются модели с регулируемыми по высоте ножками.

расчет ширины обеденного места
расчет высоты

Термический класс сварки

При помощи тепловой энергии, поверхности заготовок, деталей плавят локально. Тепло получают при помощи различных методов, ниже они рассмотрены подробно.

_{Дуговая сварка}

Этот вид наиболее популярен. Для сварочной дуги применятся постоянный, переменный или пульсирующий ток. Дуга производится за счет мощного разряда. Электрод соприкасается с металлом, производится короткое замыкание, при этом инструмент отводится не более чем на 5 мм, за счет такого непрерывного воздействия и происходит нагрев металла. Устойчивость дугового заряда происходит за счет ускорения электродов в электромагнитном поле, затем возникает ионизация газового соединения между анода с катодом.

_{Газовая сварка}

Газовая сварка – это вид сварки плавлением с дополнительным применением газов – кислорода, ацетилена. Тепло, выделяемое в процессе горения газов плавит поверхности вместе с присадочным материалом, тем самым формируя сварочную ванну. Подача газа регулируется с помощью редуктора на баллоне.

_{Электродуговая сварка}

Принцип работы электрической дуговой сварки основан на расплавлении металлов под воздействием электрической дуги. Электрическая дуга образуется за счет увеличения напряжения между двумя электродами, в результате которого происходит электрический пробой. Основа технологического метода электродуговой сварки состоит в коротком замыкании, а если быть точнее, то в насыщении межатомного пространства электрически заряженными частицами. В момент соприкосновения между электродом и изделием протекает ток, возникающая электрическая дуга, температура которой достигает 7000°С, расплавляет металл и образует сварочную ванну.

_{Ручная дуговая сварка}

Аппараты для ручной дуговой сварки широко распространены в быту из-за относительной недороговизмы аппаратов. Так же для этого метода не требуется газ или флюс, так как их функции выполняет электрод. Принцип дуговой сварки сохранен: плавление поверхностей происходит за счет касание электрода к металлическому изделию, которое образует короткое замыкание и происходит зажигание дуги.

_{Сварка неплавящимся электродом (TIG)}

Данная технология схода с газовой сваркой, суть ее заключается в следующем: электрическая дуга зажигается в атмосфере инертного газа между электродом и материалом, таким образом расплавляя металл и присадочный материал. Электрод изготавливают из тугоплавких металлов – вольфрама, циркония, гафния. Данная технология требует высокой квалификации от специалиста.

Сварка в защитных газах

Данный вид сварки может выполняться как плавящимся электродом, так и неплавящимся. Для неплавящихся электродов нужна присадка, а плавящийся электрод сам участвует в процессе создания шва. Инертные газы применяются для обеспечения устойчивости работы дуги. Выбор газа определяет состав свариваемого изделия. Газ подается либо центрально, либо сбоку при повышенных мощностях.

_{Сварка под флюсом}

Применения флюса необходимо для поддержания ровного горения дуги и при формировании сварного шва влияет на его химический состав. Разные составы флюса имеют разные стабилизирующие свойства. Варьируя содержание углерода, серы, марганца и других можно регулировать прочность и устойчивость к холоду.

_{Гипербарическая сварка}

Гипербарическая сварка – это сварка в условиях повышенного давления, например, в воде, либо специально созданной сухой среде. При подводной сварке используется водонепроницаемый электрод который расплавляется и попадает на металл с помощью газового пузыря. Подводная сварка – это один из самых сложных видов работ, которая помимо всего прочего обладает повышенной опасностью поражения электрическим током.

Источники питания

Инверторные сварочные аппараты

В качестве источников питания для проведения ручной дуговой сварки используются понижающие трансформаторы с низким выходным напряжением и большим допустимым током в сотни ампер. При сварке на постоянном токе используются выпрямители, которые преобразует переменный ток в постоянный ток. В результате, вместо 220 В при 50А, получаемых от сети, мощность, напряжение от трансформатора составляет около 17-45 В при токах до 600 А. Используются различные типы трансформаторов, в том числе инверторные машины. Ток от трансформаторов регулируется разными способами: изменения числа витков в катушке или путем изменения расстояния между первичной и вторичной катушками (в подвижной катушке или c подвижным сердечником). Инверторные источники питания имеют меньшие размеры и вес. В них используется высокочастотное преобразование напряжения сети.

Электрические генераторы и генераторы переменного тока также используются в качестве портативных сварочных источников питания, но из-за низкой эффективности и больших затрат, они реже используются в промышленности.

Выбор кухонного гарнитура, мебели

Вариант из металлической бочки

Понос у кроликов: причины диареи, что делать и чем лечить

Краткая историческая справка о развитии источников питания для дуговой сварки.

Источники питания для дуговой сварки обеспечивают процесс сварки электрической энергией. В тоже время, они оказывают существенное влияние на характер протекания процесса сварки (в первую очередь, на качество и производительность). Поэтому более глубокое понимание свойств источников питания и принципов их работы является обязательным для тех, кто собирается работать в области сварки (хотя, конечно, нижеприведенная краткая классификация источников питания и несколько упрощенное рассмотрение их свойств не предполагают предоставления полной информации по этому вопросу).

Требования ГОСТа

На ручную дуговую сварку распространяются требования ГОСТа 5264 80 и ГОСТа 11534 75. Это основные нормативы, которыми нужно руководствоваться при сварочных работах.

Первый — ГОСТ 5264 80 — регламентирует технологию создания сварных соединений различной конфигурации из сталей, чистого никеля и сплавов никеля с железом.

Он состоит из большого числа таблиц, в которых приведены чертежи типов соединений, которым нужно соответствовать. В ГОСТе указываются также пределы допустимых погрешностей и другие важные числовые параметры.

ГОСТ 11534 75 описывает основные типы, размеры и конструктивные особенности изделий из низколегированных и углеродистых сталей, которые можно подвергать скреплению методом ручной дуговой сварки плавящимся электродом.

На методологию сварки электродом неплавящимся он не распространяется. Документ также состоит из таблиц, содержащих примеры соединений, допустимые пределы погрешностей, толщины и углы соединяемых деталей.

Процесс сварки

Вне зависимости от количества видов сварки существуют 3 основных этапа процесса сварки, присущей всем технологическим разновидностям, это:

1. Формирование контакта;
2. Образование связи;
3. Создание шва.

Формирование контакта

Формирование контакта происходит в результате доведения металла до температуры плавления или кипения, главное не перепутать сварочную ванну с плавкой железа.

Образование химической и металлической связи

Второй, наиболее важный шаг – образование сварочной ванны, она всегда выглядит одинаково вне зависимости от вида сварки. Ванна возникает в результате сплавления металла и вспомогательного материала, к примеру электрода под воздействием, температуры, на вид как белое пятно. От ширины и длины этого пятна зависит качество шва.

Создание и типы прочного соединения

Основными качественными характеристиками швов являются их ширина и высота.

По типу соединения выделяют (самые распространенные):

• стыковые – детали в одной плоскости (сваривают трубы, листы и тд).
• нахлесточные – детали располагаются параллельно, только одна идет внахлест к другой (сваривают листы, толщина которых не более 12 мм).
• торцовые – сваривают 2 торца элементов.
• угловые – элементы располагаются под углом друг к другу.

Способы соединения проводов