Применение дугового разряда для промышленного производства свинцовых аккумуляторов, впервые осуществил русский инженер и изобретатель Николай Николаевич Бенардос в 1882 году. В дальнейшем, электродуговую сварку по способу Н. Н. Бенардоса, усовершенствовал начальник пермских пушечных заводов Николай Гаврилович Славянов, который в 1890 году предложил сварку штучным плавящимся электродом с тонким стабилизирующим покрытием из мела, битого и жидкого стекла. 

Штучный электрод состоит из металлического стержня и покрытия, в состав которого входят шлако-, газообразующие, легирующие и ионизирующие компоненты. При плавлении покрытия выделяются газы, которые оттесняют воздух атмосферы от зоны сварки, а на поверхности шва образуется шлак, что препятствует окислению расплавленного металла.

Покрытие электрода необходимо для устойчивого горения дуги, газошлаковой защиты, легирования и рафинирования металла. Для изготовления электродных покрытий применяются следующие компоненты:

1. Газообразующие компоненты - органические вещества: крахмал, пищевая мука, декстрин, неорганические вещества: мрамор CaCO3, магнезит MgCO3.
2. Легирующие и раскисляющие компоненты: кремний, марганец, титан, алюминий в виде ферросплавов и чистого порошка.

3. Ионизирующие компоненты, содержащие элементы с низким потенциалом ионизации: калий, натрий, кальций, мел, полевой шпат, гранит и др.

4. Шлакообразующие компоненты обычно составляют основу покрытий: марганцевая, титановая руда, ильменитовый, рутиловый концентрат, полевой шпат, кремнезем, гранит, мрамор, плавиковый шпат.5. Связующие компоненты: водные растворы силикатов натрия и калия (жидкое стекло).

6. Формовочные компоненты, пластификаторы: бентонит, каолин, декстрин, слюда.
При замыкании электрода о деталь в месте контакта выделяется огромное количество теплоты, которое мгновенно расплавляет металл и разрывает контакт с образованием мощного электрического разряда. Образование заряженных частиц в зазоре между электродом и деталью обусловлено процессами термической эмиссии электронов и ионизации под действием высокой температуры и электрического поля высокой напряженности.
В промышленности часто используют электроды диаметром 2,5–4 мм с рутиловым (на основе TiO2) и основным (на основе CaF2-СаСО3) покрытиями. Тип покрытия и диаметр электрода определяют длину дуги, силу тока и напряжение холостого хода, необходимое для возбуждения дуги и её стабильного горения. Для сварки корневых слоев шва и при сварке изделий толщиной менее 6 мм применяют электроды диаметром 2,5–3 мм. При сварке изделий толщиной более 6 мм,  при заполнении разделок применяют электроды диаметром 3–4 мм. Электроды диаметром 5 мм используют при сварке  угловых и тавровых швов.

Длина дуги при сварке электродами с основным покрытием составляет 1–5 мм, при сварке электродами с рутиловым покрытием составляет 1,5–8 мм. Силу сварочного тока ориентировочно можно определить по диаметру электрода: Iсв = k×dэ, где k = 30–45 при dэ = 3 мм, k = 35–50 при dэ= 4 мм, k = 40–60 при dэ = 5–6 мм.
Для каждой марки электродов значения сварочного тока, напряжения холостого хода и режим прокалки указываются на этикетке упаковки.

Сведения о химическом составе наплавленного металла, его механических свойствах указываются в сертификате, который прилагается заводом–изготовителем к конкретной партии электродов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ручная электродуговая сварка начинается с установления сварочного тока путем регулирования балластного реостата, трансформатора, выпрямителя. Сила тока зависит от диаметра электрода, положения деталей и вида сварного соединения. Сварщик устанавливает электрод в электрододержатель и возбуждает дугу путем касания или чирканья электрода о деталь.

При возникновении дуги, сварщик плавно растягивает дугу, отводит торец электрода на расстояние (0,5–2)×dэ (dэ – диаметр электрода) от поверхности детали и перемещает электрод вдоль свариваемых кромок со скоростью 0,5–10 мм/с. Тепло дуги расплавляет металлический стержень, покрытие электрода и кромки деталей. Расплавленный металл смешивается в сварочной ванне и при перемещении дуги кристаллизуется. Траектория движения электрода может быть прямой без колебаний и с поперечными колебаниями.
В нижнем положении сварщик может выполнять сварку углом вперед или углом назад. Наибольшая глубина проплавления обеспечивается при сварке углом назад, поэтому такой способ применяют для сварки больших толщин более 6 мм. При сварке деталей до 6 мм сварку выполняют углом вперед.

Перед сваркой свариваемые изделия собирают и прихватывают. Прихватками называют короткие временные сварные швы, которые выполняют роль креплений для фиксирования деталей во время сборки. Прихватки перевариваются при наложении основного сварного шва. Наиболее широко применяются стыковые, тавровые угловые и нахлесточные сварные соединения.

После наложения основного шва сварщик обрывает дугу и заваривает кратер. Кратером называется место обрыва дуги, имеющее вид углубления. Для правильной заварки кратера сварщик плавно и медленно удлиняет дугу до естественного обрыва, чтобы капли электродного металла успели заполнить углубление. Детали толщиной до 4 мм свариваются за один проход, т. е. путем наложения одного слоя. Детали толщиной более 4 мм свариваются в несколько проходов.

При сварке больших толщин сварщик сначала выполняет корневой слой, а затем последующие слои, которые заполняют разделку кромок. Высота выполненного шва (облицовочного валика) составляет 0,5–4 мм. Глубина проплавления металла по каждую сторону кромок составляет 1–3 мм.

Порядок заполнения разделки зависит от толщины металла и ориентации деталей в пространстве. Наибольшее количество валиков и слоев приходится выполнять в положениях, которые отличаются от нижнего, например в горизонтальном положении.
Типы сварных соединений приведены в ГОСТ 5264-80 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы и размеры» и ГОСТ 16037-80 «Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры».

Ручной дуговой сваркой сваривают изделия толщиной до 3–4 мм без разделки. Более 4 мм необходимо разделывать (делать скос) кромки, чтобы обеспечить доступ электрода в глубину металла и полное проплавление корня шва. Обычно угол разделки составляет 7–45 градусов, в зависимости от типа сварного соединения, металла и способа сварки. Например, при сварке сталей угол разделки стыковых соединений толщиной 4–20 мм составляет 12–35о, а притупление 0,5–2 мм. Притупление обеспечивает правильное формирование корневого шва без прожогов. Зазор обычно равен 0,5–2 мм, он также регулирует проплавление кромок и формирование корневого шва.Имеются и другие конструкции сварных соединений, где зазора нет или он равен 8–10 мм, например, при сварке труб паропроводов диаметром 377 мм толщиной стенки более 30 мм, угол скоса кромки составляет 7–8 градусов, зазор 9 мм, без притупления на остающейся стальной подкладке.

  • Facebook Clean
  • Twitter Clean
  • White Google+ Icon

 

© 2012-2019  Дизайн IWM