Ручная электродуговая сварка и наплавка

Электроды поставляются потребителям в упаковке, на которой наносится условное обозначение, включающее основные технологические сведения об электродах. Первые в мире сварочные электроды начали изготовлять в 1890 году на Пермских пушечных заводах, начальником которых был изобретатель плавящих электродов Славянов Н. Г. Высокого качества электроды ( приложение 2.1.) в настоящее время изготовляются на Тюменском заводе сварочных электродов.

Источниками питания электрической дуги являются:

1.Сварочные трансформаторы.

Напряжение первичной обмотки 220 В в однофазных трансформаторах или 380 В в двух и трехфазных трансформаторах понижается до более низкого напряжения (40…90 В холостого хода) . Во вторичной обмотке в несколько раз меньше витков, чем у первичной обмотки, а провод изготовляется значительно большего сечения, т.к. сварочные токи измеряются сотнями и тысячами ампер. Сила сварочного тока регулируется несколькими способами: переключением вторичных обмоток (изменение числа витков), изменением воздушного зазора между подвижным пакетом и неподвижным магнитопроводом, перемещением катушек вторичной обмотки и включением магнитного дросселя в сварочную цепь.

2.Сварочные преобразователи, представляющие собой установку, в которой ротор сварочного генератора постоянного или переменного тока приводится во вращение электродвигателем. Сила тока регулируется с помощью обмоток возбуждения.

3.Сварочные выпрямители, состоящие из понижающего одно-, двух- или трехфазного трансформатора и блока выпрямителей ( диоды, селеновые, германиевые или кремниевые пластины ).

4.Сварочные агрегаты, состоящие из генератора постоянного или переменного тока, приводимого в действие карбюраторным или дизельным двигателем. На некоторых передвижных установках привод выполняется от вала отбора мощности трактора или трансмиссии автомобиля.

Для упрощения зажигания и улучшения устойчивости горения дуги в некоторых случаях, например, при аргонно-дуговой сварке, используются осцилляторы, которые преобразуют переменный ток в ток высокой частоты (150… 500 кГц ) и высокого напряжения (2… 6 кВ ), который накладывается на основной сварочный ток. Осциллятор включается параллельно сварочному трансформатору, высокие напряжения и частота способствуют улучшению пробоя газовой среды и её ионизации.

Сварка может выполнятся как на переменном, так и на постоянном токе. По возможности следует проводить сварку на переменном токе, т.к. она раза в два экономичнее сварки на постоянном токе. Следует иметь ввиду, что температура дуги выше на аноде, чем на катоде. Поэтому при необходимости глубокого проплавления металла применяют прямую полярность : плюс (анод) на деталь, а минус (катод) на электрод. Для уменьшения перегрева детали применяют обратную полярность : минус присоединяют к деталям, а плюс на электрод.

Для повышения производительности ручной дуговой сварки применяют ряд способов :

1. Сварка с глубоким проплавлением. Используется электрод ОЗС с повышенной толщиной покрытия , у которого расплавление обмазки несколько отстает от расплавления электрода, поэтому дуга плавится как бы внутри чехла. Действие дуги концентрируется и меньше потерь тепла , поэтому глубина проплавления увеличивается.
2. Сварка лежачим электродом. Электрод с повышенной толщиной обмазки укладывается в разделку шва, возбуждают дугу, которая горит и по мере расплавления электрода перемещается по его длине.
3. Сварка пучком электродов. Берется несколько электродов, сваривают концы, при сварке получается дуга, плавающая по электродам.
4. Сварка ванным способом. В месте соединения арматурных и других стержней делают ванночку из стальной или медной ленты, либо используют керамическую разъемную форму. Между стыками стержней оставляют зазор около 1,5 диаметра электрода с покрытием; при горении дуги в этом пространстве образуется ванна жидкого металла. Для того, чтобы ванна не успевала остыть, берут толстые электроды или пучок электродов, используют повышенный ток и без задержек меняют электроды.
5. Сварка трехфазной дугой. Используется специальный электрод, состоящий из двух электрически изолированных между собой стержней и покрытых общей обмазкой. К каждому стержню подводится по фазе, а третья — к детали.
6. Сварка порошковой проволокой. Наружная оболочка является проводником электрического тока, защитным устройством для сердечника. Защитное покрытие находится внутри электрода. Очень эффективно использовать порошковую проволоку для сварки в среде углекислого газа. Это позволяет применять более высокие плотности тока, уменьшается разбрызгивание металла, улучшаются механические свойства. Сварка порошковой проволокой весьма удобна, т.к. упрощается конструкция сварочного оборудования.

Для сварки и наплавки конструкционных сталей применяются следующие типы электродов:

• для низколегированных сталей -Э-34, Э-38,Э- 42,Э- 42А,Э- 46,Э- 46А;
• для среднеуглеродистых и низколегированных сталей-Э-50,Э- 50А,Э- 55;
• для легированных сталей повышенной прочности- Э-60,Э- 60А,Э- 70,Э- 85, Э-100,Э- 125,Э- 145,Э-150.

Цифра в обозначении типов электродов показывает значение предела прочности разрыву (sв ) в кГс / мм², а индекс А в конце обозначения -повышенную пластичность материала сварного шва.

Каждому типу электродов может соответствовать несколько марок. Например, к типу Э-42А относится электроды марок УОНИ-13/45, ОЗС-2, СМ-11 и др., а к типу Э-46 — электроды АНО-3, АНО-4 и др.

Расчет режимов ручной электродуговой сварки проводится в соответствии с алгоритмом.

Сначала выбирается по таблице диаметр электрода  dэ  в зависимости от толщины h свариваемого металла.

h, мм0,51…22…55…10> 10dэ, мм1,52….2,52,5…44…64..8

Потом определяется сила сварочного тока по формуле:

Jн= (20 +6dэ )dэ,

 а далее находится длина сварочной дуги:

Lд =0,5 (dэ +2 ), ММ

и по ней определяется напряжение дуги:

• Uд= a +b Lд,      В
• Uд= a +b Lд,      В.