Электрическая дуговая сварка

В зависимости от способа включения в сварочную цепь основного и присадочного металла и характера воздействия на них сварочной дуги различаются следующие основные виды электрической дуговой сварки (ЭДС):

1) Неплавящимся угольным электродом (способ Бенардоса);

2) Плавящимся металлическим электродом (способ Славянова);

3) Плавящимся металлическим электродом с использованием трехфазной дуги.Сварка по способу Бенардоса применяется преимущественно при исправлении пороков в чугунных и бронзовых отливках и при наплавке порошкообразными твердыми сплавами быстроизнашивающихся деталей.

Способ сварки Славянова по объему промышленного применения является одним из главных в настоящее время.

Сварка трехфазной дугой по производительности в 2-3 раза превышает сварку по способу Славянова. Этот метод преимущественно используется при автоматической сварке металла большой толщины.

Сварочная дуга представляет собой мощный электрический разряд в газах, сопровождаемый выделением значительного количества тепла и света. С физической точки зрения - это сложный ионный и электронный процесс переноса электрических зарядов через ионизированный воздушный промежуток. Ионизация газового промежутка при дуговой сварке в основном обусловлена электронной эмиссий с горячего катода. Для разогрева катода между ним и анодом, подключенным к источнику сварочного тока, производится кратковременным коротким замыканием.

К основным параметрам характеризующим свойства дуги, относятся:

- напряжение, Uд; - ток, Iсв.;

- длина дуги, lд.

Сварочная дуга состоит из трех частей:

- катодная;

- анодная;

- столб дуги.

Почти все пространство занимает столб дуги, в котором происходят процессы ионизации и перемещения заряженных частиц к катоду и аноду. Температура столба дуги достигает 6000-7000"C. Он окружен ореолом, который представляет собой раскаленную смесь паров электродного и свариваемого металлов и продуктов реакции этих паров с окружающей газовой средой.

Для ЭДС применяется как постоянный, так и переменный ток. Источниками постоянного тока являются сварочные генераторы постоянного тока и сварочные выпрямители - селеновые, германиевые и кремниевые.

При сварке переменным током используются преимущественно сварочные трансформаторы, которые применяются значительно чаще, чем источники постоянного тока.

В зависимости от назначения и технологии выполнения, а также от уровня механизации и автоматизации ЭДС можно классифицировать следующим образом:

1) Ручная дуговая сварка;

2) Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка;

3) Электрошлаковая сварка;

4) Дуговая сварка в защитных газах:

а) аргонодуговая;

б) в углекислом газе.

Ручная дуговая сварка выполняется штучными электродами, которые сварщик подает к свариваемому изделию и перемещает в нужном направлении. При сварке по методу Бенардоса применяются угольные и графитовые электроды s=6-30мм и 1 =200-300мм. Для сварки по методу Славянова используются металлические электроды s==1,6-12мм и 1=150-450мм Сварку в инертных газах осуществляют вольфрамовыми электродами s==1-6мм. Основными параметрами режима ручной дуговой сварки являются:

- диаметр электрода, d;

- сила сварочного тока, 1св.

Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла, слоя (первого и последующих) шва и положения швов в пространстве.

Сила сварочного тока в основном зависит от диаметра электрода.

При автоматической дуговой сварке все основные операции процесса механизированы, а именно:

- зажигание дуги;

- подача сварочной проволоки к изделию,

- поддержание постоянной длины дуги;

- перемещение дуги по направлению сварки.

При электрошлаковой сварке основной и присадочный металлы расплавляются теплом, выделяющимся при прохождении электрического тока через расплавленный шлак.

Дуговая сварка в защитных газах применяется для защиты расплавленного металла от вредного действия кислорода и азота воздуха в зону дуги, горящей между свариваемым изделием и плавящимся или неплавящимся электродом, когда через сопло горелки непрерывно подается струя защитного газа, оттесняющего воздух от места сварки. Иногда сварка выполняется в герметичных камерах, заполненных защитным (инертным) газом.

В качестве защитных газов используется одноатомные или инертные, газы аргон и гелий, которые не взаимодействуют с расплавленным металлом, и активные газы: углекислый газ, водород, азот, пары воды, а также их смеси: аргон с кислородом, аргон с азотом или с углекислым газом, углекислый газ с кислородом и др., взаимодействующие в некоторой степени с расплавленным металлом. Наибольшее применение на практике получили аргон и углекислый газ.