Ручна дугова зварка

Ручна дугова зварка - називають зварювання покритим металевим електродом. Вважається найбільш універсальною і старою технологією дугового зварювання.

загальноприйняті позначення

РДС - ручна дугова зварка (переважно в радянській літературі);

MMA - Manual Metal Arc (Welding) - ручна металева дугова зварка;

SMAW - Shielded Metal Arc Welding - металева дугова зварка в захисній атмосфері;

E - міжнародний символ ручного дугового зварювання.

Технологія ручного дугового зварювання

З метою освіти і підтримки електричної дуги до електрода і зварювального об'єкту (див. Малюнок 1) від джерела живлення підводиться змінний або постійний зварювальний струм.

Малюнок 1. Ручне дугове зварювання

Якщо до виробу приєднаний анод (позитивний джерело живлення). то вважають, що ручна дугова зварка здійснюється на прямий полярності. Якщо до виробу приєднаний негативний полюс, то полярність є зворотною. Під впливом дуги розплавляються метал вироби, стрижень електрода і його покриття. Стрижень електрода (електродний метал) потрапляє в зварювальну ванну у вигляді окремих крапель, покритих шлаком. У ванні він змішується з металом вироби, розплавлений шлак спливає на поверхню.

На розміри зварювальної ванні впливають просторове положення зварювання, режими зварювання, конструкції зварного з'єднання, швидкості переміщення дуги по поверхні виробу, розмір і форма оброблення крайок, що зварюються, інше. Розміри зазвичай розташовані в таких межах: довжина від 10 до 30 мм, ширина від 8 до 15 мм, ширина до 6 мм.

Довжиною дуги називають відстань від активного плями на поверхні зварювальної ванни до активного плями на розплавленої поверхні електрода. Через плавлення покриття електрода навколо дуги і над зварювальної ванній з'являється газова атмосфера, відтісняють повітря із зони зварювання для недопущення його взаємодії з розплавів металу. Також в газовій атмосфері знаходяться пари легуючих елементів, електродного та основного металів.

Шлаки покриває поверхню зварювальної ванни і краплі розплавленого електродного металу, тим самим перешкоджаючи їх взаємодії з повітрям і сприяючи очищенню розплавленого металу від домішок.

Метал зварювальної ванни в міру подовження дуги кристалізується, утворюючи шов, що з'єднує зварювані деталі. На шві з'являється шар затверділого шлаку.

Способи запалювання дуги при ручного дугового зварювання

За допомогою короткочасного дотику кінця електрода до зварювального виробу запалюється дуга. Через протікання струму короткого замикання і контактного опору швидко нагрівається торець електрода до високої температури, при якій виконується іонізація газового проміжку після відриву електрода і з'являється зварювальний дуга. Для здійснення надійного запалювання дуги зварнику необхідно відводити електрод від виробу на відстань 4-5 мм, так як при більшій відстані між виробом і кінцем електрода дуга не виникає.

Найчастіше запалення дуги проводиться або прямим відривом електрода після короткого замикання (А на малюнку 2), або ковзаючим рухом кінця електрода (Б на малюнку 2).

Малюнок 2. Запалювання дуги при ручного дугового зварювання

Ведення дуги здійснюється так, щоб було забезпечено проплавление зварювальних кромок і отримано належну якість наплавленого металу при хорошому формуванні. Це вдається досягти за допомогою відповідного переміщення кінця електрода і підтримання сталості довжини дуги.

Переміщення електрода при ручного зварювання

Під час зварювання електроду задається рух в трьох напрямках. Перше рух є поступальним, воно спрямоване по осі електрода. За допомогою цього руху підтримується постійна довжина дуги в залежності від швидкості плавлення електрода. У разі ручного зварювання довжина дуги відповідно до умов зварювання і марки електрода повинна бути в межах (0,5-1,2) dел. Занадто сильне зменшення довжини дуги негативно впливає на формування шва і може стати причиною короткого замикання. Занадто сильне збільшення довжини дуги веде до зниження глибини провару, збільшення розбризкування електродного металу і зниження якості шва за формою і за механічними якостями, а при зварюванні електродами з покриттям основного виду призводить і до пороутворення.

Друге рух - це переміщення електрода уздовж осі валика, необхідне для утворення шва. На швидкість цього руху впливають такі параметри: діаметр електрода, швидкість його плавлення, сила струму, вид шва та інше. При відсутності поперечних рухів електрода утворюється вузький шов (нитковий валик), по ширині приблизно рівний 1,5 діаметра електрода. Ці шви використовують при зварюванні тонких листів, при зварюванні за способом обпирання, при накладенні першого (кореневого) шару багатошарового шва і в інших ситуаціях.

Третє рух - це переміщення електрода поперек шва для досягнення необхідної ширини шва і необхідної глибини проплавлення. Поперечні коливальні рухи кінця електрода залежать від розмірів і положенням шва, форми оброблення, а також властивостями зварюваного матеріалу і навиком зварника (див. Малюнок 3). Ширина швів, які отримують з поперечними коливаннями, найчастіше дорівнюють 1,5-5 діаметрам електрода.

Малюнок 3. Основні види траєкторій поперечних рухів кінця електрода при слабкому (А, Б), посиленому (Е-Ж) прогріванні зварювальних кромок, посиленому прогріванні однієї кромки (З, І), прогріванні кореня шва (К).

Техніка ручного зварювання в різних просторових положеннях

Процес здійснення ручного дугового зварювання багато в чому залежить від просторового положення зварного шва. При зварюванні виділяють нижню (0-60 °), вертикальне (60-120 °) і стельове (120-180 °) положення (див. Рис. 4).

Малюнок 4. Різні положення вироби при ручного дугового зварювання.

Ручна дугова зварка в нижньому положенні

При виконанні ручного зварювання в нижньому положенні головна проблема полягає в тому, щоб без освіти прожогов забезпечити повне проплавлення перетину.

На малюнку видно різні способи виконання швів в нижньому положенні. При зварювання односторонніх швів на вазі (малюнок А) найчастіше дуже складно уникнути прожогов або непровари, в зв'язку з цим для односторонніх швів, як правило, застосовують методи утримання зварювальної ванни:

зварювання на знімній мідної підкладці (рисунок 5, Б);
зварювання на що залишається сталевий підкладці (рисунок 5, В);
накладення підварювального шва (рисунок 5, Г);
вирубка непровару з подальшою заваркою кореня шва (рисунок 5, Д).

Малюнок 5. Способи утримання зварювальної ванни: 1 - знімна мідна підкладка; 2 - залишається сталева підкладка; 3 - основний шов; 4 - підварювального шов

У нижньому положенні зварювання кутових швів може бути проведена двома варіантами: при повороті вироби на 45 ° (так зване положення «у човник») і похилим електродом (див. Рисунок 6). Більш кращою є зварювання в човник, тому що при здійсненні зварювання похилим електродом в зв'язку з набряканням розплавленого металу складно попередити підріз по вертикальній площині і забезпечити проварена по нижній площині.

Малюнок 6. Техніка виконання кутових швів при ручного дугового зварювання: А - «у човник»; Б - похилим електродом

Ручна дугова зварка в вертикальному положенні

Відтік розплавленого металу при ручному зварюванні у вертикальному положенні дуже впливає на глибину проплавлення формування шва (див. Малюнок 7). Вертикальні шви найчастіше виконують на підйом. Таким чином вдається забезпечувати потрібний проварена і підтримувати на крайках розплавлений метал. Але продуктивність зварювання низька і стає більше при зварюванні на спуск. Але через невелику глибину проплавлення це стає можливим тільки для тонкого металу і при використанні спеціальних електродів.

Малюнок 7. Ручна дугова зварка швів у вертикальному положенні

Найбільш несприятливі умови формування шва можна побачити при виконанні горизонтальних швів на вертикальній площині, тому що розплавлений метал натекает на нижню зварювану деталь.

Ручна дугова зварка в стельовому положенні

Непростий у виконанні є і ручне зварювання в стельовому положенні. В цьому випадку розплавлений метал в зварювальної ванні утримується від витікання за допомогою сили поверхневого натягу (див. Малюнок 8). При цьому потрібно, щоб маса розплавленого металу не перевищила цю силу. Для цього намагаються зменшити габарити зварювальної ванни, виробляючи зварювання періодичними короткими замиканнями, так щоб металу шва частково закристалізуватися. Також використовують зменшені діаметри електродів, зменшують силу зварювального струму, застосовують спеціальні електроди, які забезпечують отримання в'язкої зварювальної ванни.

Малюнок 8. Формування ванни і шва при ручного дугового зварювання в стельовому положенні

Переваги ручного дугового зварювання

можливість проведення зварювання в місцях з обмеженим доступом;
можливість здійснення зварювання в будь-яких просторових положеннях;
можливість виконання зварювання найрізноманітніших сталей завдяки широкому вибору випускаються марок електродів;
відносно швидкий перехід від одного зварюваного матеріалу до іншого;
транспортабельність і простота зварювального устаткування.

Недоліки ручного дугового зварювання

на якість з'єднань сильно впливає кваліфікація зварника;
невисокі ККД і продуктивність в порівнянні з іншими технологіями зварювання;
шкідливі умови процесу зварювання.