Технологія зварювання металоконструкцій 1
Найбільш відомим способом з'єднання металевих деталей є електрозварювання. Відкрита вона була на початку дев'ятнадцятого століття В. В. Петровим. Він вперше запропонував використовувати електричну дугу для пайки металів.
Електрозварювання - один з видів зварювання, в процесі якого для розплавлення металу використовується електрична дуга. Температура цієї дуги досягає 7000 ° С, що перевищує температуру плавлення будь-якого металу.
Опис ручного електрозварювання
Процес зварювання металів між собою досить складний і займатися ним можуть тільки навчені фахівці. В основі процесу лежить дія теплоти електричної дуги. Для електрозварювання необхідно:
- електрод
- виріб, що зварюється (основний метал)
- зварювальний трансформатор
- джерело електроживлення
За ступенем механізації процесу електрозварювання розділяється на:
- ручне дугове
- напівавтоматичну дугове
- автоматичну
Залежить цей параметр від того, як виконано запалювання і як підтримується довжина дуги, а також яким чином виробляються маніпуляції електродом для додання шву потрібної форми. У цій статті розглянемо ручну дугову електрозварювання. Всі операції при цьому методі виконуються фахівцем вручну (без застосування механізмів).
різновиди інверторів
Інвертор- пристосування для електрозварювання, значно спрощує роботу з металом. Це сучасний вид трансформаторів. З появою інверторів стало можливим виконувати з'єднання, для яких раніше було б потрібно громіздкі і складні агрегати. Електроенергія, необхідна для його роботи спрямовується виключно на підтримку дуги. Так як інвертор є електронним зварювальним апаратом, то основне навантаження припадає на електричну мережу (напругою від 220 до 380 Вт). Принцип його роботи в зсуві фази напруги і збільшенні зсуву струму і частоти. Спочатку інвертор змінює змінний струм на постійний, потім він робить з нього знову змінний, але вже з зменшеним напругою і збільшеною силою струму і частотою. Як же вибрати інвертор початківцю електрозварнику?Хороший інвертор відрізняє наявність вентилятора. Звичайно, це допомагає охолоджувати прилад і захищає від перегріву. Але мінусом є прилипання пилу. Так що не варто купувати інвертори з найпотужнішими вентиляторами. Вони будуть накопичувати велику кількість пилу всередині. У будь-якому випадку необхідно іноді очищати інвертор.
Так як принцип роботи пристрою заснований на перетворенні електричного струму та утриманні його в потрібному діапазоні, то важливим показником при виборі буде вбудований елемент, що захищає від стрибків напруги. Оптимальним буде рівень захисту 10-15%. Також варто звернути увагу на температурний діапазон використання. Якщо планується тільки побутова експлуатація, то немає сенсу переплачувати за європейський стандарт EN 60974-1, що дозволяє експлуатацію при температурі від -150 до +150 ° С. Звичайний інвертор буде пристосований для роботи в межах від 0 до + 30 ° С.
Ще одним показником роботи інвертора є його час безперебійної роботи. Так, наприклад, побутової агрегат здатний зварювати півгодини з наступним годинною перервою. Промислові пристрої розраховані на багатогодинну зміну з невеликими перервами.
Також увагу при виборі інвертора варто звернути на діапазон напруги. Він повинен бути не надто великий. Кращий варіант, якщо вказано, що апарат буде працювати при 220 - 230 В. Якщо нижня межа менше, то це свідчить про малої продуктивності при низькій напрузі.
Які бувають типи електродів
Електродом для зварювання називається металеві або неметалеві стрижень, що підводить струм до зварюваного виробу. Існує більше двохсот марок, половина з яких призначена для плавки при ручному дуговому зварюванні.
Електроди бувають металеві і неметалеві (завжди не плавляться). Металеві поділяються на:
- плавляться (з тугоплавких металів типу вольфраму)
- плавляться (з зварювального дроту).
Відповідно до ГОСТ, електроди плавляться для ручного дугового зварювання класифікуються за багатьма показниками, таким як:
- найбільш поширена класифікація зварювальних електродів - за призначенням (для зварювання низьколегованих і вуглецевих сталей (позначаються літерою У), для легованих конструкційних сталей (буква Л), для легованих теплостійких сталей (Т), для високолегованих сталей (В), для наплавлення поверхневих шарів з особливими властивостями (Н))
- по товщині покриття (тонке, середнє, товсте, особливо-товсте)
- за типом покриття (кисле, основне, целюлозне, рутилове, змішане та інші види)
- по допустимому положенню зварювання
- по полярності і роду зварювального струму
На запитання «які електроди краще» відповідь одна:
Слід пам'ятати, що не буває універсальних електродів. Їх необхідно підбирати кожен раз, виходячи з матеріалів і конкретних умов роботи!
Марки електродів можна подивитися тут. Маркування електродів написані на пакувальній коробці.
Як правильно зварювати металеві конструкції зварюванням
Перед початком робіт зварюваний ділянку очищається шкіркою або болгаркою. Далі потрібно добре закріпити заготовку (приварюють деталь).
Приступаючи до роботи, насамперед необхідно підібрати електроди і встановити силу струму. Діаметр електродів зазвичай 3,2 - 4 мм. Потрібно заміряти товщину заготовки. Для зварювання заготовки з тонкого металу товщиною до 3 мм застосовується електрод 3,2 мм і сила струму 90 А. Якщо заготовка від 3 до 4 мм, береться електрод 4 мм і встановлюється сила струму 120 А.
Початок зварювальних робіт - це формування дуги між електродом і поверхнею приварюється деталі. Для цього держателем проводять по поверхні заготовки під кутом близько 60 градусів до появи характерних іскор. Після чого, електрод піднімається над поверхнею на 5 мм. У місці між електродом і зварюваної деталлю повинна утворитися електрична дуга. Вона повинна підтримуватися протягом всього процесу і не змінюватися в розмірах. В процесі робіт плавиться електрод з покриттям під дією електричної дуги сам плавитися, таким чином відстань між кінцем електрода і поверхнею заготовки збільшується, зварювальний струм падає і дуга пропадає. Щоб дуга не пропадала, електрод потрібно постійно підводити з рівною швидкістю в зону плавки, при цьому не можна зменшувати 5мм зазор між електродом і зварюваної поверхнею.
Наступний етап - це формування зварювального шва. Новоутворена дуга направляється до ділянки початку робіт і розплавляє метал. Зварювальний шов утворюється шляхом повільного рівномірного пересування електрода по лінії зварювання. Залежно від способу переміщення електродів шви поділяються на:
При формуванні правильного шва, електрод потрібно направляти під кутом 70-80 градусів до поверхні виробу в напрямку зварювальної лінії і строго під кутом 90 градусів у напрямку від неї.
Переваги та недоліки електрозварювання, альтернативи
Розглянемо явні переваги ручного дугового електрозварювання:
- зварювання у всіх положеннях простору
- можливість зварювання в місцях з обмеженим доступом
- відносно швидка зміна зварювальних матеріалів
- завдяки широкому вибору електродів, можливо зварювання різних сталей
- простота технології.
Однак, у такого виду робіт є і недоліки:
- шкідливі умови при процесі
- якість швів сильно залежить від кваліфікації працівника
- низька продуктивність
Альтернативою електрозварювання може служити кування. Однак, це кропіткий процес, що вимагає великої майстерності. Також використовують роз'ємні з'єднання (болти, шурупи). Якщо необхідно з'єднати метал, а зварювання неможлива, то вдаються до заклепувальні з'єднання. Воно також є нероз'ємним.
Для з'єднання різнорідних металів використовують газові паяльні лампи. Метод пайки полум'ям відрізняється від зварювання тим, що при ньому основний метал не розплавляється, а тільки нагрівається до дуже високої температури. Це дає певні плюси: можливість багаторазового роз'єднання матеріалів без порушення їх властивостей. Також плюсом є те, що можна поєднувати більш дрібні деталі, ніж при зварюванні.
Ефект викривлення при зварюванні
В результаті нерівномірного прогрівання, охолодження і усадки металу при зварюванні в ньому виникає напруга. Ці напруги можуть приводити до деформацій і зниженням міцності шва. Для зменшення такого ефекту в процесі зварювання під місце передбачуваного шва підкладають мідну пластину. Вона служить для відводу надмірного тепла. Щоб зменшити ефект викривлення металу після зварювання ще застосовують метод, коли зварюють ділянки таким чином, щоб деформації були приблизно рівні за величиною але протилежні за напрямком.Заходи для зменшення деформацій при зварюванні:
- раціоналізація зварного вузла
- припуск на усадку за формою і розмірами вироби
- раціоналізація збірки і підготовки до зварювання
- правильний вибір способу зварювання
- підігрів вироби на всіх стадіях роботи
- проковка зони зварного шва
- механічна правка
- термічна правка
- загальна термічна обробка
Висока ефективність в боротьбі з корозією досягається шляхом відпустки сталевих виробів (вид спеціальної термічної обробки стали).
Отже, ми переконалися, що ручна дугова зварка - ефективний і дуже популярний метод з'єднання металевих деталей. Знаючи всі нюанси вибору інвертора і електрода, ви зможете реалізувати будь-який зварений шов. Звичайно, потрібна практика і професіоналізм для того, щоб виконати його якісно.