Тема 3.2.2 Ручная дуговая сварка

Рис. 66 Зажигание дуги при сварке

Электрическая дуга является концентрированным источником тепла с очень высокой температурой. Тем­пература столба дуги 6 достигает 6000°С, а температу­ра анодного 7 и катодного 5 металла находится в преде­лах 2000…3000°С.

Электрические параметры сварочных дуг могут из­меняться в весьма широких пределах. В наиболее важной для практики дуге прямого действия применяются токи 1…3000 А при напряжении дуги 10…50 В. Мощ­ность дуги может изменяться от 0,01 до 150 кВт, т. е. в 15000 раз. Такой широкий диапазон мощностей позво­ляет применять дуги для сварки металлов от самых ма­лых до весьма больших толщин, от мельчайших деталей до самых больших и тяжелых изделий, конструкций и сооружений.

Напряжение дуги, т. е. напряжение между концами ее электродов существенно зависит от длины дуги и си­лы тока в ней, а также от материала и размеров элект­родом, состава и давления газа, теплового состояния дугового столба и т. д.

Для определения напряжения дуги упрощенно поль­зуются следующей эмпирической формулой:

V = a + bL,

где V – напряжение дуги, В;

L – длина дуги, мм;

а и b – постоянные коэффициенты, определяемые опытным путем и зависящие от материала электродов, состава газовой среды и др. (в частности, а — сумма катодного и анодного падения напряжения дуги – равна 10…12 В при сварке стальным электродом; b – среднее падение напряжения на единицу длины дуги, равное в этом случае 2…3 В на 1 мм).

Для зажигания и поддержания дуги при обычной сварке в случае использования стальных электродов до­статочно напряжение 45…50 В, а при использовании угольных электродов 55…65 В. После установления ду­гового разряда напряжение падает и составляет 18…25 В при стальных электродах и 30…40 В – при угольных.

Источником питания электродуги для сварки может быть постоянный и переменный ток. При дуговом разря­де температура дуги постигает в центре осевой ее части 6000…7000°С в зависимости от силы и плотности тока.

Для получения высококачественного сварного соеди­нения необходимо обеспечить устойчивое горение дуги и не допускать ее прерывания.

Расстояние между электродом и свариваемым метал­лом при сварке плавящимся электродом должно быть не более 0,6…0,8 диаметра электрода; практически длина дуги в этом случае составляет 3…4 мм. При короткой дуге происходит меньшее насыщение металла кислоро­дом и азотом, снижающими прочность сварного шва.

Устойчивость дуги при использовании постоянного тока значительно выше, чем при применении переменно­го тока. При питании переменным током дуга менее устойчива потому, что при нормальной частоте (50 Гц) происходит синусоидальное изменение напряжения и тока; ток в секунду 100 раз меняет свое направление, дуга периодически гаснет и зажигается и при наличии недостаточной ионизации между электродами дуга мо­жет прерваться.

Повышение устойчивости дуги достигается примене­нием переменного тока повышенной частоты (150…450 Гц), использованием ионизирующих покрытий электродом (К₂СО₃, CaСО₃) или наложением токов вы­сокой частоты (т. в. ч) На основной ток дуги, при кото­ром устойчивость дуги обеспечивается за счет непре­рывной ионизации дугового столба т.в.ч. В этом случае на электрод подается, кроме напряжения от основного источника питания, одновременно и напряжение повы­шенной частоты от прибора (осциллятора), достигаю­щее 10⁶ Гц, и напряжение 2500…3000 В при небольшой мощности 0,2…0,3 кВт.

При сварке применяют прямую и обратную поляр­ность. При прямой полярности минус источника тока подключается к электроду, а плюс – к свариваемой де­тали, а при обратной полярности плюс подключается к электроду, а минус – к свариваемой детали.

При сварке угольным электродом на постоянном то­ке на прямой полярности дуга легче возбуждается и ус­тойчивее, чем при сварке на обратной полярности. При использовании металлических плавящихся электродов полярность дуги меньше влияет на устойчивость дуги, и сварка осуществляется как на переменном, так и на постоянном токе с прямой и обратной полярностью в за­висимости от состава покрытия электродов и флюсов.

3.При сварке металлической ду­гой стержень выполняет функции электрода и присадочного метал­ла. Так как сварной шов представляет собой сплав электродного и основного металла и его механические свойства всецело опреде­ляются ими, электродные стержни должны изготавливаться из проволоки, в которой строго выдержан химический состав. Стальную сварочную проволоку изготавливают по ГОCT 2246–70 и специальным техническим условиям.. ГОСТ включает 77 марок сварочной проволоки. Самой распространенной маркой углеродистой прово­локи является Св-08. Ее изготавливают холоднотянутой. Особое внимание выбору проволоки следует уделять при сварке специаль­ных сталей. Для ручной дуговой сварки проволока перерабатывает­ся на электроды. Длина электрода колеблется от 250 до 450 мм, а диаметр – от 1 до 12 мм.

Вопросы: