Преимущества и недостатки дуговой сварки: добиваемся лучших результатов

Одним из широко распространенных методов соединения металлических поверхностей является дуговая сварка. Суть данной технологии заключается в том, что тепловая энергия, необходимая для плавки соединяемых кромок металлических поверхностей с помощью электрода, получается посредством воздействия постоянного или высокочастотного тока. Остановимся более подробно на том, какие есть преимущества и недостатки дуговой сварки.

Основные преимущества и недостатки дуговой сварки

Процесс сварки происходит следующим образом: создается электрическая дуга, которую необходимо располагать между свариваемым изделием и электродом. Высокой температуры, которая создается дугой, достаточно для того, чтобы кромка металлического изделия и стержень электрода начали плавиться.

Металл изделия и электрода переходит в жидкую фазу и смешивается. Этот процесс получил название сварочной ванны. Ее размеры обычно составляют 8–15 мм в ширину, 10–30 мм – в длину и около 6 мм в глубину. Обмазка электрода имеет такой химический состав, при расплавлении которого над сварочной ванной образуется газовая область, не допускающая взаимодействия металла с кислородом. После того как воздействие сварочной дуги прекращается, металл переходит из жидкой фазы в твердую, образуя прочный шов между соединяемыми деталями. Слой шлака, который образуется поверх шва, подлежит удалению.

Недостатки электродуговой сварки:

• привязка к электросети;
• невозможность работы без преобразователей тока (выпрямителей, инверторов) и трансформаторов;
• наличие предварительного этапа подготовки свариваемых поверхностей.

Дуговая сварка: преимущества и недостатки использования разных приемов

Для того чтобы правильно «поджечь» электрод и получить сварочную дугу, существует два способа: касание (впритык) и чиркание («спичкой»).

Посредством «касания» сварочная дуга возникает при соприкосновении электрода с металлом. Стержень электрода надо постараться расположить перпендикулярно к поверхности. В момент прикасания надо начать медленный подъем электрода от поверхности. Это самое сложное во всем процессе: если соприкосновение металла и стержня электрода продлится чуть дольше, вместо дуги произойдет так называемое «залипание». В этом случае надо электрод рывком наклонить в сторону и отломать, а затем повторить попытку получить дугу, уменьшив время касания.

Если произошло залипание, на электроде обычно образуется козырек из окалины, который необходимо удалить, сделав резкий удар по поверхности. Такой выступ мешает получить сварочную дугу. Иногда приходится брать новый электрод, если получить дугу после нескольких попыток не выходит. Этот момент вызывает определенные трудности у начинающих сварщиков, поэтому существует второй способ – «чирканье».

Этому методу, который напоминает зажигание спички, отдают предпочтение даже многие опытные сварщики. Движение получается плавным, нет необходимости резкой смены его направления, поэтому залипания не происходит, сварочная дуга возникает без проблем. Единственным недостатком способа «чирканье» является невозможность его применения в ограниченном пространстве – может не хватить места для размаха.

Когда получить сварочную дугу не получается обоими способами, проверяется правильность установки стержня и осматривается место сварки на предмет наличия слишком толстого слоя покрытия.

Положение электрода при сварке металлических поверхностей также имеет большое значение. От этого зависит качество полученного шва. Сварщики работают в разнообразных условиях, поэтому электрод может располагаться в самых разных вариантах. И все же существует три основных положения стержня, при которых процесс сварки происходит наиболее эффективно.

При сварке всеми тремя способами необходимо сохранять зазор между электродом и металлом около 5 мм, учитывая тот фактор, что стержень будет постепенно выгорать, и его надо будет двигать к поверхности шва.

Когда электрод выставлен под нужным углом и на нужном расстоянии, можно начинать процесс сварки – наплавление валика. Процесс заключается в совершении колебательных движений, «подгребающих» металл к центру сварочной дуги. При правильной технике получается крепкий, слегка волнистый шов.

Если сварочный стык сделан не до конца, а стержень электрода выгорел, необходимо приостановить работу для замены электрода. После этого надо зажечь дугу на расстоянии 10–12 мм от углубления в конце шва (кратера), расположить электрод так, чтобы расплавленный металл старого и нового электродов смешался, и закончить сварку.

У каждого опытного мастера складывается своя техника – движения могут быть поступательные, продольные, поперечные, но результатом должен быть прочный шов заданной формы.

Также важную роль в процессе сварки имеет его правильное завершение. Сварочная дуга не должна обрываться в конце шва, необходимо отступить несколько миллиметров назад в уже созданный шов, а затем быстро убрать электрод от кратера.

Можно завершить сварку по-другому. Альтернативный способ называется «заварка кратера». При достижении конца шва дуга обрывается и сразу зажигается в центре кратера, затем электрод смещается к краю и передвигается на конец шва. Создается необходимая высота стыка, затем разрывают сварочную дугу.

Как подготовить детали, чтобы минимизировать недостатки дуговой сварки

• Особенности разметки заготовок.

Перед сварочными работами проводится подготовительный этап, необходимый для того, чтобы правильно разметить заготовки изделий, так как профили металла могут отличаться от размеров частей свариваемого изделия. Поэтому сначала на материале делается разметка в соответствии со спецификацией требуемого изделия, а затем профиль подрезается.

Разметку можно делать посредством ручной, оптической, мерной резки.

При ручной разметке используют линейку, штангенциркуль или шаблон из алюминия или профиля, если надо разметить несколько одинаковых заготовок. Ручной способ имеет низкую производительность работы за счет своей трудоемкости.

Для оптической разметки предназначены разметно-маркировочные машины. Они отличаются высокой скоростью– до 10 метров в минуту. Такой машине задается программа под нужные параметры заготовки, разметка наносится с помощью пневматического крена.

При использовании технологии мерной резки специальные станки программируются под заданную конфигурацию заготовок, и производится резка изделия без предварительной разметки.

• Резка металла.

После разметки производится резка заготовок, и от качества исполнения этого этапа работы зависит успех сварки. Этот процесс может быть механическим и термическим.

В процессе механической резки задействованы ручные и механические инструменты.

При термической резке происходит плавление металла по уже сделанной разметке. Этот процесс производится вручную, с помощью кислородного резака, дуговой сварки, плазматрона или с применением станков и аппаратов, работающих в автоматическом и полуавтоматическом режиме. Термическая резка позволяет разрезать металлические заготовки в различных направлениях, а также криволинейно.

• Зачистка изделия.

После резки необходимо обработать поверхности заготовок – зачистить от механических загрязнений и химических пленок. Присутствие даже маленьких частичек посторонних элементов может стать причиной растрескивания конструкции, пористости, напряжения металла и ухудшения качества сварного шва.

Нужно также убрать с поверхности металла оксидную пленку, образующуюся при контакте с кислородом. Она обладает жаростойкостью и не позволяет произвести качественную сварку. Удаление ее производят вручную с помощью болгарки или щетки для металла.

При серийном производстве для удаления пленки используют пескоструйные и дробеструйные установки. Для обработки деталей из цветного металла часто используют химический способ очистки – заготовки погружаются в емкость со специальным химическим составом на определенное время.

• Подготовка кромок под сварку.

Предварительной обработки требуют также кромки изделий, особенно если они имеют большую толщину. Их зачищают и придают нужную конфигурацию. Края могут быть плоские, V-образные и Х-образные. Плоские бывают при сварке тонких изделий, V-образные и Х-образные делают при соединении толстых заготовок. Кромки не требуют обработки при толщине изделия не более 3 мм.

Процесс подготовки кромок для сварки может содержать операции по обработке угла разделки, ширины зазора, регулировке длины откоса. Особенно важна предварительная подготовка краев у труб различной толщины для создания качественного и прочного соединения. Для этого подбирается правильный откос, делающий переход между двумя деталями плавным. Такой способ снимает напряжение нагрузки во время эксплуатации готового изделия.

Кромки труб можно подрезать холодным способом с использованием ручных инструментов или режущих станков, а также термическим способом. Для последнего используются ручные и автоматические горелки.

Холодный способ позволяет производить более качественную конечную сборку изделия, точность которой в несколько раз превосходит сборку после термической обработки. Достаточно часто после термической резки требуются дополнительные действия по приданию фаске нужных размеров и формы, что особенно важно при сварочных работах с трубопроводами.

• Сборка изделий под сварку.

Этот этап является последним подготовительным шагом перед процессом сварки. Он нужен для фиксации отдельных деталей конструкции определенным образом, чтобы после сварки они остались в заданном положении. Для более качественного шва нередко приходится не просто расположить детали рядом или закрепить специальным устройством, но выполнить точечную приварку в нескольких местах. Подобное закрепление позволяет расположить заготовку в таком положении, в котором максимально удобно исполняется горизонтальный шов. Кроме того, вся конструкция надежно фиксируется и не теряет форму.

Сборка производится после окончания процесса подготовки поверхности металла для сварки. Необходимо предусмотреть свободный доступ к местам соединения деталей, в которых планируются сварочные работы. Все части изделия надежно скрепляются во избежание деформации в процессе сварки.