Звоните, мы сейчас работаем:
Бесплатный номер 8 (800) 301-99-67
Офис в Москве +7 (499) 403-38-65
Скопировать sale10@vt-metall.ru
sale10@vt-metall.ru
Заказать звонок
Металлообрабатывающая компания VT-METALL
Звоните, мы сейчас работаем
8 (800) 301-99-67 sale10@vt-metall.ru
МЕНЮ
18.09.2022
Сварка
315
Время чтения: 15 минут

Виды дуговой сварки: особенности и преимущества

Редакция сайта VT-Metall
Сохранить статью:

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Что собой представляет дуговая сварка
  • Какие бывают основные виды дуговой сварки и в чем их плюсы и минусы
  • Какие существуют виды швов дуговой сварки
  • Какие виды электродов и электрододержателей применяют для ручной дуговой сварки
  • Какие бывают виды сварочного материала для ручной дуговой сварки

Сварка является самым надежным и долговечным способом соединения металлических деталей. Однако для того, чтобы готовая конструкция была прочной, а эстетичность сварных швов не сказывалась отрицательно на внешнем виде изделия, необходимо учитывать все нюансы сварочного процесса. Сегодня в статье мы поговорим о том, какими бывают виды дуговой сварки, и разберем особенности каждого из них.

Что собой представляет дуговая сварка и кто ее придумал

Рабочий процесс при дуговой сварке основан на действии электрической дуги – устойчивом электрическом разряде, который образуется между двумя электродами в ионизированной атмосфере газов и паров металла.

017.jpg

Возможность получения электрической дуги впервые была установлена В. В. Петровым во второй половине XIX века. Спустя несколько десятилетий русский инженер Н. Н. Бенардос применил электрическую дугу для сварки металлов угольным электродом на постоянном токе. Немного позднее, в 1888 году, отечественный инженер Н. Г. Славянов разработал методику дуговой сварки металлическим электродом, которая и по сей день активно используется на многих мировых производствах. Разработка Славянова позволила осуществлять сварку деталей как постоянным, так и переменным током.

В настоящее время при проведении сварочных работ чаще всего используют переменный ток. Объясняется такая приоритетность очень просто – агрегаты для работы с переменным током не только имеют более низкую стоимость, но и затрачивают меньшее количество электроэнергии.

 

Стоит отметить, что на сегодняшний день электрическая дуговая сварка – это самая популярный вид манипуляций, выполняемых с использованием сварочного оборудования.

018.jpg

Тепловая энергия электрической дуги возникает между двумя электродами, одним из которых обычно является обрабатываемая металлическая поверхность.

В зависимости от материала и числа электродов, а также способа включения электродов и заготовки в электрическую цепь выделяют следующие виды дуговой сварки:

  • Сварка неплавящимся электродом – угольным либо вольфрамовым. Рабочий процесс осуществляется путем плавления только одного металла или посредством использования присадочного материала.
  • Сварка плавящимся электродом по методу Славянова. Электрод в данном случае подается в сварочную ванну жидким металлом.
  • Сварка дугой косвенного действия. Дуга образуется между двумя плавящимися или неплавящимися электродами. Воздействие на металл осуществляется при помощи тепловой энергии электрической дуги.
  • Сварка трехфазной дугой. Электроды и металлическая деталь подключаются к разным фазам трехфазного тока. Электрическая дуга формируется между электродами, а также между каждым электродом и основным материалом.

Основные виды дуговой сварки: кратко об их плюсах и минусах

Сварочные аппараты часто используются в различных областях промышленности и строительства, более того, функционирование некоторых производств требует ежедневного применения подобного оборудования.

Предлагаем немного подробнее поговорить о том, какие именно виды дуговой сварки применяются в современных условиях.

1. Ручная дуговая сварка металлическим электродом.

008.jpg

Ручная дуговая сварка – это самый популярный способ соединения металлических деталей. Применяется не только в промышленных, но и в бытовых условиях. Ручной способ может использоваться для сварки различных видов сталей, чугуна и цветных металлов. У многих народных умельцев аппаратура для ручной сварки хранится в гараже или на заднем дворе, ведь с ее помощью можно легко сварить забор или мангал для жарки мяса. Элементами оборудования для ручной сварки, как правило, являются: сам аппарат, держатель электрода и держатель массы, который крепится на свариваемую деталь.

Плавящийся электрод состоит из металлического стержня и обмазки. Стержень является не только проводником электричества, но и тем элементом, благодаря которому формируется сварочный шов. К функциям обмазки относятся: защита сварочного шва от внешних воздействий; раскисление расплавленного материала; легирование металла шва в целях улучшения его физических и химических свойств; связывание всех компонентов покрытия друг с другом, а также всего покрытия со стержнем электрода.

Рабочий процесс при ручной дуговой сварке осуществляется в соответствии со следующим алгоритмом.

Между электродом и металлической поверхностью формируется электрическая дуга, которая размягчает материал и образует на нем жидкую ванну. После этого в пламя дуги вводится конец электрода, который расплавляется и смешивается в ванне с жидким металлом.

В настоящее время для данного вида сварки чаще всего используют сварочные инверторы, вес которых не превышает 6 кг. На современном рынке представлено большое разнообразие подобного оборудования. Более надежным вариантом являются сварочные трансформаторы, однако они имеют тяжелый вес и стоят на порядок дороже инверторов.

009.jpg

Преимуществами ручной дуговой сварки являются:

  • простота освоения рабочей техники;
  • возможность проведения сварочных работ в любых пространственных положениях;
  • возможность сварки деталей даже в труднодоступных местах;
  • возможность относительно быстрой смены одного свариваемого материала на другой;
  • качественная сварка металлов разных фактур;
  • легкость применения и невысокая стоимость сварочного оборудования, а также отсутствие сложностей, вызванных необходимостью его транспортировки.

Отрицательные моменты:

  • высокая вероятность возникновения трудностей при работе с тонкими листами металла (менее 1,5 мм);
  • низкая скорость проведения работ и невысокая производительность;
  • тесная взаимосвязь между качеством работ и навыками сварщика;
  • вредные условия рабочего процесса.

2. Полуавтоматическая сварка.

Это вид дуговой сварки, при котором соединение металлических деталей происходит благодаря одновременной автоматической подаче электродной проволоки и защитного газа в рабочую зону. Газ в данном случае выполняет защитную функцию и препятствует воздействию внешних факторов на область сварки. В качестве защитного газа чаще всего используется углекислый газ или аргон.

010.jpg

Популярность применения полуавтоматической сварки объясняется ее универсальностью. Данный вид позволяет работать как с черными, так и с цветными металлами, а также материалами различной толщины: от 0,5 до 30 мм.

Преимущества полуавтоматической сварки:

  • удобство рабочего процесса;
  • ограниченная зона термического воздействия и минимальная деформация обрабатываемых изделий, что обусловлено высокой степенью концентрации электрической дуги;
  • возможность проведения работ в любых пространственных положениях;
  • результат сварки не сильно зависит от опыта сварщика;
  • возможность соединения деталей из тонких листов металла;
  • при соблюдении технологии сварки шов получается прочным и качественным;
  • высокая скорость сварочных работ.

Недостатком рассматриваемого вида сварки считается низкая мобильность из-за емкости с газом, однако эта проблема легко решается применением проволоки, содержащей в своем составе флюс.

3. Газовая сварка.

Еще один вид дуговой сварки, в основе которой лежит использование кислорода и горючего газа (пропана, бутана, ацетилена или другого). В данном случае металлическая поверхность расплавляется пламенем горелки, после чего в рабочую зону добавляется сварочная присадка.

011.jpg

Нагрев материала происходит плавно и медленно, что объясняет целесообразность использования рассматриваемого вида дуговой сварки в следующих случаях:

  • для сварки стали толщиной 0,2–5 мм (чем толще металл, тем ниже производительность);
  • для соединения деталей из цветных металлов;
  • для сварки инструментальных сталей, поскольку работа с ними требует постепенного нагрева и замедленного охлаждения;
  • для работы с изделиями из чугуна и некоторых специальных сталей.

Помимо этого, газовая сварка успешно применяется в процессе проведения ремонтной деятельности, при твердой пайке и в некоторых видах наплавочных работ.

Достоинства:

  • простота проведения работ;
  • возможность сварки во всех пространственных положениях;
  • качественная сварка тонких листов;
  • возможность работы с цветными металлами;
  • полная автономность.

Отрицательные стороны:

  • низкая производительность;
  • сильный нагрев обрабатываемой поверхности;
  • высокая стоимость оборудования;
  • низкая мобильность.

4. TIG-сварка.

Tungsten Inert Gas – это ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в среде инертного защитного газа. В большинстве случаев электрод изготавливается из смеси вольфрама и других добавок (в зависимости от вида обрабатываемого металла). Сварка TIG может применяться для соединения металлов различных структур: углеродистых, конструкционных, нержавеющих сталей, алюминия и его сплавов с титаном, никелем, медью, латунью, а также других материалов. TIG – самый универсальный вид дуговой сварки.

Алгоритм сварки TIG примерно следующий.

Электрод закрепляется в токопроводящем устройстве специальной горелки, к которой по шлангам подводится токоведущий провод и защитный газ. В качестве последнего чаще всего выступает аргон, который, вылетая из сопла горелки, надежно защищает электрод, дугу, рабочую и околошовную зоны от негативного воздействия внешних факторов.

В случае необходимости добавления присадочного металла для заполнения шва, в дугу подается специальная проволока, структура которой идентична (или максимально приближена) составу обрабатываемого металла. Так же как и при газовой сварке, присадочная проволока подается вручную. Характерной чертой TIG-сварки является высокое качество и эстетичность получаемых швов.

013.jpg

Преимущества TIG-сварки:

  • возможность решения самых сложных задач по сварке тонких металлов;
  • отсутствие брызг расплавившегося материала;
  • простота и безопасность рабочего процесса;
  • красивый внешний вид сварочных швов;
  • идеально подходит для сварки конструкций из алюминия и нержавеющей стали.

Недостатки:

  • необходимость достаточных навыков для работы со сварочным оборудованием;
  • высокая стоимость аппаратуры;
  • низкая мобильность;
  • тщательная подготовка перед началом сварочного процесса.

Виды швов дуговой сварки

Оценить качество сварки можно путем исследования полученных сварочных швов. Прочность и долговечность соединения зависит от совокупности нескольких факторов: правильного подключения; выбора оптимальной силы электрического тока и угла наклона электрода; опыта работы с конкретным сварочным оборудованием. Предлагаем подробнее остановиться на каждом параметре, влияющем на качество и внешний вид сварочных швов.

019.jpg

1. Наклон электрода.

Началу рабочего процесса предшествует несколько действий: фиксация электрода, определение подходящей силы тока и подключение полярности.

Угол наклона электрода определяется предпочтениями специалиста, выполняющего работу. Для одних мастеров оптимальный угол наклона составляет 70° от горизонтальной поверхности (угол наклона от вертикальной оси при этом приравнивается 20°), другим удобнее выполнять работу, когда угол наклона от металлической поверхности не превышает 60°.

Рекомендации учебных пособий по выполнению сварочных работ говорят о том, что угол наклона от вертикальной оси должен находиться в диапазоне от 30° до 60°.

В некоторых ситуациях, в частности, при сварке в труднодоступных местах, электрод следует держать перпендикулярно поверхности обрабатываемого материала.

Перемещение электрода может осуществляться в двух направлениях: от себя или к себе.

Если необходим глубокий прогрев металлической поверхности, электродом ведут к себе. При такой технике образующийся шлак накрывает рабочую зону.

Если рабочий процесс не требует тщательного прогревания металлической делали, электрод двигают от себя. За ним «тянется» сварочная зона. Глубина при этом воздействии получается минимальной.

2. Траектория движения.

Еще один важный фактор, влияющий на качество и внешний вид шва – траектория движения электрода. Стоит отметить, что перемещения электрода всегда имеют колебательный характер, благодаря чему две детали из металла надежно соединяются между собой.

020.jpg

Колебания электрода могут быть зигзагообразными, с разным шагом между острыми углами траектории. Также они могут быть плавными, напоминающими выполнение контура цифры 8.

Независимо от специфики выполнения колебательных движений, качественный сварочный шов должен иметь одинаковую ширину по всей своей длине, а также быть равномерным (без кратеров, подрезов, пор и т. д.). Наличие соответствующих навыков и достаточного опыта являются залогом успешного выполнения сварочных швов в любых рабочих условиях.

3. Нормативы и понятие катета.

Сварочный шов начинает формироваться в процессе плавления металлической поверхности, а заканчивается только после полного застывания материала.

Современная классификация делит все швы на группы по различным признакам: виду соединения деталей, форме, протяженности, количеству слоев, ориентации в пространстве.

Исчерпывающая информация о видах сварных соединений приведена в ГОСТе 5264. Примеры соединений, выполняемых дуговой сваркой в атмосфере защитного газа, отражены в ГОСТе 14771.

В указанных стандартах можно найти обозначения всех видов сварных соединений, а также соответствующие им характеристики, в т. ч. значения катета сварочного шва.

Катет – это сторона равнобедренного треугольника максимальных размеров, который может поместиться в поперечном сечении шва. Именно правильно определенное значение катета позволяет получить максимально прочное и долговечное соединение в результате проведения сварочных работ.

Если все части металлического изделия имеют разную толщину, за основу берут площадь сечения детали в самой тонкой ее части. Не стоит пытаться намеренно увеличить катет, поскольку это может повлечь деформацию сварной конструкции или привести к повышенному расходу материалов.

Проверка размеров катета осуществляется посредством использования универсальных шаблонов, которые можно найти в специальной литературе.

4. Виды соединений.

В ходе проведения сварочных работ металлические детали могут соединяться:

  • встык;
  • внахлест;
  • угловым методом;
  • тавровым способом.

012.jpg

Соединение встык подразумевает сварку торцов двух элементов, находящихся в одной плоскости. Варианты выполнения стыка следующие: с отбортовкой, без скоса ил со скосом. Скос обычно напоминает латинские буквы Х, К или V.

При сварке внахлест, одну деталь частично накладывают на другую, расположенную параллельно. Совмещенная часть называется нахлестом. Сварка внахлест выполняется без скоса с двух сторон. Соединения углового типа всегда выполняются с двух сторон, при этом они могут не иметь скосов или иметь скос на одной кромке.

При выполнении таврового соединения свариваемые детали располагаются буквой Т, однако в некоторых случаях элементы подобного соединения образуют острый угол. И в первом, и во втором варианте одна деталь приваривается к боковой части другой. Сварку осуществляют с двух сторон без скоса или со скосами с каждой стороны.

5. Форма и протяженность.

Форма шва, полученного в результате дуговой сварки, может быть выпуклой, плоской или вогнутой.

001.jpg

Выпуклые швы актуальны для случаев изготовления металлоконструкций, которые должны выдерживать большую нагрузку. Вогнутые швы отлично справляются с динамической нагрузкой. Самым распространенным вариантом является выполнение плоских швов, что обусловлено их универсальностью.

По протяженности швы, получаемые в результате дуговой сварки, делятся на сплошные (не имеющие пустот между металлическими соединениями) и прерывистые.

Специфичным видом прерывистых линий, являются швы, выполняемые контактной шовной сваркой. Для получения подобных соединений требуется специальное оборудование, в конструкции которого имеются дисковые вращающиеся электроды. Такие электроды часто называют роликами, а соответствующий вид сварки – роликовой.

Роликовое оборудование подходит для выполнения не только прерывистых, но и сплошных швов, которые характеризуются отличным качеством и хорошей герметичностью. Роликовую сварку часто применяют на производствах, которые специализируются на изготовлении труб, емкостей и герметичных модулей.

Виды электродов для ручной дуговой сварки

В зависимости от специфики назначения все электроды подразделяются на несколько групп, а именно для:

  • сварки высоколегированных сталей;
  • соединения стальных деталей со средним содержанием легирующих элементов;
  • сварки конструкционных сталей;
  • работы с пластичными металлами;
  • наплавления;
  • соединения элементов из теплоустойчивых сталей.

Такое разнообразие дает возможность подбирать подходящий вариант для выполнения каждой конкретной задачи.

003.jpg

Важнейшим элементом любого электрода является его защитное покрытие. Обмазка выполняет множество функций, в связи с чем к качеству ее выполнения и ее составу предъявляются особые требования.

Внешне электрод напоминает покрытый оболочкой стержень, мощность которого напрямую зависит от его диаметра.

 

Самой распространенной моделью являются электроды УОНИ, которые идеально подходят для ручной дуговой сварки.

Использование УОНИ 13-45 позволяет получать в меру вязкие и пластичные швы, что особенно актуально для сварки при литье и поковки. В состав УОНИ 13-45 входит никель и молибден.

УОНИ 13-65, как правило, применяются в ходе изготовления конструкций с повышенными требованиями. Диаметр УОНИ 13-65 может составлять от 2 до 5 мм. Чем больше это значение, тем выше величина сварочного тока.

Работа с электродами УОНИ может выполняться и при пониженных температурах, качество швов при этом останется неизменно высоким.

Использование электродов УОНИ позволяет изготавливать металлоконструкции, соединения которых характеризуются высокой устойчивостью к перепадам температур, вибрациям и механическим нагрузкам. Отличительной характеристикой стержней данного вида является возможность длительного прокаливания и влагостойкость.

Виды электрододержателей для ручной дуговой сварки

Электрододержатель для дуговой сварки представляет собой устройство из электроизоляционного материала, оснащенное приспособлением для установки электродов, к которому подводится напряжение от сварочного аппарата.

002.jpg

Все держатели для дуговой сварки можно разделить на универсальные и специализированные. Использование специализированных держателей может осуществляться исключительно в соответствии с нормами установленных стандартов.

В зависимости от особенностей конструкции универсальные электрододержатели можно разделить на несколько групп:

  • «прищепки»;
  • «трезубцы» или «вилки»;
  • цанговые;
  • безогарковые;
  • резьбовые.

Виды сварочного материала для ручной дуговой сварки

Как мы уже упоминали выше, неотъемлемым этапом дуговой сварки в некоторых случаях является добавление присадочной проволоки. Чаще всего для дуговой сварки применяется холоднотянутая стальная проволока, верхний слой которой должен быть абсолютно гладким и чистым (без пятен ржавчины, окалин, масла и т. д.). Несоответствие проволоки перечисленным требованиям может отрицательно повлиять на качество сварки.

014.jpg

Перед началом дуговой сварки проволоку следует тщательно осмотреть и при необходимости очистить посредством отжигания 5%-ным раствором соляной кислоты или при помощи пескоструйного аппарата. При подготовке проволоки в домашних условиях ее можно очистить шкуркой или щеткой.

Любая проволока, предназначенная для ручной дуговой сварки, имеет специальную маркировку.

  • Наличие букв «Св» подтверждает тот факт, что проволока предназначена для сварки.
  • Первое число обозначает долю углерода, входящего в состав проволоки.

017.jpg

  • Заглавные буквы обозначают наименование легирующих компонентов, которые входят в состав проволоки:
  • Г – марганец;
  • С – кремний;
  • Х – хром;
  • Н – никель;
  • М – молибден;
  • В – вольфрам;
  • Е – селен;
  • Ю – алюминий;
  • Т – титан;
  • Б – ниобий;
  • К – кобальт;
  • Д – медь.
  • После заглавной буквы ставится цифра, отражающая процентное содержание легирующего вещества в составе проволоки. Если такая цифра отсутствует, процентное содержание вещества не достигает 1 %.

016.jpg

  • Последние буквы маркировки являются обозначением следующих характеристик:
  • А – в составе содержится менее 0,03 % серы или фосфора;
  • АА – содержание серы (фосфора) не превышает 0,02 %;
  • Э – проволока может использоваться для изготовления электродов;
  • О – проволока покрыта слоем меди;
  • В – сталь в составе проволоки произведена электрошлаковым методом;
  • Вд – сталь в составе изделия получена вакуумно-дуговым способом;
  • ВИ – сталь в составе проволоки произведена вакуумно-индукционным способом.

Если вы хотите, чтобы результат сварочных работ радовал прочностью и эстетичностью, необходимо правильно выбирать соответствующие материалы. Внимательно изучайте маркировки на проволоке и электродах, ведь только так вы сможете получить надежное и равномерное соединение.

Виды источников питания для дуговой сварки

Источником питания в процессе дуговой сварки может быть преобразователь тока промышленной частоты либо генератор, самостоятельно вырабатывающий необходимое количество электроэнергии.

004.jpg

Для исправной работы аппарата для дуговой сварки требуются особые параметры питающего тока и напряжения, что объясняет необходимость корректировки стандартных характеристик бытовой сети. Так какими же должны быть источники питания для дуговой сварки?

1. Основные требования.

Независимо от вида и конструктивных особенностей любой источник питания для сварки должен отвечать следующим требованиям:

  • обеспечивать беспроблемное зажигание дуги;
  • поддерживать стабильное горение;
  • контролировать предельную границу тока короткого замыкания;
  • обладать хорошей динамикой;
  • применение агрегата не должно нести никакой опасности для мастера.

005.jpg

Динамика – это скорость, с которой восстанавливается напряжение от момента возникновения короткого замыкания до вспыхивания дуги.

Формирование дуги происходит в момент, когда напряжение сети достигает 20 В. Временной промежуток от момента короткого замыкания до образования дуги у качественного источника питания не должен превышать 0,05 секунды. Чем короче этот период, тем выше динамика.

Еще одним важным параметром является поддержание стабильного горения дуги, что подразумевает автоматическую регулировку напряжения от холостого режима (60–90 В) до рабочего хода (18–20 В).

Стоит отметить, что вышеперечисленные требования актуальны для всех сварочных аппаратов, даже для тех, которые изготавливались в домашних условиях из подручных средств.

2. Классификация.

Существует несколько оснований, по которым может осуществляться классификация источников питания:

  • по назначению – для ручной сварки, сварки под флюсом или в среде защитного газа;
  • по числу сварочных постов, которые можно подключить единовременно;
  • по возможности перемещения – мобильные и стационарные;
  • по способу производства энергии – преобразователи или производители;
  • по роду выходного тока;
  • по вольт-амперной характеристике.

Виды дуговой сварки: особенности и преимущества

Первостепенными параметрами для мастеров обычно являются назначение устройства и сварочный ток, который он выдает. В некоторых случаях выбор агрегата зависит исключительно от вольт-амперной характеристики.

Так, для сварки в среде защитных газов требуются устройства с жесткой характеристикой, варящие постоянным током. Для ручной и полуавтоматической сварки под флюсом целесообразно применение аппаратов переменного и постоянного тока с падающей характеристикой.

На современном рынке представлены и универсальные источники питания дуговой сварки. Их использование позволяет менять режим работы, а именно род сварочного тока и его вольт-амперную характеристику в случае необходимости.

3. Виды преобразователей.

Самое главное различие между источниками питания сварочной дуги заключается в принципе преобразования электрической энергии.

007.jpg

Производители выпускают на рынок четыре основных вида источников:

  • трансформаторы;
  • выпрямители;
  • преобразователи;
  • инверторы.

Обособленным видом источников электроэнергии являются генераторы. От вышеперечисленных они отличаются тем, что самостоятельно вырабатывают электрическую энергию, а не преобразуют электричество, поступаемое от городской или промышленной сети.

В большинстве случаев генераторы изготавливаются на базе двигателя внутреннего сгорания – бензинового или дизельного. Первые имеют меньшую стоимость, а вторые – большую мощность.

Читайте также
Максим Игоревич Макаров
Максим Игоревич печатает ...

Узнайте цены на изделия со скидками
до 30%

Скачать прайс
Написать на почту

Напишите
письмо на почту

Позвонить бесплатно

Позвонить
бесплатно

Написать на почту

Написать
письмо на почту

Яндекс.Метрика