Область применения дуговой сварки в зависимости от ее вида и особенностей технологии

Дуговая сварка – это процесс соединения краев деталей посредством их плавления тепловой энергией, которая возникает за счет постоянного или переменного тока высокой частоты. Дуга воздействует на кромки соединяемых изделий, образуя сварочную ванну, на месте которой возникает шов. Давайте рассмотрим виды, особенности и область применения дуговой сварки.

Области применения дуговой сварки и технология процесса

Основной принцип действия заключается в передаче энергии от различных источников (инверторов, трансформаторов, преобразователей и пр.) на электрод, от которого протягивается дуга к обрабатываемой поверхности предметов, образуя замкнутый контур. Электрод под воздействием дуги плавится и образуется сварочная ванна. Процесс работы четко регламентирован и описан. Он неизменен для всех видов ручного соединения.

Электрод состоит из флюса, стекла, силиката, внутри которых находится металлический стержень. Под воздействием энергии любой из верхних слоев сгорает, создавая выбросы шлака и газовое облако. Это защита рабочей области от попадания атмосферного воздуха, пагубно влияющего на металл. Стержень электрода плавится и, по мере продвижения вдоль кромки свариваемых деталей, образует шов.

Области применения дуговой сварки под флюсом с использованием полуавтоматического и автоматического метода:

• Для наплавки в целях восстановления изношенных частей и деталей изделия.
• Для соединения различных металлов – стали, меди и ее сплавов, а также титана и его сплавов.

Эксплуатационные характеристики изделий, созданных таким методом, высоки. Они могут работать в агрессивных средах, в областях высокого давления и при экстремальных температурах.

Изделия, помимо их изготовления, требуют и ремонта. В процессе использования, часто возникает необходимость укрепить шов, сделать дополнительный наплав металла или восстановить первоначальную форму.

Наплавка алюминия нужна при:

• различных видах сколов;
• истертостях;
• выбоинах кромок изделия;
• износе внутренних поверхностей, а также подшипниковых втулок;
• изломах кромки инструментов, режущих металл;
• трещинах крепежных элементов.

Наплавка – это восстановление утраченных форм изделия, его первоначальных размеров. Удобство технологии заключается в применении ее в различных областях промышленности. Она делается на любой поверхности, увеличивая ее толщину и объемы. Таким образом, происходит ремонт оборудования и его частей.

Технология сварки углеродистых сталей зависит количества углерода, входящего в их состав.

Всего различают три группы углеродистых сталей:

• низкоуглеродистые – < 0,25 %;
• среднеуглеродистые – от 0,25 % до 0,6 %;
• высокоуглеродистые – от 0,6 % до 2,07 %.

Существуют общие подходы к дуговой сварке таких сталей. Соединение стыковых швов происходит чаще в подвешенном состоянии. Оборудование настраивается на глубокое, прочное соединение шва без прожига. Работа может проводиться с обеих сторон и в несколько слоев. Данный вид сварки применим в области соединения деталей, имеющих большую толщину.

Однако следует отметить и негативную сторону процесса – увеличение количества брака по причине расположения изделий на весу. Для его устранения применяют иной метод – повторное дуговое соединение. Цель его применения – исключение дефектов при работе с углеродистыми сталями в подвешенном состоянии.

Технология заключается в следующем:

• С места брака полностью удаляется металл.
• Поверхность и края изделия зачищаются.
• Происходит повторное заваривание.

Область применения электрошлакового метода – соединение металлов практически неограниченной толщины, сталей разных марок и классов. При данном методе используют скобы, которыми закрепляются детали перед началом работ. В процессе они привариваются на месте входа в металлические детали. Часто сверху располагают планку, закрепляющую шов и делающую невозможным разрыв изделия.

Выпрямители – это аппараты, преобразующие переменный ток в постоянный, который требуется для проведения дуговой сварки.

Составными частями выпрямителя являются:

• трансформатор силовой;
• блок выпрямителя;
• пусковое устройство;
• панель управления;
• защитный блок;
• измерительный блок;
• регулятор напряжения (тока);
• дроссели.

Выпрямитель используют для преобразования силовой энергии, выравнивания показателей тока, в целях повышения качества сварочных работ. Существует несколько схем составления выпрямительных блоков. Выбор необходимого зависит от конструкции силового блока и вида соединения.

Виды дуговой сварки и области их применения

Существует разделение дуговой сварки на несколько групп в зависимости от:

• степени механизации;
• вида и полярности тока;
• типа дуги;
• вида и свойств сварочного электрода;
• условий горения;
• защиты от атмосферного воздуха.

По степени автоматизации (механизации) происходит разделение на:

• автоматическую – процесс применения полностью автоматизирован;
• полуавтоматическую – движение электрода происходит вручную, а подача проволоки автоматизирована;
• ручную.

Виды дуговой сварки делят также по типу и полярности тока:

• постоянный ток – получается ровный тонкий шов;
• ток высокой частоты – струйное плавление электрода, удаляются прорези, привариваются прихваты;
• импульсный;
• переменный ток – применяют при резке металла.

По типу дуги:

• зависимая дуга или прямого действия – горит между электродом и металлом;
• независимая или косвенного действия – дуга растянута между двумя электродами.

По виду и свойствам электрода дуговую сварку разделяют на ту, при которой используют:

• Плавящиеся электроды – создают сварочную ванну и склеивают кромки деталей.
• Неплавящиеся – вольфрамовые, угольные или графитовые. Область их применения ограничена напылением, восстановлением испорченных деталей и созданием наплывов.

По условиям горения дуговая сварка бывает:

• Закрытая – дуга полностью скрыта от глаз и находится в сварочной ванне.
• Открытая – дуга видима и требуется защита глаз светофильтром (специальной маской). Область применения: при ручной сварке, а также в защитных газовых средах.
• Полуоткрытая – часть дуги открыта для наблюдения через светофильтр, а вторая часть скрыта в металле.

По способу защиты дуговая сварка подразделяется на:

• шлаковую – с толстыми электродами под флюсом;
• шлакогазовую – толстопокрытым электродом;
• газовую – создается среда защитных газов;
• комбинированную – применение в связке газа, флюса и покрытия;
• без защиты – может проводиться электродом или электродом со специальным стабилизирующим покрытием.

Работа покрытым электродом очень популярна. Она объединяет защиту флюсом и газом, создавая качественный шов без применения дорогого оборудования. Область применения ручной дуговой сварки покрытыми электродами ограничивается мелким производством или домашними целями.

Соединение под воздействием защитных газов используется при автоматической, полуавтоматической и ручной технологиях.

Область применения дуговой сварки в защитных газах распространяется на:

• Сложные конструкции с высокими требованиями к прочности.
• Промышленное изготовление трубопроводов и автомобилей.
• Соединение цветных и черных металлов, а также их сплавов.

Использование углекислого газа для защиты позволило механизировать работу, заменив ручную сварку на автоматическую и полуавтоматическую.

Область применения дуговой сварки в среде углекислого газа:

• Изготовление изделий из тонкого металла и небольших деталей.
• Выделка небольших швов из толстого металла.
• Соединение изделий в разных плоскостях.

Подробнее о методах ручной и автоматической дуговой сварки

Методы дуговой сварки в технической литературе часто обозначают аббревиатурами:

• РДС – ручная дуговая сварка, используется в основном в отечественной документации;
• ММА (Manual Metal Arc) – применяемое в международной практике обозначение РДС;
• SMAW – обозначает автоматическую дуговую сварку электродом под флюсом. Аббревиатура применяется как в отечественном, так и в зарубежном документообороте.

Область применения ручной дуговой сварки достаточно обширна:

1. Создание блоков пространственных объектов – соединение арматурных сеток и плоских каркасов.
2. Объединение их в блоковое изделие.
3. Сваривание стержней из арматур в прочные сети и каркасы.
4. Возведение сборных железобетонных конструкций – соединения арматуры с закладными элементами.
5. Обработка арматуры в условиях отсутствия контактных устройств.
6. Сваривание стержней толщиной более 10 мм – меньший диаметр не подходит для метода по причине высокого риска их пережога.

Ручную дуговую сварку совместно с контактной применяют в области строительства, на рабочих площадках, где посредством применения данных технологий соединяют стержни из арматуры.

Существуют определенные правила в области безопасности проведения сварочных работ по электродуговой технологии:

1. Работу необходимо проводить в защитных резиновых перчатках на диэлектрическом слое, препятствующих прохождению электрического тока через тело сварщика.
2. Закрывать лицо и глаза светозащитной маской либо щитом поляризационного типа, которые предотвратят ожоги при сварочных вспышках.
3. Быть крайне осторожным при нагреве и оплавлении поверхностей.
4. Предотвращать контакт воды и снега с электрическими проводами.

Метод ручной дуговой сварки покрытым электродом создает защитную среду из газа и флюса вокруг рабочей зоны. Однако область применения ручной дуговой сварки покрытым электродом не очень широка по причине низких показателей производительности по сравнению с автоматической и полуавтоматической. Чаще всего ее используют в домашнем ремонте или на небольших производствах, когда покупка дорогого оборудования не оправдана.

Как и любая другая технология, дуговая сварка имеет свои плюсы и минусы. Достоинствами ее применения являются:

1. Соединение любых видов сталей.
2. Возможность создания в процессе работы наплавок и стяжек с помощью разных металлов, одновременная работа с ними.
3. Технология позволяет работать в любом положении – это зависит от опыта сварщика и его удобства.
4. Она проста и дает высокие показатели эффективности.

К недостаткам применения дуговой сварки стоит отнести:

1. Зависимость результата работы от профессионализма сварщика.
2. Воздействие области электромагнитного излучения на специалиста.
3. КПД значительно более низкий, нежели в процессе применения автоматической сварки.

Сравнительный анализ ручной и автоматической дуговой сварки и областей их применения

Невозможно однозначно утверждать, что какой-либо из видов дуговой сварки имеет явное преимущество перед другим. Для этого надо рассмотреть плюсы и минусы каждого из них.

1. Плюсы и минусы РДС.

Преимуществами ручной дуговой сварки являются (в дополнение к вышеуказанным):

• простота в освоении и работе, а также в эксплуатации оборудования;
• возможность работы в любом положении и с любой стороны;
• работа с помощью согнутого электрода на труднодоступных участках;
• разнообразие металлов, с которыми может работать сварщик.

Из недостатков ее применения отмечают:

• вред электромагнитного излучения для здоровья сварщика;
• зависимость опыта работника и результата работы;
• Производительность труда значительно ниже, чем при иных видах сварки.

2. Достоинства и недостатки применения полуавтоматической дуговой сварки.

Преимущества:

• снижение себестоимости за счет незначительного расхода материалов;
• возможность работы с металлами, подвергшимися небольшой коррозии;
• применение медной проволоки;
• соединение стальных листов толщиной до 0,5 мм;
• защита сварочной ванны от воздействия воздуха;
• отсутствие шлака и окиси на шве;
• скорость работы значительно выше, чем при использовании РДС.

Минусы работы с полуавтоматом:

• значительное разбрызгивание металла при отсутствии защиты газом;
• яркая дуга создает опасность для лица и глаз сварщика, что требует серьезной защиты.

Ручная дуговая сварка применяется для:

• изготовления сеток из арматуры и иных деталей;
• возведения каркасов и сетей из арматуры;
• монтажа конструкция из железобетона;
• подготовки арматуры при отсутствии стыковочного оборудования.

Полуавтомат применяется:

1. При работе с цветными металлами.
2. В работе с металлами, которые плавятся только при высокой температуре.
3. При сварке нержавейки и иных высоколегированных сталей.
4. Для соединения труб с прямыми и спиральными швами.
5. В нефтепереработке, в авиационной промышленности и в машиностроении.

Помимо перечисленного, полуавтоматическую сварку часто применяют при соединении алюминия с черным металлом, при этом как защиту используют углекислый газ по причине его дешевизны. Впрочем, используют в этом качестве и аргон, и гелий.

Область применения автоматической дуговой сварки ограничена конкретными сферами, поскольку она требует четкого технического здания:

• В судостроении – автоматическая сварка позволяет соединить крупные блоки изделия, в том числе целые секции судов.
• При производстве труб большого диаметра – автоматы используются на всех трубопрокатных заводах.
• В нефтехранении и нефтепереработке – применяют резервуары, созданные с помощью автоматической сварки. Причина – в высоком качестве сварочного шва и его стойкости к агрессивным средам.