Применение дуговой сварки: от ручной до автоматической

Современную металлообработку сложно представить без применения дуговой сварки. Она используется для соединения отдельных элементов металлических конструкций. Кроме того, применяется наряду с другими видами работ, например, такими как литье, штамповка и прокат деталей изделий.

Электродуговая сварка – это самая популярная и считающаяся универсальной модификация сварочной технологии, которая очень часто используется в металлообработке – где и как расскажем ниже.

Область применения дуговой сварки

Суть электродуговой сварки в соединении при помощи обсыпанного горячим силикатом электрода частей металлической конструкции, то есть в процессе дуговой сварки обсыпка плавит электрод, соединяя элементы металлических заготовок.

Электродуговая сварка используется:

• При изготовлении блоков пространственного типа – для соединения плоских каркасов и арматурных сеток.
• При монтаже блоковых конструкций – соединяя блоки между собой.
• Для производства каркасов и сеток – сваривая отдельные арматурные стержни.
• При установке сборных железобетонных конструкций – соединяя арматурные стержни и закладные элементы.
• В случае отсутствия контактных устройств и аппаратуры – подготавливая арматуру на профильных производствах.
• При соединении каркасов из арматуры диаметром > 10 мм. Стержни толщиной менее 8 мм не соединяются с применением дуговой сварки по причине высокой вероятности пережигания и сложности сварочной технологии.

Достаточно активно происходит применение ручной дуговой сварки в строительстве. Для соединения арматурных стержней данную методику используют вместе с технологией контактной сварки в процессе строительства.

Сферы применения ручной дуговой сварки

Ручная дуговая сварка с использованием угольного электрода, позднее названная РДС, ММА или РД, изобретена в России в конце XIX века Н. Бернардосом. Технология сразу прошла патентование в большинстве европейских стран и в России. Чуть позже тот же Н. Бернардос придумал сначала контактную, а затем и дуговую сварку в газовой защитной среде.

За прошедшие с момента изобретения годы технология применения РДС много раз видоизменялась и получила различные модификации. Примером может служить методика соединения с плавящимся стержнем, которая, в отличие от РДС с угольным электродом, получила широкое применение в бытовых целях. Одновременно появлялись новые сварочные аппараты с разнообразными функциями, а также металлы, имеющие особые свойства.

ММА (ручная дуговая сварка)

ММА —наименование, принятое в международной документации. Представляет собой операцию создания шва, соединяющего металлические детали при помощи электрической дуги. Последняя протягивается от электрода к поверхности металлических деталей и при стабильной работе создает крепкий, ровный шов. Для изготовления электродов используется металлическая проволока, покрытая особыми составами, защищающими при горении сварную ванну от воздействия окружающей среды, в частности, кислорода. Длина таких электродов должна быть менее 0,45 м.

Процесс розжига дуги происходит двумя способами: постукиванием – специалист легким постукиванием о поверхность металла добивается зажигания, и чирканьем – электродом, как спичкой, проводят по поверхности металла. Происходит одновременный процесс расплавления металла и электрода под воздействием дуги. Электрод плавится, наплавляя металл и формируя шов. Технология предполагает небольшое разбрызгивание металла в процессе производства работ.

ММА-соединение покрытым электродом – считается одним из самых простых, но с множеством тонкостей процесса. Производительность труда при данном методе достаточно низкая, поскольку много времени уходит на формирование шва, что считается нерациональным. Это постепенно привело к вытеснению его из промышленного производства. В настоящее время чаще всего такую технологию применяют в быту.

Однако можно говорить о многофункциональности такого вида соединения, как ручная дуговая сварка, применение которой подходит для наплавки валов, соединения различных типов металлов, а также быстрого мелкого ремонта любых металлических изделий дома. При наличии опыта специалист способен делать различные виды швов – как простых, так и трудоемких (например, потолочные).

РДС покрытым электродом имеет чрезвычайно широкое применение. Причина – простота и универсальность процесса. Сферой применения являются области, где автоматическое соединение невыгодно или затруднено. Это создание швов, имеющих сложную конфигурацию, а также прерывистых или коротких. Одним из бесспорных преимуществ РДС является возможность сделать соединение во всех пространственных положениях. Это имеет большое значение при монтаже различных конструкций.

Применяется дуговая сварка (РДС) при соединении изделий толщиной 0,02–3 см, несмотря на то, что ГОСТ 5264-80 позволяет расширить данный интервал до 0,01–12 см. Метод используется при ремонте и восстановлении мелких партий изделий, а также при сборке конструкций из разных видов металла и его сплавов.

Минусы применения.

Недостатками применения РДС специалисты называют низкую производительность труда, долгий срок обучения и получения необходимых навыков (от 1 года до 1,5 лет для специалистов с высокой квалификацией), зависимость качества работы от персональных характеристик сварщика, трудности соединения материалов с толщиной < 1 мм, иногда < 2 мм.

С помощью РДС соединяют чугун, медь, стали и разные медные сплавы. Для работы с каждым из металлов и их сплавов подбирают необходимые электроды и их покрытия.

Где применяется полуавтоматическая дуговая сварка

Процесс полуавтоматического соединения, как одного из видов дуговой сварки, заключается в одновременной автоматической подаче в зону соединения защитного газа и сварочной электродной проволоки. Газ должен защитить сварочную ванну, состоящую из расплавленного металла, от влияния окружающей среды, в том числе кислорода. Чаще других применяется углекислота или аргон. Полуавтоматическое соединение также используют достаточно часто, поскольку оно подходит для работы и с черными, и с цветными металлами.

Данный вид соединения позволяет варить листы металла толщиной 0,5 мм, а также выполнять важные работы по металлу до 3 см толщиной в любых положениях. Области применения полуавтоматической дуговой сварки – практические любые. Например, в авторемонтных мастерских или для соединения любого металлического профиля при изготовлении металлических конструкций.

Достоинства сварки полуавтоматом:

• облегченные условия труда;
• небольшая зона нагрева и малая деформация заготовок, поскольку дуга имеет высокую степень концентрации;
• возможность проведения работ в любом положении;
• возможность соединения тонких заготовок;
• квалификация сварщика может быть невысокой;
• отличное качество соединения (шва);
• высокая скорость выполнения работ.

К недостаткам полуавтоматического соединения относится:

• Низкая мобильность оборудования. Однако данная проблема может быть решена использованием (вместо баллонов с защитным газом) электродов, покрытых флюсом, которые также защитят расплав.

Область применения автоматической дуговой сварки

Автоматизированные комплексы находят свое применение для соединения цветных и черных металлов в средах, вредных для здоровья человека, и в неудобных, стесненных условиях.

Применение их в мелком производстве или в быту ограничено дороговизной оборудования, а также расходных материалов. Но на производстве большие объемы работ и высокая производительность обеспечивают окупаемость оборудования, которое используется для:

• соединения различных комбинаций черного металла и цветного;
• дуговой сварки деталей, толщина которых колеблется от 1,5 мм и до 20 см;
• особо ответственных работ по созданию химических и ядерных реакторов, емкостей, которые будут функционировать под высоким давлением и пр.;
• работы с внутренними швами различных емкостей и трубопроводов.

Технологии ручной дуговой и автоматической сварки схожи.

Применение последней имеет свои достоинства:

• увеличение в несколько раз скорости работ (высокая производительность труда);
• стабильность параметров швов;
• глубокая проплавка металлов;
• возможность работы с трубами и емкостями всех размеров;
• низкая трудоемкость производства и отсутствие необходимости высококвалифицированных кадров;
• высокая безопасность работы.

Дополнительные достоинства применения автоматического соединения появляются при использовании различных флюсов. Например, порошкообразного, с подачей его по шлангу или содержащегося в сварочной проволоке. К таким преимуществам относится:

• отсутствие разбрызгивания расплавленного металла;
• стабильная сварочная дуга;
• низкая скорость остывания, что улучшает свойства шва;
• защита расплава от влияния воздуха, а именно водяного пара, кислорода, азота;
• поддержание раскисления шва и, следовательно, введение в него легирующих добавок.

Поскольку флюсовый порошок расходуется в процессе работы автомата не полностью, его остатки вместе с окалиной счищает специальный трактор, который обрабатывает изделие после соединения. Так происходит на современном оборудовании. Более старые модели не имеют трактора, и заготовка очищается от флюса и окалины вручную. После этого изделие окрашивают.

В настоящее время разработано несколько технологий применения автоматического соединения. Одни автоматы вращаются сами, вернее их головка, иные, оставляя головку неподвижной, вращают изделие. Последние в основном применяются для работы с трубами.

Некоторые автоматы снабжены тракторами с самоходными шасси, они передвигаются внутри или снаружи заготовок по заранее установленному маршруту. Применяются не только различные кинематические схемы, но также разные способы формирования защитной атмосферы вокруг расплава.

Перед началом изготовления той или иной детали с применением автоматического дугового соединения требуется написать техническое задание, предусматривающее режим дуговой сварки. Правда, нередки случаи отсутствия техзадания.

Придерживаясь данных рекомендаций, можно быстро и качественно сделать дуговую сварку. Одновременно необходимо изучить области применения дугового соединения автоматическим оборудованием.

Поскольку, несмотря на большую его распространенность, использование данного вида дуговой сварки достаточно ограничено. Рассмотрим некоторые из них:

• Судостроение, где применение нашла автоматическая дуговая сварка под флюсом. Оборудование позволяет прямо на заводе собирать большие блоки конструкций или деталей, крупные секции кораблей.
• Добыча и переработка нефти, газа и иных агрессивных жидкостей, где применяют автоматическое дуговое соединение для производства резервуаров, в том числе нефтехранилищ. Причина – высокое качество швов и их стойкость к влиянию агрессивной среды.
• Трубопрокатные заводы, где автоматическая дуговая сварка применяется для создания труб с большим диаметром. Данным оборудованием оснащены все трубопрокатные производства. В настоящее время уже неважно, для каких целей производятся трубы: обычные водопроводные или для газопроводов – они изготавливаются на автоматическом оборудовании.

Итак, автоматическое соединение с применением флюса используется при изготовлении важных и ответственных заказов, к которым предъявляются повышенные требования безопасности, поскольку данный вид дуговой сварки соответствует всем запросам.