Электросварка

Электрическая дуговая сварка продолжает оставаться одним из наиболее востребованных способов соединения металлов. Она может использоваться как на промышленных предприятиях, так и в мастерских, гаражах, частных домохозяйствах. Работать с этим методом сварки могут даже новички, не имеющие длительного профессионального опыта, оборудование и расходные материалы для этого вида сварки стоят недорого.

Что такое электрическая дуговая сварка?

Электродуговая сварка – метод соединения металлических деталей с помощью высокой температуры. Металл достигает температуры плавления под воздействием электрической дуги: она возникает при замыкании электроцепи. В ходе выполнения задания сварщик перемещает по стыку электрод, за которым начинает двигаться расплавленный металл – эту точку с расплавом называют сварочной ванной.

В ходе высокотемпературной обработки металл начинает активно взаимодействовать с кислородом - это приводит к ускоренному окислению из-за чего прочность шва снижается. Чтобы остановить коррозийный процесс, работы в сварочной ванне ведутся в условиях инертного газа - это может быть аргон, гелий или углекислый газ.

Принцип электродуговой сварки

Процесс электродуговой сварки основан на электрическом пробое и коротком замыкании, в результате которого и образуется дуга. Получившийся дуговой разряд преобразует электрическую энергию в тепловую, в результате металл в зоне обработки разогревается до температуры в 3000-5000 градусов Цельсия. Металл в месте с концом электрода расплавляется, электрод становится частью расплава в сварочной ванне.

Задача сварщика – следить за постоянством размера дуги в ходе выполнения работ, контролировать образование сварочного валика по всей длине шва. Чтобы защитить рабочий участок от контакта с кислородом используется флюс – защитное покрытие электрода. При нагревании оно образует среду, повышающую качество готового сварного шва.

Виды и способы электросварки

В зависимости от используемого оборудования и сферы применения выделяют следующие виды электросварки:

• Ручная. В этом случае сварщик использует компактный аппарат и проводит все манипуляции вручную: он самостоятельно удерживает электрод, который перемещается вдоль сварочного шва.
• Механизированная. Такой способ используется преимущественно на предприятиях. Хотя основные операции выполняются так же вручную, в рабочую зону автоматически подаются присадки для обеспечения защитной бескислородной среды. В результате шов становится более прочным и качественным.
• Автоматическая. В этом случае оборудование работает практически без участия человека. Автоматическая сварка может проводиться с высокой точностью с помощью роботов-манипуляторов, она дает возможность быстро обработать большое количество мест соединения металла.

Также различают способы электродуговой сварки в зависимости от расположения электрода. Возможна сварка пучком: она предполагает соединение в пучок одновременно нескольких электродов со свариванием их наконечников. Это обеспечивает беспрепятственное прохождение дуги.

Электросварка металла может проводиться с помощью плавящегося и неплавящегося электрода. В первом случае он разогревается и становится часть сварочной ванны, непосредственно участвуя в образовании шва. Во втором случае используются угольные и графитовые электроды, которые способствуют разогреванию металла до температуры плавления для получения прочного сварного шва.

Еще одной разновидностью является электрошлаковая сварка металла. Кромки изделия в этом случае располагаются вертикально или под углом в 45 градусов, ток проходит через расплавленный шлак. В результате образуется бескислородная среда, предотвращающая окисление сварного шва.

Особенности проведения работ

Электродуговая сварка металлов требует строгого соблюдения технологических норм во время рабочего процесса. Любое отступление от требований приведет к снижению качества шва с уменьшением прочности соединения кромок. Дуговая электросварка проводится следующим образом:

• Свариваемые поверхности подготавливаются к обработке: они должны быть очищены от мусора и жировых пятен, в некоторых случаях выполняется разделка кромок. После этого сварщик приступает к работе: путем постукивания электрода о поверхность зажигается электрическая дуга, и электрод подносится к стыку.
• Дуга, используемая в процессе сварки, может быть открытой и закрытой. Первый тип используется преимущественно при проведении работ на открытом воздухе или в частных мастерских, в этом случае требуется защищать рабочую зону от воздействия атмосферных газов. Закрытый тип сварки используется на предприятиях, где устанавливаются специальные камеры. Сварка идет в бескислородной среде, в результате шов становится более прочным.
• В ходе сваривания деталей специалист проводит электрод вдоль линии стыка с максимальной плавностью. Возможно несколько технологий обработки стыка: «елочка», проход в несколько раз, сварка треугольником и т.д. Важно, чтобы в итоге шов был равномерно проварен, не допускается скопление наплывов в одном месте.
• Если подготавливается вертикальный шов, сварщик держит электрод прямо. Допускаются небольшие отклонения, не превышающие 10 градусов, они не повлияют на итоговое качество сварного шва.

Выбор электрода, методики и техники сваривания зависит от качества и состава металла, с которым предстоит работать. Электрическая сварка металлов требует от специалиста знания используемых материалов, он должен представлять, как будет вести себя тот или иной сплав при разогреве.

В ходе работы сварщик обязательно должен использовать защитные приспособления. Спецкостюм изготавливается из огнезащитного материала для предотвращения ожогов от искр и брызг расплавленного металла, обязательно наличие сварочной маски, полностью закрывающей лицо. Не допускается использование одежды от синтетических материалов: при нагреве она начинает плавиться и может воспламениться. Сварочные работы должны проводиться на открытом пространстве со свободным доступом кислорода. При варке в помещении нужно обеспечить проветривание.

Сферы применения электросварки

Широкое применение электродуговой сварки обусловлено относительной технологической простотой, доступностью оборудования и расходных материалов. Недорогая электросварка используется в следующих сферах:

• Изготовление арматурных сеток и различных каркасов.
• Производство различных металлоконструкций, применяемых в быту и в ходе промышленного производства.
• Для сварки нержавейки и других высоколегированных марок стали.
• Для изготовления электросварных труб. Шов на них может быть прямым или спиралевидным.
• В машиностроении, нефтепереработке и нефтедобыче, в авиационной и многих других промышленных отраслях.

Это только часть отраслей, где может использоваться вертикальная, наклонная и горизонтальная электросварка. Она дает возможность соединять черные и цветные металлы с образованием прочного долговечного шва.

Используемое оборудование для электродуговой сварки

Основной тип оборудования для электросварки – сварочный аппарат. Он предназначен для преобразования электротока из обычной бытовой сети в сварочный ток с требуемыми значениями напряжения и силы. Ля этого используются следующие виды оборудования:

• Трансформаторы. Это самый простой и надежный тип конструкции, однако он обладает невысоким КПД и приводит к большим энергозатратам.
• Выпрямители. Они работают по аналогичному с трансформатором принципу, однако дополнительно оснащаются выпрямительным блоком. Он дает стабильную дугу, что дает возможность работать с цветными металлами и нержавейкой.
• Инверторы. Это самый распространенный тип оборудования благодаря энергоэффективности, компактным габаритам и небольшому весу. Он дает мощную дугу и обладает высоким КПД.

Также широко применяются полуавтоматические сварочные аппараты, обеспечивающие работу в среде защитного газа. Выбор зависит от места применения, поставленных задач и используемых материалов. Стоимость услуг электросварки во многом зависит от типа используемого оборудования.