Принцип работы электродуговой сварки. Принцип сварки электродом
Виды и принцип работы электросварки
Сварка является технологическим процессом для получения неразъемных соединений материалов с помощью установления межатомных связей между свариваемыми металлами. С помощью сваривания соединяют однородные и разнородные металлы, а также материалы, содержащие неметаллические элементы.Сварочный процесс экономически выгоден и значительно производительнее, чем другие процессы со схожим результатом работы.
При сваривании электросваркой, тепло, которое необходимо для расплавления металла, получается в результате образования электрической дуги. Расплавленный металл обеих деталей смешивается, образовывая однородную массу в сварочной ванне. Таким способом при затвердевании металла образовывается сварочный шов.
Стальные электроды для сварки электросваркой содержат в своем составе специальное покрытие, которое при плавлении создает защиту для ванночки в виде шлака и различных газов. При сваривании электрической сваркой необходима защита от азота и других газов, содержащихся в атмосфере.
Для поддержания электрической дуги на сварочный электрод и свариваемую деталь подается электроэнергия от сварочного аппарата. Под воздействием температуры, которая возникает от дуги, края электрода и свариваемого металла начинают плавиться.
В этом случае образовывается сварочная ванночка, которая некоторое время остается расплавленной. Температура дуги внутри ванночки составляет около 4 000 градусов по Цельсию. В данной ванночке металл хорошо расплавляется и сплавляется с расплавленным металлом другого изделия. При плавлении шлак всплывает и образовывает защитное покрытие. Энергия, благодаря которой возможно горение сварочной дуги, получается от специального трансформатора.
На сегодняшний день электрическую сварку производят с применением постоянного и переменного тока. При сваривании металлических деталей с помощью постоянного тока применяются специальные выпрямители. Однако в этом случае могут использоваться и преобразователи.
При сваривании переменным током используются сварочные трансформаторы со специальной конструкцией. Чаще всего в этом случае применяется электрическая дуговая сварка с использованием плавящегося электрода. Данный вид сваривания является наиболее распространенным. Такую сварку используют для наплавки самых разнообразных легированных и углеродистых сталей, чугуна и цветных металлов.
При сваривании электрической сваркой нужно учитывать то, что сварочная дуга должна быть как можно короче. Дуга дает небольшое количество мелких металлических капель. Помимо этого электрод плавится в спокойном темпе и дает ровный пучок искр. В таком случае глубина проплавления металла становится большей. Если ручное электросваривание не обеспечивает достаточную глубину проплавки, то при плавлении сварочный электрод будет окисляться и сильно разбрызгиваться, понижая качество сварочного шва.
3g-svarka.ru
Принцип действия электродуговой сварки
Сварка — процесс получения неразъемных соединений деталей из различных материалов посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве или пластическом деформировании.
При электросварке производится нагрев электрической дугой, образующейся между сварочным электродом и деталью из металла.
Электрическая дуга представляет собой электрический разряд в газах, характеризуемый большой плотностью тока и малым катодным падением напряжения (между электродом и свариваемыми деталями), высокой температурой и давлением газа. При этом нагретый светящийся газ изгибается в виде дуги, в связи с чем явление электрического разряда было названо русским ученым В.В. Петровым «электрической дугой».
На рис. 1 приведена схема электродуговой сварки постоянным током прямой полярности, когда отрицательный потенциал сварочной цепи находится на электроде.
Рис. 1. Схема процесса сварки:1 — стержень электрода; 2 — покрытие электрода; 3 — газовая защита, образующаяся при горении дуги; 4 — металлическая сварочная ванна; 5 — шлаковая корка; 6 — сварочный шов; 7 — свариваемый материал; 8 — капли расплавленного металла электрода
Дуга горит между стержнем электрода и металлом. При плавлении электрода и металла образуется металлическая сварочная ванна 4. Жидкий металл с электрода переносится в сварочную ванну через дуговой промежуток. Вместе со стержнем электрода плавится его покрытие 2, образуя газовую защиту 3 вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла. Металлическая и шлаковая ванны вместе образуют сварочную ванну. По мере движения дуги и затвердевания металла образуется сварочный шов 6, а жидкий шлак образует на поверхности шва твердую шлаковую корку 5, которая удаляется после остывания.
otdelka-profi.narod.ru
Дуговая сварка - это... Что такое Дуговая сварка?
Дуговая сварка - процесс, при котором теплота, необходимая для нагрева и плавления металла, получается за счёт электрической дуги, возникающей между свариваемым металлом и электродом. Под действием теплоты электрической дуги кромки свариваемых деталей и электродный металл расплавляются, образуя сварочную ванну, которая некоторое время находится в расплавленном состоянии. При затвердевании металла образуется сварное соединение. Энергия, необходимая для образования и поддержания электрической дуги, получается от специальных источников питания постоянного или переменного тока.
История электросварки
(См.
Электротехника)1802 год — В. В. Петров открыл явление электрической дуги и указал, что появляющийся «белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются, и от которого тёмный покой довольно ясно освещён быть может».
1803 год — В. В. Петров опубликовал книгу «Известия о гальвани-вольтовых опытах…», где описал способы изготовления вольтова столба, явление электрической дуги и возможность её применения для электроосвещения, электросварки и электропайки металлов.
1882 год — Н. Н. Бенардос изобрёл электрическую сварку с применением угольных электродов.
1888 год — Н. Г. Славянов впервые в мире применил на практике дуговую сварку металлическим (плавящимся) электродом под слоем флюса. В присутствии государственной комиссии он сварил коленчатый вал паровой машины.
1893 год — На Всемирной выставке в Чикаго Н. Г. Славянов получил золотую медаль за способ электросварки под слоем толчёного стекла.
1905 год — В. Ф. Миткевич впервые в мире предложил применять трёхфазную дугу для сварки металлов.
Патон, Евгений Оскарович
Классификация
Классификация дуговой сварки производится в зависимости от степени механизации процесса, рода тока и полярности, типа сварочной дуги, свойств сварочного электрода, вида защиты зоны сварки от атмосферного воздуха и др.
По степени механизации различают:
- ручную дуговую сварку
- полуавтоматическую дуговую сварку
- автоматическую дуговую сварку
Отнесение процессов к тому или иному способу зависит от того, как выполняются зажигание и поддержание определённой длины дуги, манипуляция электродом для придания шву нужной формы, перемещение электрода по линии наложения шва и прекращения процесса сварки.
При ручной дуговой сварке указанные операции, необходимые для образования шва, выполняются человеком вручную без применения механизмов.
При полуавтоматической дуговой сварке плавящимся электродом механизируются операции по подаче электродной проволоки в сварочную зону, а остальные операции процесса сварки осуществляются вручную.
При автоматической дуговой сварке под флюсом механизируются операции по возбуждению дуги, поддержанию определённой длины дуги, перемещению дуги по линии наложения шва. Автоматическая сварка плавящимся электродом ведётся сварочной проволокой диаметром 1-6 мм; при этом режим сварки (ток, напряжение, скорость перемещения дуги и др.) более стабилен, что обеспечивает однородность качества шва по его длине, в то же время требуется большая точность в подготовке и сборке деталей под сварку.
По роду тока различают:
По типу дуги различают
- дугу прямого действия (зависимую дугу)
- дугу косвенного действия (независимую дугу)
В первом случае дуга горит между электродом и основным металлом, который также является частью сварочной цепи, и для сварки используется теплота, выделяемая в столбе дуги и на электродах; во втором - дуга горит между двумя электродами.
По свойствам сварочного электрода различают
- способы сварки плавящимся электродом
- способы сварки неплавящимся электродом (угольным, графитовым и вольфрамовым)
Сварка плавящимся электродом является самым распространённым способом сварки; при этом дуга горит между основным металлом и металлическим стержнем, подаваемым в зону сварки по мере плавления. Этот вид сварки можно производить одним или несколькими электродами. Если два электрода подсоединены к одному полюсу источника питания дуги, то такой метод называют двухэлектродной сваркой, а если больше - многоэлектродной сваркой пучком электродов. Если каждый из электродов получает независимое питание - сварку называют двухдуговой (многодуговой) сваркой. При дуговой сварке плавлением КПД дуги достигает 0,7-0,9.
По условиям наблюдения за процессом горения дуги различают:
- открытую
- закрытую
- полуоткрытую дугу
При открытой дуге визуальное наблюдение за процессом горения дуги производится через специальные защитные стёкла - светофильтры. Открытая дуга применяется при многих способах сварки: при ручной сварке металлическим и угольным электродом и сварке в защитных газах. Закрытая дуга располагается полностью в расплавленном флюсе - шлаке, основном металле и под гранулированным флюсом, и она невидима. Полуоткрытая дуга характерна тем, что одна её часть находится в основном металле и расплавленном флюсе, а другая над ним. Наблюдение за процессом производится через светофильтры. Используется при автоматической сварке алюминия по флюсу.
По роду защиты зоны сварки от окружающего воздуха различают:
- дуговая сварка со шлаковой защитой (толстопокрытыми электродами, под флюсом)
- дуговая сварка со шлакогазовой защитой (толстопокрытыми электродами)
- дуговая сварка с газовой защитой (в среде защитных газов)
- дуговая сварка с комбинированной защитой (газовая среда и покрытие или флюс)
Стабилизирующие покрытия представляют собой материалы, содержащие элементы, легко ионизирующие сварочную дугу. Наносятся тонким слоем на стержни электродов (тонкопокрытые электроды), предназначенных для ручной дуговой сварки.
Защитные покрытия представляют собой механическую смесь различных материалов, предназначенных ограждать расплавленный металл от воздействия воздуха, стабилизировать горение дуги, легировать и рафинировать металл шва.
Наибольшее применение имеют средне - и толстопокрытые сварочные электроды, предназначенные для ручной дуговой сварки и наплавки, изготовляемые в специальных цехах или на заводах.
В последнее время получает распространение плазменная сварка, где дуга между инертными неплавящимися электродами используется для высокотемпературного нагрева промежуточного носителя, например -- водяного пара. Известна также сварка атомарным водородом, получаемым в дуге между вольфрамовыми электродами, и выделяющем тепло при рекомбинации в молекулы на свариваемых деталях.
Cм. также
Источники
Wikimedia Foundation. 2010.
dic.academic.ru
