Электродуговая сварка стали. Виды электросварки

Одним из видов является электродуговая сварка, когда сварочный ток с источника питания подается на электрод и свариваемые детали. Между ними возникает электрическая дуга, имеющая большое сопротивление между свариваемой поверхностью и торцом электрода. Происходит локальный нагрев, в результате которого образуется сварочная ванна с расплавленным металлом.

Остановимся на трех разновидностях электросварки, в которых непосредственное участие в процессе принимает человек:

• Ручная дуговая сварка.
• Ручная сварка неплавящимся электродом.
• Полуавтоматическая сварка.

Ручная сварка отличается от полуавтоматической тем, что в последней происходит подача электрода в зону сварки с какой-либо скоростью, чаще всего постоянной.

Виды электросварки

1. Ручная дуговая сварка.
   Для нее применяются сварочные электроды с покрытием, назначение которого состоит в образовании защитного слоя газов при его плавлении и частичном сгорании. Также в него добавляются легирующие и раскисляющие элементы, которые повышают прочность шва, улучшают однородность кристаллической структуры. Производится постоянным током прямой или обратной полярности и переменным током. В последнее время для ручной дуговой сварки большое применение находят сварочные инверторы, которые позволяют проводить сварку постоянным током высокой частоты. Это способствует уменьшению разбрызгивания и, за счет системы обратной связи в блоке управления, позволяет повысить стабильность дуги и, соответственно, качество сварного шва.
   Данный вид сварки имеет самое широкое распространение благодаря доступности и применяется для сварки конструкционных сталей и коррозионностойких, преимущественно не аустенитных.
    
2. Ручная сварка неплавящимся электродом.
   В данном случае в качестве электрода применяется, в основном, тугоплавкий материал – вольфрам. Для защиты зоны сварки используется инертный газ: аргон, азот, гелий или их смеси в различном процентном соотношении. В этом случае сварной шов образуется за счет расплавления соединяемых кромок металла. При необходимости вводят присадочные прутки или ленты. Они того же состава, что и соединяемые металлы. Если же металлы разнородны, то присадочные материалы обеспечивают наибольшую прочность сварного шва в результате образования переходной зоны.
   Инертный газ, обычно, подается через сопло сварочной горелки и обеспечивает защиту от возникновения окислов и азотированных слоев, а также обеспечивает защиту вольфрамового электрода от сгорания.
   Применяется для сварки цветных металлов, алюминия и его сплавов, для качественной сварки коррозионностойких аустенитных сталей.
    
3. Полуавтоматическая сварка.
   Это своего рода гибрид из первых двух: от первой взят плавящийся электрод, от второй - защитный газ и добавлена автоматическая подача электрода (в виде проволоки) в зону сварки. Так как подача сварочной проволоки происходит автоматически, то намного увеличивается качество шва и производительность процесса сварки. Оборудование для данного типа сварки называется сварочными полуавтоматами.
   Наряду с инертными газами при полуавтоматической сварке применяется и более дешевый углекислый газ. Однако он обладает очень неприятным свойством: при высокой температуре разлагается на углерод и кислород. Поэтому при его использовании необходимо применять раскислители, которые не допускают появление оксидов металла.
   Возможна полуавтоматическая сварка без применения защитных газов. В этом случае используется специальная сварочная проволока. Она имеет или поверхностное покрытие, или трубчатую структуру. В покрытие или во внутреннюю полость вводятся химические соединения, которые при плавке создают над сварочной ванной слой защитного флюса, предохраняющего от влияния воздуха. Также в состав флюса могут дополнительно вводиться и легирующие элементы.
   Применяется для большинства металлов, сплавов и их комбинаций.

Сварочные электроды

Металл электрода должен по своим свойствам и составу быть близок к свариваемым деталям. Но, так как номенклатура сталей очень широка, то создали их классификацию по назначению таким образом, чтобы структура сварного шва была наиболее соответствующей в диаграмме Железо-Углерод.

Классификация и маркировка электродов по назначению:

• У – сварка углеродистых и низколегированных сталей;
• Л – легированных сталей;
• Т – легированных термостойких сталей;
• В – высоколегированных с особыми свойствами;
• Н – для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами.

Соответственно маркировке применяется и металл стержня электрода. Согласно ГОСТ 2246-70 в качестве сварочной проволоки, используемой для изготовления электродов, применяются стали, имеющие наибольшее распространение в промышленности.

В случае, когда требуется произвести сварку сталей, состав которых не совпадает с составом номенклатуры стали, представленной в ГОСТе, а к качеству сварного соединения предъявляются повышенные требования, то такие электроды или изготавливаются самостоятельно, или делаются заказ на заводе-изготовителе.

Сварочные электроды имеют различные диаметры, что обусловлено толщиной свариваемых поверхностей, видом сварного шва, направлением и положением сварки.

Сварка тонко- и толстолистовых сталей.

Электроды малых диаметров применяются для сваривания тонколистовых сталей от 0,5 до 5 мм. При этом применяются электроды от 1 до 3 мм в диаметре. Также подобные электроды применяются для выполнения корневого (первого соединительного) шва при соединении толстых поверхностей.

В отличие от тонких, сопрягаемые поверхности толстых листов необходимо подготовить к сварке. Для этого делается скос соединяемых кромок, проваривается корневой шов электродом малого диаметра для того, чтобы избежать прожога, и чтобы зафиксировать детали. Затем электродом большего диаметра производится послойное заполнение сварочного шва.