Источником теплоты при дуговой сварке является электрическая дуга, которая возникает между двумя электродами, одним из которых является, часто, свариваемая заготовка.

Различают сварку неплавящимся электродом (угольным или вольфрамовым), сварку плавящимся электродом (металлическим) и сварку косвенной дугой, горящей между двумя неплавящимися электродами.

При использовании в качестве источника постоянного тока, различают сварку на прямой и обратной полярностях. При прямой полярности электрод подключается к отрицательному полюсу и служит катодом, при обратной полярности электрод подключается к положительному полюсу и служит анодом.

Электрические свойства дуги, используемой при дуговой сварке оцениваются статической вольт-амперной характеристикой (зависимостью между напряжением и током дуги в состоянии устойчивого горения).

В качестве источников сварочного тока используют сварочные трансформаторы, сварочные генераторы, и сварочные выпрямители.

Сварочные трансформаторы используются для дуговой ручной и автоматической сварки под флюсом, электрошлаковой сварки.

Сварочные генераторы – это электрические машины постоянного тока. Их используют при сварке плавящимся электродом в атмосфере защитных газов.

Сварочные выпрямители состоят из трехфазного понижающего трансформатора, блока селеновых или кремниевых выпрямителей и дросселя.

Они обеспечивают высокую стабильность горения дуги, особенно на малых токах. Их применяют при сварке плавящимся электродом в среде защитных газов.

При ручной дуговой сварке, сварщик держит электроды в специальном электрододержателе, защищает лицо от излучения дуги специальным защитным щитком. Рабочим местом сварщика должна служить специальная сварочная кабина.

Дуга горит между стержнем электрода и основным металлом. Расплавленный металл каплями стекает в сварочную ванну, которая по мере движения дуги затвердевает, образуя сварочный шов.

Электродами при ручной сварке являются проволочные стержни с нанесенными на них покрытиями. Покрытия могут быть из мела с добавками из легирующих компонентов (феррохром, ферромолибден, ферротитан).

По назначению стальные электроды делят на 4 класса: для сварки углеродистых и конструкционных сталей; для сварки теплоустойчивых сталей; для сварки высоколегированных сталей; для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами.

Основным параметром ручной дуговой сварки является сила сварочного тока. Ее выбирают в зависимости от диаметра и типа металла электрода.

Ручную дуговую сварку применяют для сварки различных металлов и сплавов при изготовлении металлоконструкций малых толщин (от 2 до 30 мм). Она удобна при изготовлении коротких швов в труднодоступных местах.


Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом

В отличие от ручной дуговой сварки процесс ведут непокрытой электродной проволокой, но дугу и сварочную ванну защищают флюсом.

Для сварки углеродистых и низколегированных сталей используют марганцевые высококремнистые флюсы, а для легированных сталей – низкокремнистые флюсы с повышенным содержанием СаО и СаF2.

Для сварки высоколегированных сталей, с высоким водосодержанием Cr, Мо, Ti и др. элементов, используют бескремнистые и бескислородные фторидные флюсы.

Дуговую сварку осуществляют сварочные автоматы. Основные преимущества автоматической сварки перед ручной – повышение в 15-20 раз производительности, при более высоком качестве сварных швов, снижении себестоимости сварного шва. Повышение производительности достигается за счет использования более высоких сварочных токов (до 2000 А) и непрерывности процесса сварки.

Сварка в атмосфере защитных газов

При газоэлектрической сварке электрод, зона дуги и сварочная ванна защищаются струей защитного газа (аргона, гелия, азота, углекислого газа). Газ подают через сопло сварочной горелки.

Аргонодуговую сварку проводят по двум схемам: неплавящимся электродом (от 2 мм и более) и плавящимся.

Сварку неплавящимся электродом ведут на постоянном токе прямой полярности, стальными, либо вольфрамовыми электродами.

Сварку в атмосфере углекислого газа ведут только плавящимися электродами, на повышенной плотности постоянного тока обратной полярности.

Преимуществами сварки в атмосфере защитных газов являются: 1) защита свариваемого металла от взаимодействия воздухом, 2) отсутствие на поверхности шва окислов и шлаковых включений, 3) более высокая производительность.





Сварка материала плазменной струей

Плазменная струя (поток частиц ионизированного газа) получается пропусканием потока газа через электрическую дугу с температурами порядка

10000 К. В качестве плазмообразующего газа используется аргон. Основное преимущество сварки плазменной струей является возможность сваривать не телько большие толщины (до 15 мм), при малых токах порядка 0,5 А, но и металл толщиной несколько микрон. Применяют ее также для сварки неметаллов (стекла, керамики, металлокерамики), сварки металлов с неметаллами, резки таких тугоплавких металлов как вольфрам, молибден.


Электрошлаковая сварка реализуется расплавлением свариваемого металла и электрода за счет теплоты, образующейся при прохождении электрического тока через шлаковую ванну.

Как правило, электрошлаковую сварку выполняют при вертикальном положении свариваемых заготовок. При этом виде сварки основной металл расплавляется под слоем шлака более равномерно, что позволяет сваривать изделия большой толщины за один проход.





Газовая сварка

Газовая сварка – это процесс сварки плавлением, при котором место соединения заготовок расплавляют высокотемпературным газовым пламенем. При этом пламя расплавляет кромки свариваемых материалов, а зазор между ними заполняется присадочным металлом, который вводится в пламя горелки. Газовое пламя получается при сгорании горючего газа (ацетилена (С2Н2)) в атмосфере чистого кислорода. Газообразный кислород обычно поставляется в баллонах под давлением 150 атм., что требует при его использовании соблюдения определенных правил техники безопасности.

Для образования газосварочного пламени используют специальные газовые горелки. Чаще других используется ацетилено-кислородное пламя. Оно состоит из трех зон: ядра пламени, средней сварочной зоны и факела. Тепловую мощность газосварочного пламени определяют по расходу ацетилена. Для сварки углеродистых сталей коэффициент расхода А составляет 100, для меди –

150, для алюминия – 75 см3/час×мм. Расход Р оценивают по уравнению Р = А×d, где d - толщина слоя.

При газовой сварке сталей применяют присадочную проволоку, при сварке чугуна – литые чугунные стержни. При сварке цветных металлов и сплавов – специальные флюсы в виде порошков и паст (буру, фтористые и хлористые соли лития, калия, натрия).

При газовой сварке заготовки нагревают более плавно, чем при дуговой. Поэтому ее применяют для сварки металлов малых толщин (от 0,2 до 3 мм), сварки легкоплавких цветных металлов и сплавов, а также для сварки сталей, требующих медленного охлаждения (например, инструментальных), при сварке чугунных изделий и др., для подварки дефектов в чугунных и латунных отливках. Но, при этом свариваемые изделия могут деформироваться. Это ограничивает применение газовой сварки.

При механизации газовой сварки ею можно сваривать продольные швы свариваемых трубных заготовок. Автоматическую газовую сварку целесообразно применять для сварки стыковых и угловых швов с отбортовкой, когда не требуется присадочного металла.