Hydratool.ru

Журнал "ГидраТул"
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сварочные электроды

Сварочные электроды

Для установки арматуры и арматурных изделий в строительстве активно применяются сварочные технологии. Очень часто в монтажных условиях встречаются аппараты ручной электродуговой сварки, составляющей частью которых являются сварочные электроды. От того насколько правильно выбраны электроды зависит прочность и надежность не только сварного шва, но и всей сварной конструкции в целом.

Несмотря на то, что по своей природе сварка является сложным и многогранным технологическим процессом, суть ее довольна проста. Она заключается в технологии получения неразъемного соединения состоящего из двух или более деталей, изготовленных из твердых материалов путем их нагревания. Если зачищенные поверхности металлических деталей нагреть, то получится прочное монолитное сварное соединение, осуществляемое за счет использования межатомных сил сцепления.

Именно сварочные электроды соединяют металлические изделия и конструкции из сплавов друг с другом. Как правило, электрод – это стальной стержень, который служит для передачи тока к месту сварки. Электрод покрыт специальным составом, выполняющим функции, значительно улучшающие процесс сварки. Состав покрытия вырабатывается из материалов, в структуру которых входят вещества, способные более качественно и легко соединять конструктивные элементы. По технологии производства, покрытие для электродов готовят из хорошо размолотых и перемешанных материалов, которые в дальнейшем между собой связываются жидким стеклом и под давлением наносятся на стержни. Материалы, применяемые для электродного покрытия, разделяют на группы в соответствии с их функциями.

Сварочные электроды встречаются двух основных видов- металлической и неметаллической основы. Как правило, неметаллические сварочные электроды в процессе сварки не плавятся и имеют угольную или вольфрамовую структуру. В то же время сварочные электроды из металла могут быть как неплавящимися, так и плавящимися. Принципиальное различие между ними заключается в том, что неплавящиеся электроды, изготовлены сверхтугоплавких материалов, что позволяет им плавить присадочный материал и при этом не плавиться самим. Принцип работы плавящихся электродов обратный.

При этом все плавящиеся металлические электроды бывают двух групп- покрытые и непокрытые. В основу производства покрытых электродов положены механические свойства наплавленного металла или сварного соединения, выполняемых электродом. Покрытые электроды производятся из стальных, медных, бронзовых, чугунных, алюминиевых сплавов.

Благодаря современным монтажным технологиям, в настоящее время, создано около 100 различных видов сварки. Однако среди всех способов наиболее распространенной считается ручная дуговая сварка. При правильном выборе сварочного режима, технология сварки позволяет без замены сварочного инструмента и оборудования выполнять швы различных типов и назначения, а также вести сварку в любом пространственном положении и в труднодоступных местах.

Современное сварочное оборудование, представленное основными и вспомогательными аппаратами, существенно облегчает и ускоряет сварочный процесс. По степени применения специализированного оборудования различают сварку вручную, полуавтоматическую и автоматическую сварку.

Применение сварочного оборудования для ручной и автоматической сварки активно используется для сварки строительных конструкций и материалов.

Ручная сварка, благодаря своей универсальности и многообразию выпускаемых электродов, обеспечивает высокое качество сварки сравнительно небольших изделий или стыков, что позволяет ей эффективно использоваться в областях строительного и монтажного производства .

Использование сварочных полуавтоматов и автоматов преимущественно необходимо для изготовления таких сплошных конструкций из листового металла как мостовые балки, сплошные колонны, подкрановые пути и других строительные конструкции. Для отдельного этапа сборки используется ручная дуговая сварка, например, для приварки ребер жесткости к сварной балке. При производстве машиностроительных конструкций предъявляются повышенные требования к точности сварки и прочности сварных соединений. Обычно такая сварка производится с помощью специальных сварочных установок (производственных линий) для контактной или автоматической сварки под флюсом. В некоторых случаях заделку многочисленных коротких стыков выполняют ручной дуговой или полуавтоматической сваркой.

Наибольший объем сварочных работ в настоящее время характерен для монтажа воздухонагревателей, цилиндрических и сферических резервуаров, газопроводов и иных листовых конструкций.

Читайте так же:
Машинка для брашировки древесины

Сущность Основных Способов Сварки Плавлением

При электрической дуговой сварке энергия, необходимая для образования и поддержания дуги, поступает от источников питания постоянного или переменного тока.
В процессе электрической дуговой сварки основная часть теплоты, необходимая для нагрева и плавления металла, получается за счет дугового разряда (дуги), возникающего между свариваемым металлом и электродом. При сварке плавящимся электродом под воздействием теплоты дуги кромки свариваемых деталей и торец (конец) плавящегося электрода расплавляются и образуется сварочная ванна. При затвердевании расплавленного металла образуется сварной шов. В этом случае сварной шов получается за счет основного металла и металла электрода.
К плавящимся электродам относятся стальные, медные, алюминиевые; к неплавящимся – угольные, графитовые и вольфрамовые. При сварке неплавящимся электродом сварной шов получается только за счет расплавления основного металла и металла присадочного прутка.
При горении дуги и плавлении свариваемого и электродного металлов необходима защита сварочной ванны от воздействия атмосферных газов – кислорода, азота и водорода, так как они могут проникать в жидкий металл и ухудшать качество металла шва. По способу защиты сварочной ванны, самой дуги и конца нагреваемого электрода от воздействия атмосферных газов дуговая сварка разделяется на следующие виды: сварка покрытыми электродами, в защитном газе, под флюсом, самозащитой порошковой проволокой и со смешанной защитой.
Покрытый электрод представляет собой металлический стержень с нанесенной на его поверхность обмазкой. Сварка покрытыми электродами улучшает качество металла шва. Защита металла от воздействия атмосферных газов осуществляется за счет шлака и газов, образующихся при плавлении покрытия (обмазки). Покрытые электроды применяются для ручной дуговой сварки, в процессе которой необходимо подавать электрод в зону горения дуги по мере его расплавления и одновременно перемещать дугу по изделию с целью формирования шва (см. рис. 1).
При сварке под флюсом сварочная проволока и флюс одновременно подаются в зону горения дуги, под воздействием теплоты которой плавятся кромки основного металла, электродная проволока и част флюса. Вокруг дуги образуется газовый пузырь, заполненный парами металла и материалов флюса. По мере перемещения дуги расплавленный флюс всплывает на поверхность сварочной ванны, образуя шлак Расплавленный флюс защищает зону горения дуги от воздействия атмосферных газов и значительно улучшает качество металла шва Сварка под слоем флюса применяется для соединения средних и больших толщин металла на полуавтоматах и автоматах (см. рис. 3).
Сварку в среде защитных газов выполняют как плавящимся электродом, так и неплавящимся с подачей в зону горения дуги присадочного металла для формирования сварного шва.
Сварка может быть ручной, механизированной (полуавтоматом и автоматической. В качестве защитных газов применяют углекислый газ, аргон, гелий, иногда азот для сварки меди. Чаще применяются смеси газов: аргон + кислород, аргон + гелий, аргон + углекислый газ + кислород и др. В процессе сварки защитные газы подаются в зону горения дуги через сварочную головку и оттесняют атмосферные газы от сварочной ванны (рис. 4). При электрошлаковой сварке тепло, идущее на расплавление металла изделия и электрода, выделяется под воздействием электрического тока, проходящего через шлак. Сварка осуществляется, как правило, при вертикальном расположении свариваемых деталей и с принудительным формированием металла шва (рис. 5). Свариваемые детали собираются с зазором. Для предотвращения вытекания жидкого металла из пространства зазора и формирования сварного шва по обе стороны зазора к свариваемым деталям прижимаются охлаждаемые водой медные пластины или ползуны. По мере охлаждения и формирования шва ползуны перемещаются снизу вверх.

Сущность Основных Способов Сварки Плавлением - student2.ru
Рис. 4. Схема сварки в среде защитных газов плавящимся (а) и неплавящимся (б) электродом. 1 – сопло сварочной головки; 2 – сварочная дуга; 3 – сварной шов; 4 – свариваемая деталь; 5 – сварочная проволока (плавящийся электрод); 6 – подающий. Механизм.

Читайте так же:
Как подключить провода к тестеру

Сущность Основных Способов Сварки Плавлением - student2.ru
Рис. 5. Схема электрошлаковой сварки:
1 – свариваемые детали; 2 – фиксирующие скобы; 3 – сварной шов; 4 – медные ползуны (пластины); 5 – шлаковая ванна; 6 – сварочная проволока; 7 – подающий механизм; 8 – токоподводящий направляющий мундштук; 9 – металлическая ванна; 10 – карман – полость для формирования начала шва, 11 – выводные планки

Обычно электрошлаковую сварку применяют для соединения деталей кожухов доменных печей, турбин и других изделий толщиной от 50 мм до нескольких метров. Электрошлаковый процесс применяют также для переплава стали из отходов и получения отливок.
Электронно-лучевая сварка производится в специальной камере в глубоком вакууме (до 13-10 5 Па). Энергия, необходимая для нагрева и плавления металла, получается в результате интенсивной бомбардировки места сварки быстро движущимися в вакуумном пространстве электронами. Вольфрамовый или металлокерамический катод излучает поток электронов под воздействием тока низкого напряжения. Поток электронов фокусируется в узкий луч и направляется на место сварки деталей. Для ускорения движения электронов к катоду и аноду подводится постоянное напряжение до 100 кВ. Электронно-лучевая сварка широко применяется при сварке тугоплавких металлов, химически активных металлов, для получения узких и глубоких швов с высокой скоростью сварки и малыми остаточными деформациями (рис. 6).
Лазерная сварка – эта сварка плавлением, при которой для нагрева используется энергия излучения лазера. Термин «лазер» получил свое название по первым буквам английской фразы, которая в переводе означает: «усиление света посредством стимулированного излучения».
Современные промышленные лазеры и системы обработки материалов показали существенные преимущества лазерной технологии во многих специальных отраслях машиностроения. Промышленные СО2-лазеры и твердотельные снабжены микропроцессорной системой управления и применяются для сварки, резки, наплавки, поверхностной обработки, прошивки отверстий и других видов лазерной обработки различных конструкционных материалов. С помощью СО2-лазера производится резка как металлических материалов, так и неметаллических: слоистых пластиков, стеклотекстолита, гетинакса и др. Лазерная сварка и резка обеспечивают высокие показатели качества и производительности.

Сущность Основных Способов Сварки Плавлением - student2.ru
Рис. 6. Схема формирования пучка электронов при электронно—лучевой сварке: 1 – катодная спираль; 2 – фокусирующая головка; 3 – первый анод с отверстием; 4 – фокусирующая магнитная катушка для регулирования диаметра пятна нагрева на детали; 5 – магнитная система отклонения пучка; 6 – свариваемая деталь (анод); 7 – высоковольтный источник постоянного тока; 8 – сфокусированный пучок электронов; 9 – сварной шов

Контрольные вопросы:
1. Что такое сварочная ванна?
2. Из чего состоит металл сварного шва при сварке плавящимся и неплавящимся электродами?
3. Какие функции выполняют плавящиеся и неплавящиеся электроды?
4. Для чего необходима защита сварочной ванны, дуги и конца нагретого электрода?
5. На какие виды подразделяется электрическая сварка плавлением по способу защиты?
6. Расскажите, в чем сущность сварки покрытыми электродами?
7. За счет чего осуществляется защита зоны горения дуги при сварке под слоем флюса?
8. В чем сущность сварки в защитных газах?
9. Кратко охарактеризуйте электрошлаковую сварку.
10. Каковы достоинства электронно-лучевой и лазерной сварки?

Неплавящиеся сварочные электроды — виды, особенности, преимущества

Неплавящиеся электроды имеют такое название, поскольку обладают большой стойкостью к высокой температуре и токам. В связи с этим их применение разительно отличается от тех сфер, где могут применяться обычные плавящиеся электроды. Тугоплавкие электроды предназначены для сварки деталей и конструкций под воздействием защитного газа. В частном хозяйстве их применяют довольно редко, а вот на производстве они встречаются очень часто. С их помощью выполняются работы с такими материалами, как медь, титан, алюминий, никель и т. д.

Сегодня будем говорить о ручной аргонодуговой сварке, особенностях и видах расходников и сферах их применения.

Виды и особенности неплавящихся электродов

Главной особенностью такого типа электродов является частое использование присадок, выполняющих роль наплавленного металла, из которого формируется шов. При работе плавящимися электродами эту функцию выполняет сам стержень и его покрытие, которое подбирается таким образом, чтобы наиболее полностью соответствовать составу оригинального материала.

Читайте так же:
Гофрированные трубы для внутренней канализации

Есть три вида неплавящихся электродов:

  • угольные;
  • вольфрамовые;
  • графитовые.

У них имеются свои особенности и назначение. К примеру для воздушно-дуговой резки хорошо подходят угольные электроды. Ими очень удобно выполнять мелкие работы. Они используются для сварки нержавейки или цветного металла. При работе такими электродами присадку подают в сварочную ванну или заранее укладывают в место стыка двух деталей.

Воздушно-дуговая резка выполняется под воздействием потока сжатого воздуха, постоянно воздействующего на рабочую зону. Благодаря этому расплавленный металл моментально удаляется, а разрез выходит качественным и ровным.

Графитовые электроды по составу похожи на угольные. Они применяются как для резки, так и для сварки цветных металлов. Однако они дешевле, из-за чего многие начинающие сварщики предпочитают пользоваться именно ими. Другой особенностью графитовых стержней является большая стойкость к износу и возможность многократного использования. Они лучше угольных переносят влажность и резкие изменения температур.

Вольфрамовые электроды наиболее распространены среди неплавящихся стержней. Это объясняется их универсальностью. С их помощью можно работать практически с любыми материалами, а пользоваться ими удобно как у себя дома, так и на предприятии.

Технология аргонодуговой сварки позволяет использовать вольфрамовые электроды в разных областях. При этом процесс сварки является очень комфортным и простым. Соединения или резка, выполненные вольфрамовыми стержнями, получаются аккуратными и точными.

Большое значение в работе подобными электродами имеет их заточка. Если выполнить ее неправильно, то вы не добьетесь хороших результатов.

На этом видео можно увидеть процесс заточки вольфрамового электрода.

Где применяются неплавящиеся электроды?

Сварка при помощи неплавящихся электродов проводится везде, где к изделиям предъявляются высокие требования надежности и прочности шва. К примеру, аргонодуговая сварка очень востребована при работе с тонкими изделиями и деталями, имеющими большое сопротивление к температурным нагрузкам.

Аргонодуговую сварку применяют на серьезных производствах — в машино-, авиа-, автомобилестроении.

Неплавящиеся электроды часто применяются при сварке меди и алюминия — двух наиболее сложных для сварки материалов.

Посмотреть как выполняется сварка медных проводов можно на этом видео:

Заключение

При помощи неплавящихся электродов можно выполнять практически любые виды работ. При этом гарантируется высокое качество соединения и прочности наплавленного металла. При резке металла неплавящимися стержнями, получатся ровные и точные срезы. Выбирая электроды такого типа, обращайте внимание на указания на упаковке и рекомендации производителя по применению и параметрам использования. Также обращайте внимание на наличие отметки ГОСТ.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды 5 Звезд(Пока оценок нет)

Сварка в защитных газах

Сварку в защитных газах можно выполнять неплавящимся, обычно вольфрамовым, или плавящимся электродом. В первом случае сварной шов получается за счет расплавления кромок изделия и, если необходимо, подаваемой в зону дуги присадочной проволоки. Плавящийся электрод в процессе сварки расплавляется и участвует в образовании металла шва. Для защиты применяют три группы газов: инертные (аргон, гелий); активные (углекислый газ, азот, водород и др.); смеси газов инертных, активных или первой и второй групп. Выбор защитного газа определяется химическим составом свариваемого металла, требованиями, предъявляемыми к свойствам сварного соединения; экономичностью процесса и другими факторами.

Смесь инертных газов с активными рекомендуется применять и для повышения устойчивости дуги, увеличения глубины проплавления и изменения формы шва, металлургической обработки расплавленного металла, повышения производительности сварки. При сварке в смеси газов повышается переход электродного металла в шов.

Смесь аргона с 1—5% кислорода используют для сварки плавящимся электродом низкоуглеродистой и легированной стали. Добавка кислорода к аргону понижает критический ток, предупреждает возникновение пор, улучшает форму шва.

Читайте так же:
Как спаять металл к металлу

Смесь аргона с 10—25% углекислого газа применяют при сварке плавящимся электродом. Добавка углекислого газа при сварке углеродистых сталей позволяет избежать образование пор, несколько повышает стабильность дуги и надежность защиты зоны сварки при наличии сквозняков, улучшает формирование шва при сварке тонколистового металла.

Смесь аргона с углекислым газом (до 20%) и с не более 5% кислорода используют при сварке плавящимся электродом углеродистых и легированных сталей. Добавки активных газов улучшают стабильность дуги, формирование швов и предупреждают пористость.

Смесь углекислого газа с кислородом (до 20%) применяют при сварке плавящимся электродом углеродистой стали. Эта смесь имеет высокую окислительную способность, обеспечивает глубокое проплавление и хорошую форму, предохраняет шов от пористости.

Смесь углекислого газа с кислородом (до 20%) применяют при сварке плавящимся электродом углеродистой стали. Эта смесь имеет высокую окислительную способность, обеспечивает глубокое проплавление и хорошую форму, предохраняет шов от пористости.

В зону сварки защитный газ может подаваться центрально (см. рис. XI.2 и XI.3, а,в), а при повышенных скоростях сварки плавящимся электродом — сбоку (см. рис. XI.3,б). Для экономии расхода дефицитных и дорогих инертных газов используют защиту двумя раздельными потоками газов (см. рис. XI.3,в); наружный поток — обычно углекислый газ. При сварке активных материалов для предупреждения контакта воздуха не только с расплавленным, но и с нагретым твердым металлом применяют удлиненные насадки на сопла (подвижные камеры, см. рис. XI.3,г). Наиболее надежная защита достигается при размещении изделия в стационарных камерах, заполненных защитным газом. Для сварки крупногабаритных изделий используют переносные камеры из мягких пластичных обычно прозрачных материалов, устанавливаемых локально над свариваемым стыком. Теплофизические свойства защитных газов оказывают большое влияние на технологические свойства дуги, а значит на форму и размеры шва. При равных условиях дуга в гелии по сравнению с дугой в аргоне является более «мягкой», имеет более высокое напряжение, а образующийся шов имеет меньшую глубину проплавления и большую ширину. Углекислый газ по влиянию на форму шва занимает промежуточное положение.

Схемы сварки в защитных газах

XI.2. Схемы сварки в защитных газах а, б — неплавящимся, плавящимся электродом; 1 — сварочная дуга; 2 — электрод; 3 — защитный газ; 4 — газовое сопло (горелка); 5 — присадочная проволока

Схемы подачи защитного газа в зону сварки

XI.3. Схемы подачи защитного газа в зону сварки
а — центральная; б — боковая; в — двумя концентрическими потоками; г — в подвижную камеру (насадку); 1 — электрод; 2 — защитный газ; 3, 4 — наружный и внутренний потоки защитных газов; 5 — насадка; 6 — распределительная сетка

Преимущества и недостатки способа

Широкий диапазон применяемых защитных газов обусловливает большое распространение этого способа как в отношении свариваемых металлов, так и их толщин (от 0,1 мм до десятков миллиметров). Основными преимуществами рассматриваемого способа сварки являются следующие:

  • высокое качество сварных соединений па разнообразных металлах и их сплавах разной толщины, особенно при сварке в инертных газах из-за малого угара легирующих элементов;
  • возможность сварки в различных пространственных положениях;
  • отсутствие операций по засыпке и уборке флюса и удалению шлака;
  • возможность наблюдения за образованием шва, что особенно важно при механизированной сварке;
  • высокая производительность и легкость механизации и автоматизации процесса;
  • низкая стоимость при использовании активных защитных газов.

К недостаткам способа относятся: необходимость применения защитных мер против световой и тепловой радиации дуги; возможность нарушения газовой защиты при сдувании струи газа движением воздуха или при забрызгиванни сопла; потерн металла на разбрызгивание, при котором брызги прочно соединяются с поверхностями шва и изделия; наличие газовой аппаратуры и в некоторых случаях необходимость водяного охлаждения горелок.

Читайте так же:
Как сделать гидравлический пресс в домашних условиях

Подготовка кромок и их сборка под сварку

Способы подготовки кромок под сварку (механические, газовые и т. д.) такие же, как и при других способах сварки. Вид разделки кромок и ее геометрические размеры должны соответствовать ГОСТ 14771—76 или техническим условиям на изготовление изделия. При механизированной сварке плавящимся электродом можно получить полный провар без разделки кромок и без зазора между ними при толщине металла до 8 мм. При зазоре или разделке кромок полный провар достигается при толщине металла до 11 мм. При автоматической сварке стыковых соединений производительность процесса значительно возрастает при использовании разделки без скоса кромок (щелевой разделке см. рис. Х.11). При толщине металла до 40 мм зазор между кромками в нижней части стыка до 10 мм. Для обеспечения постоянства зазора в зоне сварки из-за поперечной усадки при сварке каждого прохода выполняют шарнирное закрепление деталей с углом раскрытия кромок, зависящим от толщины свариваемого металла.

Схема расположения присадочной проволоки относительно сварочной ванны

XI.11. Схема расположения присадочной проволоки относительно сварочной ванны
1 — присадочная проволока; 2 — сварочная ванна; 3 — электрод; 4 — границы струи защитного газа. Стрелкой указано направление сварки

При сварке в углекислом газе многослойных швов на сталях перед наложением последующего слоя поверхность предыдущего слоя следует тщательно очищать от брызг и образующего шлака. Для уменьшения забрызгивання поверхности детали из углеродистой стали ее покрывают специальными аэрозольными препаратами типа «Дуга». Сварку можно вести при непросохшем препарате. Детали собирают с помощью струбцин, клиньев, скоб или на прихватках. Прихватки лучше выполнять в защитных газах тем же способом, которым будет проводиться и сварка. Прихватки перед сваркой осматривают, а при сварке переваривают.

Общие рекомендации по технике сварки

Ручную и механизированную сварку обычно ведут на весу. Автоматическую сварку можно осуществлять так же, как и при сварке под флюсом, на остающихся или съемных подкладках и флюсовых подушках. Однако во многих случаях наиболее благоприятные результаты достигаются при использовании газовых подушек (рис. XI.4). Они улучшают формирование корня шва, а при сварке активных металлов способствуют и защите нагретого твердого металла от воздействия с воздухом. Подаваемые в подушку газы по составу могут быть аналогичными применяемым для защиты зоны сварки.

Схемы газовых подушек

XI.4. Схемы газовых подушек
а, б — односторонняя и двусторонняя сварка; 1 — защитный газ; 2 — медная подкладка

Качество шва в большой степени определяется надежностью оттеснения от зоны сварки воздуха. Необходимый расход защитного газа устанавливают в зависимости от состава и толщины свариваемого металла, конструкции сварного соединения, скорости сварки, состава защитного газа.

Влияние скорости сварки на надежность защиты зоны сварки видно из рис. XI.5. Ветер и сквозняки также снижают эффективность газовой защиты. В названных случаях рекомендуется на 20—30% повышать расход защитного газа, увеличивать диаметр выходного отверстия сопла или приближать горелку к поверхности детали. При сварке на повышенных скоростях полезно также наклонять горелку углом вперед, а при автоматической сварке применять боковую подачу газа (см. рис. XI.3,б). Для защиты от ветра зону сварки закрывают щитками. Для достаточной защиты соединений, указанных на рис. XI.6,в,г, необходим повышенной расход газа. При их сварке рекомендуется устанавливать сбоку и параллельно шву экраны, задерживающие утечку защитного газа. При равных условиях расход гелия благодаря его меньшей плотности должен быть увеличен по сравнению с аргоном или с углекислым газом.

Влияние скорости сварки на эффективность газовой защиты

XI.5. Влияние скорости сварки на эффективность газовой защиты
а—в — сварка соответственно на малой, средней и очень большой

Схемы (а—г) расположения границы струи защитного газа при сварке различных типов соединений

XI.6. Схемы (а—г) расположения границы струи защитного газа при сварке различных типов соединений

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector