Ручная дуговая сварка

Ее еще называют — электросваркой. Международное обозначение технологии — MMA (Manual Metal Arc). Сфера ее применения очень широка, начиная от космических кораблей и заканчивая металлическим забором. Ни одна постройка здания, мостов и других важных объектов не проходит без использования дуговой электросварки. На сегодняшний день ― это самый простой и достаточно надежный способ соединения металлических конструкций между собой. Это изобретение человечества дало возможность совершать такие сложные процессы плавки металла для соединения не только в промышленных масштабах, но и в быту.

Итак, как и когда появилась дуговая сварка?

Первым человеком, открывшим электрическую дугу является В.В. Петров. В 1803 году он написал книгу, где указал способ получения электрической дуги и сферы ее применения, одна из которых была сварка металлов.

Однако человеком, применившим ручную дуговую сварку на практике был Н.Г. Славянов. В 1888 году с помощью сварочного аппарата и электрода, очень похожего на сегодняшний, он соединил детали коленчатого вала парового двигателя.

Позднее на основании этого открытия были получены дополнительные способы соединения сваркой, например, под водой, за слоем стекла, а также многие другие.

Принцип действия дуговой сварки

По электрическому кабелю большого сечения (16 мм² и более) подводится выходное напряжения сварочного аппарата к держателю с электродом. К другому кабелю «массе» подключают подготовленные к сварке две металлические детали, которые требуется соединить. В момент соприкосновения торца электрода с деталями, электрическая цепь замыкается, что ведет по сути к короткому замыканию. Так как поверхность металла имеет шероховатости, ток нагревая их, образует электрическую дугу. Чтобы электрод не «залипал» сварщик, в момент соприкосновения разрывая прямой контакт, отводит его от свариваемой поверхности на несколько миллиметров. Если этого не сделать, дуга не образуется, а аппарат будет работать в режиме перегрузки.

Благодаря ионизации газа в точке соприкосновения, при отводе электрода на расстояние от детали, горение дуги не прекращается. Под действием высокой температуры (свыше 5000º C) в поверхности образуется канавка с расплавленным металлом, которая называется «ванночкой». В свою очередь стержень электрода также начинает плавиться и его капли стекая, смешиваются с металлом в канавке, образуя после остывания наполненный шов.

Примеси покрываемые стержень электрода при горении образуют газовую среду в месте сварки. Эта среда защищает термический шов от разрушающего воздействия азота и других газов входящих в состав атмосферы земли.

Еще одним примечательным моментом есть то, что под действием электромагнитного поля и движения образующихся газов, независимо от того, где находится электрод при сварке, вверху (пол) или снизу (потолок), движение расплавленного металла происходит от электрода к детали. Именно этот поток вытесняет жидкий, горячий метал из «ванночки» как бы прожигая канавку в глубину. Это выплескивание металла из «ванночки» можно наблюдать при сварке, когда горячие капли с шипением разбрызгиваются в разные стороны.

Глубина выжигаемой канавки напрямую связана с толщиной применяемого электрода и значением подаваемого тока. Чем толще электрод и больше ток, тем глубже прожигание металла.

Ввиду этого следует правильно подобрать сечение электрода и выходной ток сварочного аппарата. Чтобы не пропалить металл насквозь или наоборот недостаточно прогреть детали для хорошего соединения.

Преимущества ручной дуговой сварки

1) Электродуговая сварка проста в применении, не требует специального дорогостоящего оборудования и расходных материалов.

2) Работает от сети 220 в, 380 в при использовании соответствующего аппарата.

3) Возможно производить сварку конструкций, расположенных под разным углом наклона.

4) Соединение сваркой деталей в труднодоступных местах.

5) При использовании соответствующих электродов есть возможность сваривать разные виды стали.

6) Аппараты небольшого размера, легко транспортируются и подключаются практически везде, где есть электросеть.

Недостатки

1) Вредные для здоровья факторы: выделение газов, высокая температура, яркий свет горения дуги.

2) При отсутствии специальной защиты, возможность поражения электротоком.

3) Необходимость замены электрода при его сгорании, что приводит к образованию кратеров, ухудшающих качество соединения в месте окончания, и начала использования нового электрода.

4) При недостаточной квалификации сварщика, низкое качество соединения.

Способы зажигания дуги

Есть два основных способа как зажечь сварочную дугу. Первый — это быстрое касание торцом электрода свариваемой поверхности и при замыкании электрод медленно отводится вверх на небольшое расстояние, чтобы не потерять дугу. Опытный сварщик по звуку дуги может определять расстояние.

Второй способ — чирканье, считается более практичный, так как ударяя электродом по касательной, происходит одновременная зачистка контакта от ржавчины и окиси, поэтому зажигание происходит гораздо быстрее, чем в первом случае. После поджига, электрод также подымают медленно вверх.

Недостаток второго способа — невозможность использования в труднодоступных местах, так как нет возможности двигать электродом в сторону.

Сварочные аппараты

Самый простой сварочный аппарат состоит из трансформатора с двумя обмотками: сетевой и понижающей. Вторичная обмотка имеет достаточно большое сечение провода, что дает ток в 150 и выше ампер, необходимый для образования дуги. Напряжение холостого хода трансформатора на вторичной обмотке выбирается в пределах 50 ― 90 в. В момент сварки оно может значительно падать.

Сваривать можно как переменным, так и постоянным током. Для получения постоянного напряжения используют диодный выпрямительный мост и конденсатор. Преимущество постоянного тока в том, что дуга горит более плавно и шов получается качественнее, чем у переменного. Также постоянкой можно варить нержавеющую сталь. Недостаток использования сварочных выпрямителей — лишний вес и место при транспортировке аппарата. Также есть возможность выхода из строя одного из диодов.

Сейчас существуют инверторные сварочные аппараты, имеющие небольшой вес (около 5 кг) и которые помещаются в небольшом чемоданчике. Выдают инверторы постоянный ток. Хотя они обладают множеством защит, недорогие модели имеют низкую надежность и могут выходить из строя.

Ручная дуговая сварка действительно улучшила жизнь людей к лучшему. Благодаря ей многое было и будет сделано, и несмотря на рост прогресса, она почти не изменилась и остается такой же востребованной.