Методы дуговой сварки

Дуговая сварка покрытым электродом

Дуговая сварка покрытым электродом — это метод ручной дуговой сварки, при котором тепловая энергия, необходимая для сварки, образуется сварочной дугой, образованной между рабочей заготовкой и плавящимся электродом с покрытием. Наконечник электрода, сварочная ванна, дуга и области рабочей заготовки вблизи сварки защищены от вредного воздействия атмосферного кислорода и азота газами, образующимися при сгорании и разложении материала электродного покрытия. Шлак, образованный расплавленным материалом электродного покрытия, обеспечивает дополнительную защиту расплавленного металла шва в сварочной ванне. Дополнительный металл (присадочный металл) обеспечивается за счёт расплавления провода сердечника плавящегося электрода, а также металлическими порошками электродного покрытия в некоторых электродах.

Благодаря своим преимуществам дуговая сварка покрытым электродом является наиболее широко используемым способом сварки металлов.

Достоинства метода:

1. Дуговая сварка покрытым электродом может применяться в открытых и закрытых помещениях.
2. Сварка возможна в любой точке, доступной для электрода, и в любом положении электрода.
3. Сварка возможна в узких и ограниченных по площади зонах, которые недоступны при использовании других методов сварки.
4. Поскольку сварочные аппараты имеют возможность использования удлинителей, сварка может производиться на большом расстоянии от места подключения аппарата.
5. Сварочное оборудование лёгкое и портативное.
6. Имеются различные виды покрытых электродов, пригодных для удовлетворения различных требований по химическим и механическим характеристикам сварочных материалов. Как следствие, сварные соединения также имеют характеристики основного материала.

Недостатки метода:

1. Скорость наплавки металла и производительность дуговой сварки покрытым электродом ниже, чем у многих методов дуговой сварки. Электроды имеют форму стержней, нарезанных на определенную длину, поэтому необходимо останавливать сварку после расхода каждого электрода.
2. Необходимо очищать шлак, образующийся на поверхности наплавляемого металла, после каждого сварочного прохода.

Дуговая сварка в защитных газах

Дуговая сварка в защитных газах — это метод дуговой сварки, при котором тепловая энергия, необходимая для сварки, образуется сварочной дугой, образованной между рабочей заготовкой и плавящимся электродом в среде защитных газов. Цельный проволочный электрод, постоянно подаваемый (протягиваемый) в зону сварки, расплавляется и образует наплавляемый металл. Электрод, сварочная ванна, дуга и области рабочей заготовки вблизи сварки защищены от вредного воздействия атмосферы газом или смесью газов, выходящих из сварочного сопла газовой горелки. Газ должен полностью обеспечить защиту сварочной области, в противном случае, даже самое незначительное отклонение воздухом струи газа может стать причиной дефекта наплавленного металла.

Достоинства метода:

1. Дуговая сварка в защитных газах, по сравнению с дуговой сваркой покрытым электродом, является более быстрым методом сварки по следующим причинам:

* Ввиду того, что сварочный электрод в виде проволоки постоянно подаётся в зону сварки, сварщику нет необходимости останавливать процесс сварки и выполнять замену плавящегося электрода, как это необходимо при выполнении дуговой сварки покрытым электродом.

* В связи с отсутствием образования шлака нет необходимости в очистке шлака после выполнения каждого сварочного прохода и, в связи с отсутствием риска возникновения шлаковой корки на наплавляемом металле, получается более качественный сварочный шов.

* В связи с тем, что используются электроды более малого диаметра, чем при дуговой сварке покрытым электродом, при одинаковом диапазоне тока имеет более высокую плотность тока и высокую скорость наплавки.

2. В результате газовой сварки наплавленный металл обладает более низким содержанием водорода, что в особенности важно при сварке сталей с высокой твёрдостью.
3. При дуговой сварке в защитных газах обеспечивается глубокое проплавление в толще свариваемого металла и поэтому возможно выполнять сварку малых угловых соединений и обеспечивается более лучшее проплавление корня сварного шва.
4. Несмотря на то, что соединение тонкостенных металлов, как правило, выполняется с использованием или без использования наплавляемого металла методом TIG сварки, дуговая сварка в защитных газах тонкостенных металлов позволяет получить более лучшие результаты по сравнению с дуговой сваркой покрытым электродом.
5. Данный метод пригоден и для полуавтоматических, и для полностью автоматических сварочных систем.

Недостатки метода:

1. Оборудование для дуговой сварки в защитных газах, по сравнению с оборудованием для дуговой сварки покрытым электродом, имеет больше комплектующих, большую стоимость и транспортировка такого оборудования более затруднительна.
2. В связи с тем, что сварочное сопло газовой горелки должно находиться в непосредственной близи к рабочей заготовке, это создает трудности при сварке в труднодоступных местах, легко выполнимой методом дуговой сварки покрытым электродом.
3. Наплавляемые металлы с эффектом поверхностного упрочнения при выполнении сварочных соединений, выполненных методом дуговой сварки в защитных газах, более подвержены образованию трещин ввиду более быстрого охлаждения, так как во время дуговой сварки в защитных газах не образуется шлаковый слой, который замедляет скорость охлаждения наплавляемого металла, как это происходит при дуговой сварке покрытым электродом.
4. Дуговая сварка в защитных газах требует обеспечения дополнительной защиты от потока атмосферного воздуха, способного сдуть защитную зону сварочного газа в зоне сварки. По этой причине, в отличие от дуговой сварки покрытым электродом, дуговая сварка в защитных газах не пригодна для выполнения сварочных работ на открытых территориях.

Дуговая сварка порошковой проволокой

Дуговая сварка порошковой проволокой — это метод дуговой сварки, при котором тепловая энергия, необходимая для сварки, образуется сварочной дугой, образованной между рабочей заготовкой и плавящейся проволокой с порошковым сердечником. Защитные функции зоны сварки и сварочной дуги выполняются газами, которые возникают в результате горения и разложения порошкообразного вещества сердечника внутри сварочной проволоки или, подобно процессу дуговой сварки в защитных газах, подаваемых снаружи. Самостоятельная защита (сварочная проволока с порошковым сердечником для открытой дуги) при этом виде сварки имеет большое сходство с защитой газовой среды при выполнении дуговой сварки покрытым электродом. Нанесение особого покрытия на электроды является причиной того, что электроды с покрытием производятся в виде прямых стержней и ограничены по длине. В сварочной проволоке с порошковым сердечником, вещество, которое используется в качестве покрытия для электродов с покрытием, находится в трубчатом сердечнике внутри проволочного электрода и поэтому возможно производство сварочной проволоки без ограничения по длине с последующей намоткой в катушки для обеспечения непрерывной подачи в зону сварки.

Данный метод сварки может применяться и в полуавтоматических и в полностью автоматических системах.

Недостатком дуговой сварки с порошковой проволокой является то, что, как и при дуговой сварке покрытым электродом, на поверхности сварного шва также возникает шлаковая корка, хотя и более тонкого слоя. Вместе с этим сегодня производятся различные виды сварочной проволоки с порошковым сердечником, при выполнении сварки которыми не требуется очистка шлака или которые абсолютно не образуют шлаковой корки.

Сварка вольфрамом в среде инертных газов (TIG)

Сварка вольфрамом в среде инертных газов (TIG) — это метод дуговой сварки, при котором тепловая энергия, необходимая для сварки, образуется сварочной дугой, образованной между рабочей заготовкой и неплавящимся (вольфрамовым) электродом. Электрод, сварочная ванна, дуга и области рабочей заготовки вблизи сварки защищены газом или смесью газов, выходящих из сварочного сопла газовой горелки от вредного воздействия атмосферы. Газ должен полностью обеспечить защиту зоны сварки, в противном случае, даже самое незначительный поток воздуха может стать причиной дефекта наплавленного металла.

Достоинства метода:

1. Сварка вольфрамом в среде инертных газов (TIG) может применяться и в ручных, и в автоматических системах сварки для выполнения непрерывного сварного шва, а также для периодической и точечной сварки.

2. В связи с тем, что электрод не плавится, сварка выполняется путем плавления основного металла или с использованием наплавляемого металла.
3. Сварка может выполняться в любой позиции и, в частности, данный метод очень пригоден для сварки тонкого листового металла.
4. Обеспечивает высокое качество проплавления и отсутствие пористости при выполнении сварки корневого прохода.
5. В связи с тем, что в зоне сварки создаётся высокая концентрация тепловой энергии, обеспечен низкий уровень деформации рабочей заготовки.
6. Обеспечивает ровный сварной шов и отсутствует необходимость в очистке сварного шва.

Недостатки метода:

1. При сварке вольфрамом в среде инертных газов (TIG) скорость наплавки более низкая по сравнению другими методами дуговой сварки.
2. Не является экономным методом для сварки изделий с большой толщиной сечения.

Дуговая сварка под флюсом

Дуговая сварка под флюсом — это метод дуговой сварки, при котором тепловая энергия, необходимая для сварки, образуется сварочной дугой, образованной между рабочей заготовкой и плавящимся электродом (или электродами). Защита зоны сварочной дуги обеспечивается слоем сварочного порошка, а наплавляемый металл и основной металл в зоне сварки защищается расплавленным сварочным порошком (шлаком) и сварным швом. При дуговой сварке под флюсом сварочный ток проходит через сварочную дугу и сварочную ванну, состоящую из расплавленного металла и расплавленного шлака. Под воздействием температуры раскала дуги происходит плавление сварочного порошка и основного металла, в результате образуется сварочная ванна, которая заполняет разделку кромок сварного шва. Сварочный порошок, наряду с защитными функциями, вступая в реакцию со сварочной ванной, обеспечивает деоксидацию свариваемого металла. Сварочные порошки для сварки легированных сталей содержат элементы, предупреждающие химическую коррозию свариваемого металла. Дуговая сварка под флюсом является автоматическим методом сварки.

В некоторых применениях дуговая сварка под флюсом может выполняться путем одновременного протягивания двух или более электродов между кромок сварного шва. Электроды могут протягиваться через двухдуговую (twin arc) сварочную ванну либо на расстоянии, обеспечивающем отвердение сварочных ванн независимо друг от друга. Поступательное протягивание электродов обеспечивает высокую скорость сварки и высокую скорость наплавления металла.

Достоинства метода:

1. Метод обеспечивает высокую скорость сварки и высокую скорость наплавления металла и может использоваться для сварки прямых и цилиндрических деталей, сварки толстостенных либо крупногабаритных труб, наплавки с использованием твердого припоя.
2. Обеспечивает безупречные сварные швы с высокой механической прочностью.
3. Во время сварки не образует выплесков и не требует средств для защиты оператора сварки от светового излучения дуги.
4. По сравнению с другими методами обеспечивает возможность выполнения сварки угловых разделок кромок.
5. Дуговая сварка под флюсом может выполнять в закрытых помещениях и на открытых территориях.

Недостатки метода:

1. Флюсы для дуговой сварки подвержены насыщению влагой окружающего воздуха, что становится причиной пористости сварного шва.
2. Для получения сварных соединений высокого качества основной металл должен быть прямым и ровным, поверхность основного металла должна быть очищена от масла, ржавчины и других загрязнений.
3. Требуется выполнение очистки шлака с поверхности сварного шва, что в некоторых случаях является достаточно затруднительным. При выполнении многопроходной сварки для предупреждения остатков шлака сварном шве требует выполнения очистки шлака перед каждым проходом.
4. Дуговая сварка под флюсом, как правило, не используется для сварки металлов с толщиной стенок менее 5 мм в связи с риском прогорания металла.
5. Метод, за исключением некоторых особых применений, пригоден для выполнения прямой, торцевой сварки в горизонтальном положении и для сварки угловых соединений.
6. Метод имеет ограничения по свариваемым металлам и сплавам.