Графики, поясняющие процесс сварки постоянным током (б) и переменным (а)
Сварка с использованием сварочных аппаратов, которые работают на постоянном токе, сегодня нашла гораздо большее применение, нежели сварка аппаратами, которые работают на переменном токе. В первую очередь это связано с тем, что особенности сварки постоянным током позволяют существенно уменьшить количество присадочного металла электродов в сварочном шве. Во-вторых, при использовании сварки постоянным током удается добиться существенно уменьшения уровня окалины в сварном шве. Это значит, что соединение, которое получается в результате, обладает повышенной прочностью.
Электроды – одна из основных статей расходов при любых сварочных работах. Сварка постоянным током позволяет достичь существенного уменьшения показателей разбрызгивания электродов, а это значит – сокращение издержки материалов. В целом сварка переменным током позволяет повысить доходность процесса, при этом снизить затраты на изготовление деталей.
Немаловажное преимущество сварки постоянным током – это повышение производительности труда. Работа с постоянным током делает работу сварщика значительно проще, а значит – эффективнее и производительнее.
Сварка постоянным током может быть прямой и обратной полярности. Прямая полярность – это когда ток идет от минуса к плюсу и тепло концентрируется на изделии. Этот тип зачастую используют в механизированной сварке. Сварка постоянным током обратной полярности предполагает концентрацию тепла на торце электрода (то есть, минус – на изделии, а плюс – на электроде).
Стоит заметить, что потребности сварочного шва предполагают использование сварочного выпрямителя. Он может быть разного типа конструкции. Большинство этих выпрямителей используются в промышленности, поэтому они чаще всего работают на трехфазном токе частотой 50-60 Гц.
Сварка постоянным током обратной полярности позволяет увеличить глубину провара на 50%, по сравнению со сваркой постоянным током прямой полярности. Это объясняется тем, что на аноде и катоде выделяется различное количество теплоты. А вот во время сварки переменным током, глубина провара по сравнению с постоянным током обратной полярности ниже на 20%.
Диаметр электрода при сварке постоянным током зависит от положения сварки, толщины металла, вида соединения и формы кромок под сварку. Если речь идет о сварке встык, то диаметр электрода должен быть равным толщине свариваемого листа. При сварке листов большей толщины используют электроды диаметром от 4 до 6 мм.
Напряжение – величина, которая главным образом определяет ширину шва. А на такой параметр как глубина провара, напряжение не оказывает значительного влияния. Но и это не обязательно. Например, если при увеличении напряжения постепенно увеличивать скорость сварки, то ширина шва будет уменьшаться. В основном сила тока зависит от диаметра электрода, от его рабочей длины, покрытия и положения сварки. Чем выше ток, тем больше производительность, поскольку увеличивается количество наплавляемого металла.
В отличие от традиционной газовой сварки электродуговой способ отличается рядом особенностей. Одной изсамых значимых из них считается температура дуги, способная достигать 5000 ºС, что намного превышает температуру плавления любого из существующих металлов. Этим отчасти объясняется широкое разнообразие методов и технологий данного способа сварки, позволяющих решение с ее помощью самых разных задач и целей применения.
Из-за нестабильной дуги инвертор обычно работает с постоянным током обратной полярности. Покрытие эффективно очищает базовый материал, чтобы обеспечить качественное сварное соединение с высокой механической прочностью. Эти электроды также выдерживают высокие температуры сушки, поэтому ванна не загрязнена водородом. Дуга очень нестабильна из-за потока лонжерона: ванна менее жидкая, наблюдаются частые шорты для падения из-за переноса материала с крупным каплей; Дуга должна быть очень коротка из-за низкой волатильности конверта.
Это характеристики, которые требуют много опыта сварки. Твердый и трудно растворяющийся шлак должен быть полностью удален в случае последующей обработки. Эти электроды подходят для сварки в вынужденном положении, в положениях падения, накладных и т.д. предпочтительно используются обратные поляризованные генераторы постоянного тока. Основные электроды отличаются очень большим входным материалом и поэтому особенно подходят для сварки широких швов. Из-за их гигроскопического эффекта рекомендуется хранить эти электроды в сухом помещении и в хорошо закрытых контейнерах.
В электродуговой сварке возможно использование нескольких типов дуги, электродов с различными свойствами и разных степеней механизации. При этом процесс может вестись электродугой, питаемой токами разного рода (постоянным либо переменным), на прямой и обратной полярности в сварке швов различных пространственных положений. Помимо указанных факторов, для режима сварки имеют большое значение скорость ее проведения, диаметр, тип с маркой электрода и напряжение дуги с силой сварочного электротока. Каждый из этих параметров способен существенно влиять на ход процесса и требует тщательного учета в режиме сварки.
Если это невозможно, электрод следует высушить перед использованием. Пример проектирования приведен ниже. Отдельные элементы имеют следующее значение. Если состав стали легко узнаваем, рутиловые электроды могут использоваться из-за их дружественности к зажиганию, хороших рабочих характеристик при сварке и оптически привлекательного сварочного шва. На практике микроструктурные дефекты могут возникать при сварке марок стали со средним и высоким содержанием углерода. Электродный метод особенно рекомендуется для сварки в очень широких сварных соединениях с электродами с основным покрытием: в этих случаях получается хорошее качество сварки в сочетании с более высокой трещиностойкостью.
В подборе диаметра электрода, кроме толщин обрабатываемых металлов, имеет значение расположение шва в пространстве, а также число слоев сварки. Из различных вариантов пространственных положений предпочтительнее нижнее как самое удобное. Исходя из выбранного диаметра электрода, учитывая расположение шва, устанавливают силу сварочного электротока. В определении его рода с полярностью, помимо толщины обрабатываемого металла, оказывает влияние его вид с физико-химическими свойствами.
Стальные трубы свариваются электродами с целлюлозным покрытием, поскольку требуется более глубокий обжиг и хорошая обрабатываемость электрода. В любом случае целесообразно использовать предыдущую фаску под углом, достаточным для почти полной установки электрода в зазор сварки. Специальные типы электродов используются для сварки специальных материалов, таких как нержавеющая сталь, алюминий и ее сплавы, а также чугун.
Алюминий и его сплавы свариваются с постоянным током обратной полярности. Для зажигания электрода машина должна быть оснащена относительно высокой динамикой зажигания. Чугун сваривается с обратной полярностью постоянного тока. Поскольку большинство чугунных конструкций и механических элементов получают методом литья, сварочные работы ограничиваются коррекцией дефектов литья и ремонта. Используются специальные электроды, основной материал должен быть предварительно нагрет перед сваркой.
В ходе сварки постоянным током обратной полярности образуется большой объем тепла на электроде. Поэтому она используется для тонких металлов, помогая избежать их прожогов. Также необходима обратная полярность при сварке инвертором для обработки высоколегированных сталей, чтобы не перегревать их. Во всех остальных случаях обычно применяется переменный ток как более дешевый в сравнении с постоянным.
Чтобы лучше понять применение электрической дуги к сварке, необходимо знать некоторые основополагающие принципы, связанные с электричеством. Как можно видеть на фиг. 7, из точки ток течет к держателю электрода и через него к электроду; К концу электрода электричество прыгает на кусок, образующий электрическую дугу; Электричество продолжает вытекать из основного металла в провод заземления и обратно к машине. Схема устанавливается только тогда, когда дуга включена.
Это «давление», которое индуцирует электрический ток, называется разностью потенциалов, напряжения или напряжения. Напряжение выражается в вольтах и измеряется вольтметром; Некоторые сварочные аппараты имеют вольтметр и регулятор напряжения. Количество воды, которая проходит через трубу, измеряется величиной за единицу времени. Точно так же количество электроэнергии в секунду используется для выражения величины электрического тока. Используемая единица — это «Колумбийская секунда», которая выражается в амперах и измеряется прибором, называемым амперметром.
Сварка током прямой и обратной полярности
Сварка с прямой полярностью означает, что в ее процессе ток подается от сварочного выпрямителя на обрабатываемую заготовку положительным зарядом. При этом клемма «плюс» аппарата соединяется при помощи кабеля с изделием. На электрод, подключенный к клемме «минус», соответственно, подается посредством электрододержателя отрицательный заряд. Анод, являющийся положительным полюсом, обладает температурой выше, чем служащий отрицательным полюсом катод. Поэтому применение электротоков прямой полярности целесообразно в сварке заготовок с толстыми стенками. Также оно оправдано для резки металлических изделий и в других ситуациях, требующих выделения значительного количества тепла, чем и характеризуется данный тип подключения.
Все сварочные аппараты имеют регуляторы, которые позволяют изменять ток или ток электрического тока, необходимого для сварки. Время между положительным или отрицательным изменением направления называется названием цикла или периода. В Перу мы обычно используем переменный ток 220 вольт и 60 циклов. Этот ток транспортируется однофазными электрическими сетями, использующими 2 провода, или управляется трехфазными электрическими сетями, которые используют 3 провода транспорта. Сварочные аппараты могут использовать как однофазный, так и трехфазный ток.
При производстве сварки током обратной полярности необходим противоположный порядок подключения. Отрицательный заряд от минусовой клеммы подается на свариваемую конструкцию, а положительный заряд от плюсовой клеммы направляется на электрод. При данной полярности сварочного электротока, в сравнении с прямым подключением, больший объем теплоты образуется на электродном конце при относительно меньшем нагревании заготовки, что способствует проведению «деликатной» сварки.
На некоторых машинах нет необходимости менять кабели в терминалах, поскольку они имеют ручку или ключ переключения, что позволяет легко менять полярность. В машине переменного тока невозможно провести различие между проводами по их основным и электронным несущим соединениям, поскольку электричество течет через них, чередуя их направление или направление.
Сварщик должен быть знаком с воздействием полярности в процессе сварки. Как правило, электрод, подключенный к положительному полюсу, обеспечивает большее проникновение, а электрод, подключенный к отрицательному, дает более высокую скорость плавления. Однако химические компоненты электродного покрытия могут варьировать эффекты полярности, и поэтому рекомендуется следовать инструкциям производителя, чтобы правильно подключить электрод, либо к положительному, либо отрицательному полюсу.
Ею пользуются при наличии вероятности прожога заготовок. Поэтому сварка электродами обратной полярностью тока целесообразна для работ с нержавеющими и легированными сталями, прочими сплавами, реагирующими на перегревание, а также для соединения тонколистовых металлических конструкций. Не менее эффективно подключение обратной полярности в сварочном процессе с помощью электродуги, газовой защиты и при флюсовой сварке.
При сварке с электродом необходимо всегда использовать правильную полярность для достижения ожидаемых результатов: хорошее проникновение, равномерный внешний вид шнура, отличная стойкость сварного соединения. Когда электрод почищен деталью, напряжение равно нулю и увеличивается по мере увеличения длины дуги, пока — поскольку электрод не заходит слишком далеко — дуга прерывается, и машина возвращается к своему «пустому напряжению»,, Который всегда выше рабочего напряжения.
Ток или сила тока, необходимые для расплавления электрода, и, следовательно, часть, подлежащая сварке, должна возрастать при увеличении диаметра используемого электрода. Регулирование или увеличение силы тока осуществляется сварщиком. Дуговая сварка с электродами с покрытием — это ручной процесс, в котором тепловой источник состоит из электрической дуги, которая срабатывает между электродом с покрытием и свариваемой деталью, вырабатывает тепло, которое вызывает быстрое слияние как основного материала, так и электрода.
Независимо от используемой полярности питающего электротока существует ряд общих факторов, на которые следует обращать внимание. Если применяется постоянный ток, то получаемый шов будет более аккуратным, без большого количества металлических брызг. Это объясняется отсутствием при ведении работ с постоянным электротоком частого изменения полярности, что выгодно отличает его от переменного.
Сварочный контур состоит в основном из следующих элементов. Клещи и провода заземления. У генератора тока есть задача подавать электрическую дугу, существующую между основным материалом и электродом, через выход количества тока, достаточного для его поддержания. Электродная сварка основана на принципе постоянного тока, то есть ток, распределенный генератором, не должен меняться, когда оператор перемещает электрод в детали. Следовательно, производственная характеристика источника необходима для того, чтобы сохранить ток неизменным при наличии изменений длины дуги из-за приближения или удаления электрода: чем более постоянным является ток, тем более устойчивой дугой, Что облегчает работу оператора.
Если для сварки применяются плавящиеся электроды, то из-за различно нагревающихся анода с катодом метод подключения электротока может отразиться на объеме переносимого на изделие расплавленного электродного металла. Для предупреждения возможных прожогов свариваемых заготовок в участке присоединения питающего кабеля, неважно с каким зарядом (положительным или отрицательным), необходимо воспользоваться прижимной струбциной.
Обычно имеется устройство регулирования сварочного тока, механическое или электронное. Это различие позволяет классифицировать электродные сварщики на три семейства, в зависимости от их технологии изготовления: электромеханические сварочные аппараты, электронные сварочные аппараты, инверторные сварочные аппараты. Полярность выходного тока генератора определяет две другие категории членства.
Это достигается с помощью трансформатора, который позволяет преобразовать сетевой ток в подходящий переменного тока. Это типично для электромеханических сварочных аппаратов. Электрическая дуга концентрирует тепло, выделяемое в части, благоприятствующей плавлению. Таким образом, сердцевина плавильного электрода осаждается и проникает в сварочное соединение.
Чем обусловлен выбор полярности?
На выбор полярности электрического тока налагает ограничения используемый для сварки материал покрытия электродов. Примером этого может служить сварочный процесс с применением угольных электродов, сильнее разогревающихся при сварке обратной полярностью и быстрее разрушающихся. А проволока без покрытия, к примеру, лучше горит при прямой полярности, чем при обратной, и совсем не горит при питании переменным электротоком.
Тепло электрической дуги сосредоточено прежде всего на конце электрода. Неправильное использование связано с проблемами устойчивости дуги и, следовательно, качеством сварного шва. Держатель электрода имеет основную функцию поддержки электрода, обеспечивающего хороший электрический контакт для прохождения тока; Он также должен обеспечивать достаточную электрическую изоляцию для сварщика.
Электрод представляет собой композицию энергии, которая конкурирует с дополнительной диверсификацией. Она в основном функционирует как канал тока для подачи дуги материала используемого материала. Терминал заземления представляет собой устройство, которое обеспечивает с помощью заземляющего кабеля повторное включение электрического соединения между источником сварки и свариваемой деталью. Зажимной кабель обеспечивает электрическое соединение между держателем электрода и генератором.
От показателей режима сварки во многом зависят глубина провара с шириной образующегося шва. Так, с увеличением силы сварочного электротока даже при постоянстве скорости сварки происходит усиление провара, то есть увеличение глубины проплавления металла. Это объясняется ростом погонной энергии дуги, зависящей от количества теплоты, проходящей через единицу длины свариваемого шва. С возрастанием сварочных токов увеличивается и давление, оказываемое дугой на поверхность расплава ванной. Под его воздействием расплавленный металл может быть вытеснен из-под дуги, это чревато сквозным проплавлением детали.
Устройство дуговой силы облегчает перенос капель расплавленного материала из электрода в свариваемый материал, предотвращая отключение дуги при контакте через сами капли между электродом и ванной расплава. Устройство горячего пуска облегчает грунтование электрической дугой, обеспечивая максимальный ток при каждом разложении сварного шва. Антипригарное устройство автоматически отключает сварочный генератор, если электрод прилипает к сварочному материалу, что позволяет ручное удаление без повреждения держателя электрода.
Ядро образовано проводящим металлическим стержнем, единственной функцией которого является вклад материала в деталь. Материал, из которого он образован, зависит от материала, подлежащего сварке: для углеродистых сталей, для которых более широко применяется сварка электродов, полотно изготовлено из мягкой стали. Во время сварки сердечник слегка плавится перед покрытием. Покрытие является наиболее важной частью электрода и имеет многочисленные функции. Во-первых, он служит для защиты сварки загрязнением воздуха, и он так сильно улетучивается и, следовательно, изменяет атмосферу вокруг ванны, как слияние с задержкой и, следовательно, защищает душу кратером, который естественным образом образует, Как сжижение и плыть над ванной.
На форму с размерами образуемого шва также способны влиять род электротока с его полярностью. Так, постоянный ток обратной полярности может обеспечить намного большую глубину проплавления, нежели постоянный ток с прямой полярностью, это обусловлено неодинаковыми объемами тепла, образующимися на аноде с катодом. От увеличения скорости сварочного процесса ширина шва с глубиной провара уменьшаются.
Он также содержит материалы, способные очищать базовый материал и элементы, которые могут способствовать созданию сплавов при плавке. Кроме того, покрытие может также содержать порошкообразный металлический материал для увеличения количества осажденного материала и, следовательно, скорости сварки. Это высокоэффективный электрод. Учитывая тип покрытия, основными типами электродов являются. Они имеют очень жидкую ванну, которая не допускает сварки в определенных положениях; Также не имеют большой мощности очистки в базовом материале, и это может вызвать трещины.