Дугове зварювання покритими електродами - процес, в якому джерело тепла - електрична дуга. Підпалювання дуги між електродом з покриттям (за допомогою утримувача електрода) і зварюється деталлю (основним матеріалом) утворює тепло, яке призводить до швидкого плавлення основного матеріалу і електрода (зварювальний матеріал).
зварювальний ланцюг
Зварювальний ланцюг обов'язково складається з наступних елементів:
1. Джерело живлення
Джерело живлення подає струм достатньої сили для харчування і підтримки горіння електричної дуги, яка утворюється між основним матеріалом і електродом.
а). джерело живлення змінного струму
Вихідний струм джерела живлення приймає форму гармонійної хвилі, яка змінює полярність через рівні інтервали часу, з частотою 50 або 60 циклів в секунду (герц). Цей ефект досягається за допомогою використання трансформатора, який перетворює струм мережі в ток, відповідний для зварювання. Підходить для електромеханічних зварювальних апаратів.
б). джерело живлення постійного струму
Вихідний струм джерела живлення має форму безперервної хвилі, яка досягається за допомогою пристосування, випрямляча, який розташований на базі трансформатора і може перетворювати ток з змінного в постійний.
Це типово для електронних (тиристорних) і інверторних джерел живлення.
Якщо в зварювального ланцюга використовується постійне джерело харчування, вона може бути далі класифікована відповідно до методу підключення полюсів джерела живлення до зварюваного матеріалу:
- з'єднання з прямою полярністю
Зв'язок з прямою полярністю виникає, коли кабель затиску (з власником електрода) приєднаний до негативного полюса (-) джерела живлення і кабель заземлення (з затискачем заземлення) - до позитивного полюса (+) джерела живлення. Електрична дуга концентрує тепло і призводить до плавлення металу. В цьому випадку стержень електрода плавиться і проникає в зварювальне з'єднання.
з'єднання з зворотною полярністю
Зв'язок з зворотною полярністю виникає, коли кабель затиску (з затискачем електрода) приєднаний до позитивного полюса (+) джерела живлення і кабель заземлення (з затискачем заземлення) - до негативного полюса (-) джерела живлення. Тепло електричної дуги в основному сконцентровано на кінці електрода.
Для різного роду струму використовуються електроди різного типу (постійний або змінний) і, у випадку з постійним струмом, особливої полярності. Таким чином, вибір електрода повинен грунтуватися на типі використовуваного джерела живлення. Неправильний вибір призведе до проблем в стабільності дуги і до проблем в якості зварювання.
2. Тримач електрода
Основна функція затиску електрода - підтримувати електрод, забезпечуючи хороший електричний контакт для проходження струму; а також забезпечувати достатню електричну ізоляцію для зварника.
3. Електрод з покриттям
Покритий електрод складається з серцевини і покриття, які несуть різні, але доповнюють один одного функції: серцевина електрода в основному функціонує як провідник для подачі електрики на дугу і як постачальник матеріалу, який заповнює з'єднання; у покриття, з іншого боку, основна функція - захищати зварювальну ванну і стабілізувати дугу.
4-5. Затиск заземлення і кабелі (кабель затиску і кабель заземлення)
Затиск заземлення - це інструмент, який через кабель заземлення забезпечує замикання електричної схеми між зварювальним джерелом живлення і зварюваних металом. Затиск і заземлення кабелі, підключені до затиску електрода і затиску заземлення відповідно. Вони дозволяють створювати електричне з'єднання між джерелом живлення і основним матеріалом для зварювання. Вибір перетину і довжини кабелю повинен бути заснований на максимальному значенні зварювального струму.
Форсаж дуги, гарячий підпал і пристрої проти прилипання
Зварювальні джерела живлення можуть включати в себе спеціальні пристрої, функція яких - спрощувати їх використання. Ці пристрої наступні: форсаж дуги (Arc Force), гарячий підпал (Hot Start) і пристрої, що запобігають прилипання (Anti-stick).
«Форсаж дуги» полегшує передачу крапельок розплавленого матеріалу від електрода в основний матеріал, оберігаючи дугу від згасання, коли краплі входять в контакт (наприклад, створюють коротке замикання) між електродом і зварювальної ванній.
«Гарячий підпал» допомагає підпалювати електричну дугу за допомогою подачі надмірного струму / сверхтока кожен раз при поновленні зварювання.
Пристрій антіпріліпанія електрода автоматично вимикає джерело живлення, якщо електрод прилипає до основного матеріалу, таким чином, дозволяючи прибрати його вручну, без додаткових зусиль.
Електроди з покриттям
1. Характеристики
Електрод з покриттям складається з серцевини і покриття:
серцевина складається з металевого дроту з властивостями провідника, чиє єдине призначення - подавати зварювальний матеріал на деталь. Матеріал, що використовується залежить від основного матеріалу: для вуглецевих сталей, для яких сварка з електродами найбільш поширена, серцевина виконана з м'якої сталі. Під час зварювання серцевина трохи плавиться, до плавлення покриття.
Він також містить матеріал, який може очищати основний матеріал і компоненти, що сприяють створенню сплавів при плавці. Вибір покриття, таким чином, дуже важливий і залежить від характеристик, якими повинен володіти зварений шов. Покриття також може містити зварювальний матеріал як порошок, щоб збільшити кількість наплавленого металу і тим самим продуктивність зварювання. В цьому випадку використовуються електроди з поліпшеними робочими характеристиками.
На ринку представлені різні типи покритих електродів, і їх хімічний склад впливає на стабільність електричної дуги, глибину проникнення, розподіл матеріалу, чистоту ванни, тобто на сферу їх застосування. Відповідно до типу покриття, електроди підрозділяються на:
електроди з кислотним покриттям
Покриття цих електродів складається ізоксідов заліза, залізних сплавів магнію і кремнію. Вони забезпечують хорошу стабільність дуги, що робить їх придатними як для зварювання постійним, так і змінним струмом. Вони утворюють дуже рідку зварювальну ванну, що унеможливлює зварювання на місці. Крім того, у них знижена здатність очищати основний матеріал, і це може привести до появи тріщин.
Вони не витримують високих температур сушіння, оскільки це може привести до залишкової вологості і таким чином, появі водневих включень в звареному шві.
- електроди з рутиловим покриттям
Покриття цих електродів обов'язково складається з мінералу, який називається рутил. Він на 95 відсотків складається з діоксиду титану, дуже стійкого з'єднання, яке забезпечує оптимальну стабільність дуги і високу плинність зварювальної ванни, що помітно покращує зовнішній вигляд зварного шва. Функція рутилового покриття, проте, полягає в тому, щоб забезпечити м'яку плавку, вона легко здійснюється, і допомагає утворенню надлишкового в'язкого шлаку, який забезпечує хорошу текучість в звареному шві, особливо в горизонтальній позиції. В цьому випадку шов виглядає акуратним і рівним. На жаль, ці покриття також не дуже ефективно очищають, тому вони рекомендовані до використання, коли основний матеріал не містить великої кількості домішок; більш того, їх неможливо добре осушити, тому в звареному шві утворюється велика кількість водню.
У деяких областях застосування рутил поєднується з іншою речовиною, що типово для інших покриттів, наприклад, целюлозних (рутилово-целюлозних електродів) або флюоритових (рутил-основних електродів). Зазвичай вони призначені для отримання електрода зі стабільною дугою, яка робить зварювання більш продуктивною.
Стабільність дуги - це властивість, що дозволяє використовувати електрод як для зварювання постійним, так і змінним струмом з прямою полярністю. Найчастіше вони використовуються для зварювання тонких виробів.
- електроди з целюлозним покриттям
Покриття цих електродів в основному складається з целюлози, змішаної з залізними сплавами (магній і кремній). Покриття практично повністю перетворюється в газ, тим самим, дозволяючи зварювати в низхідній вертикальної позиції, чого не можна досягти при використанні інших типів електродів; високий рівень газифікації целюлози знижує кількість шлаку в звареному шві. Утворення великої кількості водню (утвореного із певного хімічної сполуки покриття) забезпечує «гарячу» зварену ванну, з плавленням значної кількості основного матеріалу; таким чином, можливо досягти отримання швів з високим рівнем проникнення і невеликою кількістю шлаку в ванні.
Механічні властивості зварного шва оптимальні; проте виглядає він не дуже акуратним, оскільки практично відсутня рідка захист покриття, і це не дозволяє сформуватися ванні під час затвердіння.
З огляду на низьку стабільність дуги, зазвичай використовується постійний зварювальний струм з зворотною полярністю.
- електроди з основним покриттям (базові)
Покриття цих електродів складається з оксидів заліза, залізних сплавів і в першу чергу карбонатів кальцію і магнію, з яких з додаванням фтористого кальцію, виходить флюорит - мінерал, який використовується для полегшення плавки. У них висока здатність очищати основний матеріал, тому досягається висока якість зварних швів зі значною механічною міцністю. Ці електроди також витримують високі температури сушіння, і не забруднюють ванну воднем. Флюорит робить дугу дуже нестабільною: ванна менш рідка, часто повторюються короткі замикання, через перенесення великих крапель зварного матеріалу; дуга повинна постійно бути дуже короткою через низьку летючості покриття; всі ці властивості дозволяють застосовувати подібні електроди тільки досвідченим сварщикам. На зварних швах утворюється твердий шлак, який важко очистити. Для продовження зварювання він повинен бути повністю вилучений. Ці електроди підходять для горизонтальної, вертикальної і верхньої зварювання.
3. Властивості різних типів електродів
4. Вибір струму для різних типів електродів
* 60 = мінімальна межа міцності на розрив, виражений в фунтах на квадратний дюйм
* 1 = зварювальні позиції, які можуть бути:
1 = все
2 = тільки горизонтальне з встановленим кутом.
* 1 = зварювальний струм, який може бути:
0 = постійним з електродом негативної полярності, для целюлозних електродів;
1 = змінний і постійний (позитивний полюс)
2 = змінний і постійний (негативний полюс)
3 = змінний і постійний для рутилу
4 = змінний і постійний для високопродуктивних рутилу;
5 = постійний з електродом негативної полярності, для основних електродів;
6 = змінний і постійний для основних електродів;
7 = змінний і постійний (будь-якої полярності або тільки негативною) для високопродуктивних електродів з оксиду заліза;
8 = змінний і постійний (позитивний полюс) для високопродуктивних основних електродів.
Матеріали, зварюються ММА
Коли вид сталевого сплаву легко визначити, можна використовувати рутилові електроди, оскільки вони легше підпалюються і зварюються, а також дають гарний якісний шов.
На практиці зварювання середніх і високовуглецевих сталей (> 0,25%) може призвести до утворення структурних дефектів. Застосування зварювання електродами в основному рекомендується для зварювання з'єднань від середньої товщини до товстих з використанням основних електродів; в цьому випадку досягається шов хорошої якості з хорошим опором на злам.
Сварка сталевих труб здійснюється з використанням целюлозних електродів, оскільки при цьому потрібно добре проникнення і оброблюваність електродів. Рекомендується провести косу заточку під таким кутом, щоб досягти майже повного проникнення електрода в зазор між зварюються крайками.
Для кожного з таких матеріалів, як нержавіюча сталь, алюміній і його сплави, чавун, потрібне використання особливих електродів.
Нержавіючі стали зварюють постійним струмом з зворотною полярністю, використовуючи особливі електроди, вибір яких залежить від складу з'єднань зварюваного матеріалу (присутність хрому або нікелю в різних пропорціях).
Алюміній і легкі сплави зварюються постійним струмом з зворотною полярністю. Бажано використання професійного підсилювача, щоб гарантувати стабільний підпал електрода.
У цьому випадку також використовуються спеціальні електроди, вибір яких залежить від складу зварюваного матеріалу (присутності хрому, магнію і кремнію в різних пропорціях).
Чавун зварюють постійним струмом з зворотною полярністю; більшість чавунних деталей відливають, а зварювання використовується для усунення можливих дефектів або ж ремонту. При зварюванні застосовують спеціальні електроди, а основний матеріал потрібно добре нагріти перед використанням.