Ручная дуговая сварка

Ручная дуговая сварка — сварка, источником энергии которой является электрическая дуга.

Используется для сварки углеродистых сталей обычного качества, качественных сталей с различным содержанием марганца, низколегированных и легированных, жаропрочных и жаростойких сталей, чугуна и цветных металлов.

Требования к электродам, применяемым при сварке в России, описаны в ГОСТ 9466—75, ГОСТ 9467—75 и ГОСТ 10052—75.

История

Ручная электрическая сварка с использованием угольных электродов изобретена в 1882 году учёным Н. Н. Бенардосом. Изобретение он запатентовал в Германии, Франции, России, Италии, Англии, США. В дальнейшем он разработал сварку дугой в защитном газе, контактную сварку.

Сварка плавящимся металлическим электродом изобретена учёным Н. Г. Славяновым в 1888 году.

Сущность

Для ручной дуговой сварки характерно зажигание дуги, производимое касанием электродов к металлическому изделию, поддержание длины дуги во время сварки и перемещение электродов. При протекании тока короткого замыкания электрод в месте касания нагревается до высокой температуры, зажигается дуга и производится сварка дугой с переносом материала электрода или проволоки в место сварки. Для защиты места сварки от газов, содержащихся в воздухе используется защита места сварки газами (аргоновая сварка).

Ручная дуговая сварка разделяется на следующие виды:

• одно, двух и многоэлектродную, используемую для ускорения работ и повышения производительности труда;
• сварку при постоянном и переменном токе;
• сварку однофазной и трёхфазной дугой.

В зависимости от длины свариваемого стыка и толщины свариваемого существуют разные способы ведения шва:

• Короткие швы до 250 мм. делают способом - «на проход».
• Швы средней длины от 250 до 1000 мм. выполняют от середины к краям ступенчатым способом по участкам.
• Швы длинные делают обратно-ступенчатым способом от середины к краям.

Электроды

Для ручной дуговой сварки используют плавящиеся и неплавящиеся электроды. Электроды изготовлены из проволоки и электродного покрытия.

Выбор электродов зависит от ряда факторов, в том числе присадочного материала, положения сварки и требуемых свойств сварного шва. Покрытие используют для поддержания устойчивого горения дуги; защиты зоны сварочной дуги от воздействия кислорода, азота, водорода в воздухе. Чтобы предотвратить сварочное загрязнение, в покрытие вводят раскислители для очистки сварного шва, что улучшает стабильность дуги и обеспечивает процесс легирующими элементами, улучшающими качество сварки.

Состав металла электродов схож или идентичен металлу основного материала. Но часто существует небольшое различие, которое сильно воздействует на свойства получаемого сварного шва. Например, электроды из нержавеющей стали иногда используются для сварки изделий из углеродистой стали и для сварки деталей из нержавеющей стали с углеродистой сталью. В состав электродных покрытий могут входить рутил, фторид кальция, целлюлоза, порошок железа и др. Рутиловые электроды с покрытием с 25% -45% TiO2 , характеризуются простотой в использовании и хорошим внешним видом получаемого шва. Тем не менее, получаемые с их использованием сварные швы имеют высокое содержание водорода, что приводит к хрупкости шва. Электроды, содержащие фторид кальция (CaF2) являются гигроскопичными и должны храниться в сухих условиях. Они производят прочные сварные швы, но с грубой и выпуклой поверхностью. Электроды, покрытые целлюлозой, особенно в сочетании с рутилом, обеспечивают глубокое проникновение сварного шва в изделие. При это необходимо предпринимать специальные меры для предотвращения образования трещин. В международной практике приняты следующие сокращения для обозначения типа покрытия сварочных электродов для ручной дуговой сварки:

• A - Кислое; RA - Рутилово-кислое;
• B - Основное; RB - Рутилосновное;
• C - Целлюлозное; RC - Рутилцеллюлозное;
• R - Рутиловое; RR - Рутиловое толстое;
• S - другое.

Для идентификации электродов, американское сварочное общество присвоило электродам четырех- или пятизначные номера и буквы. Обозначение электродов, изготовленных из мягкой и низколегированной стали начинается с буквы Е, затем следует число. Первые две или три цифры номера указать предел прочности на разрыв металла сварного шва, в тысячу фунтов на квадратный дюйм. Предпоследняя цифра 1 - быстро затвердевающие электроды, 2 - быстро заполняющие электроды для горизонтальной сварки. Сварочный ток и тип покрытия электрода определяются последними двумя цифрами.

В РФ электроды, предназначенные для сварки углеродистых и низколегированных сталей, а также легированных с повышенной и высокой прочностью маркируются так: первым ставится индекс Э - электрод для ручной дуговой сварки и наплавки; последующие цифры обозначают предел прочности при растяжении в кгс/мм2; индекс А информирует, что металл шва имеет повышенные свойства по пластичности и ударной вязкости.

Электроды для сварки теплоустойчивых, высоколегированных сталей и для наплавки, имеют обозначения: индекс Э - электрод для ручной дуговой сварки и наплавки; дефис; последующие цифры указывают на содержание углерода в сотых долях процента; следующие буквы и цифры, определяют содержание химических элементов в процентах.

В РФ покрытые электроды для ручной дуговой сварки или наплавки регламентируются следующими стандартами:

• ГОСТ 9466*75 "Электроды покрытые для ручной дуговой сварки и наплавки. Классификация и общие технические условия";
• ГОСТ 9467*75 "Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей";
• ГОСТ 10052*75 "Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами";
• ГОСТ 10051*75 "Электроды покрытые металлические для ручной дуговой наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами".

В международной практике действующими стандартами на электроды являются стандарты ISO:

• ISO 2560*73 "Электроды покрытые для ручной дуговой сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей. Система условных

обозначений" устанавливает систему условных обозначений электродов в зависимости от состава покрытия и характеристик металла сварного шва. Распространяется на покрытые электроды, предназначенные для ручной дуговой сварки мало*углеродистых и низколегированных сталей с прочностью от 490 до 590 Н/мм2.

• ISO 3580*75 "Электроды покрытые для ручной дуговой сварки теплоустойчивых сталей. Система условных обозначений".
• ISO 3581*76 "Электроды покрытые для ручной дуговой сварки коррозионностойких и других высоколегированных сталей. Система

условных обозначений".

Источники питания

В качестве источников питания для проведения ручной дуговой сварки используются понижающие трансформаторы с низким выходным напряжением и большим допустимым током в сотни ампер. При сварке на постоянном токе используются выпрямители, которые преобразует переменный ток в постоянный ток. В результате, вместо 220 В при 50А, получаемых от сети, мощность, напряжение от трансформатора составляет около 17-45 В при токах до 600 А. Используются различные типы трансформаторов, в том числе инверторные машины. Ток от трансформаторов регулируется разными способами: изменения числа витков в катушке или путем изменения расстояния между первичной и вторичной катушками (в подвижной катушке или c подвижным сердечником). Инверторные источники питания имеют меньшие размеры и вес. В них используется высокочастотное преобразование напряжения сети.

Электрические генераторы и генераторы переменного тока также используются в качестве портативных сварочных источников питания, но из - за низкой эффективности и больших затрат, они реже используются в промышленности.

Разновидности

Ручная дуговая сварка классифицируется:

• по виду электрода. Электроды могут быть плавящиеся и неплавящиеся.
• по виду дуги (свободная или сжатая)
• по воздействию дуги на металл (прямого или косвенного действия, трёхфазной дугой).

Ручная дуговая сварка возможна при разных положениях сварного шва в пространстве. В международной практике приняты правила определения и обозначения пространственного расположения шва согласно стандарту EN ISO 6947 - Швы. Рабочее положения. Определение углов наклона и поворот. Обозначения, согласно стандарту следующие:

• PA - cварка в нижнем положении стыкового соединения или таврового соединения в положении "в лодочку";
• PB - cварка в нижнем положении таврового соединения в положении "в угол";
• PC - cварка горизонтального шва стыкового соединения на вертикальной плоскости;
• PD - cварка углового шва в потолочном положении в положении "в угол";
• PE - cварка стыкового соединения в потолочном положении;
• PF - cварка вертикального шва снизу вверх;
• PG - cварка вертикального шва сверху вниз.

При сварке электроды перемещаются в трех направлениях: по оси электрода - для поддержания длины дуги; вдоль оси валика - для образования шва; поперек шва - для получения нужной ширины шва и глубины проплавления.

Преимущества

• допускается сварка в труднодоступных местах;
• сварка в любых положениях в пространстве (под углом, вертикальная);
• сварки большого вида сталей, чугуна, цветных металлов, из-за широкого выбора разных марок электродов;
• простота и дешевизна сварочного оборудования.

Недостатки

• качество соединений зависит от квалификации сварщика;
• низкий КПД и производительность по сравнению с иными технологиями сварки;
• вредные условия процесса сварки для окружающих;
• влияние магнитного дутья (отклонение дуги под действием возникающих магнитных полей) на сварочный процесс при постоянном токе.

Оборудование

Для ручной дуговой сварки используют трансформаторы, выпрямители, генераторы, электрододержатели, маски сварщика.

В настоящее время чаще используются более лёгкие по весу сварочные инверторы, которые производятся разными фирмами в большом разнообразии. Сварочные трансформаторы имеют больший вес и большую надежность.

Сварочные маски со светофильтром защищают глаза сварщика от вредного воздействия сильного ультрафиолетового излучения, возникающего при сварке. В настоящее время получили распространение маски «хамелеон» с автоматическими светофильтрами, включаемыми при зажигании дуги и выключаемые при её погасании.

См. также:

• Петардная сварка
• Сварочный трансформатор
• Инверторный источник сварочного тока

Литература

• Николаев Г. А. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. — М.: Машиностроение, 1978 (1-4 т).
• Волченко В. Н. Сварка и свариваемые материалы т.1, 2. -M. Металлургия. 1996
• Cary, Howard B.; Helzer, Scott C. (2005), Modern Welding Technology, Upper Saddle River, New Jersey: Pearson Education, ISBN 0-13-113029-3
• Jeffus, Larry (1999), Welding: Principles and Applications (4th ed.), Albany, New York: Thomson Delmar, ISBN 0-8273-8240-5
• Lincoln Electric (1994), The Procedure Handbook of Arc Welding, Cleveland, Ohio: Lincoln Electric, ISBN 99949-25-82-2
• Weman, Klas (2003), Welding processes handbook, New York: CRC Press, ISBN 0-8493-1773-8

Ссылки

• [www.svarkainfo.ru/rus/technology/dugsvar Ручная дуговая сварка]
• [www.autowelding.ru/index/0-13 Ручная дуговая сварка]

Отрывок, характеризующий Ручная дуговая сварка

Кутузов никогда не говорил о сорока веках, которые смотрят с пирамид, о жертвах, которые он приносит отечеству, о том, что он намерен совершить или совершил: он вообще ничего не говорил о себе, не играл никакой роли, казался всегда самым простым и обыкновенным человеком и говорил самые простые и обыкновенные вещи. Он писал письма своим дочерям и m me Stael, читал романы, любил общество красивых женщин, шутил с генералами, офицерами и солдатами и никогда не противоречил тем людям, которые хотели ему что нибудь доказывать. Когда граф Растопчин на Яузском мосту подскакал к Кутузову с личными упреками о том, кто виноват в погибели Москвы, и сказал: «Как же вы обещали не оставлять Москвы, не дав сраженья?» – Кутузов отвечал: «Я и не оставлю Москвы без сражения», несмотря на то, что Москва была уже оставлена. Когда приехавший к нему от государя Аракчеев сказал, что надо бы Ермолова назначить начальником артиллерии, Кутузов отвечал: «Да, я и сам только что говорил это», – хотя он за минуту говорил совсем другое. Какое дело было ему, одному понимавшему тогда весь громадный смысл события, среди бестолковой толпы, окружавшей его, какое ему дело было до того, к себе или к нему отнесет граф Растопчин бедствие столицы? Еще менее могло занимать его то, кого назначат начальником артиллерии.
Не только в этих случаях, но беспрестанно этот старый человек дошедший опытом жизни до убеждения в том, что мысли и слова, служащие им выражением, не суть двигатели людей, говорил слова совершенно бессмысленные – первые, которые ему приходили в голову.
Но этот самый человек, так пренебрегавший своими словами, ни разу во всю свою деятельность не сказал ни одного слова, которое было бы не согласно с той единственной целью, к достижению которой он шел во время всей войны. Очевидно, невольно, с тяжелой уверенностью, что не поймут его, он неоднократно в самых разнообразных обстоятельствах высказывал свою мысль. Начиная от Бородинского сражения, с которого начался его разлад с окружающими, он один говорил, что Бородинское сражение есть победа, и повторял это и изустно, и в рапортах, и донесениях до самой своей смерти. Он один сказал, что потеря Москвы не есть потеря России. Он в ответ Лористону на предложение о мире отвечал, что мира не может быть, потому что такова воля народа; он один во время отступления французов говорил, что все наши маневры не нужны, что все сделается само собой лучше, чем мы того желаем, что неприятелю надо дать золотой мост, что ни Тарутинское, ни Вяземское, ни Красненское сражения не нужны, что с чем нибудь надо прийти на границу, что за десять французов он не отдаст одного русского.
И он один, этот придворный человек, как нам изображают его, человек, который лжет Аракчееву с целью угодить государю, – он один, этот придворный человек, в Вильне, тем заслуживая немилость государя, говорит, что дальнейшая война за границей вредна и бесполезна.
Но одни слова не доказали бы, что он тогда понимал значение события. Действия его – все без малейшего отступления, все были направлены к одной и той же цели, выражающейся в трех действиях: 1) напрячь все свои силы для столкновения с французами, 2) победить их и 3) изгнать из России, облегчая, насколько возможно, бедствия народа и войска.
Он, тот медлитель Кутузов, которого девиз есть терпение и время, враг решительных действий, он дает Бородинское сражение, облекая приготовления к нему в беспримерную торжественность. Он, тот Кутузов, который в Аустерлицком сражении, прежде начала его, говорит, что оно будет проиграно, в Бородине, несмотря на уверения генералов о том, что сражение проиграно, несмотря на неслыханный в истории пример того, что после выигранного сражения войско должно отступать, он один, в противность всем, до самой смерти утверждает, что Бородинское сражение – победа. Он один во все время отступления настаивает на том, чтобы не давать сражений, которые теперь бесполезны, не начинать новой войны и не переходить границ России.
Теперь понять значение события, если только не прилагать к деятельности масс целей, которые были в голове десятка людей, легко, так как все событие с его последствиями лежит перед нами.
Но каким образом тогда этот старый человек, один, в противность мнения всех, мог угадать, так верно угадал тогда значение народного смысла события, что ни разу во всю свою деятельность не изменил ему?
Источник этой необычайной силы прозрения в смысл совершающихся явлений лежал в том народном чувстве, которое он носил в себе во всей чистоте и силе его.
Только признание в нем этого чувства заставило народ такими странными путями из в немилости находящегося старика выбрать его против воли царя в представители народной войны. И только это чувство поставило его на ту высшую человеческую высоту, с которой он, главнокомандующий, направлял все свои силы не на то, чтоб убивать и истреблять людей, а на то, чтобы спасать и жалеть их.
Простая, скромная и потому истинно величественная фигура эта не могла улечься в ту лживую форму европейского героя, мнимо управляющего людьми, которую придумала история.
Для лакея не может быть великого человека, потому что у лакея свое понятие о величии.


5 ноября был первый день так называемого Красненского сражения. Перед вечером, когда уже после многих споров и ошибок генералов, зашедших не туда, куда надо; после рассылок адъютантов с противуприказаниями, когда уже стало ясно, что неприятель везде бежит и сражения не может быть и не будет, Кутузов выехал из Красного и поехал в Доброе, куда была переведена в нынешний день главная квартира.
День был ясный, морозный. Кутузов с огромной свитой недовольных им, шушукающихся за ним генералов, верхом на своей жирной белой лошадке ехал к Доброму. По всей дороге толпились, отогреваясь у костров, партии взятых нынешний день французских пленных (их взято было в этот день семь тысяч). Недалеко от Доброго огромная толпа оборванных, обвязанных и укутанных чем попало пленных гудела говором, стоя на дороге подле длинного ряда отпряженных французских орудий. При приближении главнокомандующего говор замолк, и все глаза уставились на Кутузова, который в своей белой с красным околышем шапке и ватной шинели, горбом сидевшей на его сутуловатых плечах, медленно подвигался по дороге. Один из генералов докладывал Кутузову, где взяты орудия и пленные.
Кутузов, казалось, чем то озабочен и не слышал слов генерала. Он недовольно щурился и внимательно и пристально вглядывался в те фигуры пленных, которые представляли особенно жалкий вид. Большая часть лиц французских солдат были изуродованы отмороженными носами и щеками, и почти у всех были красные, распухшие и гноившиеся глаза.
Одна кучка французов стояла близко у дороги, и два солдата – лицо одного из них было покрыто болячками – разрывали руками кусок сырого мяса. Что то было страшное и животное в том беглом взгляде, который они бросили на проезжавших, и в том злобном выражении, с которым солдат с болячками, взглянув на Кутузова, тотчас же отвернулся и продолжал свое дело.
Кутузов долго внимательно поглядел на этих двух солдат; еще более сморщившись, он прищурил глаза и раздумчиво покачал головой. В другом месте он заметил русского солдата, который, смеясь и трепля по плечу француза, что то ласково говорил ему. Кутузов опять с тем же выражением покачал головой.
– Что ты говоришь? Что? – спросил он у генерала, продолжавшего докладывать и обращавшего внимание главнокомандующего на французские взятые знамена, стоявшие перед фронтом Преображенского полка.
– А, знамена! – сказал Кутузов, видимо с трудом отрываясь от предмета, занимавшего его мысли. Он рассеянно оглянулся. Тысячи глаз со всех сторон, ожидая его сло ва, смотрели на него.
Перед Преображенским полком он остановился, тяжело вздохнул и закрыл глаза. Кто то из свиты махнул, чтобы державшие знамена солдаты подошли и поставили их древками знамен вокруг главнокомандующего. Кутузов помолчал несколько секунд и, видимо неохотно, подчиняясь необходимости своего положения, поднял голову и начал говорить. Толпы офицеров окружили его. Он внимательным взглядом обвел кружок офицеров, узнав некоторых из них.
– Благодарю всех! – сказал он, обращаясь к солдатам и опять к офицерам. В тишине, воцарившейся вокруг него, отчетливо слышны были его медленно выговариваемые слова. – Благодарю всех за трудную и верную службу. Победа совершенная, и Россия не забудет вас. Вам слава вовеки! – Он помолчал, оглядываясь.
– Нагни, нагни ему голову то, – сказал он солдату, державшему французского орла и нечаянно опустившему его перед знаменем преображенцев. – Пониже, пониже, так то вот. Ура! ребята, – быстрым движением подбородка обратись к солдатам, проговорил он.
– Ура ра ра! – заревели тысячи голосов. Пока кричали солдаты, Кутузов, согнувшись на седле, склонил голову, и глаз его засветился кротким, как будто насмешливым, блеском.
– Вот что, братцы, – сказал он, когда замолкли голоса…
И вдруг голос и выражение лица его изменились: перестал говорить главнокомандующий, а заговорил простой, старый человек, очевидно что то самое нужное желавший сообщить теперь своим товарищам.
В толпе офицеров и в рядах солдат произошло движение, чтобы яснее слышать то, что он скажет теперь.
– А вот что, братцы. Я знаю, трудно вам, да что же делать! Потерпите; недолго осталось. Выпроводим гостей, отдохнем тогда. За службу вашу вас царь не забудет. Вам трудно, да все же вы дома; а они – видите, до чего они дошли, – сказал он, указывая на пленных. – Хуже нищих последних. Пока они были сильны, мы себя не жалели, а теперь их и пожалеть можно. Тоже и они люди. Так, ребята?
Он смотрел вокруг себя, и в упорных, почтительно недоумевающих, устремленных на него взглядах он читал сочувствие своим словам: лицо его становилось все светлее и светлее от старческой кроткой улыбки, звездами морщившейся в углах губ и глаз. Он помолчал и как бы в недоумении опустил голову.
– А и то сказать, кто же их к нам звал? Поделом им, м… и… в г…. – вдруг сказал он, подняв голову. И, взмахнув нагайкой, он галопом, в первый раз во всю кампанию, поехал прочь от радостно хохотавших и ревевших ура, расстроивавших ряды солдат.
Слова, сказанные Кутузовым, едва ли были поняты войсками. Никто не сумел бы передать содержания сначала торжественной и под конец простодушно стариковской речи фельдмаршала; но сердечный смысл этой речи не только был понят, но то самое, то самое чувство величественного торжества в соединении с жалостью к врагам и сознанием своей правоты, выраженное этим, именно этим стариковским, добродушным ругательством, – это самое (чувство лежало в душе каждого солдата и выразилось радостным, долго не умолкавшим криком. Когда после этого один из генералов с вопросом о том, не прикажет ли главнокомандующий приехать коляске, обратился к нему, Кутузов, отвечая, неожиданно всхлипнул, видимо находясь в сильном волнении.


8 го ноября последний день Красненских сражений; уже смерклось, когда войска пришли на место ночлега. Весь день был тихий, морозный, с падающим легким, редким снегом; к вечеру стало выясняться. Сквозь снежинки виднелось черно лиловое звездное небо, и мороз стал усиливаться.