Ruční obloukové svařování

Při ručním obloukovém svařování obalenými kovovými elektrodami se svařovací oblouk spálí od elektrody k výrobku, nataví okraje svařovaného výrobku a roztaví kov elektrodové tyče a povlaku elektrody (obrázek 1). Krystalizace základního kovu a kovu elektrodové tyče tvoří svar.

Obrázek 1. Schéma svařování obalenou kovovou elektrodou

Elektroda se skládá z tyče elektrody a povlaku elektrody (viz obrázek 1). Elektrodová tyč – svařovací drát; povlak elektrody je vícesložková směs kovů a jejich oxidů. Na základě funkčních charakteristik se součásti povlaku elektrody dělí na:

• Tvorba plynu:
  • ochranný plyn;
  • ionizační plyn.
  • pro fyzikální izolaci roztaveného kovu od aktivních plynů atmosférického vzduchu;
  • deoxidační činidla;
  • rafinační prvky;
  • legující prvky.

  Technika švu a režim svařování

  Zapálení svařovacího oblouku

  Před zapálením (vybuzením) oblouku by měla být nastavena požadovaná síla svařovacího proudu, která závisí na značce elektrody, typu svarového spoje, poloze švu v prostoru atd.

  Zapálení (buzení) se provádí dvěma způsoby. U prvního způsobu se elektroda přivede kolmo k místu, kde začíná svařování a po relativně lehkém doteku na výrobek se vršek posune zpět na vzdálenost 25 mm. Druhá metoda se podobá procesu osvětlení zápalek. Pokud se oblouk přeruší, je znovu zapálen před kráterem na základním kovu s návratem do usazeného kovu, aby se na povrch dostaly nečistoty nahromaděné v kráteru. Poté se provádí svařování v požadovaném směru.

  Použití jednoho nebo druhého způsobu zapálení oblouku závisí na podmínkách svařování a dovednosti svářeče.

  Poloha a pohyb elektrody při svařování

  Poloha elektrody závisí na poloze švu v prostoru. Rozlišují se následující polohy švů: spodní, vertikální a horizontální na vertikální rovině, strop. Svařování vertikálních švů lze provádět shora dolů a zdola nahoru.

  Při svařování ve spodní poloze je elektroda nakloněna od svislice ke směru svařování. Pohyb elektrody během svařování může být prováděn způsobem „směrem“ a „směrem pryč“.

  Při absenci příčných oscilačních pohybů konce elektrody je šířka válečku rovna (0,8 – 1,5) d elektrody. Takové švy (nebo válečky) se nazývají úzké nebo nitě. Používají se při svařování tenkého kovu a při nanášení první vrstvy ve vícevrstvém svaru.

  Získání středních švů (nebo válečků), jejichž šířka obvykle není větší než (2 – 4) d elektrody, je možné díky oscilačním pohybům konce elektrody. Hlavní možnosti oscilačních pohybů konce elektrody jsou znázorněny na obrázku 2.

  Obrázek 2. Hlavní typy trajektorií příčných vibrací konce elektrody

  Pořadí švů

  V závislosti na délce se rozlišují krátké (250-300 mm), střední (350-1000 mm) a dlouhé (více než 1000 mm) švy.

  V závislosti na rozměrech průřezu jsou švy vyrobeny jednoprůchodové nebo jednovrstvé, víceprůchodové nebo vícevrstvé. Jednoprůchodové svařování je produktivní a ekonomické, ale svarový kov není dostatečně tažný kvůli hrubé sloupcové struktuře svarového kovu a zvýšené zóně přehřívání. V případě vícevrstvého svařování je každá pod ním ležící housenka podrobena tepelnému zpracování při nanášení následné housenky, což umožňuje získat drcenou strukturu svarového kovu a v důsledku toho zvýšené mechanické vlastnosti švu a svarového spoje.

  Uspořádání vrstev při vícevrstvém svařování se dodává ve třech typech překrytí; postupně každá vrstva po celé délce švu pomocí metody „kaskády“ a metody „skluzu“. Obě posledně jmenované metody se používají při svařování kovů značné tloušťky (více než 20–25 mm). Při výrobě vícevrstvých švů je třeba věnovat zvláštní pozornost kvalitě první vrstvy u kořene švu. Průnik kořene švu určuje pevnost celého vícevrstvého švu.

  Volba síly proudu a průměru elektrody

  Síla svařovacího proudu se volí v závislosti na značce a průměru elektrody, přičemž se bere v úvahu poloha švu v prostoru, typ spoje, tloušťka a chemické složení svařovaného kovu, jakož i okolní prostředí. teplota. S přihlédnutím ke všem těmto faktorům je nutné usilovat o provoz na co nejvyšší možnou sílu proudu.

  Tabulka 1 – Volba průměru elektrody při svařování tupých spojů

  Tloušťka dílu	1,5-2,0	3,0	4,0-8,0	9,0-12,0	13,0-15,0	16,0-20,0	více 20
  Průměr elektrody	1,6-2,0	3,0	4,0	4,0-5,0	5,0	5,0-6,0	6,0-10,0

  Tabulka 2 – Výběr průměru elektrody pro rohové a T-spojky

  Švová noha	3,0	4,0-5,0	6,0-9,0
  Průměr elektrody	3,0	4,0	5,0

  Síla svařovacího proudu je určena vzorcem

  kde d_э — průměr elektrody (elektrodové tyče), mm;
  j je přípustná proudová hustota, A/mm2.

  Tabulka 3 — Hodnoty přípustné proudové hustoty v elektrodě

  Typ povlaku	Přípustná proudová hustota j v elektrodě, A/mm2, s průměrem elektrody dе, mm
  	3	4	5	6
  Rudná, rutilová	14,0-20,0	11,5-16,0	10,0-13,5	9,5-12,5
  Fluorid vápenatý	13,0-18,5	10,0-14,5	9,0-12,5	8,5-12,0

  Přibližnými výpočty lze hodnotu svařovacího proudu určit jedním z následujících vzorců:>

  kde d_э — průměr elektrody (elektrodové tyče), mm;

  k₁,k₂, α jsou koeficienty určené experimentálně:

  Výhody metody:

  • Jednoduchost vybavení;
  • Možnost svařování ve všech prostorových polohách;
  • Možnost svařování na těžko přístupných místech;
  • Rychlý a časově náročný přechod z jednoho typu materiálu na druhý;
  • Široký sortiment svařovaných kovů.

  Nevýhody metody:

  • Velké materiálové a časové náklady na přípravu svářeče;
  • Kvalitu svarového spoje a jeho vlastnosti do značné míry určuje subjektivní faktor;
  • Nízká produktivita (úměrná svařovacímu proudu, zvýšení svařovacího proudu vede k destrukci elektrodového povlaku);
  • Škodlivé a obtížné pracovní podmínky.

  Rozumné aplikace:

  • Svařování během instalace;
  • Svařování krátkých švů.

  Kvalita svařovacích materiálů přímo závisí na správně zvolených parametrech svařovacího stroje, mezi nimiž hlavní roli hraje síla proudu. Pochopení způsobu výpočtu proudu umožňuje specialistovi optimalizovat proces, zlepšit kvalitu švu a minimalizovat pravděpodobnost defektů. Podívejme se, jak vypočítat proud pro obloukové svařování, s ohledem na takové nuance, jako je průměr elektrody, umístění svaru, napětí a polarita.

  Jaké parametry je třeba vzít v úvahu při výpočtu

  

  Výpočet proudové síly během svařování zahrnuje zohlednění řady nuancí, které ovlivňují tvorbu svařovacího oblouku, stejně jako jeho kvalitu. Správná volba těchto parametrů umožňuje dosáhnout optimálních výsledků a zajistit spolehlivost připojení.

  • Síla proudu. Tento parametr určuje proud použitý pro svařování.
  • Polarita a typ proudu. Napětí může být konstantní nebo střídavé, přímé nebo reverzní. Tyto parametry ovlivňují tavení elektrody a povrch zpracovávaných dílů.
  • Průměrná velikost elektrody. Od toho se odvíjí síla použité energie, kvalita švu a samotné spojení.
  • Poloha švu. Ovlivňuje rychlost svařovacího procesu a sílu proudu. Od toho se odvíjí i volba svařovacího režimu.
  • Výrobce. Na ní závisí kvalita elektrody a vše, co na ní závisí – šev, rychlost a kvalita svařování.

  Průměr elektrody

  Jedním z hlavních faktorů ovlivňujících proudovou sílu při svařování je průměr použité elektrody. Obecně platí, že čím větší je průměr elektrody, tím vyšší musí být proud, aby byl zajištěn stabilní oblouk. Existuje několik obecných pokynů pro výběr proudu na základě průměru elektrody, ale přesné hodnoty se mohou lišit v závislosti na typu svařovací práce a použitých materiálech.

  Poloha švu

  Pozice švu také hraje důležitou roli při výpočtu proudu. Vertikální, horizontální, stropní nebo spodní poloha svaru vyžaduje úpravu parametrů svařování pro dosažení optimálního průvaru a vytvoření švu. Obecně může svařování v obtížně přístupných polohách vyžadovat snížení intenzity proudu, aby se zlepšila kontrola svařovacího procesu.

  Šev může být příliš blízko sousedního švu nebo okraje obrobku, což způsobuje nerovnoměrné zahřívání kovu. To způsobí deformaci švu. Svařování na nerovné ploše způsobí zkroucení dílu a nedostatečné svaření, což způsobí, že spoj bude slabý.

  Pokud je povrch vodorovný, pak bude stačit proud 70 až 110 ampér: přesnější nastavení závisí na průměru pracovní elektrody. U švů, které jsou umístěny ve svislé poloze, by měla být pracovní energie v průměru o deset procent menší než u horizontálního svařování. Stropní švy mají ještě menší sílu: 20 % horizontálního.

  Polarita

  Správná polarita proudu je stejně nezbytnou nuancí při nastavování svářečky. Polarita může být přímá nebo obrácená a výběr závisí na typu elektrod a svařovaných materiálech. Přímá polarita (elektroda připojená k záporné svorce) se běžněji používá pro svařování oceli, zatímco obrácená polarita (elektroda připojená ke kladné svorce) je preferována pro svařování některých typů neželezných kovů. Polarita ovlivňuje hloubku a šířku svaru a také stabilitu oblouku.

  Stres

  Síla proudu ve svařovacím okruhu má vážný dopad na proces svařování. Souvisí to s proudem: jak se napětí zvyšuje, může být potřeba proud upravit, aby se udržoval stabilní oblouk. Optimální napětí zajišťuje požadovanou délku oblouku, která je důležitá pro kvalitu a vzhled svaru. Moderní zařízení umí automaticky upravit napětí, ale svářeč musí ovládat další parametry.

  Pokud se napětí náhle zvýší na 70 voltů, může to být nebezpečné. Z tohoto důvodu je nutné dodržovat bezpečnostní pravidla: nosit svařovací zařízení, měnit pracovní elektrodu včas a správně.

  Vzorec pro výpočet síly proudu při svařování

  Pro výpočet svařovacího proudu při ručním obloukovém svařování se často používají vzorce, které berou v úvahu typ a průměr elektrody, tloušťku součásti a další parametry. Jeden z běžných vzorců pro ruční obloukové svařování je následující: I = (20 až 40) * D, kde I je síla proudu (v ampérech), D je průměr elektrody (v milimetrech). Tento rozsah umožňuje nastavení intenzity proudu v závislosti na konkrétních podmínkách svařování.

  Výpočet svařovacího proudu je složitý proces, který vyžaduje zohlednění mnoha faktorů. Pochopení vlivů průměru elektrody, polohy svaru, polarity a napětí umožňuje svářeči optimalizovat svařovací parametry pro nejlepší výsledky. Dodržováním doporučení a používáním výpočtových vzorců můžete výrazně zlepšit kvalitu svarových spojů a efektivitu práce.