Ручная дуговая сварка: что это, технология, процесс, принцип работы, способы и виды

Знаменитая РДС – ручная дуговая сварка, народная любимица и самая популярная сварочная технология в течение долгого времени. Такое достижение дорогого стоит. Метод основан на использовании специальных электродов.

Все действия в РДС выполняются сварщиком вручную. Несмотря на популярность и, казалось бы, изученность этого способа, нам с вами невредно будет повторить основные факты и проверить, как на сегодняшний день поживает милая сердцу РДС.

Общая информация

У этого метода есть дополнительные международные названия, аббревиатуры широко используются при изготовлении комплектующих. Можно встретить – MMA (Manual Metal Arc – дословный перевод нашего термина), российское сокращение РДС, или короче – РД. Метод придуман отечественным инженером Николаем Бернардосом, который впоследствии совершенствует свой прибор и создает разновидности. Патент на изобретение был куплен и внедрен в производство металлоконструкций во всем мире. Классический материал – угольный электрод, но есть новые изобретения, способы, задействующие плавящиеся стержни.

Этапы процедуры

Все профессиональные сварщики и любители действуют по алгоритму:

• Подготовка предполагает тщательное очищение всех поверхностей и закрепление заготовки на рабочем месте.
• Появление дуги. Чтобы она образовалась, необходимо подать напряжение и 2-3 раза быстрыми движениями прикоснуться наконечником к металлу.
• Проведение шва – скорость и угол варьируется в зависимости от физических характеристик материала.
• Финальная обработка – следует снять неровности, убрать лишнюю окалину, зачистить соединение.

Иногда требуются дополнительные операции, например, предварительный нагрев заготовки или подача защитного газа. Однако основные элементы алгоритма отражены верно.

Область сварочной дуги

При сварке электродуговой любого типа (РД или РДС) между электродом и металлической поверхностью формируются 3 зоны:

• катодная — располагается между столбом дуги и поверхностью стержня;
• столб дуги — находится между катодом и анодом;
• анодная — эта зона представлена в виде анодного пятна и приэлектрической части, в которой ток формируется за счет потока электронов, исходящих из столба дуги.

Нагревание катода при такой схеме электросварки происходит путем бомбардировки электронов.

У некоторых металлов есть свои особенности и их сварку нужно выполнять по специальной технологии. К таким металлам относится алюминий, а как выполняется сварка алюминия вы можете подробно прочитать в нашей статье.

Принцип работы оборудования и технология ручной дуговой сварки

От источника питания на электродержатель подается переменный или постоянный ток (встречаются оба варианта). Напряжение позволяет создать электродугу, которая нагревает две поверхности металла. При движении ручки позади от проводника образуется сварочная ванна. В этой области происходит диффузионное соединение расплавленных сплавов. После их остывания, вещество кристаллизуется и снова превращается в твердый элемент – уже монолитный. Чтобы шов не окислялся под воздействием кислорода проволока в электроде покрыта специальным составом, который при плавлении выделяет инертный газ, вытесняющий О2.

Как делается РДС

Электрическая дуга поддерживается подаваемым током. При этом возможны различные полярности. Классический вариант – подается минус, а на заготовке поддерживается плюс, но встречается ситуация с противоположной подачей напряжения. Длина электродуги – расстояние между сварочной ванной и электродом. Она зависит от скорости проведения электродержателя. Помимо газа от покрытия проводника в области плавки железа образуются шлаки, они способствуют:

• увеличению скорости металлообработки;
• более долгому поддержанию высокой температуры;
• хорошему, ровному сварному соединению;
• защите от кислорода и окисления.

Как зажечь дугу

Необходимо 2-3 раза легким движением прикоснуться концом вертикально направленного электрода к заготовке. Если быстро не отвести руку, произойдет залипание, поверхность будет испорчена. Второй метод для ручной эл дуговой сварки – провести концом материала вдоль будущего шва. Посмотрим обучающее видео:

Как правильно перемещать сварку

Можно варить углом «назад» и «вперед», то есть к себе и от себя. В первом случае сильнее прогрев сплава, а во втором меньше. То есть следует сделать выбор в зависимости от материала. Угол наклона выбирается в соответствии с образованной сварочной ванной. Длина электродуги должна быть постоянно одинаковой – около 2-3 мм. В зависимости от необходимой прочности конструкции, используемого сплава, можно выбрать один из видов движения электродуговой сварки, схемы которых представлены в статье.

Что такое электродуговая сварка — классификация и способы

Электродуговая сварка — это один из методов соединения металлических деталей, который характеризуется собственным принципом работы. В рамках данной технологии для получения швов одновременно на электрод подается ток большой силы. В результате такого взаимодействия формируется электрическая дуга.

Указанное определение и дало название данной разновидности сварки. Другое наименование — сварка плавлением. Второе название обусловлено тем, что при подаче большого тока металл в зоне воздействия приобретает жидкую форму.

Выделяют несколько видов дуговой сварки, каждый из которых отличается собственными особенностями.

Виды дуговой сварки

В зависимости от того, какие аппараты и технология применяется для получения швов, сварка дуговая подразделяется на следующие типы:

Ручная.

В рамках такого технологического процесса заготовки двигает и сваривает техник. К преимуществам этого метода относят возможность соединять металлические детали в любых условиях.

Недостаток — увеличиваются риски получения некачественного шва из-за ошибок специалиста.

Механизированная.

В рамках данного технологического процесса заготовки подаются на станок с помощью соответствующего оборудования. Но детали сваривает человек.

В ряде источников выделяют полуавтоматическую технологию электродуговой сварки как разновидность механической. В рамках данного процесса перемещение горелки выполняет сам рабочий, а подача проволоки, процесс зажигания дуги и формирование соединения выполняет специализированное оборудование.

Автоматическая.

Процесс в этом случае полностью автоматизирован. То есть подачей и свариванием заготовок занимается специальное оборудование. Эти устройства самостоятельно (согласно ранее внесенной программе) определяют интенсивность пламени, регулирует подачу расходных материалов и другое.

В зависимости от используемой технологии защиты шва, получаемого при таком воздействии, сварка дуговая классифицируется на следующие типы:

• без защиты — процесс протекает на открытом воздухе (характерно для технологии ручной электродуговой сварки);
• в вакууме — процесс протекает автоматически в среде, в которой отсутствует воздух;
• с использованием газовых смесей, которые предотвращают окисление соединения;
• под флюсом — металл защищается шлаком, который образуется при плавлении.

Также применяются комбинированные способы. Для защиты сварного соединения прибегают к помощи следующих газов:

• гелий;
• углекислый газ;
• аргон.

Защитный (активный или инертный) газ подается через специальное устройство — сопло сварочной горелки, которыми оборудованы сварочные аппараты.

В зависимости от характера воздействия данная технология классифицируется на следующие типы:

1. Пучком. В рамках данной техники применяется пучок электродов, которые соединяются между собой для прохождения прямого электрического заряда. Метод позволяет использовать токи в широком диапазоне значений.
2. Лежачим электродом. Метод предусматривает укладку с обмазкой длиной 50-120 см в угол или предварительно разделанный стык. Далее устанавливается медный брусок, под который подается электрическая дуга.
3. Наклонным электродом. Эта техника применяется для повышения производительности.

С учетом характера горения электродуговая сварка делится на следующие типы:

1. Открытая дуга. Метод применяется при ручной сварке и в защитных газах.
2. Закрытая. При такой технологии дуга присутствует в расплавленном материале, оставаясь невидимой для сварщика.
3. Полуоткрытая. Часть дуги в этом случае видна над металлом. Электродуговая сварка данного типа применяется для соединения алюминиевых заготовок на автоматизированном оборудовании.

Хотите узнать, что такое силумин и где его применяют – читайте в нашей статье.

В зависимости от типа оборудования и характеристик, которые необходимо придать будущему шву, электродуговая сварка проводится с помощью плавящегося или неплавящегося электрода. В первом случае используются медные, алюминиевые, чугунные или стальные стержни. Плавящиеся электроды применяются как присадочный материал.

Если хотите подробнее узнать про сварку неплавящимся электродом – тиг сварку, то переходите по ссылке и изучайте.

Безопасность при MMA способе

Всегда надевайте защитный костюм, обувь с прочными носами и массивной подошвой. Никогда не приступайте к работе в шлепках, с открытыми частями тела. Также следует надевать специальные сварочные перчатки – достаточно чувствительные к движениям, но хорошо защищающие. Будьте внимательны к глазам, всегда надевайте очки для сварки или используйте щиток. Тщательно подготовьте рабочее место, уберите легко воспламеняющиеся предметы. Вблизи всегда имейте огнетушитель и аптечку, так как деятельность связана с рисками.

Используемые плавящиеся электроды при процессе ручной дуговой сварки

Все проводники в продаже можно поделить на:

• Плавкие. Их сердцевина плавится и добавляется к расплавленному металлу двух заготовок, остается в шве. Она обмазана эффективным для создания газовой атмосферы флюсовым порошком.
• Неплавкие. Изготовлены из вольфрама и служат исключительно для подачи тока. Газ для ванны подается специальным шлангом.

Еще одно различие – диаметр сечения. Чем он больше, тем выше сила тока и шире максимальный шов. Подробнее в видео:

Присадочная проволока – что это

Еще одна разновидность. По сути, это крупный моток материала (алюминия, меди), который выполняет такие же функции, как и плавкий электрод, то есть проводит ток и одновременно является материалом для образования соединения между элементами конструкций. Отличие – отсутствие обсыпки, поэтому газ необходимо подавать извне. Второй вариант – посыпать флюсовый порошок вдоль образования шва.

Сферы использования дуговой сварки электродами

В случае, когда применяется электродуговая технология, металлические части деталей соединяют посредством использования электрода, который полностью обработан горячей силикатной обсыпкой. Последняя плавит электрод и накрепко связывает металлические края изделий.

Электродуговая сварка применяется в следующих случаях:

• Для создания арматурных сеток в пространственных блоках, а также элементов плоского каркаса.
• В процессе сборки блоковых конструкций для их совмещения.
• При изготовлении сеток и каркасов из арматурных стержней.
• В ходе установки сборных конструкций из железобетона для связки арматурных стержней и закладных частей.
• При невозможности воспользоваться стыковочным контактным оборудованием в профильных фирмах – для подготовки арматурных изделий.
• Для связывания стержней, диаметр которых превышает 10 мм. Сварка не применяется для соединения каркасов с толщиной стержней менее 8 мм из-за высокой сложности технологии сварки таких конструкций, а также вероятности пережога заготовок.
• На строительных площадках совместно контактной сваркой – для соединения арматурных стержней.

Преимущества и недостатки

Плюсы:

• удобство в использовании, не обязательно закреплять деталь на полу, можно даже работать на весу;
• установка не занимает много места;
• есть возможность соединять различные сплавы;
• можно перенести на другое место, взять с собой в машину;
• простота применения – можно легко обучить основам технологии электродуговой сварки.

Минусы:

• Контакт с газом и яркие вспышки света негативно влияют на здоровье сварщика.
• Хороший ровный шов получится только после длительного опыта и умения работать с различными материалами.
• Достаточно трудоемкий и долгий процесс.

Сделаем вывод о том, что РДС для сварщиков – это аппарат, который больше подходит для работы в домашних условиях и на малых производствах.

Принцип действия

В рамках данного метода на заготовки через стержень подается ток, который формирует сварочную дугу. Последняя представляет собой концентрированную лучистую энергию, которая нагревает металл до температуры плавления. Благодаря тому что ток подается строго в определенную точку, остальные части заготовки при данной схеме дуговой сварки не повреждаются.

Шов между металлическими изделиями образуется во время кристаллизации материала, который запускается сразу после того, прекращается нагрев. То есть данный процесс запускается во время остывания обрабатываемой зоны, в том числе и за счет принудительного охлаждения. В связи с этим соединению необходимо определенное время для набора прочности, определяемое скоростью остывания.

Способы ручной дуговой сварки металла: сварочные работы в разных положениях

Это одно из самых крупных преимуществ установки РДС, потому что работник может находиться в любом отношении со свариваемыми поверхностями. Получится хорошее соединение, если придерживаться определенных технических норм.

Нижнее расположение

Наиболее привычное. Заготовка лежит на полу или невысоком столе, человек находится сверху. Хорошо закрепите детали и следите за плавным и равномерным образованием ванны.

Вертикальное

Из-за притяжения расплавленный металл будет стремиться стечь, могут образовываться подтеки. Легче работать сверху вниз, но лучше наоборот, так как капли раскаленного материала будут покрывать уже готовый, затвердевший шов.

Потолочное

Работу необходимо вести очень медленно, делая периодические интервалы. Так сплав будет успевать остывать и кристаллизоваться, чтобы не капать вниз. Также это способствует дополнительному прогреву.

Подготовка поверхности металла под сварку и требования к сборке металлических деталей перед сваркой

Подготовка деталей под сварку заключается в правке, разметке, резке, подготовке кромок под сварку, холодной или горячей гибке.

Правку металла выполняют на станках. Листовой и полосовый металл правят на различных листоправильных вальцах. Угловую сталь правят на роликовых машинах. Двутавры и швеллеры правят на правильно-гибочных прессах кулачкового типа.

Разметка — это такая операция, которая определяет конфигурацию будущей детали. Применение разметочно-маркировочных машин с пневмокернером обеспечивает скорость разметки до ±1 мм и допускает использование программного управления. Использование газорезательных машин с масштабной фотокопировальной системой управления или программным управлением позволяет обходиться без разметки.

Механическую резку применяют для прямолинейного реза листов, иногда и для криволинейного реза листов при использовании для этой цели роликовых ножниц с дисковыми ножами. Углеродистые стали разрезаются кислородной и плазменно-дуговой резкой. По механизации эти способы могут быть ручными и механизированными. Для резки легированных сталей, цветных металлов может применяться кислородно-флюсовая или пламенно-дуговая резка.

Форма подготовки кромок металла под сварку зависит от толщины листов. Основной металл и присадочный материал перед сваркой должны быть тщательно очищены от ржавчины, масла, окалины, влаги и различного рода неметаллических загрязнений. Наличие указанных загрязнений приводит к образованию в сварных швах пор, трещин, шлаковых включений, что ведет к снижению прочности и плотности сварного соединения.

Требования к сборке металлических деталей перед сваркой. Применяемые сборочно-сварочные приспособления должны обеспечивать доступность к местам установки деталей, рукояткам фиксирующих и зажимных устройств, а также местам прихваток и сварки. Эти приспособления должны быть также достаточно прочными и жесткими, обеспечивать точное закрепление деталей в нужном положении и препятствовать их деформированию в процессе сварки. Кроме этого, сборочно-сварочные приспособления должны обеспечивать оптимальный порядок сборки и сварки:

— наименьшее число поворотов при наложении прихваток и сварных швов;

— свободный доступ для проверки размеров изделий и их легкий съем после изготовления;

— безопасность сборочно-сварочных работ.

Любая сборочная операция не должна затруднять выполнение следующей операции. Поступающие на сборку детали должны быть тщательно проверены. Проверке подлежат все геометрические размеры детали и подготовленная форма кромок под сварку.

Сборку сварных конструкций, как правило, осуществляют либо по разметке, либо при помощи шаблонов, упоров, фиксаторов, прижимных механизмов, стендов или специальных приспособлений- кондукторов, облегчающих сборочные операции. Точность сборки контролируют шаблонами, щупами (рисунок 36), а также измерительными приборами.

Рисунок 36 — Контроль сборки под сварку

Подготовку и сборку изделий под сварку выполняют с соблюдением следующих основных обязательных правил:

— притупление кромок и зазоры между ними должны быть равномерными по всей длине;

— кромки элементов, подлежащих сварке, и прилегающие к ним места шириной 25 — 30 мм от торца кромки должны быть высушены, очищены от грата после резки, масла, ржавчины и прочих загрязнений;

— во избежание деформаций прихватку следует выполнять качественными электродами через интервал не более 500 мм при длине одной прихватки 50 — 80 мм;

— для обеспечения нормального и качественного формирования шва нужно в начале и в конце изделия прихватывать выводные планки.

Дуга электросварки

Этим термином называют длительный разряд тока, создающий высокую температуры. Фактически это горение газов, которые при обычных условиях не так интенсивно передают электроны и ионы. Его запускает электронная эмиссия – высвобождение отрицательно заряженной частицы в момент соприкосновения электрода и металла.

Влияние сварочно-дуговой сварки на качество шва

Чем меньше расстояние, тем ровнее соединение – без капель, подтеков. Но держать несколько миллиметров очень трудно. Также короткая электродуга при правильном процессе ручной дуговой сварки приводит к:

• равномерному расплавлению обсыпки;
• ровному пучку искр;
• достаточной глубине проплавления;
• отсутствию окисления.

Параметр можно определять по звучанию – если оно равномерное, без щелчков и сбоев, то нужно стремиться поддерживать это расстояние.

Минусы РДС

Недостатки есть у всех методов, куда ж без них

У ручной дуговой минусы скромные:

• относительно низкая производительность, как и у всех ручных способов сварки;
• качество сварного шва в значительной степени зависит от квалификации сварщика, если работа идет не на инверторе. Инвертор нивелирует опыт работы;
• действие на организм вредных факторов сварки.

Следует заметить, что недостатки метода вполне можно считать его особенностями, которые обусловлены сутью физико-химического процесса.

Влияние режима на шов

При работе с различными поверхностям следует по-разному располагать элементы и сваривать торцы, ровные отрезы, сечения и прочее. Но это не должно заставлять вас менять параметры аппаратуры. Выбор режима зависит исключительно от того, какой ширины и глубины проплав вам необходим. Для выбора вам поможет таблица:

Воздействие тока

Чем показатель больше, тем глубже плавится металл, прочнее соединение. Но одновременно с этим уменьшается его широта. Также имеет значение разновидность используемого оборудования, работает оно на переменном или постоянном электричестве. В первом случае соединительный участок будет более узким.

Обучение основам ручной дуговой сварки

Чтобы стать профессиональным сварщиком ручной дуговой сварки, необходимо проходить обучение в техникуме. Профессиональный работник имеет разряд, характеризующий его умение работать с различными материалами и сложными конструкциями. Но для домашнего использования достаточно почитать нашу статью и посмотреть видео:

На сайте вы сможете узнать о других свойствах металлов, а также найти широкий перечень оборудования для ленточного пиления. Переходите в наш каталог, чтобы узнать больше.Чтобы уточнить интересующую вас информацию, свяжитесь с нашими менеджерами по телефонам;; 8. Они ответят на все ваши вопросы.

Основные виды сварочных швов

Выделяют четыре основных вида сварочных швов:

• нижний шов самый распространённый и чаще всего используется новичками для тренировки сварочного мастерства. Он же самый простой и доступный способ сварки металлов методом ручной дуговой сварки;
• горизонтальный и вертикальный швы похожи друг на друга, однако между ними есть существенные отличия. Так работая в вертикальной плоскости, сварщик может столкнуться с необходимостью варить снизу-вверх, либо сверху-вниз;
• При варке снизу-вверх основной металл вбирает в себя тепло от процесса сварки и поднимает его наверх, отчего движение сварочной ванны идёт по уже нагретому металлу, что увеличивает вероятность прожига заготовки. Чтобы такого не произошло рекомендуется уменьшать силу тока при варке снизу-вверх и увеличивать при варке сверху-вниз, так как в этом случае металл внизу сварочной ванны будет оставаться холодным, и недостаточная сила тока приведёт к тому, что основной металл не проварится, и шов получится некачественным.
• работа в горизонтальной плоскости несёт в себе другие риски, например, вытекание расплавленного металла из сварочной ванны. Сваривая заготовки таким способом важно контролировать скорость движения электрода. Низкая скорость варки создаёт более широкую ванну, а расплавленный металл гораздо дольше остаётся жидким, что позволяет ему беспрепятственно покинуть ванну;

Важным параметром при варке в горизонтальном положении является угол наклона электрода и его положение на стыке металлов. Электрон следует наклонять вниз под углом от 45 до 90 градусов Цельсия по отношению к перпендикулярной линии сварочной ванны. Более острый угол приведёт к перегреву верхней заготовки и её прогару.

Также прожиг возникает, когда сварщик старается равномерно нагреть обе заготовки, в результате чего нижний металл остаётся холодным, а верхний прожигается насквозь. Рекомендуется греть именно кромку нижнего металла, нахлёстывая на верхний капли расплавленного электрода. Движение тепла вверх по металлу равномерно прогреет сварочную ванну и создаст ровный шов.

• потолочный шов наиболее сложен и опасен тем, что капли расплавленного металла могут попадать на сварщика. Работая в верхнем положении важно позаботиться о повышенной защите, например, надев толстую кожаную куртку или спецодежду, соответствующую методу варки. Для сваривания металлов в верхней плоскости необходимо обработать металлы таким образом, чтобы торцы максимально плотно прижимались друг к другу, а кромки были разделаны. Электрод нужно держать строго под углом 45 градусов, для формирования шва важно вести электрод без зигзагообразных движений. Рекомендуется прерывать дугу чтобы не допускать прожига металла.

Рекомендуем к прочтению Требования к кабелям для сварки