TLL Media | Инженеринг ревю | IndustryInfoBG | South-East European INDUSTRIAL Market | Български Технически Каталог | Енерджи ревю | Енерджи Инфо БГЕкология & Инфраструктура
НАЧАЛО   |   ENGLISH
Търси
ИЗДАТЕЛСТВОТО ЗА ИЗДАНИЕТО АРХИВ БЕЗПЛАТЕН АБОНАМЕНТ РЕКЛАМА ПРЕДСТОЯЩО КОНТАКТИ
Технологичен дом
ИНСТРУМЕНТИ, МАТЕРИАЛИ


ТД Инсталации » Инструменти, материали » Оборудване за ръчно електродъгово заваряване

Сп. Технологичен дом # 33 февруари 2009
ОБОРУДВАНЕ ЗА РЪЧНО ЕЛЕКТРОДЪГОВО ЗАВАРЯВАНЕ


Оборудване за ръчно електродъгово заваряване

Оборудване за ръчно електродъгово заваряване

Оборудване за ръчно електродъгово заваряване
с обмазани електроди

Прилагано повече от век, заваряването продължава да е предпочитан метод за свързване на метални елементи. Добре направеният заваръчен шев реално превръща частите в една, тъй като при изстиването разтопените места добиват обща метална кристална структура. Между заварените елементи не остават никакви други материали, както при лепене или занитване.

 Не трябва да се забравя и фактът, че могат да се заваряват различни метали и сплави, независимо от тяхната дебелина. Ръчното електродъгово заваряване (т. нар. заваряване с електрожен) се използва главно за нелегирани, нисколегирани, строителни и високоустойчиви стомани, и по-ограничено за неръждаеми хромникелови стомани и алуминиеви сплави. За осигуряване на качествено заварено съединение освен достатъчен опит на работещия е необходимо познаване на протичащите процеси и правилен подбор на използваните материали и технически средства.

Принципи на ръчното електродъгово заваряване
При него с помощта на подходящ източник се създават условия за протичане на голям ток между електрода и заварявания метал. Първоначалното допиране на електрода до метала предизвиква нагряване до около 1600 °C на мястото около допира и съответно разтопяване на метала. След това чрез бавно отдалечаване на електрода се получава електрическа дъга с температура между 6000 и 8000 °C, която продължава разтопяването. Същевременно тя нагрява върха на електрода до около 2500 °C, той също се разтопява и получените капки (фиг. 1) падат върху метала и се смесват с него. Дължината на разтопената му повърхност е от 10 до 30 mm, а нейната широчина и дълбочина са съответно между 8 и 15 mm и до 7 mm. Електродът е със специално покритие (обмазка), част от което се изпарява от електрическата дъга и образува газова атмосфера (защитен газ) около мястото на заваряване. Останалата част остава по повърхността на шева като шлака. Тя, заедно с газовата атмосфера, изолира разтопения метал от въздуха и не позволява окисляването му, което би влошило качеството на заваръчния шев и подлежи на отстраняване след изстиването на шева.
Качеството на завареното съединение зависи от множество фактори, един от които е дължината на дъгата. При твърде дълга дъга през защитния газ може да прониква въздух и да окислява метала. Късата дъга може да нагрее прекомерно заварявания метал и да го прогори на места, което намалява здравината на шева. Скоростта на движение на електрода (преместването на дъгата), също e важна – когато е голяма дълбочината на разтопяване на метала и съответно здравината на шева намаляват, докато при прекалено бавно движение нагряването е твърде силно и освен прогаряне част от разтопения метал може да се излее встрани и да не остане достатъчно за шева. И не на последно място, при прекратяване на заваряването в края на шева дъгата трябва бавно да се отдалечи от метала. В противен случай се образува кратер – разтопеният метал се втвърдява преди да запълни образуваната от дъгата вдлъбнатина. Подобно е положението и при прекъсване на дъгата поради повреда в електрозахранването или спиране поради необходимост от смяна на електрода. В такъв случай новата дъга за продължаване на заваряването трябва да се създаде отстрани на шева и най-напред да се запълни кратера. Самото образуване на шева също се прави по различен начин. Късите шевове се извършват без прекъсване и на един-единствен слой. Средно дългите шевове се правят със започване от средата на метала и електродът се движи към края му, докато дългите шевове се правят “на парче” – участъци с дължина 150 – 200 mm се изпълняват чрез движение на електрода в посока, обратна на тази на реализацията на целия шев. Последната особеност се отнася за заваряване на части с дебелина над 20 – 25 mm, където голямото нагряване в дълбочина може да създаде малки пукнатини в метала. Това се избягва чрез многослоен шев – за неговото образуване последователно се нанасят няколко слоя, всеки с дебелина до 5 милиметра. Същият похват се използва и при заваряване на нисковъглеродни стомани.
Токът за образуване и поддържане на дъгата протича през електрода и го нагрява. Температурата му във вътрешността нараства и може да достигне 500 - 600 °C, докато на повърхността му не надхвърля 250 °C. Това означава промяна в процеса на работа на условията за образуване на шева, на съотношението в него между количеството на материалите на електрода и метала и нееднаквост на механичните му свойства.

Електроди
Съществено значение за качеството на шева имат материалът на използвания електрод, диаметърът и видът на обмазката. Дължините на електродите са стандартизирани – между 250 и 350 mm при диаметър между 1,6 и 3 mm и от 350 до 450 mm за по-дебелите (до 6 mm). Диаметърът на електрода е пряко свързан с дебелината на заварявания метал, като ориентировъчните съотношения са: при дебелина на метала около 2 mm диаметърът на електрода трябва да е 1,5 mm, при дебелина 4-5 mm диаметърът да е с 1 mm по-малък, при дебелина 6-12 mm диаметърът да е 4-5 mm и за по-дебели материали трябва да се използва максималният диаметър от 6 mm.
Обикновено електродите са легирани с манган. В зависимост от вида  на заваряваните метали към него се прибавят в по-малки количества въглерод, силиций, молибден, никел, хром и ванадий. Най-добре е електродът и заваряваният метал да са с еднакви химични свойства, но обикновено това не е възможно и се приема за достатъчно да имат еднакви якостни характеристики. Поради това в каталозите на електродите винаги се дават металите, за които са предназначени, заедно с химичния състав на получавания шев и неговите механични показатели (граница на провлачване, якост на опън, относително удължение и работа на удар).
Съществено значение за качеството на шева имат видът на обмазката и нейната дебелина, които са пряко свързани с типа на заварявания метал и които определят големината на капките на разтопения електрод към метала.
Целулозният тип обмазки освен целулоза съдържат и други органични съединения и почти не образуват шлака. Това ги прави подходящи за заваряване на тръбопроводи с движение на електрода отгоре надолу. Могат да се използват за заваряване на листови стомани, както и на нелегирани строителни стомани с общо предназначение.
Рутиловата обмазка съдържа титанов двуокис (рутил) евентуално с примес на железен окис. Използващите я електроди осигуряват бързо заваряване с малки капки, при което се получава фин шев с лесно отделяща се шлака. Допълнително предимство е лесното възстановяване на изгасената дъга, особено полезно при правенето на къси шевове. Типично приложение е за заваряване под прав ъгъл на сравнително тънки (3-5 mm) детайли. Електродите с такива обмазки се използват при произволно пространствено разположение на шева, за нисковъглеродни и нисколегирани стомани. За същите случаи, но с лесно отделяне на шлаката са електродите с рутилово-целулозна обмазка, използвани и за заваряване на стоманени котли и тръби.
Базичният тип обмазка се състои основно от калциев и манганов окис и заваряването се прави с големи капки също при произволно разположение на шева, който е малко по-изпъкнал и груб в сравнение с използването на други обмазки, но с голяма здравина. Това прави електродите подходящи за отговорни случаи, например заваряване на резервоари и котли, на високоякостни, силно легирани и въглеродни стомани, на неръждаеми и никелови стомани. Могат да се използват и за строителни стомани и стоманени отливки. Предимство е пластичността на получения шев, която гарантира голяма якост на удари дори при ниски температури. Електродите се препоръчват само за заваряване с постоянен ток.
Разновидност са  рутилово-базичните електроди, които се препоръчват за заваряване на нисковъглеродни и нисколегирани конструкционни стомани и съдове под налягане с движение на електрода отдолу нагоре. Някои от електродите от този тип са подходящи за коренови шевове с последващ безразрушителен контрол на качеството им.
Киселият тип обмазка се състои основно от железни и манганови съединения и името му се дължи на отделянето на голямо количество кислород по време на заваряването. Резултатът е разтопяване на електрода на малки капки и получаването на лесно разливащ се шев преди втвърдяването му. Приложенията са по-ограничени, например за заваряване на хоризонтални строителни конструкции от нисковъглеродна стомана.
Рутилово-киселите електроди са със специфично приложение за заваряване на детайли под ъгъл (ъглови шевове) и за последните слоеве на многослойни шевове. Също специфични са електродите с базично-графитна обмазка, използвани основно за заваряване на сив чугун.
Обозначенията на електродите са обхванати от стандарти на Европейския съюз, например EN 1599-97.

Заваръчни токоизточници
Те осигуряват необходимия ток за разтопяване на електрода и заварявания метал и съответно за оформяне на шева. За най-добро качество на последния токът трябва да има една и съща стойност по време на целия процес на заваряване, когато размерите на дъгата и особено дължината й неизбежно се променят. Освен това големината на тока не трябва да зависи от диаметъра и дължината на заваръчните кабели, която може да достига няколо десетки метра. Тези са основните причини при ръчното заваряване да се използват само апарати, осигуряващи сравнително неизменен ток. С най-голямо приложение са източниците на постоянен ток, тъй като поради естеството си те не гасят дъгата и с тях могат да работят всички видове електроди. Обикновено електродът се свързва към отрицателния полюс на източника, а положителния полюс към заварявания метал. При някои електроди (обикновено базични) по-добро качество на шева се осигурява с т. нар. обратно свързване (електродът е към положителния полюс), което задължително се отбелязва в документацията им.
Източниците задължително имат регулатор на големината на заваръчния ток, чрез който тя се нагласява в съответствие с необходимата за използвания електрод (по принцип електродите с по-голям диаметър изискват по-голям ток). Максималният задаван ток е в границите от 80 до 500 A, а минималният ток е между 5 и 50 пъти по-малък. Токът нагрява източника, температурата в чиято вътрешност не трябва да надхвърли определена стойност поради опасност от повреда. Затова сред важните характеристики на всеки източник е максималният му ток при определено натоварване, например 220 A при 100% натоварване и 320 A при 50% натоварване. В някои каталози то се означава като ПВ, а в тези на английски език е Duty Cyclе и представлява частта от всеки 10-минутен интервал, през която източникът може да работи. Например при ток 360 A може да има 100% ПВ, т.е. източникът да работи непрекъснато, а при максималния му ток от 480 A трябва 40% ПВ – работа 4 мин. и почивка 6 мин. Важно е да се има предвид, че това е в сила за определена околна температура (обикновено 20 или 40 °C), като при по-висока времето на почивка трябва да е по-голямо. Типичен пример за това е източник, работещ на слънце в горещ летен ден. За избягване на опасност от повреда има източници с вграден индикатор за превишаване на температурата и други с термична защита – при надхвърляне на допустимата температура тя нулира тока.
За улесняване на запалването на дъгата (обикновено чрез почукване или влачене на електрода) съществуват източници с “горещ старт” – при докосване на електрода до метала за заваряване се установява за кратко време (до 2-3 секунди) по-голям ток от заваръчния. По време на самото заваряване нерядко електродът залепва за метала и отлепването му изисква усилия. Съществуват източници със защита от залепване, която при прекратяване на дъгата поради опиране на електрода в метала автоматично и рязко намалява тока. Това става толкова бързо, че залепване практически няма. Друг полезен режим на работа в някои източници е този на стабилна дъга – при скъсяване на разстоянието между електрода и метала токът автоматично започва да нараства. Така дъгата запазва температурата си и съответно условията за заваряване остават непроменени. Увеличаването на тока зависи от обмазката на електрода – най-голямо е при целулозна и най-малко при рутилова.
За безопасна работа на източника напрежението между двата му извода е добре да не надхвърля 80 V, но се допуска и да е до 100 V. То е най-голямо при работа на празен ход и представлява един от параметрите.
Два са основните принципа на реализация на източниците на постоянен ток. При първия (фиг. 2а) чрез трансформатор мрежовото напрежение се намалява, след което токоизправител го превръща в постоянно напрежение между изводите на източника. Токоизправителят осигурява неизменния заваръчен ток и регулирането му. Когато за целта се използват тиристори наименованието е тиристорен източник. При токове до около 200 A източникът се свързва към еднофазна мрежа, а при по-големи токове е необходимо използването на трифазна. Тези класически източници са сравнително евтини, но твърде обемисти и тежки (поради големия трансформатор) и неудобни за пренасяне. Освен това подържането на неизменен заваръчен ток не е особено прецизно (той се променя при приближаване и отдалечаване на електрода от метала).
В инверторните източници (фиг. 2б) мрежовото напрежение най-напред се превръща в постоянно от токоизправител и след това преобразувателят DC/AC отново го прави променливо, но с честота между 20 и 100 kHz. Целта на това е трансформаторът за понижаването му да е много по-малък и лек. Накрая втори токоизправител осигурява постоянният заваръчен ток. Тези източници са сравнително сложни, но леки електронни устройства с много добро подържане на стойността на заваръчния ток и възможности за осигуряване на всички описани регулировки и защити. Някои от тях имат принадлежности за дистанционно задаване на заваръчния ток. Съществуват и напълно автоматизирани източници, в които е достатъчно да се зададе само дебелината на заварявания метал и вида на електрода и те сами определят режима на работа.
Сравнително по-рядко се използват източници за заваряване с променлив ток от мрежата. Една от причините за това е, че поради естеството на мрежовото напрежение заваръчният ток се нулира за много кратко време 100 пъти в секунда, което означава загасване на дъгата. Тя би трябвало автоматично да се запали веднага след появата отново на тока, но в такъв режим стабилно работят само определи видове електроди. Друга причина е, че 50 пъти в секунда на електрода се подава положително напрежение от източника, което при повечето електроди влошава качеството на шева. И накрая трябва да се отбележи значителната промяна на заваръчния ток в зависимост от дължината на дъгата. Регулирането на големината на тока става чрез промяна на силата на връзка между двете намотки на трансформатора.
Съществуват и източници, които осигуряват заваряване с постоянен и променлив ток.

Средства за защита
Независимо от сравнително неголямото напрежение на празен ход на изводите на източника трябва да се взимат мерки (особено при работа във влажни помещения) за безопасна работа под напрежение – използването на подходящи ръкавици и обувки с гумени подметки. Съществуват източници, чието по-малко напрежение не изисква такива мерки. Задължително е използването на заваръчна маска. Работата без нея може да доведе до възпаление на очите, което се появява няколко часа след прекратяването й и да трае 3-4 дена. Освен това маската предпазва лицето от попадане на горещи частици шлака. Излъчванията от електрическата дъга могат да предизвикат и обгаряния на кожата, за избягване на което е необходимо подходящо облекло (то трябва плътно да обхваща врата) и ръкавици. Отделяните по време на заваряването газове също могат да са опасни, което изисква осигуряването на добра вентилация при работа в затворени помещения.




Етикети:  


« Назад
TROX




BULGARIA BUILDING WEEK 2014




БАИС






graphic design by fodesigns.com
WebDesignBG
© TLL Media Ltd. 2014