Что такое ручная дуговая сварка

Информация о методе ручная дуговая сварка mma

Ручная дуговая сварка – вид электрической сварки, выполняемой сварочным аппаратом вручную без использования автоматических или других механизмов. Часто для обозначения ручной сварки используется аббревиатура РДС или MMA (от английского Manual Metal Arc).

Метод ручной сварки предполагает использование присадочной проволоки в качестве электрода, закрепленного в электрододержателе. Электрическая дуга при этом создается между электродов и заготовкой.

В отличие от сварок типа TIG и MIG/MAG электрод при ручной сварке MMA постоянно уменьшается, что ведет к увеличению расстояния между электродом и заготовкой. Сварщик в ходе работы должен поддерживать это расстояние вручную, постоянно приближая электрод к заготовке. Это влечет за собой необходимость постоянного повышения производительности при проведении ручной сварки.

Для повышения производительности сварки MMA необходимо тщательно выбирать рабочее оборудование, кабели подключения и другие вспомогательные устройства в соответствии с конкретным рабочим местом. Рабочее место при этом важно содержать в чистоте и порядке. Поддержание чистоты повышает общую скорость работы.

В первую очередь стоит использовать современную защитную сварочную маску. Она позволит ускорить процесс сварки, резки или полировки с помощью специального самозатемняющегося экрана. Уровень затемнения можно изменять с помощью специального регулятора освещенности. Соответственно в процессе работы не приходится снимать или менять маску при изменении уровня освещения или переходе между этапами работы.

Производительность работы напрямую зависит от выбранного сварочного аппарата. Так не стоит выбирать самый большой аппарат с максимальным функционалом. Это значительно замедлит работу в случае необходимости перемещения оборудования на новое рабочее место. Размер устройства должен соответствовать максимальному размеру электродов, используемых на каждой конкретной площадке. При необходимости выбора тяжелого аппарата или увеличения общего веса оборудования рекомендуется использовать специальную тележку для перемещения. Она может пригодиться также в тех случаях, когда вес оборудования невелик, но размеры затрудняют перемещение.

Увеличить производительность позволит конкретный тип сварочного аппарата. Инверторные сварочные аппараты отличаются небольшим размером и весом, но при этом позволяют регулировать динамические параметры сварки. Это обеспечивает более чистый шов и сокращает объем дополнительных работ после сварки. Для работы с инверторными аппаратами используются специальные источники питания с высокими показателями продолжительности включения, позволяющими снизить энергозатраты.

Оснащение сварочных аппаратов пультами дистанционного управлениязначительно ускоряют сварочный процесс, в особенности на монтажных площадках. При использовании пульта сварщик при необходимости изменения параметров сварки не должен постоянно подходить к оборудованию, осуществляя контроль на расстоянии. Это позволяет значительно повысить качество и производительность работы.

Длина сварочного кабеля должна быть оптимальной для каждого рабочего места. Слишком длинный кабель увеличивает вес оборудования и усложняет перемещение. Короткий кабель невозможно удобно разместить.

Электрододержатель должен соответствовать максимальному току на данном типе оборудования. Слишком большой или слишком маленький держатель, не соответствующий параметрам тока сварочного аппарата, снижает безопасность работы оборудования и повышает опасность для сварщика. Кроме того, большой электрододержатель затруднит доступ к месту сварки и замедлит весь процесс.

Сварочный электрод выбирается в точном соответствии с планируемыми работами и используемым оборудованием. В первую очередь следует выбирать высокопроизводительные электроды со специальным покрытием из порошкового железа и присадочного материала. Такое покрытие в процессе сварки плавится, дополняя шов и повышая выход от использования электрода. Подробная информация об электродах высокой производительности приводится в специальных перечнях присадочных материалов от производителей электродов.

Порядок работы необходимо планировать заранее в зависимости от поставленной задачи. При планировании важно обеспечить максимальную эффективность и производительность. При работе необходимо соблюдать технику проведения ручной дуговой сварки.

Ручная дуговая сварка сегодня является самым доступным сварочным методом и может применяться практически в любых условиях. Сварка MMA с использованием современного оборудования практически универсальна. Ручная сварка широко применяется на монтажных площадках на открытом воздухе и при работе в труднодоступных для сварочных машин местах.

Ручная сварка используется повсеместно и не только в промышленности. Так сварка MMA оптимально подойдет для сварки трубопроводов. Помимо крупных монтажных площадок ручная сварка используется в небольших ремонтных цехах, а также мастерами-любителями. Универсальность метода подойдет даже для проведения подводных сварочных работ при условии использования соответствующих специальных присадочных материалов.

5.1. Ручная дуговая сварка (наплавка) покрытыми электродами

Ручная дуговая сварка выполняется плавящимся или неплавящимся (угольным, графитовым, вольфрамовым, гафниевым) электродом. При сварке плавящимся электродом (рис. 5.1) дуга горит между ним и изделием.

Рис. 5.1. Схема ручной дуговой сварки (наплавки) штучным электродом: 1– основной металл; 2 – сварочная ванна; 3 – электрическая дуга; 4 – проплавленный металл; 5 – наплавленный металл; 6 – шлаковая корка; 7 – жидкий шлак; 8 – электродное покрытие; 9 – металлический стержень электрода; 10 – электрододержатель

Формирование металла шва осуществляется за счет материала электрода и расплавления основного металла в зоне действия дуги. При сварке неплавящимся электродом для формирования металла шва в зону дуги извне подается присадочный материал.

Наибольшее применение нашла сварка плавящимся электродом, так как ее можно применять во всех пространственных положениях, сваривая черные, цветные металлы и различные сплавы. При этом используются электроды диаметром 1÷ 12 мм. Однако основной объем работ выполняется электродами диаметром 3÷ 6 мм.

Электроды классифицируются по материалу, из которого они изготовлены, по назначению, по виду покрытия, по свойствам металла шва, по допустимым пространственным положениям сварки или наплавки, по роду и полярности тока.

По назначению электроды подразделяются на следующие группы:

для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей – У;
для сварки теплоустойчивых легированных сталей – Т;
для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами – В;
для наплавки слоев с особыми свойствами – Н.

По толщине покрытия существуют следующие группы электродов:

с тонким покрытием – М;-
со средним покрытием – С;
с толстым покрытием – Д;
с особо толстым покрытием – Г.

Покрытия могут быть кислые – А, основные – В, целлюлозные – Ц, рутиловые – Р и прочие – П.

В настоящее время при ремонте техники на железнодорожном транспорте находят наибольшее применение кислые, основные и рутиловые покрытия.

Кислое покрытие состоит в основном из оксидов металла, алюмосиликатов и раскислителей. Газовая защита осуществляется за счет сгорания органических составляющих покрытия.

Сварку электродами с кислым покрытием можно производить при помощи постоянного и переменного тока. В процессе сварки сварочная ванна бурно кипит вследствие активного раскисления металла углеродом, что способствует хорошей дегазации металла шва. Поэтому даже при сварке по окалине или ржавчине получаются сравнительно плотные швы, уступающие по характеристикам пластичности и ударной вязкости металла шва электродам с другими видами покрытий. При использовании электродов с кислым покрытием существует склонность к образованию кристаллизационных трещин, большое разбрызгивание металла, значительное выделение в процессе сварки вредных марганцевых выделений. К электродам с кислым покрытием относятся электроды следующих марок: ОМА-2, ЦМ-7,ОММ-5 и др.

Основное покрытие состоит преимущественно из мрамора, плавикового шпата, раскислителей и легирующих элементов (ферромарганец, ферросилиций, феррованадий и др.). Газовая защита расплавленного металла обеспечивается углекислым газом и окисью углерода, которые образуются в результате диссоциации карбонатов.

Электроды с основным покрытием (УОНИ13/45, СМ-11, УОНИ13/55К, ВН-48, ОЗС- 33, ОЗС-25, ОЗС-18, УОНИ13/55У, УОНИ13/65, ВСОР-65У и ряд других) обеспечивают получение наплавленного металла с малым содержанием газов и вредных примесей, с высокими пластическими характеристиками и ударной вязкостью при нормальной и отрицательных температурах, с хорошей стойкостью против образования кристаллизационных трещин и старения. Поэтому такие электроды предназначаются для сварки конструкций из углеродистых и конструкционных сталей, жестких конструкций из литых углеродистых и низколегированных высокопрочных сталей.

Недостатком этого вида покрытий является повышенная чувствительность к порообразованию при увлажнении покрытия, увеличении длины дуги, при наличии окалины, ржавчины или масла на кромках свариваемых изделий.

Сварка электродами с основным покрытием ведется, как правило, на постоянном токе обратной полярности. Чтобы использовать такие электроды для сварки на переменном токе, в покрытие вводятся компоненты, содержащие легкоионизирующие элементы: калиевое жидкое стекло, кальцинированную соду, поташ и др.

Рутиловое покрытие содержит в основном рутиловый концентрат, различные алюмосиликаты и ферромарганец. Раскисление и легирование металла шва достигается наличием ферромарганца, а газовая защита – целлюлозой. Марки электродов с рутиловым покрытием: ОЗС-12, МР-3,ОЗС-6, ОЗС-4, АНО-4, ОЗС-32, ОЗС-21 и др.

Электроды с рутиловым покрытием обладают высокими сварочно-технологическими свойствами, обеспечивают хорошее формирование шва, имеют небольшое разбрызгивание, легкую отделимость шлаковой корки, малую склонность металла к образованию пор. Сварку можно вести как на постоянном, так и переменном токе.

В табл. 5.1 приведены некоторые характеристики электродов общего назначения наиболее распространенных в ремонтной практике для сварки и наплавки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей.

Для получения при ручной дуговой наплавке слоев с высокими механическими свойствами (большая твердость, износостойкость, жаростойкость и другие) рекомендуется использовать электроды, приведенные в табл. 5.2.

Перед сваркой и наплавкой необходима прокалка электродов: с рутиловой обмазкой при t = 80 ÷120 ° С, с карбонато-рутиловым покрытием при t = 200÷250 ° С и с основным – при t = 300÷350 ° С. Время прокаливания 2÷2,5 часа.

Несмотря на широкое распространение ручной дуговой сварки при производстве сварочно-наплавочных работ, она имеет ряд недостатков: сравнительно низкое качество наплавленного металла по причине слабой защиты сварочной ванны от воздействия окружающей среды; большое колебание сварочного тока; значительную вероятность возникновения непроваров, подрезов и других дефектов соединения; большие потери (до 30%) присадочного материала на угар, разбрызгивание, огарки; малую производительность из-за невозможности использования высокой плотности тока и перерывов при смене электродов; сложность технологического процесса, что требует длительного времени подготовки сварщиков и др. Все это следует учитывать при выборе способа сварки и наплавки.

Таблица 5.1

Характеристики электродов общего назначения

Таблица 5.1

Характеристики наплавочных электродов

Ручная дуговая сварка металлическим электродом (MMA, SMAW или сварка электродом)

Ручная дуговая сварка металлическим электродом была впервые изобретена в России в 1888 году. Она включала стержень из чистого металла без флюсового покрытия для создания защитной газовой защиты. Электроды с покрытием не разрабатывались до начала 1900-х годов, когда в Швеции был изобретен процесс Кьельберга, а в Великобритании был введен квазидуговой метод. Стоит отметить, что электроды с покрытием медленно внедрялись из-за их высокой стоимости. Однако было неизбежно, что по мере роста спроса на качественные сварные швы ручная дуга по металлу стала синонимом электродов с покрытием. Когда дуга зажигается между металлическим стержнем (электродом) и заготовкой, и стержень, и поверхность заготовки плавятся, образуя сварочную ванну из расплавленного металла. Одновременное расплавление флюсового покрытия на стержне приводит к образованию газа и шлака, которые защищают сварочную ванну от окружающей атмосферы. Шлак затвердеет и остынет, и его необходимо срезать с валика сварного шва после завершения сварки (или перед наплавкой следующего прохода).

Этот процесс позволяет производить только короткие сварные швы до того, как потребуется вставить новый электрод в держатель сварочного электрода. Проплавление низкое, а качество готового наплавленного металла в значительной степени зависит от навыков сварщика.

Типы флюсов/электродов

Чтобы зажечь дугу между электродом и основным металлом, например, углеродистой сталью, и получить сварной шов хорошего качества, сварщики должны убедиться, что их сварочные аппараты оснащены подходящими электродами. Стабильность дуги, глубина проплавления, скорость осаждения металла и позиционные возможности в значительной степени зависят от химического состава флюсового покрытия на электроде. Электроды можно разделить на три основные группы:

Целлюлозный
Рутил
Базовый

Целлюлозные электроды содержат большое количество целлюлозы в покрытии и характеризуются глубоко проникающей дугой и высокой скоростью выгорания, что обеспечивает высокую скорость сварки. Сварочный нагар может быть грубым, а с жидким шлаком удаление шлака может быть затруднено. Эти электроды просты в использовании в любом положении и известны тем, что используются в технике сварки «дымоход».

Характеристики:

глубокое проникновение во всех положениях
пригодность для вертикальной сварки вниз
достаточно хорошие механические свойства
высокий уровень образования водорода - риск растрескивания в зоне термического влияния (ЗТВ)

Рутиловые электроды содержат большое количество оксида титана (рутила) в покрытии. Оксид титана способствует легкому зажиганию дуги, плавной работе дуги и малому разбрызгиванию. Эти электроды являются электродами общего назначения с хорошими сварочными свойствами. Их можно использовать с источниками переменного и постоянного тока и во всех положениях. Электроды особенно подходят для сварки угловых соединений в горизонтальном/вертикальном (Г/В) положении.

Особенности:

умеренные механические свойства металла сварного шва, такие как предел прочности при растяжении
хороший профиль борта из вязкого шлака
Возможна позиционная сварка с жидким шлаком (содержащим фторид)
легко удаляемый шлак

Основные электроды содержат большое количество карбоната кальция (известняк) и фторида кальция (плавиковый шпат) в покрытии. Это делает их шлаковое покрытие более текучим, чем рутиловое покрытие - оно также является быстрозастывающим, что облегчает сварку в вертикальном и потолочном положении. Эти электроды используются для сварки изделий среднего и большого сечения, где требуется более высокое качество сварного шва, хорошие механические свойства и устойчивость к растрескиванию (за счет высокой жесткости).

Особенности:

Наплавленный металл с низким содержанием водорода
требует высоких сварочных токов/скоростей
плохой профиль борта (выпуклый и грубый профиль поверхности)
удаление шлака затруднено

Металлические порошковые электроды содержат добавку металлического порошка к флюсовому покрытию для увеличения максимально допустимого уровня сварочного тока. Таким образом, для данного размера электрода скорость осаждения металла и эффективность (процент осажденного металла) увеличиваются по сравнению с электродом, не содержащим порошка железа в покрытии. Шлак обычно легко удаляется. Электроды из железного порошка в основном используются в плоском и вертикальном положениях, чтобы воспользоваться преимуществами более высокой скорости осаждения. Эффективность от 130 до 140% может быть достигнута для рутиловых и основных электродов без заметного ухудшения характеристик дуги, но дуга имеет тенденцию быть менее сильной, что снижает проникновение валика.

Источник питания

Электроды могут работать от источников переменного и постоянного тока. Не все электроды постоянного тока могут работать от источников переменного тока, однако электроды переменного тока могут использоваться как от переменного, так и от постоянного тока.

Сварочный ток

Уровень сварочного тока определяется размером электрода - производители рекомендуют нормальный рабочий диапазон и силу тока. Типичные рабочие диапазоны для выбора размеров электродов показаны в таблице. Как правило, при выборе подходящего уровня тока электроду требуется около 40 А на миллиметр (диаметр). Таким образом, предпочтительный уровень тока для электрода диаметром 4 мм составляет 160 А, но допустимый рабочий диапазон составляет от 140 до 180 А.

Что нового

Транзисторная (инверторная) технология теперь позволяет производить очень маленькие и сравнительно легкие источники питания. Эти источники питания находят все более широкое применение для сварки на стройплощадке, где их можно легко транспортировать с работы на работу. Поскольку они имеют электронное управление, для сварки TIG и MIG доступны дополнительные устройства, которые повышают гибкость. Электроды теперь доступны в герметичных контейнерах. Эти вакуумные пакеты избавляют от необходимости запекать электроды непосредственно перед использованием. Однако, если контейнер был открыт или поврежден, важно, чтобы электроды были повторно высушены в соответствии с инструкциями производителя.

Обучение

Школа обучения TWI предлагает ознакомительный курс по сварке ММА. Сюда входят теоретические и практические занятия, примерно 75% из которых — демонстрации и практические занятия; понимание процессов сварки и фундаментальные базовые знания. Здоровье и безопасность, настройка оборудования, параметры процесса сварки, технологические дефекты и способы их предотвращения, сварочные материалы.

Для получения дополнительной информации нажмите здесь.

Справки

Для получения дополнительной информации о сварке ММА и технических вопросов, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Что такое ручная дуговая сварка?

25 августа 2022 г. 28 октября 2019 г. Welding Tech

Ручная дуговая сварка — это процесс сварки, при котором рука оператора контролирует скорость перемещения и скорость подачи электрода в дугу. Это дает оператору больший контроль над сваркой, что делает его идеальным для применений, где требуется точная сварка.

Одно из основных преимуществ ручной дуговой сварки заключается в том, что это, как правило, более доступный процесс сварки, чем другие методы, такие как автоматическая или роботизированная сварка. Это делает его идеальным выбором для небольших магазинов и предприятий, у которых может не быть бюджета на более дорогое оборудование.

Несмотря на свои преимущества, ручная дуговая сварка имеет некоторые недостатки. Одним из самых больших недостатков является то, что с помощью этого метода может быть труднее производить согласованные сварные швы. Это связано с тем, что оператор должен контролировать как скорость перемещения, так и скорость подачи, что может быть затруднительно для поддержания постоянной скорости для обоих.

Кроме того, ручная дуговая сварка может требовать больших физических усилий, чем другие методы, поскольку оператору приходится удерживать электрод и горелку на месте в течение всего времени сварки. Это может привести к усталости, особенно при длительной сварке.

В целом ручная дуговая сварка является универсальным и доступным сварочным процессом, который можно использовать в самых разных областях. Хотя у него есть некоторые недостатки, его преимущества делают его популярным выбором для многих сварщиков.

Для чего используется ручная дуговая сварка?

Ручная дуговая сварка может использоваться для различных материалов, включая такие металлы, как сталь, алюминий и нержавеющая сталь. Также можно сваривать неметаллические материалы, такие как пластмассы и композиты, с помощью ручной дуговой сварки, хотя это менее распространено.