Technologia elektrycznego spawania łukowego metali

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Wpływ łuku elektrycznego na strukturę materiału jest jednym z najstarszych sposobów uzyskania mocnego połączenia między metalowymi elementami. Pierwsze podejścia technologiczne do tej metody spawania miały wiele wad związanych z porowatością spoiny i powstawaniem pęknięć w obszarze roboczym. Do tej pory producenci sprzętu i urządzeń pomocniczych znacznie zoptymalizowali metodę spawania łukiem elektrycznym, poszerzając zakres jego stosowania.

Przegląd technologii

Metoda jest oznaczona jako MMA (Manual Metal Arc), którą można rozszyfrować jako ręczne spawanie elektrodą otuloną. Przepływ pracy opiera się na kontroli prądu elektrycznego dostarczanego do obszaru docelowego przez specjalne źródło podłączone do sieci. Prąd jest dostarczany do spawanych części dwoma kablami o różnej biegunowości. W rzeczywistości zamknięcie obwodu elektrycznego i prowokuje powstawanie łuku,którego efekt termiczny topi metal i tworzy jeziorko spawalnicze.

Po zakończeniu ataku cieplnego obszar roboczy ochładza się, a jego struktura krystalizuje. Ważnym elementem technologii spawania łukiem elektrycznym jest elektroda. Z reguły jest to pręt stalowy z powłoką o określonym składzie chemicznym. Po przyłożeniu łuku elektrycznego struktura pręta również topi się i opada do obszaru roboczego, tworząc materiał o pojedynczej strukturze z przedmiotem obrabianym.

Zajarzenie łuku jako pierwszy krok roboczy

Jak już wspomniano, inicjacja ekspozycji termicznej następuje w wyniku zamknięcia obwodu elektrycznego. Sam łuk, w zależności od zastosowanego źródła prądu, może charakteryzować się łagodnym zapadaniem, stromym zapadaniem lub twardymi właściwościami prądowo-napięciowymi. Występuje w wyniku przyłożenia prądu do elektrody i powierzchni przedmiotu obrabianego. Przez oba obiekty przepływa prąd, po czym między nimi powstaje łuk elektryczny.

Samo wzbudzenie procesu zachodzi na różne sposoby. W jednym przypadku spawanie łukowe jest inicjowane przez krótkie dotknięcie elementu spawanego z szybkim oderwaniem prętem. A w drugim uderzające dotknięcia wykonywane są z tymi samymi separacjami w określonych odległościach. W takim przypadku stabilność spawania będzie zależeć właśnie od zachowania dopuszczalnej odległości między elektrodą a przedmiotem obrabianym. Jeśli ta odległość zostanie przekroczona, łuk zatrzyma się. I odwrotnie, umieszczenie pręta zbyt blisko spawanej części może spowodować sklejanie się materiałów. WybórOptymalna odległość zależy od stopnia elastyczności samego łuku, który jest również określany przez ustawienia prądowo-napięciowe sprzętu. Doświadczeni rzemieślnicy mogą regulować odległość w dopuszczalnym zakresie, wpływając w ten sposób zarówno na wydajność topienia, jak i penetrację metalu.

Proces spawania

W pracy zaangażowane jest wspomniane już źródło prądu, którego rodzaje będą rozpatrywane osobno, oraz dwa kable o różnej polaryzacji. Jeden kabel zakończony jest uchwytem elektrody, a drugi zaciskiem zaciskowym, który mocowany jest na obrabianym przedmiocie. W wyniku termicznego efektu zainicjowanego łuku metal topi się w jeziorku spawalniczym. W miarę postępu tego procesu odbywa się również przenoszenie kropli elektrody topliwej - mała-kropla i duża-kropla. Tutaj należy podkreślić znaczenie powłoki pręta. Skład chemiczny powłoki determinują nie tyle wymagania dotyczące oddziaływania z łukiem elektrycznym, ile wpływ na strukturę szwu, który przyjmie składniki powłoki poprzez topienie kropel.

W procesie spawania łukiem elektrycznym dochodzi również do spalenia zewnętrznej warstwy elektrody, w wyniku czego powstają gazowe związki ochronne. Powstawanie chmury, która nie dopuszcza do szkodliwych skutków ze strony otoczenia, to podstawowa różnica między nowoczesnym podejściem do spawania MMA. Po zatrzymaniu łuku elektrycznego rozpoczyna się proces krzepnięcia i krystalizacji powstałego związku.

Rodzaje produkowanych szwów

Istnieje kilka klasyfikacji szwów, które można uzyskać w procesie tego spawania. Na przykład połączenia sufitowe, pionowe i poziome są rozróżniane według położenia. Z kolei szwy pionowe różnią się w zależności od kierunku – zjazd i pod górę. Połączenia poziome są prawdopodobnie najtrudniejsze, ponieważ metal spadnie ze strefy spawania na dolne krawędzie przedmiotu obrabianego. Z tego samego powodu górny rąbek może być podcięty.

Połączenia nieciągłe i ciągłe wyróżnia ich długość. Te pierwsze są dość często używane ze względu na oszczędność zasobów i czasu. Solidne szwy spawania łukiem elektrycznym są stosowane w przypadkach, gdy konieczne jest zapewnienie wysokiego stopnia niezawodności podczas parowania dwóch krytycznych struktur. Przerywane połączenie jest mniej trwałe, ale w pewnych warunkach samo się usprawiedliwia.

Istnieje również klasyfikacja według wypukłości. Ten parametr zależy od objętości osadzonego metalu. Szwy wypukłe, normalne i wklęsłe. Jednocześnie nie należy oczekiwać, że obecność dużej ilości nakładki jako takiej zapewni wytrzymałość i trwałość połączenia. Pod działaniem dużych obciążeń i wibracji taki szew traci na połączeniu o normalnej strukturze.

Transformatory do spawania MMA

Jest to uniwersalne źródło i konwerter prądu elektrycznego, który jest również używany do spawania strumieniowego i cięcia plazmowego metalu. Takie urządzenia są proste w konstrukcji, bezpretensjonalne w konserwacji i niezawodne. Zarządzanie nawetnowoczesne modele są w większości mechaniczne. Wypełnienie sprzętu stanowi cewka z nawiniętym drutem - rdzeniem, który zamienia prąd sieciowy na napięcie niezbędne do wykonywania określonych zadań. Należy zauważyć, że praca przy spawaniu łukiem elektrycznym pod napięciem transformatora wiąże się z wykorzystaniem prądu przemiennego, co wymaga od operatora umiejętności zawodowych.

Urządzenia inwerterowe

Najbardziej zaawansowane technologicznie, łatwe w obsłudze i funkcjonalne urządzenie wspierające nowoczesne spawanie. Zapewnia pracę w warunkach DC, zwiększając szanse na uzyskanie gładkiego i czystego szwu nawet dla początkującego. Co ważniejsze, spawanie łukiem elektrycznym za pomocą falownika pozwala na wykorzystanie sieci domowej do zasilania, jeśli jest w stanie dostarczyć prąd od 16 A do 25 A. Ogólnie jest to najlepsze rozwiązanie dla potrzeb prywatnych, gdy konieczna jest obróbka części w garażu, układać powłoki metalowe itp. e. Specjaliści mogą również wykorzystać zasoby inwertorowe do spawania łukiem argonowym, poszerzając możliwości eksploatacji sprzętu.

Prostowniki do spawania łukowego

Takie urządzenia służą do konwersji prądu sieciowego z AC na DC, przyczyniając się również do wykonania wysokiej jakości szwów. Główną różnicą między tego typu źródłami prądu jest spójność oddziaływania z różnymi rodzajami elektrod. Dzięki temu podparciu spawarki łukowe mogą być wykorzystywane do pracy w środowisku gazów ochronnych - na przykład, jeśli pręt jest wykonany ze stali lubmetal nieżelazny. Wady prostowników to duże rozmiary, duża masa, a co za tym idzie trudności w transporcie. Dlatego producenci, jako dodatek, oferują podesty do biegania z kółkami do wygodnego przemieszczania urządzenia.

Plusy technologii

Konfiguracja tej metody spawania na tle wielu alternatywnych metod może wydawać się przestarzała i nieefektywna, jednak w ramach tej koncepcji możliwe jest zorganizowanie możliwości obróbki prawie wszystkich powszechnych rodzajów metali. Uniwersalność to główna zaleta metody MMA. Jest też plus w zakresie ergonomii fizycznej pracy. Nie oznacza to, że ręczne spawanie łukowe jest wygodne, ale sama możliwość wykonywania operacji w dowolnej pozycji i w ciasnych przestrzeniach jest bardzo cenna.

Osobno warto podkreślić niezależność od zewnętrznych warunków atmosferycznych i temperaturowych pracy. Proces można organizować zarówno w pomieszczeniach, jak i na zewnątrz. Jeśli mówimy o podwyższonych wymaganiach dotyczących jakości spoiny, to technologia pozwala na zastosowanie środków ochronnych, aby zapobiec przedostawaniu się powietrza do jeziorka spawalniczego, co minimalizuje ryzyko wad.

Wady technologii

Metoda jest bardzo tania pod względem organizacyjnym, co nie może nie powodować wielu negatywnych czynników. Np. wykluczenie nowoczesnych metod automatyzacji procesów i elektronicznej kontroli poszczególnych parametrów źródła prądu przenosi odpowiedzialność za jakość szwu na operatora. Z jego umiejętnościcharakterystyka powstałej struktury związku będzie zależeć w większym stopniu. Proste w wykonaniu spawanie łukiem elektrycznym metali również nie może być nazwane. Trudność tkwi w procesie zajarzenia łuku, który ponownie jest kontrolowany przez użytkownika „na oko” bez systemów pomocniczych. Jeśli porównamy tę metodę ze spawaniem półautomatycznym, to będzie brakować produktywności.

Wniosek

Ze względu na swoją wszechstronność technologia MMA przyjęła i konsekwentnie ma wiele zastosowań. W gospodarstwie domowym, warsztatach i serwisach samochodowych, w przemyśle i budownictwie, spawanie łukiem elektrycznym znajduje swoje miejsce, pozwalając na wykonywanie różnorodnych szwów. Jeśli chodzi o ograniczenia, to głównie determinuje je ergonomia. Alternatywne koncepcje spawania półautomatycznego, ze względu na ich wygodę, są również bardzo poszukiwane, w niektórych obszarach wypierając zasady MMA. Z drugiej strony spawanie łukowe przewyższa wiele konkurencyjnych technologii ze względu na zwiększoną wytrzymałość formowanego szwu i minimalne nakłady zasobów na organizację pracy.