Ръководство за заваряване с електроди

Начало на дъгата

Заваряването за начинаещи включва преди всичко да знаете как да запалите дъгата, но и как правилно да извадите електрода от детайла след това. В учебника по заваряване се препоръчват два начина за запалване на дъгата. Първото се извършва чрез докосване, а второто - чрез плъзгане.

Повърхността на заваряваната част се докосва или се надупчва. Можете да започнете да практикувате това, като електродът не е свързан към заваръчния апарат. Докосването трябва да е леко, а след това електродът трябва да се изтегли бързо назад. Чукането напомня на добре познатия метод за палене на огън с кибрит и кутия за запалки.

Ако дъгата се запалва чрез почукване, електродът трябва да се държи възможно най-перпендикулярно на повърхността и да се повдигне нагоре само с няколко милиметра. Бързото прибиране е гаранция, че електродът няма да залепне за повърхността на обработвания детайл. Ако все пак се случи това неприятно явление, откъснете залепналия електрод, като го отклоните рязко настрани. След това запалването на дъгата трябва да продължи.

В "Заваряване за глупаци" се препоръчва да се използва вторият метод за запалване на дъгата - кълване. За целта просто използвайте въображението си, като си представите, че потупването не се извършва с електрод, а с обикновена запалка. Този метод е неудобен на труднодостъпни места, но не е от значение за начинаещите заварчици, тъй като засега те ще се обучават на прости съединения.

Запалването на дъгата ще трябва да се върне повече от веднъж, след като електродът е напълно изгорял и е заменен с нов.

Тъй като първоначалната част на заваряването е завършена, при повторното запалване трябва да се прилагат някои правила. Заваръчният шев трябва първо да се почисти от шлаката от предишния електрод. Дъгата трябва да се запали непосредствено зад кратера.

Подготовката за заваряване не се извършва чрез запалване на дъгата. Следващата стъпка е да се образува заваръчен басейн. За тази цел електродът трябва да се завърти няколко пъти около точката, от която планирате да започнете заварката.

Работата по заваряване и обучението за нея включват умения за задържане на дъгата, след като тя е била запалена. За да протече добре обучението, токът на заваръчния апарат трябва да бъде настроен на 120 ампера. Това не само ще улесни запалването на дъгата, но също така ще намали вероятността от избледняване на пламъка и ще контролира запълването на заваръчния басейн.

Разберете как може да се осъществи контрол на банята чрез постепенно намаляване на стойността на тока. По този начин увеличете разстоянието между края на електрода и детайла, така че електродът да не залепва за повърхността.

Начинаещият заварчик трябва да бъде подготвен за факта, че увеличаването на дължината на дъгата ще увеличи и разпръскването на метал. При заваряване дължината на използвания електрод неизменно намалява с изгарянето му, така че той трябва да се държи на подходящо разстояние от повърхността на детайла, за да се запази големината на дъгата.

Ако разстоянието е недостатъчно, металът няма да се нагрее добре и заварката ще бъде твърде изпъкнала, а ръбовете ще останат неразтопени.

Това разстояние обаче не трябва да бъде прекалено голямо, тъй като това ще доведе до своеобразно отскачане на дъгата, което ще доведе до грозна заварка с безформена форма.

Технологията на заваряване изисква да се избере правилното разстояние между електрода и обработвания детайл, за да се получи задоволителен резултат. Има един съвет - оптималната дължина на дъгата е не по-голяма от диаметъра на електрода, включително покритието му с облицовка. Средната стойност е три милиметра.

Подготовка за използване на инвертора

При първото включване на инвертора или при преместването му на ново място проверете съпротивлението на изолацията между корпуса и частите под напрежение и след това свържете корпуса със земята. Ако инверторът е бил използван дълго време, преди заваряване трябва да се провери за натрупване на прах във вътрешността му. Ако има много прах, почистете всички силови елементи и контролните устройства за заваряване със сгъстен въздух под умерено налягане. Около машината трябва да се създаде свободно пространство от поне половин метър, за да се осигури безпрепятствено функциониране на системата за принудителна вентилация. Не заварявайте с инверторни заваръчни апарати в близост до шлифовъчни машини и машини за рязане, тъй като те произвеждат метален прах, който може да повреди захранването и електрониката на инвертора. Ако заваряването се извършва на открито, машината трябва да бъде защитена от пряко излагане на водни пръски и слънчева светлина. Заваръчният инвертор трябва да се монтира върху хоризонтална повърхност (или под ъгъл, не по-голям от посочения в информационния лист).

Защитно оборудване

При заваряване най-големите рискове са токов удар, изгаряния от летящи капки разтопен метал и светлинно облъчване на ретината от дъгата. Освен това са възможни механични наранявания и излагане на дихателните пътища на газовете, отделяни по време на заваряването. Затова всеки начинаещ заварчик, който е решил да овладее заваръчния инвертор, трябва да си купи комплект лични предпазни средства в допълнение към самата машина, както и внимателно да проучи правилата за безопасност при заваряване. Стандартното защитно оборудване на заварчика включва маска и искроустойчиви ръкавици, както и комбинезон и обувки, изработени от незапалими и неразтопяващи се материали. Освен това при заваряване с инвертор може да се наложи използването на специален респиратор, а при отстраняване на зауствания и заварки трябва да се носят очила.

Трифазен променлив ток

В промишлените процеси обикновено се използва трифазен променлив ток. Този ток се генерира с помощта на трифазни алтернатори. Опростена схема на трифазен алтернатор е показана на илюстрацията по-долу.

Фазите на трифазния ток обикновено се обозначават с първите три букви от латинската азбука: A, B и C.

Схематично горната диаграма може да се представи по следния начин:

В трифазните вериги за променлив ток проводниците, означени с цифри 1, 2 и 3, са обединени в един проводник, наречен неутрален или нулев.

Пълна схема на трифазна токозахранваща мрежа и нейните параметри са показани по-долу.

Както може да се види от горната илюстрация, по време на въртене роторът индуцира електродвижеща сила (ЕДН) първо в намотката на фаза А, след това в намотката на фаза В и след това в намотката на фаза С. По този начин кривите на напрежението на изходните клеми на тези бобини са изместени помежду си под ъгъл от 120º.

Енергия и мощност на електрическия ток

Електрическият ток, протичащ през проводници, извършва работа, която се оценява чрез изчисляване на енергията на електрическия ток (Q), изразходвана за това. Той е равен на произведението от силата на тока (I), напрежението (U) и времето (t), през което протича токът:

Q = I * U * t

Способността на един ток да извършва работа се оценява чрез мощността, която е енергията, получена от приемника или отдадена от източника на ток за единица време (за 1 секунда), и се изчислява като произведение от тока (I) и напрежението (U):

P = I * U

Единицата за измерване на мощността е ват (W) - работата, извършена в електрическа верига при ток от 1 А и напрежение от 1 V за 1 секунда.

В технологията мощността се измерва в по-големи единици: киловат (kW) и мегават (MW): 1 kW = 1 000 вата; 1 MW = 1 000 000 000 вата.

Какво представлява заваряването?

Класическото определение за процеса на заваряване е: "Процесът на създаване на неразривна връзка чрез създаване на междуатомна връзка между части, които се съединяват чрез нагряване и/или пластична деформация. Помнейки явлението дифузия, е известно, че в гореща вода процесът на проникване се ускорява. Заваряването е много подобно на дифузията, само че двете части се нагряват от високотемпературна електрическа дъга, създадена от заваръчен апарат. Това кара материалите да се разтопят и да проникнат един в друг. Получава се заварка, която се състои от материалите на двете части и други химикали, внесени от топящия се електрод (елемент на заваръчната машина). Съществуват много версии за здравината на този заваръчен шев - някои казват, че 1 cm от шева издържа 100 kg, други - че издържа повече, но всички са съгласни с едно: здравината на шева не отстъпва на тази на основния метал на частите. В допълнение към дефинирането на основната концепция, теоретичната основа на заваряването включва и физичните и химичните процеси, които протичат по време на заваряването.

Какво се случва по време на заваряването от гледна точка на химията и физиката?

Нека разгледаме процеса на заваряване с помощта на електродъгово заваряване като пример.

Електрическото напрежение се подава към електрода и обработвания детайл, но с различна полярност. Щом електродът се доближи до обработвания детайл, се запалва дъга, която разтопява всичко в полето на действие. Това се случва, когато материалът на електрода капе в заваръчната вана. За да се гарантира, че процесът няма да спре, което ще се случи, ако електродът е неподвижен, е необходимо електродът да се движи едновременно в три посоки: напречно, прогресивно и постоянно вертикално (фиг. 2).

След всички манипулации заварчикът изважда заваръчния апарат и заваръчната маса, която се втвърдява, образува точно този заваръчен шев. Това са химичните и физичните особености на електродъговото заваряване. Естествено, при други видове заваряване механизмите ще бъдат различни. Например в посочената форма основното е механизмът на топене, а при заваряването под налягане заваряваните повърхности не само се нагряват, но и се притискат с натиск за отлагане. Нека разгледаме по-подробно класификацията на видовете заваряване.

Избор на домашна заваръчна машина

Днес има много видове заваряване. Но повечето от тях са предназначени за специални задачи или за промишлени мащаби. За домашна употреба е малко вероятно да ви се наложи да овладеете лазерен или електронно-лъчев пистолет. А газовото заваряване не е най-добрият вариант за начинаещи.

Най-простият начин за топене на метал за съединяване на части е да се приложи високотемпературна електрическа дъга между елементи с различни заряди.

Електрическа дъга

Това е процесът, който се извършва с машини за електродъгово заваряване с постоянен или променлив ток:

Заваръчният трансформатор заварява с променлив ток. Тази машина не е подходяща за начинаещи, тъй като с нея се работи по-трудно заради "скачащата" дъга, за чието управление е необходим голям опит. Други недостатъци на трансформаторите са отрицателното въздействие върху електрическата мрежа (предизвикване на скокове на напрежението, които могат да повредят домакинските уреди), силният шум по време на работа, внушителният размер на устройството и голямото му тегло.

Заваръчен трансформатор

Инверторът има много предимства в сравнение с трансформатора. Те създават дъга с постоянен ток - дъгата не "прескача" - и затова заваряването е по-спокойно и контролирано за заварчика и без последствия за домашния уред. Освен това инверторите са компактни, леки и почти безшумни.

Инвертор за заваряване

Обучение за заварчици

Можете да се научите да заварявате в специални курсове. Обучението по заваряване в тези курсове е разделено на теоретично и практическо обучение. Можете да се обучавате на пълен работен ден или дистанционно. В тези курсове се преподават технологии за заваряване за начинаещи и други важни познания. Важното е, че можете да се научите да заварявате по време на практическо обучение под ръководството на учител. Учениците се запознават с наличното заваръчно оборудване, избора на електроди и правилата за безопасност.

Можете да учите индивидуално или заедно с група. Всеки вариант има своите предимства. Ако учите индивидуално, научавате само това, което трябва да знаете в бъдеще. В груповите класове обаче имате възможност да чуете мнението на състудентите си и по този начин да придобиете допълнителни знания.

След като завършите курса и положите изпити, потвърждаващи придобитите знания и практически умения, ще получите сертификат с висока стойност.

Основи на електричеството

Електрическият ток в метални проводници е насоченото движение на свободни електрони по проводник, включен в електрическа верига. Движението на електроните в електрическа верига се дължи на потенциалната разлика на клемите на източника (т.е. на изходното му напрежение).

Електрическият ток може да съществува само в затворена електрическа верига, която трябва да се състои от:

- източник на ток (батерия, генератор, ...);
- потребителя (електрическа крушка, нагревателни уреди, заваръчна дъга и др.);
- Проводниците, които свързват електрозахранването с електрическия консуматор.

Електрическият ток обикновено се обозначава с латинската главна или малка буква I (i).

Единицата за измерване на силата на електрическия ток е ампер (означен с А).

Токът на тока се измерва с помощта на амперметър, който се включва в междината на електрическата верига.

За разлика от електрическия ток, напрежението съществува на клемите на захранването или на елементите на електрическата верига, независимо дали веригата е затворена или не.

Напрежението обикновено се обозначава с латинската главна или малка буква U (u).

Единицата за измерване на напрежението е волт (означен с V).

Напрежението се измерва с помощта на волтметър, който се свързва паралелно към измерваната част от веригата.

Проводниците и токоприемниците, включени в електрическа верига, оказват съпротивление на протичането на тока.

Електрическото съпротивление обикновено се обозначава с латинската главна буква R.

Единицата за измерване на съпротивлението в електрическа верига е ом (означен като ом).

Стойността на електрическото съпротивление се измерва с омметър, който се свързва към краищата на измерваната верига, без през измерваната верига да протича ток.

Електрическата верига може да бъде съставена така, че началото на едно съпротивление да е свързано с края на друго. Тази връзка се нарича серийна връзка.

В електрическа верига с последователно свързани резистори (консуматори) съществуват следните зависимости.

Общото съпротивление на такава верига е равно на сумата от всички тези индивидуални съпротивления:

R = R₁ + R₂ + R₃

Тъй като токът протича през всички последователни съпротивления, неговата големина е еднаква във всички области на веригата.

Сумата от падовете на напрежение във всички части на веригата е равна на напрежението на клемите на източника:

Uist = Uab + Ucd

Падът на напрежение в отделен сегмент от веригата е равен на произведението от стойността на тока във веригата и електрическото съпротивление на този сегмент.

Ако в една електрическа верига всички начални съпротивления са свързани от едната страна, а всички техни краища са свързани от другата страна, такава връзка се нарича паралелна верига.

Общото съпротивление на такава верига е по-малко от съпротивлението на всеки от съставните ѝ клонове.

За верига с два паралелно свързани резистора общото съпротивление се изчислява по формулата:

R=R1 * R2 / (R1 + R2)

Всяко допълнително съпротивление в паралелната връзка намалява общото съпротивление на такава верига. Баластният реостат използва схема на паралелно свързване на съпротивлението. Следователно, когато се свързва всеки допълнителен "нож", общото съпротивление на баластния реостат се намалява и токът във веригата се увеличава.

Във верига с паралелна връзка токът се разрежда, като протича едновременно през всички резистори:

i = i₁ + i₂ + i₃

Всички съпротивления в една паралелна верига са подложени на едно и също напрежение:

Uab = U₁ = U₂ = U₃

Електрическо съпротивление на проводник

Съпротивлението на един проводник зависи от:

- дължината на проводника - с увеличаване на дължината на проводника се увеличава електрическото му съпротивление;
- площ на напречното сечение на проводника - съпротивлението се увеличава с намаляване на площта на напречното сечение;
- температурата на проводника - съпротивлението се увеличава с повишаване на температурата;
- на коефициента на съпротивление на материала на проводника.

Колкото по-голямо е съпротивлението на проводника при протичане на електрически ток, толкова повече енергия губят свободните електрони и толкова повече се нагрява проводникът (обикновено електрически проводник).

За всяка площ на напречното сечение на проводника има допустима стойност на тока. Ако токът превиши тази стойност, проводникът може да се нагрее силно, което от своя страна може да доведе до запалване на изолационното покритие.

Максималният допустими стойности на тока за напречните сечения на различните заваръчни проводници с медна изолация са изброени в таблицата по-долу:

Запомнете! Стойността на тока в ампери (I) на квадратен милиметър от площта на напречното сечение на проводника (S) се нарича плътност на тока (j):

j (A/mm2) = I (A) / S (mm2)

Разлики между права и обратна полярност при инверторно заваряване

При заваряване с обратна полярност държачът на електрода се свързва към плюсовата клема на инвертора, а заземителната клема се свързва към минусовата клема. В този случай електроните се откъсват от металния детайл и потокът от електрони се насочва към електрода. В резултат на това по-голямата част от топлинната енергия се отделя върху електрода, което позволява заваряване с инвертора с ограничено нагряване на заваряваната част. Този режим се използва при заваряване на тънки метални части, неръждаеми стомани и метали с ниска устойчивост на повишени температури. Освен това обратната полярност се използва за увеличаване на скоростта на синтез на електродите и когато инверторът се използва за газово или флюсово заваряване.

Инвертор за заваряване на тънки метали

Възможностите на инвертора се използват пълноценно при заваряване на тънки листове с дебелина под 2 милиметра. Заваряването на такива материали се извършва при ниски заваръчни токове и изисква висока стабилност на заваръчния процес, която лесно се постига с машина с инверторен източник на захранване. Тънките метални листове лесно се прогарят, ако в заваръчната дъга възникне късо съединение. За да се предотврати това явление, инверторите имат специална функция, която автоматично намалява тока за времето на късото съединение. Друга полезна функция на инверторите е оптималното настройване на запалването на дъгата, с което се избягва рискът от прегряване и прегаряне в началото на заваряването. Освен това инверторът е в състояние адаптивно да регулира тока по време на заваряване в зависимост от променящите се размери на заваръчната дъга.