Ручная дуговая сварка покрытым электродом MMA

Ручная дуговая сварка покрытым электродом MMA

Рисунок 1. Схема сварки покрытым металлическим электродом

Электрод состоит из электродного стержня и электродного покрытия (см. рисунок 1). Электродный стержень – сварочная проволока; электродное покрытие – многокомпонентная смесь металлов и их оксидов. По функциональным признакам компоненты электродного покрытия разделяют:

  • Газообразующие:
    • защитный газ;
    • ионизирующий газ;
  • Шлакообразующие:
    • для физической изоляции расплавленного металла от активных газов атмосферного воздуха;
    • раскислители;
  • рафинирующие элементы;
    • легирующие элементы;
  • Связующие;
  • Пластификаторы.

Техника выполнения шва и режим сварки

Зажигание сварочной дуги

Перед зажиганием (возбуждением) дуги следует установить необходимую силу сварочного тока, которая зависит от марки электрода, типа сварного соединения, положения шва в пространстве и др.

Зажигание (возбуждение) производиться двумя способами. При первом способе электрод подводят перпендикулярно к месту начала сварки и после сравнительно легкого прикосновения к изделию отводят верх на расстояние 25 мм. Второй способ напоминает процесс, зажигая спички. При обрыве дуги повторное зажигание ее осуществляется впереди кратера на основном металле с возвратом к наплавленному металлу для вывода на поверхность загрязнений, скопившихся в кратере. После этого сварку ведут в нужном направлении.

Применение того или иного способа зажигания дуги зависит от условий сварки и от навыка сварщика.

Положение и перемещение электрода при сварке

Положение электрода зависит от положения шва в пространстве. Различают следующие положения швов: нижнее, вертикальное и горизонтальное на вертикальной плоскости, потолочное. Сварку вертикальных швов можно выполнять сверху вниз и снизу вверх.

При сварке в нижнем положении электрод имеет наклон от вертикали в сторону направления сварки. Перемещение электрода при сварке может осуществляться способами «к себе» и «от себя».

При отсутствии поперечных колебательных движений конца электрода ширина валика равна (0,8 — 1,5) d электрода. Такие швы (или валики) называют узкими, или ниточными. Их применяют при сварке тонкого металла и при наложении первого слоя в многослойном шве.

Получение средних швов (или валиков), ширина которых обычно не более (2 — 4) d электрода, возможно за счет колебательных движений конца электрода. Основные варианты колебательных движений конца электрода показаны на рисунке 2.

Рисунок 2. Основные виды траекторий поперечных колебаний конца электрода

Порядок выполнения швов

В зависимости от длины различают короткие (250 300 мм), средние (350 1000 мм) и длинные (более 1000 мм) швы.

В зависимости от размеров сечения швы выполняют однопроходными или однослойными, многопроходными или многослойными. Однопроходная сварка производительна и экономична, но металл шва недостаточно пластичен вследствие грубой столбчатой структуры металла шва и увеличенной зоны перегрева. В случае многослойной сварки каждый нижележащий валик проходит термическую обработку при наложении последующего валика, что позволяет получить измельченную структуру металла шва и соответственно повышенные механические свойства шва и сварочного соединения.

Расположение слоев при многослойной сварке бывает трех видов наложения; последовательное каждого слоя по всей длине шва, «каскадным» способом и способом «горки». Оба последних способа применяют при сварке металла значительной толщины (более 20 25 мм). При выполнении многослойных швов особое внимание следует уделять качественному выполнению первого слоя в корне шва. Провар корня шва определяет прочность всего многослойного шва.

Подбор силы тока и диаметра электрода

Силу сварочного тока выбирают в зависимости от марки и диаметра электрода, при этом учитывают положение шва в пространстве, вид соединения, толщину и химический состав свариваемого металла, а также температуру окружающей среды. При учете всех указанных факторов необходимо стремиться работать на максимально возможной силе тока.

Таблица 1 — Выбор диаметра электрода при сварке стыковых соединений

Толщина деталей 1,5-2,0 3,0 4,0-8,0 9,0-12,0 13,0-15,0 16,0-20,0 более 20
Диаметр электрода 1,6-2,0 3,0 4,0 4,0-5,0 5,0 5,0-6,0 6,0-10,0

Таблица 2 — Выбор диаметра электрода при угловых и тавровых соединений

Катет шва 3,0 4,0-5,0 6,0-9,0
Диаметр электрода 3,0 4,0 5,0

Силу сварочного тока определяют по формуле

где dэ — диаметр электрода (электродного стержня), мм;

j — допускаемая плотность тока, А/мм 2 .

Таблица 3 — Значения допускаемой плотности тока в электроде

Вид покрытия Допускаемая плотность тока j в электроде, А/мм2, при диаметре электрода dэ, мм
3 4 5 6
Рудно-кислое, рутиловое 14,0-20,0 11,5-16,0 10,0-13,5 9,5-12,5
Фтористо-кальциевое 13,0-18,5 10,0-14,5 9,0-12,5 8,5-12,0

При приближённых подсчётах величина сварочного тока может быть определена по одной из следующих формул:

где dэ — диаметр электрода (электродного стержня), мм;

k1, k2, α — коэффициенты, определённые опытным путём:

Сварка MMA — что это такое?

MMA сварка — это способ соединения двух металлических частей при помощи электрической дуги и плавящегося покрытого электрода. Перевод аббревиатуры подразумевает ручное управление этим процессом. Суть метода заключается в замыкании электрической цепи, в результате которой образуется сварочная дуга. Высокая температура производит расплавление кромок металла и стержня электрода. Образуется сварочная ванна.

В качестве источника тока используются различные трансформаторы, генераторы, и преобразователи, выдающие переменное и постоянное напряжение. Для работы используется два кабеля (+ и -), один из которых крепится на изделие, а второй снабжается держателем электрода и находится в руках сварщика. В зависимости от того, какой вид кабеля крепится к массе, определяется полярность сварки. Этого требует режим сваривания различных металлов.

Ручная электродуговая сварка предусматривает защиту сварочной ванны от воздействия газов атмосферы. За этот процесс отвечает покрытие электродов. Его действие можно увидеть на многочисленных видео. Снабженное специальным составом, плавясь от температуры дуги, покрытие выделяет собственные газы, защищающие сварочную ванну и предотвращающие попадание кислорода в зону горения дуги. Без специальной обмазки ручная дуговая сварка была бы невозможна. Расплавленный металл электродов вступал бы во взаимодействие с окружающей средой, и жидкие частицы разлетались бы по всей поверхности свариваемого изделия. Водород, из-за легкого веса, вырывался бы наружу и образовывал поры в кристаллизующемся шве.

Как показывают многие видео, в процессе ведения дуги, сварочная ванна разделяется на несколько цветовых и весовых зон:

  • самым белым выглядит расплавленный металл кромок и присадочного электрода;
  • ярко-красным обозначает себя жидкий шлак;
  • железо, под действие веса, стремится ко дну ванны;
  • шлак, обладающий меньшим весом, плавает на поверхности.

Понимая эти различия, можно умело манипулировать концом электрода для создания ровного и прочного шва. После выполнения работы требуется отбивать застывший шлак, чтобы убедиться в качестве сваренного соединения и придать более привлекательный вид всей конструкции.

Маркировка электродов

Марка электрода играет важную роль, от ее выбора во многом зависит качество работы. На картинке ниже вы можете видеть марки покрытых электродов, используемые при сварке углеродистых и низколегированных сталей.

Для сварки иных типов металлов существуют свои марки, но в целом можно выделить наиболее распространенные: АНО-1, ОЗС-6, МР-3, УОНИ 13/45. Они вполне универсальны и подойдут для сварки большинства металлов. Но несмотря на это рекомендуем все же ознакомиться с остальными марками, чтобы в дальнейшем опираться на свой опыт и знания.

Читайте также  Ткань для вышивания

Технические возможности

Ручная сварка имеет существенные ограничения по толщине свариваемых деталей, это ее основной недостаток. Как правило, листы толще 10 мм этим способом не сваривают.

К другим можно отнести сравнительно низкую скорость процесса и прямую зависимость результата от мастерства сварщика. Процесс ручной сварки, как и любой ручной процесс, трудно стандартизировать: результат зависит от многих факторов. Среди них:

  • тип источника тока;
  • мощь источника;
  • характеристика и свойства обрабатываемого сплава;
  • толщина кромок;
  • соответствие электродов возложенной на них задаче;
  • грамотно подобранный режим сварки.

Особенности дуговой сварки заключаются в том, что для ее продуцирования используется сравнительно малое напряжение — и очень большой ток. Напряжение дуги составляет от 30 до 90 В (многие сварочные аппараты для бытового применения рассчитаны на среднее значение — 48 В), но очень большую силу тока — от 90 до 350 А.

Сварка полуавтоматическая

Здесь электрод — это сварочная проволока, намотанная на катушку. Её подача в рабочую зону выполняется в автоматическом режиме, а сварщик вручную выполняет перемещение дуги вдоль участка сварки, поэтому этот вид и называется полуавтоматическим.

При полуавтоматической сварке защита металла выполняется потоком защитного газа или смесью газов. Сварщик нажимая кнопку на горелке, подает одновременно проволоку и защитный газ, и зажигает дугу. Остается только контролировать процесс сварки, перемещая горелку вдоль кромок деталей. Электрическая дуга расплавляет основной металл в зоне сварки и саму проволоку, которая капельно переносится на деталь.

  • Аккуратность. Шов при этой сварке получается более привлекательным внешне, чем при ручной дуговой сварке;
  • Уменьшение трудоёмкости. Защита соединения выполняется при помощи газа и шлак на поверхности шва не образуется;
  • Небольшая деформация изделия. Диаметр проволоки меньше, чем диаметр электрода, соответственно уменьшаются сварочные деформации изделия.
  • Меньшая мобильность: зона работы сварщика определяется длиной кабеля горелки;
  • Большой риск появления дефектов при работе неопытного сварщика (из-за сложностей с настройкой полуавтомата). Такие дефекты не видны, и вследствие этого требуется дополнительный контроль соединений.

Характеристики электрической дуги

Электрическая дуга, которая формируется при помощи сварочного аппарата, – это, по сути, электрический разряд, протекающий в среде газов. Электрический ток, который перемещается в ней, получает такую возможность благодаря наличию в ней электрического поля. Такую дугу в целях упорядочения терминологии принято называть сварочной.

Сварочная дуга, которая является основным элементом формируемой электрической цепи, характеризуется снижением напряжения. Если сварочный электрод подсоединяется к плюсовому контакту сварочного аппарата, его называют анодом, если к минусовому — катодом. При выполнении электродуговой сварки с использованием переменного тока катоды и аноды попеременно меняются местами.

Важнейшим параметром сварочной дуги является расстояние между взаимодействующими электродами. Такой промежуток, по которому и протекает электрический ток, называется дуговым. Протекание электрического тока по такому промежутку возможно только в том случае, если в нем присутствуют заряженные частицы — электроны и ионы. Изначально, естественно, таких частиц в данном промежутке не существует. Чтобы они появились, необходимо, чтобы был запущен процесс ионизации.

Структура дуговой сварки

Ионизация дугового промежутка происходит следующим образом: с поверхности катода начинают испускаться электроны, которые и заряжают пары и газы, образующиеся над сварочной ванной. Сварочная дуга бывает:

  • сжатого типа (ее сечение можно изменять при помощи сопла сварочного аппарата, величины электромагнитного поля, параметров газового потока);
  • свободной (ее еще называют дугой прямого действия — параметры дуги данного типа не регулируются, они неизменны).

Что такое полярность?

Скорее всего, вы знакомы с термином «полярность».

Электрические цепи имеют полюса — отрицательный и положительный. В цепи с постоянным током (DC) движение электронов идет в одном направлении от плюса к минусу. Применительно к сварке отрицательный полюс получает меньше тепловой нагрузки.

Переменный ток (AC), как следует из названия, меняется в направлении, в котором он идет. Половину времени он идет в одном направлении, а другую половину — в противоположном. Переменный ток меняет свою полярность примерно 120 раз в секунду при токе 60 Гц.

Прямая полярность при сварке постоянным током дает более глубокое проплавление металла. А обратная полярность отлично подходит для сварки тонколистовых заготовок за счет меньшего тепловложения.

Покрытые электроды иногда могут использовать любую полярность, в то время как некоторые будут работать только на одной.

Качественный сварной шов предполагает правильное проплавление и равномерное наплавление валика, а для этого необходимо использовать правильную полярность. При неправильной полярности вы не только получаете плохое проплавление и неравномерное образование валика, но и чрезмерное разбрызгивание и перегрев, а в некоторых случаях можно даже потерять контроль над дугой.

Электрод также может быстро сгореть.

Большинство сварочных аппаратов для дуговой сварки имеют обозначенные клеммы или направления, чтобы сварщики точно знали, как настроить сварочный аппарат на переменный или постоянный ток. Некоторые сварочные аппараты также используют переключатели для изменения полярности, а некоторые требуют переподключение клемм кабеля.

Положение электрода при ручной дуговой сварке

Положение электрода в процессе сварки зависит от пространственного расположения шва, толщины и марки свариваемого металла, диаметра самого электрода, толщины и марки его покрытия.

Сварку можно выполнять справа налево, слева направо, от себя, к себе. При этом, при любом направлении сварки, угол наклон электрода должен обеспечивать проплавление металла на небольшую глубину и правильное формирование сварного шва. На рисунке справа показано рекомендуемое положение электрода при сварке в различных направлениях:

Правильный порядок создания швов.

На данный момент известны три разновидности сварочных швов, которые делятся по длине: короткие (не более 300 мм), средние (до 1000 мм.), и длинные (начиная от 1000).

Размер сечения швов определяет и множество других свойств: однопроходные или однослойные, многослойные или многопроходные швы. Если главным для вас является экономия, то лучше однопроходной сварки вам не найти – производительна и экономична, но есть и отрицательная сторона: металл недостаточно пластичен, увеличивается зона перегрева. Если сравнивать с однопроходной сваркой, то многослойные сварочные работы – это наилучший способ создать крепкие и износоустойчивые сварочные швы, так как термическая обработка каждого «валика» помогает измельчать структуру шва и прочнее соединяться.

Как вывод можно сказать, что на сегодняшний день сварочные работы добились пика своего развития – все больше новых методов и способов сварки появляется с каждым днем, а старые способы получения сварочного шва усовершенствуются и становятся еще более качественными.