Температура при сварочных работах

Обновлено: 24.01.2025

Многих начинающих мастеров интересует температура сварки, при которой происходит соединение двух элементов друг с другом. Прежде всего, необходимо четко представлять себе, что же представляет собой данный процесс.

Два металлических элемента невозможно соединить друг с другом, если их края не расплавить. Исключение составляет лишь холодная сварка. Под действием силы тока, газа либо давления металл нагревается до таких температур, что начинает плавиться.

Затем, смешиваясь с расплавленным электродом, края застывают и образуют так называемый шов, который и является главным стыковым креплением для двух свариваемых элементов.

Температура плавления металлов

Еще со школьной скамьи каждому сварщику хорошо известно, что каждый вид металла имеет свою температуру плавления. Поэтому вполне логично предположить, что и температура сварки у каждого металла своя. Тип сварки, который мгновенно соединяет между собой листы чугуна, совершенно не подойдет для сварочных работ со сталью.

И наоборот, алюминий не выдерживает температуры плавления железа, ведь из-за слишком высоких температур он полностью деформируется. Именно поэтому прежде чем определиться с видом сварочных работ, необходимо хорошо изучить все главные характеристики металла, с которым предстоит работать.

Электродуговая сварка

Самых высоких температур можно достичь, если применять электродуговую сварку. За счет того, что между электродом и свариваемой поверхностью образуется электрическая дуга, температура в месте стыка достигает иногда даже 12000 градусов. Минимальный же нагрев происходит при температуре не менее 6000 градусов.

Данный метод применяется тогда, когда необходимо расплавить прочный метал большой толщины. Чаще всего с помощью плавящихся электродов сваривают углеродистую сталь. Высокая температура позволяет мгновенно расплавлять и края металла, и внутренний стержень электрода. Данный тип сварочный работ применяется на практике наиболее часто.

Сварка неплавящимся электродом в газовой среде

Данный вид сварки предполагает разогрев детали до 6000 градусов. В качестве неплавящегося электрода чаще всего применяется вольфрам. Температура плавления данного метала достаточно высокая, поэтому во время сварочных работ стержень выдерживает большой нагрев и не плавится. Шов образуется только за счет расплавляемых кромок металла, ведь подаваемый во время сварочных работ газ надежно защищает место стыка от окисления и полностью вытесняет оттуда кислород.

В некоторых случаях, если для уплотнения шва все-таки требуется присадочный металл, используется дополнительный кусок проволоки, который с помощью держателя подносится непосредственно к месту сварочных работ. Для того, чтобы шов был более крепким лучше подбирать присадочную проволоку из того же метала, что и свариваемая деталь.

Плазменная сварка

Достаточно высокая температура достигается также при плазменной сварке. Величина нагрева может достигать даже 30000 градусов. С помощью сварочного аппарата на обрабатываемую поверхность подается ионизированный газ, именуемый плазмой.

Для увеличения нагрева дуга дополнительно сжимается под воздействием плазмообразующего газа. Таким образом, на обрабатываемую поверхность сварщик воздействует не только тепловым методом, но и газодинамическим.

Электрошлаковая сварка

Довольно популярен метод сварки с помощью подогрева шлаковой ванны. Через электрод на сварочном аппарате подается ток такой силы, чтобы он смог разогреть, а затем и поддерживать постоянную температуру шлаковой ванны внутри разъема.

Суть данного способа заключается в необходимости постоянно поддерживать высокий уровень нагрева ванны, которая расплавляет кромки листов металла и соединяет их между собой. Уровень нагрева шлаковой ванны должна быть обязательно значительно выше температуры плавления самого металла, иначе сварка станет невозможной.

Обычно подаваемый ток нагревает ванну до 1700 градусов. Поэтому для некоторых металлов такой вид сварки неприемлем. Например, расплавить кромки углеродистой стали при такой низкой температуре будет достаточно сложно.

Диффузная сварка

Расплавлять кромки металла для их дальнейшего соединения между собой можно и внутри сварочного аппарата. Суть метода диффузной сварки заключается в том, что свариваемые детали необходимо поместить в специальную камеру, предварительно зачистив их кромки. Затем из камеры откачивается воздух до определенного уровня давления, а кромки металла нагреваются до 700 – 800 градусов.

При сдавливании двух деталей и происходит их сваривание меду собой. Сходный принцип применяется при сваривании полипропиленовых труб. Две трубы просто вставляются с разных сторон в специальное закрытое устройство и после нагрева прочно соединяются друг с другом. Для спаивания полипропиленовых труб достаточно 260 градусов.

Электронно-лучевая сварка

Также в специальной вакуумной камере производится сварка с помощью пучка электронов, которые на выходе из аппарата образуют электродный луч. Благодаря тепловой энергии электронов в месте их соприкосновения с обрабатываемой поверхностью происходит нагрев кромок до 6000 градусов.

Конечно же, практически ни один металл не способен выдержать такой сильный нагрев, поэтому кромки свариваемых деталей начинают плавиться, образуя между собой крепкий и надежный сварочный шов.

Холодная сварка

Детали не подвергаются абсолютно никакому тепловому воздействию, если применяется холодная сварка. Главное – не проводить холодные сварочные работы при температуре воздуха ниже 5 градусов тепла. Сварка при отрицательных температурах может не дать нужный эффект и спустя некоторый период времени детали вновь расклеятся.

Суть холодной сварки заключается в том, что при помощи специальной замазки два материала любого состава можно легко склеить друг с другом. Замазка для холодной сварки состоит из двух составляющих, которые сами по себе не обладают никакими скрепляющими свойствами. Если же их перемешать между собой, образуется сильнейший клей.

В основном холодная сварка применяется в быту для мелкого ремонта водяных и канализационных труб. При этом качество холодной сварки абсолютно уступает другим видам, где используется мощнейший нагрев деталей.

Термитная сварка

Принцип работы термитной сварки во многом схож с холодной. Для данного вида сварочных работ используется смесь, состоящая из металлического алюминия и железной окалины, которые взаимодействуют друг с другом и вследствие химических реакций образуют термит.

После зажигания термита электродугой, он расплавляется и начинает сваривать между собой кромки металла. Воспламеняется термит при температуре не менее 1300 градусов, а металл начинает плавиться, когда разогревается до отметки в 2000 градусов. Такие виды сварочных работ очень часто проводят при сваривании рельсов.

Термокомпрессионная сварка

Холодная сварка во многом сходна с термокомпрессионной. Здесь также детали свариваются между собой посредством давления, однако место их стыка заранее разогревается до определенного уровня.

Как правило, нагрев должен быть не ниже, чем температура образования эвтектики между соединяемыми материалами. При этом разогревается либо сама поверхность, либо прикладываемый инструмент, либо вообще подсоединенная проволоку, через которую пропускают импульс тока.

Ультразвуковая сварка.

В отличие от холодной сварки ультразвуковая разогревает обрабатываемую поверхность металла до определенных температур. Величина нагрева деталей напрямую зависит от того, из какого металла они изготовлены. На место стыка листов воздействуют механическими колебаниями, за счет чего кромки постепенно начинают плавиться.

Медь нагревается до 500 градусов, а алюминий, например, может разогреться только до 400 градусов. После достижения нужной величины разогрева, обрабатываемые поверхности сдавливают между собой, за счет чего и происходит их сваривание друг с другом.

Лазерное воздействие на деталь

Если стоит задача получить высокопрочный шов, либо свариваемые металлы не поддаются холодной и другим видам сварки, на них воздействуют лазерным лучом. С помощью сварочного аппарата лазерный луч направляется на место стыка двух листов металла и туда же подносится присадочная проволока.

Под воздействием лазера детали нагревается до очень высоких температур, около 25 000 градусов, поэтому данный вид сваривания легко соединяет между собой даже высокопрочные металлы.

Способ сваривания деталей

Определять для себя нужный вид сварки необходимо на основании того, какую деталь требуется варить. Для получения высокопрочного шва имеет значение не только вид металла, но и его толщина, а также температура помещения, где будут происходить сварочные работы.

Кроме того, чрезвычайно важно знать температуру плавления метала, ведь чаще всего сварка происходит именно благодаря тепловому воздействию. В случае же с холодной сваркой потребуется тщательно подготовить поверхность соединяемых деталей, а также при необходимости зачистить их.

Чтобы прочность полученного шва была соизмерима с прочностью самого листа металла, потребуется со всей ответственностью подойти к сварочным работам. Сила тока, используемый присадочный материал, степень разогрева металла – играют важную роль в процессе сваривания деталей друг с другом, поэтому сварщику необходимо учитывать при работе каждую мелочь.

Зима – не помеха для сварки

Сварочные работы уже давно не считаются привилегией исключительно профессионалов. В настоящее время такой способ соединения металлов активно используется и в быту. При этом все большую популярность приобретают сварочные инверторы. Это вполне объяснимо: они легкие, компактные, удобные в эксплуатации и обеспечивают отличное качество швов. Чаще всего сварочные работы проводятся в теплое время года. Можно ли делать это при отрицательных температурах? Попробуем разобраться.

Сварочные работы зимой

Влияние температуры на процесс сварки металлов

Низкие температуры действительно оказывают влияние на процесс сварки. Расплавленный металл остывает и кристаллизуется с большей скоростью. Это означает, что из сварочной ванны не успевают выйти все растворенные газы или перейти в шлак неметаллические включения. Подобная ситуация может привести к образованию трещин или пор в швах. Известна такая статистика: при понижении температуры с +20 °С до -50 °С время пребывания сварочной ванны в жидком состоянии уменьшается на 10 %. Это, в свою очередь, приводит к тому, что половина из всех выявляемых дефектов относится именно к неметаллическим включениям.

При низких температурах повышается отвод тепла от зоны сварки. Это ухудшает проплавление кромок соединяемых элементов и может привести к образованию еще одного серьезного дефекта – непровара. Дополнительную опасность несет конденсация влаги на электродах или металле. Вода является источником водорода, который способствует образованию пор в швах. Кроме того, при низких температурах ухудшаются показатели пластичности сталей и механических свойств швов.

Все приведенные выше факты правдивы, но они в полной мере проявляются при экстремально низких температурах (от -40 °С и ниже). Бытовая сварка крайне редко требует работы в столь сложных условиях. Как правило, речь идет о температуре не ниже -10 °С. Дополнительно следует учитывать, что чаще всего для бытовых целей используются углеродистые стали. При толщине соединяемых элементов не более 16 мм работать с ними в обычном порядке можно до температуры -30 °С. Для низколегированных сталей этот показатель при той же толщине несколько меньше и составляет -15 °С.

Самая низкая температура поддерживается в открытом космическом пространстве. Она составляет -273 °С, но даже в таких условиях возможно выполнение сварочных работ. Впервые они были проведены в 1984 году советскими космонавтами С. Савицкой и В. Джанибековым. Для этой цели использовался специально созданный аппарат электронно-лучевой сварки.

Влияние температуры на сварочный инвертор

Низкие температуры могут влиять не только на металлы, но и на сварочные инверторы. Одним из главных врагов такой техники является влага. Ее появление внутри аппарата может привести к закорачиванию электронных компонентов и их выходу из строя. Низкие температуры при определенных условиях могут способствовать образованию конденсата в сварочных инверторах.

Точка росы

В этой связи важно вспомнить о понятии точка росы. Фактически это максимальная температура поверхности, при которой на ней появляется влага в виде конденсата. По-другому это утверждение можно перефразировать так: если поверхность холоднее точки росы, то конденсат на ней выпадет. Данная величина не является постоянной и напрямую зависит от влажности. Чем она выше, тем ближе точка росы к фактической температуре. Например, в душе при стопроцентной влажности зеркало запотевает при комнатной температуре. Обратная ситуация в герметичном оконном стеклопакете. Там влажность близка к нулю, поэтому конденсата не наблюдается никогда.

В сварочном инверторе влага может конденсироваться только в одном случае: если он постоял какое-то время на морозе, а затем попал в более теплое помещение. В такой ситуации его категорически запрещается использовать сразу. Инвертор должен постоять полтора-два часа, чтобы его температура сравнялась с температурой окружающей среды, а появившийся конденсат испарился. Если же аппарат из теплого помещения выносится на мороз, конденсат в нем образоваться не может и на работоспособности устройства это никак не отразится.

Как выполнять сварочные работы в морозы?

В целом сварочные работы при температуре не ниже -10 °С можно выполнять обычными бытовыми инверторами без каких-либо отрицательных последствий для качества швов, прочности соединений или работоспособности самой техники. При более сильных морозах следует использовать полупрофессиональные или профессиональные модели, специально предназначенные для эксплуатации при низких температурах. Они комплектуются электронными элементами, устойчивыми к холоду.

Дополнительно следует выделить несколько мероприятий, которые рекомендуется выполнять при проведении сварочных работ в зимний период:

По возможности избегать пересечений сварных швов и резких переходов толщин металла.
Сварочные работы начинать с швов, дающих максимальную усадку (стыковых).
Минимизировать объем наплавленного металла.
Во время работы сварочный ток увеличивать на 10-15 % и одновременно примерно на такую же величину уменьшать скорость перемещения электрода.
По возможности начинать и заканчивать сварку на выводных планках.
Тщательно зачищать кромки свариваемых элементов.
Вместо прихваток использовать, например, струбцины или другие аналогичные приспособления.
Применять не склонные к образованию пор типы электродов, обеспечивающие высокую пластичность швов: Э50А, Э46А или Э42А с основным покрытием. Перед использованием их необходимо тщательно прокалить.

Инверторы для сварки зимой

Влияние отрицательных температур на сварщика

Отрицательные температуры могут влиять не только на металлы или технику, но и непосредственно на сварщиков. Трудоспособность в таких условиях снижается, а значит, возрастает риск появления дефектов. Оптимальным способом избежать подобной ситуации является использование специальной зимней защитной одежды. Не меньшего внимания заслуживают сварочные маски.

Наибольшей популярностью в настоящее время пользуются «хамелеоны». Их главным элементом является светофильтр. Он состоит из нескольких слоев жидких кристаллов и поляризационных пленок. Светофильтр реагирует на интенсивность светового излучения и срабатывает автоматически. Для затемнения ему необходимо не более 0,001 секунды. Этого вполне достаточно для надежной защиты глаз от губительного воздействия ультрафиолетового излучения, возникающего во время сварки.

Время срабатывания светофильтра «хамелеона» увеличивается при уменьшении температуры окружающей среды. При -5 °С оно составляет уже не 0,001 с, а 0,005-0,009 с. Как правило, такие маски предназначены для использования при температуре не ниже -10 °С. В этом случае они гарантируют надежную защиту глаз. При более низких температурах светофильтр может попросту не успевать срабатывать.

Заключение

Таки образом, зима вовсе не является преградой для выполнения сварочных работ. При температуре до -10 °С для этой цели вполне подойдут обычные бытовые инверторы. Для организации сварочных работ в более сильные морозы необходимо приобретение специализированной техники.

Что влияет на выбор режима сварки

Режим работы сварочного аппарата представляет собой совокупность основных и второстепенных характеристик сварки, позволяющих получить качественный шов того или иного сплава.

Так как марок сталей и сплавов цветных металлов множество, и они имеют свою специфику, то выбор режима сварки становится непростой задачей. Но есть основные параметры, которые нужно учитывать независимо от типа сплава.

Важные параметры

Прежде чем начинать работу, надо понимать, с какими величинами предстоит иметь дело. Основные параметры, влияющие на режим сварки:

сила, вид и полярность в случае применения постоянного тока;
напряжение электрической дуги; ;
количество проходов;
скорость сварки.

Второстепенными факторами, влияющими на характеристики соединения, можно назвать состояние свариваемых деталей, форму кромок, марку, тип и толщину обмазки электрода. Определенное влияние оказывает выбор вида сварочного шва.

Самым ответственным является расчет режимов при автоматической сварке. Часть характеристик выставляют по готовым таблицам, а часть приходится определять по формулам, заложенным в инструкциях на аппаратуру. Каждому оборудованию соответствуют свои таблицы, отработанные опытным путем.

Влияние тока

Выставляя режим, подбор силы тока делают по таблицам. Ток зависит от толщины свариваемых изделий и сварочной проволоки.

Точную юстировку делают по виду дуги и шва. Необходимо понимать, чем сильнее ток, тем температура под основанием дуги будет выше и это скажется на быстроте сварки.

Режим сварки при сильном токе и чрезмерно тонком сварочном проводе вызовет перегрев и разбрызгивание металла. Если заготовки тонкие, то часто при таком режиме происходит их прожигание.

При слабом токе дуга становится неустойчивой или вовсе обрывается. Шов получается некачественный, появляются непроваренные участки. Такой режим не стоит выбирать.

Необходимо учитывать, что глубина сварочной ванны зависит от вида тока. Если используется аппарат на постоянном токе, то глубина провара у него будет на 15 % больше, чем у переменного.

Сварка в режиме постоянного тока тоже имеет свои особенности. Так, при прямой полярности глубина кратера получается на 40% меньше, чем при использовании обратной полярности.

Прямая полярность – это когда электрод подсоединен к клемме инвертора со знаком «-», а соединяемые изделия к клемме со знаком «+». При обратной полярности все подключается наоборот.

При прямой полярности может применяться электрод с кальциево-фтористой обмазкой, позволяет варить низко и среднеуглеродистую сталь, чугун.

Инверторный режим (обратная полярность) используется, когда необходимо варить низкоуглеродистые и низколегированные стали, тонколистовые детали.

От положения свариваемого стыка в пространстве изменяется и ток. Так, при горизонтальном шве табличные значения рекомендуют уменьшать на 15-20%.

Характеристики электрода

Габариты электрода взаимосвязаны с размерами изделий, видом кромок. Если толщина свариваемого сплава равна 3-5 мм, то сварочная проволока должна быть 3-4 мм.

При сваривании толстостенных заготовок требуется делать много проходов. В первый раз проходят электродом диаметром не более 4 мм. При производстве потолочного шва тоже рекомендуют использовать проволоку толщиной не больше 4 мм.

Обычно на упаковке электродов имеется таблица, в которой указывают наиболее предпочтительные режимы. При диаметре 1,5-2 мм рекомендуемый ток сварки 30…45 А, 3 мм – 65…100 А, для 3-4 мм – 100…160 А, и так далее. Разброс связан с видом сварки и толщиной сплава.

При толщинах свариваемого сплава 1-2 мм рекомендуется использование сварочной проволоки диаметром 2-3 мм, при толщине 3-5 мм – 3-4 мм, толщина 4-10 мм – диаметр 4-5 мм, если толщина 12-24 мм, то используют 5-6 мм электрод. Выбирая режим, необходимо учитывать положение детали или шва в пространстве, также на выбор влияет количество проходов.

Длина дуги и качество шва

Длина дуги влияет на качество соединения. Важно, чтобы она была одинаковой на всем протяжении шва, расстояние между концом сварочной проволоки и гранью детали должно равняться ее толщине.

Режим сварки при слишком короткой дуге приводит к прожигу или прилипанию электрода. Режим при длинной дуге вызывает ее гашение и непровары. Контроль длины дуги можно осуществлять по издаваемому ею звуку.

Оптимальной считается ширина сварного шва равная 1,5-2 диаметрам проволоки. При этом должен образовываться небольшой валик по линии соединения без наплывов от расплавленного электрода. Оптимальный шов зависит от скорости сварки, толщины изделия и ширины шва.

Режим сварки, при котором держак с электродом движется очень медленно, приводит к чрезмерному накоплению в сварочной ванне жидкого металла, который будет расплескиваться и препятствовать нормальному провару стыка.

Слишком быстрое перемещение держака вдоль шва приведет к непровару, он может потрескаться или деформироваться после остывания.

Если будет образовываться ванночка шириной в 1,5-2 диаметра проволоки, глубиной до 6 мм и длиной 10-30 мм, то это говорит об оптимальной скорости сварки для данного конкретного материала и вида соединения.

Угол наклона электрода

К понятию режима сварки относится угол наклона электрода. Во время работы электрод относительно шва располагается с отклонением от нормали примерно на 10 градусов в любую сторону. От положения сварочной проволоки относительно стыка заготовок зависит глубина и ширина шва.

Если сварку производят углом вперед, то глубина уменьшается, а шов становится шире. Это связано с тем, что дуга как бы нагоняет волну расплава перед собой, через которую приходится расплавлять металл изделия.

Если выбран режим сварки углом назад, то расплав выгоняется в конец ванны. Электрическая дуга воздействует непосредственно на свариваемые изделия. Этот режим электродуговой сварки делает более глубокое проплавление стыка и одновременно уменьшает ширину соединения.

Длина рабочей части электрода тоже имеет значение. Чем он длиннее, тем сильнее он разогревается и расплавляется, что уменьшает ток, соответственно уменьшается глубина ванны. Особенно это проявляется при использовании тонкой сварочной проволоки.

Наклон заготовок

Когда держак ведут сверху вниз, то под дугой возникает утолщение расплава. Возникает ситуация, как при сварке в режиме углом вперед. Глубина провара уменьшается, а шов становится шире.

Если варить начинают снизу с последующим движением вверх, то слой расплава под дугой становится тоньше, глубина ванны возрастает, а шов сужается.

Тогда будет формироваться нормальный шов. При большем уклоне и проведении сварки на спуск, из кратера вытечет расплав. При проведении сварки снизу вверх возникнут непровары.

Сварку на спуск обычно применяют при соединении труб и других подобных элементов. В этом режиме уменьшается вероятность прожогов, вытекания расплава из кратера, формируется качественный шов.

Кроме этих режимов на качество работы оказывает влияние технология сварки. Правильное движение электрода во многом определяет состояние сварного шва.

Сварка при низких температурах

Обычно сварочные работы стараются проводить летом или весной. Однако как быть, если выполнение сварки необходимо при отрицательных температурах? Еще несколько лет назад представить себе работы со сваркой холодной осенью или зимой было невозможно, сегодня же, благодаря современному оборудованию — это реальность. Итак, давайте разберемся, чем сварка на морозе отличается от сварки летом, как низкая температура влияет на качество сварки, а также каких правил стоит придерживаться, чтобы выполнить работы безопасно и качественно.

Влияние минусовой температуры на качество сварки

Работы по сварке в условиях низких температур требуют от мастера-сварщика не только навыков, но и особых знаний нагрева металла на морозе. Отметим, что сварочные работы при температуре не ниже минус 10°С можно проводить обычным способом. Однако более низкие температуры могут оказать влияние на качество швов, прочность соединений и даже работоспособность техники. Какие явления наблюдаются при сварке на холоде:

Время жидкого состояние сварочной ванны сокращается на 10%, ударная вязкость стали ухудшается. Металл становится хрупким, быстрее остывает и кристаллизуется, растворенные газы не до конца выходят из сварочной ванны, и в швах возникают поры и трещины.
Тепло от зоны сварки отводится интенсивнее. Кромки свариваемых элементов переплавляются хуже. Между металлом шва и основным материалом может не получиться качественного сплавления (непровар).
Влага может попасть в зону сварки. Это снижает качество металла шва. Влага появляется в целом от холодного воздуха, инея, который образуется на свариваемых кромках, а также, если электроды долгое время были хранились на холоде.

Бытовые сварочные работы обычно проводят углеродистой сталью. Обратим внимание, что если соединяемые элементы имеют толщину не больше 16 миллиметров, с ними можно работать как при обычной сварке до минус 30°С. Если сталь низколегированная — до минус 15°С.

Интересный факт: сварочные работы возможны даже в открытом космосе, где температура составляет минус 273°С. Впервые работы в космосе провели в 1984 с помощью электронно-лучевой сварки.

Правила сварки при отрицательных температурах

Говоря о правилах сварки при отрицательных температурах, необходимо прежде обратить внимание на оборудование, с помощью которого проводят работы. Если на момент проведения сварки температура окружающего воздуха не ниже минус 10°С, для работы допустимо использовать стандартное сварочное оборудование. При температуре ниже минус 10°С лучше использовать специализированное оборудование для работы на холоде, профессиональное или полупрофессиональное. Его комплектуют элементами, которые устойчивы к низким температурам. Электроды, применяемые в работе, должны соответствовать стандартам и техническим условиям. У аппарата должны быть сертификат, где указан завод-производитель, обозначен тип, марка и диаметр, партия и дата изготовления.

Также для обеспечения безопасности и качества работы рекомендуем придерживаться основных правил сварки конструкций при низких температурах:

Очищать от снега детали и место для сварки.
Предварительно прогревать свариваемые металлы. Например, если работы проводятся при температуре воздуха минус 20°С, необходимо прогревать металл до 120-160°С. Эта рекомендация не относится к меди или алюминию, их можно сваривать без прогрева.
При работе на открытом воздухе нужно применять постоянный электрический ток обратной полярности.

Стоит знать и частные правила:

Не накладывать швы друг на друга, избегать стремительных переходов между металлами разной толщины.
Начинать работу со стыковых швов.
Сократить количество металла в жидком состоянии.
При работе необходимо одновременно на 10-15% увеличивать ток сварки и снижать скорость перемещения электрода.
Зачищать кромки элементов, которые были сварены.
Заменить прихватки струбцинами или другими приспособлениями.
Использовать электроды, которые обеспечивают пластичные швы: Э50А, Э46А или Э42А.

Дополнительное оборудование для сварки на холоде

Сварка зимой может проводится не только на открытом воздухе, но и в зданиях, в условиях промышленных предприятий: в цехах, на складах, площадках строительства и.т.д. Если это так — для качественной работы требуется обогреть помещение. Именно для этих целей может потребоваться дополнительно оборудование. Это может быть тепловая пушка или дизельные и газовые устройства. Для первого устройства потребуется подключение к электрической сети, для второго — регулярное поступление топлива.

Практически все модели оборудования для обогрева имеют похожие конструкцию и принцип работы. Они выполнены в форме цилиндра, имеют элемент для нагрева и вентилятор с большой мощностью. Холодный воздух проходит через аппарат и выходит теплым.

Чтобы выбрать оборудование необходимой мощности, учитывайте объем обогреваемого помещения. Обратите внимание, что для использовать газовые или дизельные устройства можно только в хорошо вентилируемых помещениях.

Резюме

Сварочные работы зимой возможны и могут быть выполнены качественно. Для проведения сварки на открытом воздухе при низкой при температуре необходимо правильно подобрать оборудование и следовать основным правилам. Так работы до минус 10°С могут быть произведены стандартными бытовыми инверторами. В более жестких условиях понадобятся специализированные аппараты и знание тонкости работы со сваркой в холоде.

Температура и другие важные характеристики сварочной дуги

Принцип электродуговой сварки основан на использовании температуры электрического разряда, возникающего между сварочным электродом и металлической заготовкой.

Дуговой разряд образуется вследствие электрического пробоя воздушного промежутка. При возникновении этого явления происходит ионизация молекул газа, повышение его температуры и электропроводности, переход в состояние плазмы.

Горение сварочной дуги сопровождается выделением большого количества световой и особенно тепловой энергии, вследствие чего резко повышается температура, и происходит локальное плавление металла заготовки. Это и есть сварка.

Основные свойства дугового разряда

В процессе работы, для того, чтобы возбудить дуговой разряд, производится кратковременное касание заготовки электродом, то есть, создание короткого замыкания с последующим разрывом металлического контакта и установлением требуемого воздушного зазора. Таким способом выбирается оптимальная длина сварочной дуги.

При очень коротком разряде электрод может прилипать к заготовке, плавление происходит чересчур интенсивно, что может привести к образованию наплывов. Длинная дуга отличается неустойчивостью горения и недостаточно высокой температурой в зоне сварки.

Неустойчивость и видимое искривление формы сварочной дуги часто можно наблюдать при работе промышленных сварочных агрегатов с достаточно массивными деталями. Это явление называется магнитным дутьем.

Суть его заключается в том, что сварочный ток дуги создает некоторое магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем, создаваемым током, протекающим через массивную заготовку.

То есть, отклонение дуги вызывается магнитными силами. Дутьем процесс назван потому, что дуга отклоняется, как будто под воздействием ветра.

Радикальных способов борьбы с этим явлением нет. Для уменьшения влияния магнитного дутья применяют сварку укороченной дугой, а также располагают электрод под определенным углом.

Среда горения

Существует несколько различных сварочных технологий, использующих электродуговые разряды, отличающиеся свойствами и параметрами. Электрическая сварочная дуга имеет следующие разновидности:

открытая. Горение разряда происходит непосредственно в атмосфере;
закрытая. Образующаяся при горении высокая температура вызывает обильное выделение газов от сгорающего флюса. Флюс содержится в обмазке сварочных электродов;
в среде защитных газов. В этом варианте, в зону сварки подается газ, чаще всего, это гелий, аргон или углекислый газ.

Защита зоны сварки необходима для предотвращения активного окисления плавящегося металла под воздействием кислорода воздуха.

Слой окисла препятствует образованию сплошного сварного шва, металл в месте соединения приобретает пористость, в результате чего снижается прочность и герметичность стыка.

В какой-то мере дуга сама способна создавать микроклимат в зоне горения за счет образования области повышенного давления, препятствующего притоку атмосферного воздуха.

Применение флюса позволяет более активно выдавливать воздух из зоны сварки. Использование среды защитных газов, подаваемых под давлением, решает эту задачу практически полностью.

Продолжительность разряда

Кроме критериев защищенности, дуговой разряд классифицируется по продолжительности. Существуют процессы, в которых горение дуги происходит в импульсном режиме.

В таких устройствах сварка осуществляется короткими вспышками. За время вспышки, температура успевает возрасти до величины, достаточной для локального расплавления небольшой зоны, в которой образуется точечное соединение.

Большинство же применяемых сварочных технологий использует относительно продолжительное по времени горение дуги. В течение сварочного процесса происходит постоянное перемещение электрода вдоль соединяемых кромок.

Область повышенной температуры, создающая сварочную ванну, перемещается вслед за электродом. После перемещения сварочного электрода, следовательно, и дугового разряда, температура пройденного участка снижается, происходит кристаллизация сварочной ванны и образование прочного сварного шва.

Структура дугового разряда

Область дугового разряда условно принято делить на три участка. Участки, непосредственно прилегающие к полюсам (аноду и катоду), называют соответственно, анодным и катодным.

Центральную часть дугового разряда, расположенную между анодной и катодной областями, называют столбом дуги. Температура в зоне сварочной дуги может достигать нескольких тысяч градусов (до 7000 °C).

Хотя тепло не полностью передается металлу, его вполне хватает для расплавления. Так, температура плавления стали для сравнения составляет 1300-1500 °C.

Для обеспечения устойчивого горения дугового разряда необходимы следующие условия: наличие тока порядка 10 Ампер (это минимальное значение, максимум может достигать 1000 Ампер), при поддержании напряжения дуги от 15 до 40 Вольт.

Падение этого напряжения происходит в дуговом разряде. Распределение напряжения по зонам дуги происходит неравномерно. Падение большей части приложенного напряжения происходит в анодной и катодной зонах.

Экспериментальным путем установлено, что при сварке плавящимся электродом, наибольшее падение напряжения наблюдается в катодной зоне. В этой же части дуги наблюдается наиболее высокий градиент температуры.

Поэтому, при выборе полярности сварочного процесса, катод соединяют с электродом, когда хотят добиться наибольшего его плавления, повысив его температуру. Наоборот, для более глубокого провара заготовки, катод присоединяют к ней. В столбе дуги падает наименьшая часть напряжения.

При производстве сварочных работ неплавящимся электродом, катодное падение напряжения меньше анодного, то есть, зона повышенной температуры смещена к аноду.

Поэтому, при этой технологии, заготовка подключается к аноду, чем обеспечивается хороший ее прогрев и защита неплавящегося электрода от излишней температуры.

Температурные зоны

Следует заметить, что при любом виде сварки, как плавящимся, так и неплавящимся электродом, столб дуги (его центр) имеет самую высокую температуру – порядка 5000-7000 °C, а иногда и выше.

Зоны наиболее низкой температуры располагаются в одной из активных областей, катодной или анодной. В этих зонах может выделяться 60-70% тепла дуги.

Кроме интенсивного повышения температуры заготовки и сварочного электрода, разряд излучает инфракрасные и ультрафиолетовые волны, способные оказывать вредное влияние на организм сварщика. Это обусловливает необходимость применения защитных мер.

Что касается сварки переменным током, понятие полярности там не существует, так как положение анода и катода изменяется с промышленной частотой 50 колебаний в секунду.

Дуга в этом процессе обладает меньшей устойчивостью по сравнению с постоянным током, ее температура скачет. К преимуществам сварочных процессов на переменном токе, можно отнести только более простое и дешевое оборудование, да еще практически полное отсутствие такого явления, как магнитное дутье, о котором сказано выше.

Вольт-амперная характеристика

На графике представлены кривые зависимости напряжения источника питания от величины сварочного тока, называемые вольт–амперными характеристиками сварочного процесса.

Кривые красного цвета отображают изменение напряжения между электродом и заготовкой в фазах возбуждения сварочной дуги и устойчивого ее горения. Начальные точки кривых соответствуют напряжению холостого хода источника питания.

В момент возбуждения сварщиком дугового разряда, напряжение резко снижается вплоть до того периода, когда параметры дуги стабилизируются, устанавливается значение тока сварки, зависящее от диаметра применяемого электрода, мощности источника питания и установленной длины дуги.

С наступлением этого периода, напряжение и температура дуги стабилизируются, и весь процесс приобретает устойчивый характер.

Читайте также: