Что выделяется при дуговой резке металлическими электродами с толстым покрытием

Ручная электродуговая резка металла: особенности, способы и технологический процесс проведения работ

Электродуговая резка уникальна тем, что при таком способе происходит плавка металла в месте, где нужно сделать разрез. Во время работы расплавленный металл убирается силой давления дуги или стекает от собственного веса.

Особенности электродуговой резки металла

Электродуговая резка обычно проводится вручную. Для работы рекомендуется использовать стальные электроды, имеющие толстое тугоплавкое покрытие, но могут также применяться вольфрамовые и угольные электроды.

Для данного метода резки металла не нужно иметь специальное оборудование. Работу можно вести в труднодоступных местах и в любом пространственном положении конструкции.

Однако при разделении металла электрической дугой не удаётся достичь высокого качества. Невозможно обеспечить ровность кромок деталей и в большом количестве имеется выделение шлака. Поэтому для дальнейшего использования полученных металлических частей необходима их механическая обработка. Производительность такого способа остаётся низкой.

Нужно уделять особое внимание технике безопасности. Сварщик должен быть тщательно защищен от попадания капель металла и шлака. Стоит предусмотреть, куда будет стекать расплавленный металл, чтобы избежать возгорания.

Сфера применения

Электродуговую резку применяют исключительно в том случае, если нет необходимого оборудования для резки газом.

Таким методом избавляются от небольших излишеств металлических заготовок и исправляют дефекты путём их поверхностной выплавки. Дуговой резке электродом поддаются цветные изделия, высоколегированные стали, а также чугун и различные сплавы.

Применяемые способы

Электрическую дугу активно используют не только при сварке, но и при резке металла. Существует несколько разновидностей дуговой резки металлических деталей: ручная дуговая резка плавящимся и неплавящимся электродами, а также воздушно- и кислородно-дуговая резка.

Дуговая резка неплавящимся электродом

При данном способе работа проводится как на переменном, так и на постоянном токе прямой полярности. Сила тока должна составлять 400-800 А. При этом используются угольные и графитовые электроды.

Данный метод имеет не столь широкое применение. Его используют для разбора металлического лома крупных размеров, проделывания отверстий и выжигания заклёпок, а также при демонтаже ненужных металлоконструкций.

Разрез осуществляется путём плавления металла в необходимой зоне, а не путём его сгорания. Благодаря этому качеству, появляется возможность работать с материалами, которые не поддаются резке газом, такими, как чугун или высоколегированные стали.

Данный метод не отличается высокой точностью проведения работы: ширина самого разреза большая, а кромки остаются неровными. Если использовать электроды с прямоугольным сечением, то удастся немного улучшить результат работы.

Дуговая резка плавящимся электродом

Этот метод позволяет достичь большей точности и чистоты, а сам разрез выходит более узким в отличие от предыдущего метода. Для резки применяют те же электроды и того же диаметра, что для сварки, повысив при этом силу тока на 20-30%. Проводя подобную работу в бытовых условиях, можно использовать простые электроды, но для улучшения процесса работы рекомендуется приобрести специальные электроды с особым покрытием.

Существует два вида составов покрытия. Первый: марганцевая руда (98%) и поташ (2%). Второй: марганцевая руда (94%), каолин (3%), мрамор (3%). Благодаря такому покрытию, увеличивается устойчивость дуги, внутренний стержень плавится медленнее и обеспечивается его изоляция от стенок реза. Расплавленный металл окисляется, благодаря особым компонентам, содержащимся в покрытии, это позволяет ускорить процесс резки.

Производство вышеописанных электродов осуществляется из проволоки диаметром от 3 до 12 мм и длиной до 300 мм. Толщина особого покрытия должна составлять 1-1,5 мм. Расчёт силы тока производится из следующего соотношения: 55-65 А на 1 мм диаметра используемого электрода.

Воздушно- и кислородно-дуговая резка

Такой способ разделения металлических частей отличается от предыдущих тем, что расплавленный электрической дугой металл сразу выдувается струёй сжатого воздуха или чистого кислорода. Обычно этот метод применяют с целью избавления от дефектов места сварки и разделения заготовок из нержавеющей стали толщиной не более 20 мм.

Из-за подачи кислорода происходит частичное выгорание металла, сопровождающееся выделением дополнительного тепла, что позволяет значительно ускорить процесс плавки. Данный метод применяется, если необходимо выполнить короткий разрез на любой строительной конструкции.

Разделение осуществляют графитовым или стальным электродом при постоянном токе с использованием специальных резаков. Электрод должен быть не тоньше 4-5 мм, имеющий покрытие ОММ-5, ЦМ-7 или ОСЗ-3. Сила тока может доходить до 250А и позволяет резать металл до 50 мм толщины. Сжатый воздух подаётся сбоку с силой давления 0,4-0,5 МПа. Средний расход кислорода варьируется от 100 до 160 л/мин.

Схема воздушно-дуговой резки металла

Если использовать резак типа РГД, тогда электрододержатель держат в правой руке, а сам резак в левой. Как только металл начинает плавиться, на него подаётся струя воздуха и выдувает его.

Источник

Вы здесь

Технология дуговой резки электродами

Дуговая резка металлов выполняется металлическим плавящимся электродом, угольным электродом и неплавящимся вольфрамовым электродом в защитной среде аргона.

Дуговая резка металлическим плавящимся электродом

Сущность способа резки металлическим плавящимся электродом заключается в том, что сила тока подбирается на 30—40% больше, чем при сварке, и металл проплавляют мошной электрической дугой. Электрическую дугу зажигают у начала реза на верхней кромке и в процессе резки перемещают ее вниз вдоль разрезаемой кромки.

Схема резки металлическим электродом

Капли образующегося расплавленного металла выталкивают козырьком покрытия электрода. Козырек одновременно служит и изолятором электрода от замыкания последнего на металл. Основными недостатками этого способа резки являются низкая производительность и плохое качество реза. Режимы ручной дуговой резки стали металлическим плавящимся электродом приведены в табл. 1.

Таблица 1. Режимы резки плавящимся электродом

Марка металла	Толщина металла, мм	Диаметр электрода, мм	Режим резки		Марка металла	Толщина металла, мм	Диаметр электрода, мм	Режим резки
			ток, А	Скорость, м/ч				ток, А	Скорость, м/ч
Низкоуглеродистая сталь	6 12 25	2,5	140	12,36 7,2 2,1	Коррозионностойкая сталь	6 12 25	2,5	130	12 4,38 3
То же	6 12 25	3	190	13,8 8,1 3,78	То же	6 12 25	3	195	18,72 8,7 4,5
»	6 12 25	4	220	15 9,3 4,5	»	6 12 25	4	220	18,9 10,2 5,4

Иногда применяют автоматическую резку под флюсом легированных сталей, имеющих толщину до 30 мм. Резку выполняют на обычных сварочных автоматах сварочной проволокой Св-08 или Св-08А с применением флюса АН-348 (табл. 2).

Таблица 2. Режимы автоматической резки под флюсом

Толщина разрезаемой легированной стали, мм	Диаметр сварочной прволоки, мм	Режимы резки
		ток, А	напряжение дуги, В	Скорость, м/ч
10	4	1000	40—42	34,8
20	4	1200	42—44	30
30	4	1500	46-50	24,9

Дуговая резка угольным электродом

При дуговой резке угольными, графитовыми электродами разделение достигают путем выплавления металла вдоль линии его раздела. Этот способ резки применяют при обработке чугуна, цветных металлов, а также стали в тех случаях, когда не требуется соблюдения точных размеров, а ширина и качество реза не имеют значения. Резку выполняют сверху вниз при соблюдении некоторого угла наклона оплавляемой поверхности к горизонтальной плоскости, что облегчает вытекание металла. Резку ведут на переменном или постоянном токе (табл. 3).

Таблица 3. Режимы резки угольным электродом

Толщина разрезаемой стали, мм	Диаметр электрода, мм	Режим резки
		Ток, А	Скорость, м/ч
6	10	400	21
10			18
16			10,5

Дуговая резка неплавящимcя вольфрамовым электродом

Резка в защитной среде аргона применяется весьма ограниченно и только в частных случаях при обработке легированных сталей или цветных металлов. Сущность способа резки заключается в том, что на электроде создают повышенный ток (на 20—30% больше, чем при сварке) и проплавляют насквозь металл.

Источник

Выбор электродов для резки металла

Ручная дуговая резка с помощью электродов — один из наиболее популярных методов резки металла. Этот метод применяют и опытные мастера, и начинающие сварщики.

Популярность этого способа обусловлена его относительной простой: все, что вам необходимо, это сварочный аппарат (чаще всего инвертор) и правильно подобранные электроды для резки металла. В этой статье мы расскажем вам все о выборе и эксплуатации электродов, используемых для резки.

Виды электродов для резки

Металлические электроды

Для резки часто используют обычные металлические электроды с покрытием. Это может быть рутиловое или основное покрытие. В целом, благодаря покрытию рез получается более ровным. Дуга горит стабильнее и долго не гаснет, металл практически не окисляется. Но мы не рекомендуем использовать такие электроды на постоянной основе, поскольку они изначально не предназначены для резки. Их можно применять для разделки трещин или удаления швов с дефектами. Также рекомендуем перед началом работ прокалить электроды в печи.

Угольные электроды

Резка металла угольным электродом практически не отличается от резки с помощью металлических материалов. Но они все же больше предназначены для резки. У них есть одно существенное достоинство: вместо резкого плавления, как металлические электроды, они медленно плавятся. Из-за этого рез получается более аккуратным.

Еще одно преимущество угольных материалов — они способны довольно быстро разогреваться при малой силе тока. При этом они не плавятся вплоть до температуры в 3000 градусов, поэтому расходуются достаточно экономно.

Резка угольным электродом применяется для ручной дуговой и кислородно-дуговой резки. Мы рекомендуем установить прямую полярность и постоянный ток. Можно установить и переменный, но постоянный лучше подходит для этих целей.

Трубчатые электроды

Трубчатые электроды используются при кислородно-дуговой резке. От других видов электродов они отличаются тем, что в качестве основы используется не проволока, а специальная трубка, заполненная кислородом. Процесс резки схож с остальными, но при плавлении металла из трубки начинает выделяться кислород. Он окисляет металл и выдувает его, тем самым образуется разрез. Это интересный метод резки, но он требует большого опыта, поскольку дуга горит нестабильно из-за большого количества выделяемого кислорода.

Вольфрамовые неплавящиеся электроды

Вольфрамовые электроды для плазменной резки используются в среде защитного газа. Чтобы разрезать металл установите повышенное значение силы тока, больше, чем используете при сварке. Так металл будет равномерно плавится по всей толщине. В целом, вольфрамовые электроды можно использовать в работе, но это очень нишевый материал. Он никогда не станет универсальным в вашем гараже.

Плюсы и минусы резки электродами

У любого способа резки металла есть свои достоинства и недостатки, поэтому резка с помощью электродов не стала исключением. Какие есть основные плюсы у этого метода резки? Во-первых, не нужно иметь специальное оборудование или высокую квалификацию, чтобы осуществить резку. Также это относительно безопасный способ резки, но все равно нужно соблюдать правила пожарной безопасности.

Из недостатков отметим, что скорость резки будет напрямую зависеть не от ваших навыков и умений, а от толщины металла. Так что для резки толстых деталей запаситесь терпением. Также качество реза оставляет желать лучшего. Разрез получается неаккуратным и неровным. Поэтому этот способ не подойдет для резки деталей, используемых при оформлении распашных ворот, например.

Особенности резки электродами

Как и любой другой вид сварочных работ, резка металла электродами имеет свои особенности. Чтобы произвести резку необходимо предварительно подготовить аппарат и металл. Обязательно проверьте исправность вашего сварочника и всех кабелей, не пренебрегайте техникой безопасности. Чтобы зажечь дугу постучите концом электрода по поверхности металла. Опытные сварщики используют также метод чирканья.

Затем подберите нужный режим работы: настройте параметр тока исходя из диаметра электрода и толщины металла. Если металл тонкий, то используйте электрод 3 мм и увеличивайте диаметр по мере увеличения толщины металла. При резке тонкого металла можно увеличить параметр тока без страха испортить работу.

Вместо заключения

Да, у электродов есть много нюансов, и чтобы правильно разрезать металл понадобится опыт и сноровка. Но если вы научитесь использовать этот метод в своей работе, то улучшите свои профессиональные навыки и сможете выполнять большинство сварочных работ, имея в арсенале электроды. Делитесь этой статьей в социальных сетях и пишите в комментариях о своем опыте использования электродов. Желаем удачи!

Источник

Для резки металла

Резка – технологический процесс, цель которого разделение различных металлов на заготовки необходимого размера и формы.

Для выполнения данной процедуры используются ручные и автоматические инструменты и оборудование. Однако, не всегда исполнитель располагает необходимым оснащением. В подобных случаях подходящим вариантом станут электроды. Для резки исполнителю, кроме электродов, будет нужен только инвертор или иной источник сварочного тока. Таким образом, ручная дуговая резка с помощью данных материалов и оборудования является распространенным видом работ среди профессиональных и начинающих исполнителей.

Резка металла применяется при строительно-монтажных работах на объектах различного назначения.

Из-за большой популярности обработки также востребованными являются электроды для резки металла инвертором (см. марки ниже).

Резка электродами: плюсы и минусы

Каждый из способов обработки материалов с помощью электродов характеризуется собственными преимуществами и недостатками.

Преимущества резки:

Виды резки металла

В зависимости от вида реза выделяют следующие типы резки:

Электроды для резки металлов: виды, достоинства и недостатки

1. Металлические электроды для ручной дуговой резки металла со специальным покрытием. Данные материалы улучшают качество реза. Состав покрытия позволяет сделать комфортным рабочий процесс, а также:

Отличия электродов для резки от обычных для сварки: высокая тепловая мощность дуги; высокая теплостойкость обмазки; интенсивная окисляемость жидкого металла.

Металлические расходники целесообразно применять для удаления дефектных швов, прихваток, заклепок, болтов, разделки трещин.

Рекомендуется выполнять прокалку сварочных материалов в течение 1 часа при температуре 170°С, если на упаковке не указано иначе

Также стоит отметить, что для ручной дуговой резки металла подойдут и обычные сварочные электроды. Для проведения работ необходимо только увеличить показатель тока на 30-40%, вид напряжения зависит от марки применяемых расходников.

Однако, существует несколько недостатков использования обычных прутков:

Поэтому рекомендуется использовать специализированные электроды для резки.

Предлагаем посмотреть ролик, где известный в Ютубе сварщик дядя Гена тестирует марку Zeller 880AS:

2. Рабочий процесс с применением угольных (графитовых) электродов практически не отличается от резки с помощью металлических прутков. Электрическая дуга полностью проплавляет металл и он стекает вниз, под действием гравитации. Однако, есть некоторые отличия: угольные расходники не расплавляются, а постепенно сгорают. Это уменьшает количество расплавленного металла и шлака. Т.е. срез получается более чистым.

Еще одно преимущество угольных расходников – они способны
разогреться до высоких температурных величинах при небольших значениях силы тока. При этом, температура плавления прутков достаточно высока и превышает 3800°С, что обеспечивает долговечность и экономичность применения данных материалов.

Угольные (графитовые) электроды используются для ручной дуговой и кислородно-дуговой резки.

Резка осуществляется на постоянном токе прямой полярности, “сверху-вниз”. Возможно применение и переменного тока.

3. Трубчатые электроды предназначены для кислородно-дуговой резки. Основное отличие данных материалов – в качестве плавящего элемента выступает не сварочная проволока, а полая толстостенная трубка. Суть процесса включает несколько этапов:

Основной недостаток такого вида процедуры – поток кислорода отрицательно влияет на стабильность горения дуги.

4. Вольфрамовые неплавящиеся электроды используются для проведения дуговой резки в защитной среде и плазменно-дуговой резки.

Сущность первого метода заключается в том, что для резки устанавливается повышенная величина тока (примерно на 20-30% больше, чем при сварке) и металл проплавляется по всей толщине.

Плазменно-дуговая резка подразумевает возбуждение дуги между обрабатываемым металлом и вольфрамовым электродом.

Процесс резки металла с помощью электродов

Так как ручной дуговой способ резки металлов с помощью специальных электродов и инвертора является наиболее востребованным, рассмотрим основные этапы данного рабочего процесса:

Видео

Очень хороший ролик, где наглядно можно посмотреть и научиться этой простой операции.

Следуя данным рекомендациям и правильно устанавливая важные параметры резки, можно быстро и без проблем освоить технику обработки металлов.

Ниже представлены марки специальных электродов для резки и строжки металлов.

ОК GPC (ОК 21.30)

Сварочные электроды ESAB OK GPC (старое название OK 21.03) для резки, строжки и прошивки отверстий. Где применяются, назначение, для чего.

РОТЭКС Р

Электроды РОТЕКС Р предназначены для выполнения следующих работ: резка металла, в т.ч. и стержневой арматуры до 40 мм.; резка, строжка и.

Электроды ОЗР-2 предназначены для выполнения следующих работ: резка и строжка стержневой арматуры; резка и прошивка.

Электроды ОЗР-1 используются для следующих работ: резка, строжка и прошивка отверстий; удаление дефектных участков сварных соединений.

Источник

Технология дуговой резки электродами

Дуговая резка металлов выполняется металлическим плавящимся электродом, угольным электродом и неплавящимся вольфрамовым электродом в защитной среде аргона.

Дуговая резка металлическим плавящимся электродом

Сущность способа резки металлическим плавящимся электродом заключается в том, что сила тока подбирается на 30—40% больше, чем при сварке, и металл проплавляют мошной электрической дугой. Электрическую дугу зажигают у начала реза на верхней кромке и в процессе резки перемещают ее вниз вдоль разрезаемой кромки.

Схема резки металлическим электродом

Капли образующегося расплавленного металла выталкивают козырьком покрытия электрода. Козырек одновременно служит и изолятором электрода от замыкания последнего на металл. Основными недостатками этого способа резки являются низкая производительность и плохое качество реза. Режимы ручной дуговой резки стали металлическим плавящимся электродом приведены в табл. 1.

Таблица 1. Режимы резки плавящимся электродом

Марка металла	Толщина металла, мм	Диаметр электрода, мм	Режим резки		Марка металла	Толщина металла, мм	Диаметр электрода, мм	Режим резки
			ток, А	Скорость, м/ч				ток, А	Скорость, м/ч
Низкоуглеродистая сталь	6 12 25	2,5	140	12,36 7,2 2,1	Коррозионностойкая сталь	6 12 25	2,5	130	12 4,38 3
То же	6 12 25	3	190	13,8 8,1 3,78	То же	6 12 25	3	195	18,72 8,7 4,5
»	6 12 25	4	220	15 9,3 4,5	»	6 12 25	4	220	18,9 10,2 5,4

Иногда применяют автоматическую резку под флюсом легированных сталей, имеющих толщину до 30 мм. Резку выполняют на обычных сварочных автоматах сварочной проволокой Св-08 или Св-08А с применением флюса АН-348 (табл. 2).

Таблица 2. Режимы автоматической резки под флюсом

Толщина разрезаемой легированной стали, мм	Диаметр сварочной прволоки, мм	Режимы резки
		ток, А	напряжение дуги, В	Скорость, м/ч
10	4	1000	40—42	34,8
20	4	1200	42—44	30
30	4	1500	46-50	24,9

Дуговая резка угольным электродом

При дуговой резке угольными, графитовыми электродами разделение достигают путем выплавления металла вдоль линии его раздела. Этот способ резки применяют при обработке чугуна, цветных металлов, а также стали в тех случаях, когда не требуется соблюдения точных размеров, а ширина и качество реза не имеют значения. Резку выполняют сверху вниз при соблюдении некоторого угла наклона оплавляемой поверхности к горизонтальной плоскости, что облегчает вытекание металла. Резку ведут на переменном или постоянном токе (табл. 3).

Таблица 3. Режимы резки угольным электродом

Толщина разрезаемой стали, мм	Диаметр электрода, мм	Режим резки
		Ток, А	Скорость, м/ч
6	10	400	21
10			18
16			10,5

Дуговая резка неплавящимcя вольфрамовым электродом

Резка в защитной среде аргона применяется весьма ограниченно и только в частных случаях при обработке легированных сталей или цветных металлов. Сущность способа резки заключается в том, что на электроде создают повышенный ток (на 20—30% больше, чем при сварке) и проплавляют насквозь металл.

Прорезание канавки в листе воздушно дуговой резкой	Выплавка канавок воздушно-дуговой резкой

Кислородно-дуговая резка

При кислородно-дуговой резке металл вначале расплавляется электрической дугой, а затем сгорает в поступающей струе кислорода и выдувается. На рисунке приведена схема кислородно-дуговой резки.

В настоящее время существует несколько методов кислородно-дуговой резки. За рубежом (в США, Франции и Бельгии), например, нашел применение метод кислородно-дуговой резки при помощи стальных трубчатых электродов.

Схема кислородно-дуговой резки металла

При этом способе резки металл нагревается дугой, возбуждаемой между трубчатым электродом и обрабатываемым изделием. Струя кислорода, поступающая из отверстия трубки, попадая на нагретую поверхность, окисляет металл по всей его толщине.

Электродами служат трубки из низкоуглеродистой или нержавеющей стали при наружном диаметре 5 — 7 мм. Внутренний диаметр трубки может быть 1 — 3,5 мм. Наружную поверхность электрода покрывают специальным покрытием, предохраняющим электрод от замыкания с обрабатываемым металлом при его опирании и перемещении. Кислородно-дуговую резку также выполняют и угольным электродом. Наиболее широкое распространение способ кислородно-дуговой резки нашел при подводных работах.

Схема оборудования поста для кислородно-дуговой резки стальным стержневым электродом: 1 — сварочный трансформатор, 2 — регулятор, 3 — рубильник, 4 — провода, идущие к держателю, 5 — электрододержатель, 6 — электрод, 7 — резак РГД-1-56, 8 — кислородный шланг, 9 — баллон с кислородом, 10 — редуктор

Воздушно-дуговая резка

При воздушно-дуговой резке металл расплавляется дутой, горящей между изделием и угольным электродом, а удаляется струей сжатого воздуха. Воздушно-дуговую резку металлов выполняют постоянным током обратной полярности, так как при дуге прямой полярности металл нагревается сравнительно на широком участке, вследствие чего удаление расплавляемого металла затруднено. Возможно применение и переменного тока. Для воздушно-дуговой резки применяют специальные резаки, которые делятся на резаки с последовательным расположением воздушной струи и резаки с кольцевым расположением воздушной струи. В резаках с последовательным расположением воздушной струи относительно электрода сжатый воздух обтекает электрод только с одной стороны.

Схема воздушно-дуговой резки металла: 1 — разрезаемый металл; 2 — электрод; 3 — воздушно-дуговой резак; 4 — разрезанный металл; 5 — струя воздуха

Для воздушно-дуговой резки применяют угольные или графитовые электроды. Графитовые электроды более стойки, чем угольные. По форме электроды бывают круглыми и пластинчатыми. Величину тока при воздушно-дуговой резке определяют по следующей зависимости:

где I — ток, А; d — диаметр электрода, мм; K— коэффициент, зависящий от теплофизических свойств материала электрода, равный 46—48 А/мм, для угольных электродов и 60—62 А/мм для графитовых.

Источниками питания для воздушно-дуговой резки служат стандартные сварочные преобразователи постоянного тока или сварочные трансформаторы.

Питание резака сжатым воздухом осуществляют от цеховой сети, имеющей давление 4—6 кгс/см2, а также от передвижных компрессоров. Применение сжатого воздуха при воздушно-дуговой резке давлением выше 6 ат нецелесообразно, так как сильная воздушная струя резко снижает устойчивость горения дуги.

Воздушно-дуговую резку разделяют на поверхностную строжку и разделительную резку.

Поверхностную строжку применяют для разделки дефектных мест в металле и сварных швах, а также для подрубки корня шва и снятия фасок. Фаску можно снимать одновременно на обеих кромках листа. Ширина канавки, образующаяся при поверхностной строжке, на 2—3 мм превышает диаметр электрода.

Установка воздушно-дуговой резки: 1 — резак; 2 — воздух; 3 — источник питания дуги

Воздушно-дуговую разделительную резку и строжку применяют при обработке нержавеющей стали и цветных металлов. Она имеет ряд преимуществ перед другими способами огневой обработки металлов, так как более проста, а также более дешевая и более производительная.

В табл. 1 приведены режимы разделительной воздушно-дуговой резки угольным электродом, а в табл. 2 приведены данные по разделке корня шва, выполненного встык с К-образной подготовкой кромок.

Таблица 1. Режимы разделительной воздушно-дуговой резки

Толщина листа, мм	Диаметр электрода, мм	Ток, А	Скорость резки, м/ч
			Низкоуглеродистая сталь	Высоколегированная сталь
5 10 12 12 25	6 8 10 12 12	270 — 300 360 — 400 450 — 500 540 — 100 540 — 600	60 — 62 26 — 28 20 — 22 22 — 24 8 —10	63 — 65 30 — 32 22 — 24 24 — 26 10 — 12

Таблица 2. Режимы поверхностной воздушно-дуговой резки

Толщина свариваемого металла, мм	Диаметр электрода, мм	Ток, А	Ширина разделки корня шва, мм	Глубина разделки корня шва, мм
5 — 8	4	180	6—7	3—4
6 — 8	6	280	7,5—9	4—5
8 — 10	8	370	8,5—11	4—5
10 — 11	10	450	11,5—13	5—6

Плазменно-дуговая резка

Плазма — это газ, состоящий из положительно и отрицательно заряженных частиц в таких пропорциях, что общий заряд равен нулю, т. е. плазма представляет собой смесь электрически нейтральных молекул газа и электрически заряженных частиц, электронов и положительных ионов. Наличие электрически заряженных частиц делает плазму чувствительной к воздействию электрических полей.

Плазма вследствие наличия в ней электрически заряженных частиц является электропроводной, и при действии электрических полей в плазме возникают электрические токи. Чем выше степень ионизации, тем выше электропроводность плазмы. Токи в ней отклоняются под действием магнитных полей. Ускорения, сообщаемые заряженным частицам действием электрических и магнитных полей путем соударения передаются нейтральным частицам газа, и весь объем плазмы получает направленное движение, образуя струю, поток или факел горячего газа.

Электрические поля, воздействуя на плазму, сообщают энергию заряженным частицам, а через эти частицы и всей плазме. В результате такой передачи энергии температура плазмы может достичь 20 000—30 000º С. Поэтому, чем больше имеется свободных электронов в веществе и чем быстрее они движутся, тем больше проводимость вещества, так как свободно движущиеся электроны переносят электрические заряды. Иначе говоря, плазма —это токопроводящий газ, нагретый до высокой температуры.

Сущность плазменной резки состоит в проплавлении металла мощным дуговым разрядом, локализованном на малом участке поверхности разрезаемого металла с последующим удалением расплавленного металла из зоны реза высокоскоростным газовым потоком. Холодный газ, попадающий в горелку, обтекает электрод и в зоне дугового разряда приобретает свойства плазмы, которая затем истекает через отверстие малого диаметра в сопле в виде яркосветящейся струи с большой скоростью и температурой, достигающей 30 000° С и выше. Принципиальная схема плазменной резки приведена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема процесса плазменно-дуговой резки: 1 — вольфрамовый электрод, 2 — медное водоохлождаемое сопло, 3 — наружное сопло, 4 — плазменная струя, 5 — разрезаемый металл, 6 — изоляционная шайба, 7 — балластное сопротивление, 8 — источник питания

Рис. 3. Конструкция горелки для плазменно-дуговой резки: 1 — магнезитовое кольцо, 2 — сопло, 3 — резиновая прокладка, 4, 6, 8, 10 — изоляционное покрытие, 5 — резиновая трубка, 7 — соединительная гайка, 9 — пробка, 11 — катодный узел, 12 — резиновая прокладка, 13 — корпус сопла, 14 — соединительная гайка, 15 — наружное сопло

В зависимости от применяемой электрической схемы плазменная резка металлов может выполняться независимой и зависимой дугами. Схема плазменной резки дугой прямого действия приведена на рис. 2, а, а дугой косвенного действия на рис. 2, б. Конструкция плазменной горелки приведена на рис. 3. В таблице приводятся ориентировочные режимы резки.

Рис. 2. Принципиальная схема процесса плазменно-дуговой резки: а — прямого действия, б — косвенного действия

Параметры резки	Разрезаемый материал
	Ст. 3 толщина 18 мм	Сталь 1Х18Н9Т толщина 20 мм
Ток, А Напряжение дуги, В Диаметр сопла, мм Диаметр электрода, мм Рассттояние сопла до изделия, мм Расход аргона, л/мин Расход воздуха, м3/ч Скорость резки, м/ч	300 65 3,5 4 5 10 5 60	340 75 3,5 4 5 10 5 40

Плазмообразующий газ — система, преобразующая подводимую электрическую энергию в тепловую, передаваемая разрезаемому металлу. Поэтому желательно, чтобы газ имел высокий потенциал ионизации и находился в молекулярном состоянии. Такими газами являются аргон, азот, водород, гелий, воздух и их смеси.

Оборудование для дуговой сварки

Ручная дуговая сварка, источником теплоты которой служит электрическая дуга, занимает одно из ведущих мест среди различных видов сварки плавлением. Электрическая дуга, возникающая за счет дугового разряда между электродом и свариваемым металлом, возникает и поддерживается источником постоянного или переменного тока. Под действием теплоты, полученной при помощи электрической дуги, происходит плавление основного и присадочного материалов, в результате чего образуется сварочная ванна. Остывая, металл кристаллизуется, образуя прочное сварное соединение. Все операции по зажиганию дуги, поддержанию ее длины и перемещению вдоль линии шва выполняются сварщиком вручную без применения механизмов. Дуговая сварка выполняется как плавящимся, так и неплавящимся электродом.

Оборудование для дуговой сварки:

В качестве оборудования, создающего устойчивую сварочную дугу, применяют различные трансформаторы, выпрямители и генераторы. В зависимости от характера и интенсивности сварочных работ и размеров свариваемых деталей промышленность выпускает большой ассортимент оборудования с различными техническими характеристиками. Однако все они должны удовлетворять следующим требованиям:

Для бытового потребления современная промышленность выпускает сварочные аппараты, отличающиеся двумя характеристиками. Первая из них — это максимальный сварочный ток, а вторая — время работы, на протяжении которого в 10 минутном рабочем цикле вырабатывается этот максимальный ток. К примеру, аппарат, рассчитанный на 140 амперный ток при 60% рабочем цикле должен обеспечить 140 ампер в течение не более 6 минут из каждых 10 минут работы. Остальные 4 минуты цикла отведены на режим холостого тока, при котором аппарат остывает.

Характеристики сварочного оборудования

Внешняя характеристика сварочного тока выражает зависимость между напряжением на зажимах выходных клемм и током в сварочной цепи (рис.1). Различают четыре вида внешних характеристик (крутопадающая I, пологопадающая 2, жесткая 3 и возрастающая 4) выбор которых зависит от вольт-амперной характеристики сварочной дуги. Под вольт-амперной характеристикой (ВАХ) (рис.2) понимают зависимость напряжения дуги от силы сварочного тока.

Рис. 1. Внешние характеристики источников питания для дуговой сварки	Рис. 2. Вольт-амперная характеристика дуги — А; зависимость напряжения дуги ( Uд ) от длины (Ld ) — Б

Вольт-амперная характеристика сварочного аппарата отличается от вольт-амперной характеристики любого другого источника питания своей нелинейной зависимостью. Это объясняется тем, что количество заряженных частиц в дуговом разряде не является величиной постоянной и зависит от степени ионизации, то есгь от силы тока, и говорит о том, что электрическая дуга в газах не подчиняется закону Ома. Из приведенного рисунка видно, что при малых токах (до 100 А) количество заряженных частиц в дуге интенсивно растет, а ее сопротивление при этом падает (падающая зона ВАХ I). Это объясняется ростом эмиссии катода при его разогреве. При возрастании силы тока дуга начинает сжиматься, рост заряженных частиц прекращается, а объем газа, участвующий в переносе заряженных частиц, сжимается (жесткая зона ВАХ II). Дальнейший рост вольт-амперной характеристики возможен только при увеличении расходуемой внутри дуги энергии (возрастающая зона ВАХ III).

Сварочные аппараты ручной дуговой сварки плавящимися электродами с защитным покрытием обычно эксплуатируются на ниспадающем и жестком участках ВАХ (зоны I и II). Для питания такой дуги применяют источники питания с крутопадающей и пологопадающей внешней характеристикой, так как отклонения тока при изменении дуги у этих аппаратов обычно незначительны. Это особенно важно при сварке в труднодоступных местах, когда сварщику приходится подбирать длину дуги.

Механизация процессов при сварке под флюсом или плавящимся электродом в защитных газах позволяет выполнять саморегулирование дуги при ее случайных отклонениях. Это достигается изменением скорости плавления электрода, то есть при уменьшении дуги автоматически повышается ток, и скорость плавления электрода увеличивается. Для такой сварки предпочтительнее источники питания с возрастающей ВАХ и возрастающей или жесткой внешней характеристикой.

Сварочные трансформаторы

Сварочные трансформаторы предназначены для создания устойчивой электрической дуги, поэтому они должны иметь требуемую внешнюю характеристику. Как правило, это падающая характеристика, так как сварочные трансформаторы используются для ручной дуговой сварки и сварки под флюсом.

Промышленный переменный ток на территории России имеет частоту 50 периодов в секунду (50 Гц). Сварочные трансформаторы служат для преобразования высокого напряжения электрической сети (220 или 380 В) в низкое напряжение вторичной электрической цепи до требуемого для сварки уровня, определяемого условиями для возбуждения и стабильного горения сварочной дуги. Вторичное напряжение сварочного трансформатора при холостом ходе (без нагрузки в сварочной цепи) составляет 60—75 В. При сварке на малых токах (60—100 А) для устойчивого горения дуги желательно иметь напряжение холостого хода 70 — 80 В.

Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием. На рис. 1 приводится принципиальная схема трансформатора с отдельным дросселем. Комплект источников питания состоит из понижающего трансформатора и дросселя (регулятора реактивной катушки).

Рис. 1. Принципиальная схема трансформатора с отдельным дросселем (сварочный ток регулируется изменением воздушного зазора)

Понижающий трансформатор, основой которого является магнитопровод 3 (сердечник), изготовлен из большого количества тонких пластин (толщиной 0,5 мм) трансформаторной стали, стянутых между собой шпильками. На магнитопроводе 3 имеются первичная 1 и вторичная 2 (понижающая) обмотки из медного или алюминиевого провода.

Дроссель состоит из магнитопровода 4, набранного из листов трансформаторной стали, на котором расположены витки медного или алюминиевого провода 5, рассчитанного на прохождение сварочного тока максимальной величины. На магнитопроводе 4 имеется подвижная часть б, которую можно перемещать с помощью винта, вращаемого рукояткой 7.

Первичная обмотка 1 трансформатора подключается в сеть переменного тока напряжением 220 или 380 В. Переменный ток высокого напряжения, проходя по обмотке 1, создаст действующее вдоль магнитопровода переменное магнитное поле, под действием которого во вторичной обмотке 2 индуктируется переменный ток низкого напряжения. Обмотку дросселя 5 включают в сварочную цепь последовательно со вторичной обмоткой трансформатора.

Величину сварочного тока регулируют путем изменения воздушного зазора а между подвижной и неподвижной частями магнитопровода 4 (рис. 1). При увеличении воздушного зазора а магнитное сопротивление магнитопровода увеличивается, магнитный поток соответственно уменьшается, а следовательно, уменьшается индуктивное сопротивление катушки и увеличивается сварочный ток. При полном отсутствии воздушного зазора а дроссель можно рассматривать как катушку на железном сердечнике; в этом случае величина тока будет минимальной. Следовательно, для получения большей величины тока воздушный зазор нужно увеличить (рукоятку на дросселе вращать по часовой стрелке), а для получения меньшей величины тока — зазор уменьшить (рукоятку вращать против часовой стрелки). Регулирование сварочного тока рассмотренным способом позволяет настраивать режим сварки плавно и с достаточной точностью.

Современные сварочные трансформаторы типа ТД, ТС, ТСК, СТШ и другие выпускаются в однокорпусном исполнении.

Рис. 2. Принципиальная электрическая и конструктивная схема трансформатора типа СТН в однокорпусном исполнении (а) и его магнитная схема (б). 1 — первичная обмотка; 2 — вторичная обмотка; 3 — реактивная обмотка; 4 — подвижной пакет магнитопровода; 5 — винтовой механизм с рукояткой; 6 — магнитопровод регулятора; 7 — магнитопровод трансформатора; 8 — электродержатель; 9 — свариваемое изделие

В 1924 г. академиком В. П. Никитиным была предложена система сварочных трансформаторов типа СТН, состоящих из трансформатора и встроенного дросселя. Принципиальная электрическая и конструктивная схема трансформаторов типа СТН в однокорпусном исполнении, а также магнитная система показаны на рис. 2. Сердечник такого трансформатора, изготовленный из тонколистовой трансформаторной стали, состоит из двух, связанных общим ярмом сердечников,— основного и вспомогательного. Обмотки трансформатора изготовлены в виде двух катушек, каждая из которых состоит из двух слоев первичной обмотки 1, выполненных из изолированного провода, и двух наружных слоев вторичной обмотки 2, выполненных из неизолированной шинной меди. Катушки дросселя пропитаны теплостойким лаком и имеют асбестовые прокладки.

Обмотки трансформаторов типа СТН изготовляют из медного или алюминиевого проводов с выводами, армированными медью. Величину сварочного тока регулируют с по­мощью подвижного пакета магнитопровода 4, путем изменения воздушного зазора а винтовым механизмом с рукояткой 5. Увеличение воздушного зазора при вращении рукоятки 5 по часовой стрелке вызывает, как и в трансформаторах типа СТЭ с отдельным дросселем, уменьшение магнитного потока в магнитопроводе 6 и увеличение сварочного тока. При уменьшении воздушного зазора повышается индуктивное сопротивление реактивной обмотки дросселя, а величина сварочного тока уменьшается.

ВНИИЭСО разработаны трансформаторы этой системы СТН-500-П и СТН-700-И с алюминиевыми обмотками. Кроме того, на базе этих трансформаторов разработаны трансфор­маторы ТСОК-500 и ТСОК-700 со встроенными конденсаторами, подключенными к первичной обмотке трансформатора. Конденсаторы компенсируют реактивную мощность и обеспечивают повышение коэффициента мощности сварочного трансформатора до 0,87.

Однокорпусные трансформаторы СТН более компактны, масса их меньше, чем у трансформаторов типа СТЭ с отдельным дросселем, а мощность одинакова.

Трансформаторы с подвижными обмотками с увеличенным магнитным рассеянием. Трансформаторы с подвижными обмотками (к ним относятся сварочные трансформаторы типа ТС, ТСК и ТД) получили в настоящее время широкое применение при ручной дуговой сварке. Они имеют повышенную индуктивность рассеяния и выполняются однофазными, стержневого типа, в однокорпусном исполнении.

Катушки первичной обмотки такого трансформатора неподвижные и закреплены у нижнего ярма, катушки вторичной обмотки подвижные. Величину сварочного тока регулируют изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. Наибольшая величина сварочного тока достигается при сближении катушек, наименьшая — при удалении. С ходовым винтом 5 связан указатель примерной величины сварочного тока. Точность показаний шкалы составляет 7,5 % от значения максимального тока. Отклонения величины тока зависят от подводимого напряжения и длины сварочной дуги. Для более точного замера сварочного тока должен применяться амперметр.

Рис. 3. Сварочные трансформаторы: а — конструктивная схема трансформатора ТСК-500; б — электрическая схема трансформатора ТСК-500: 1 — сетевые зажимы для проводов; 2 — сердечник (магнитопровод); 3 — рукоятка регулирования тока; 4 — зажимы для подсоединения сварочных проводов; 5 — ходовой винт; 6 — катушка вторичной обмотки; 7 — катушка первичной обмотки; 8 — компенсирующий конденсатор; в — параллельное; г — последовательное соединение обмоток трансформатора ТД-500; ОП — первичная обмотка; ОВ — вторичная обмотка; ПД — переключатель диапазона токов; С — защитный фильтр от радиопомех.

Рис.4 Портативный сварочный аппарат

На рис. 3-а,б показаны принципиальная электрическая и конструктивная схемы трансформатора ТСК-500. При повороте рукоятки 3 трансформатора по часовой стрелке катушки обмоток 6 и 7 сближаются, вследствие чего магнитное рассеяние и вызываемое им индуктивное сопротивление обмоток уменьшаются, а величина сварочного тока увеличивается. При повороте рукоятки против часовой стрелки катушки вторичной обмотки удаляются от катушек первичной обмотки, магнитное рассеяние увеличивается и величина сварочного тока уменьшается.

Трансформаторы снабжены емкостными фильтрами, предназначенными для снижения помех радиоприему, создаваемых при сварке. Трансформаторы типа ТСК отличаются от ТС наличием компенсирующих конденсаторов 8, обеспечивающих повышение коэффициента мощности (соs φ). На рис. 3, в показана принципиальная электрическая схема трансформатора ТД-500.

ТД-500 представляет собой понижающий трансформатор с повышенной индуктивностью рассеяния. Сварочный ток регулируют изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. Обмотки имеют по две катушки, расположенные попарно на общих стержнях магнитопровода. Трансформатор работает на двух диапазонах: попарное параллельное соединение катушек обмоток дает диапазон больших токов, а последовательное — диапазон малых токов.

Последовательное соединение обмоток за счет отключения части витков первичной обмотки позволяет повысить напряжение холостого хода, что благоприятно отражается на горении дуги при сварке на малых токах.

однофазный стержневого типа состоит из следующих основных узлов: магнитопровода — сердечника, обмоток (первичной и вторичной), регулятора тока, переключателя диапазонов токов, токоуказательного механизма и кожуха.

Алюминиевые обмотки имеют по две катушки, расположенные попарно на общих стержнях магнитопровода. Катушки первичной обмотки неподвижно закреплены у нижнего ярма, а вторичной обмотки — подвижные. Переключение диапазонов тока производят переключателем барабанного типа, рукоятка которого выведена на крышку трансформатора. Величину отсчета тока производят по шкале, отградуированной соответственно на два диапазона токов при номинальном напряжении питающей сети.

Емкостной фильтр, состоящий из двух конденсаторов, служит для снижения помех радиоприемным устройствам.

Правила техники безопасности при эксплуатации сварочных трансформаторов. В процессе работы электросварщик постоянно обращается с электрическим током, поэтому все токоведущие части сварочной цепи должны быть надежно изолированы. Ток величиной 0,1 А и выше опасен для жизни и может привести к трагическому исходу. Опасность поражения электрическим током зависит от многих факторов и в первую очередь от сопротивления цепи, состояния организма человека, влажности и температуры окружающей атмосферы, напряжения между точками соприкосновения и от материала пола, на котором стоит человек.

Сварщик должен помнить, что первичная обмотка трансформатора соединена с силовой сетью высокого напряжения, поэтому в случае пробоя изоляции это напряжение может быть и во вторичной цепи трансформатора, т. е. на электрододержателе.

Напряжение считается безопасным: в сухих помещениях до 36 В и в сырых до 12 В.

При сварке в закрытых сосудах, где повышается опасность поражения электрическим током, необходимо применять ограничители холостого хода трансформатора, специальную обувь, резиновые подстилки; сварка в таких случаях ведется под непрерывным контролем специального дежурного. Для снижения напряжения холостого хода существуют различные специальные устройства — ограничители холостого хода.

Обычно для домашних работ вполне подходят аппараты, вырабатывающие сварочный ток в 140 ампер при 20-процентном рабочем цикле. При выборе аппарата следует обращать внимание на то, чтобы регулировка сварочного тока была плавной.

Источник