Ручная дуговая сварка применяется при изготовлении конструкций из углеродистых и низколегированных сталей, чугуна, цветных сплавов толщиной от 1 до 50 мм. Метод эффективен при выполнении коротких и криволинейных швов, а также при работе в любых пространственных положениях и ограниченных зонах. Основные минусы — невысокая производительность и жёсткая зависимость качества шва от уровня подготовки сварщика.

Дуговая сварка и процессы зажигания дуги

Электрическая дуга — основной источник тепла при дуговой сварке. Она формируется между электродом и свариваемой деталью и представляет собой устойчивый газовый разряд.

Этапы зажигания дуги:

  1. Короткое касание сварочного электрода с изделием (короткое замыкание).
  2. Отвод на 3–5 мм.
  3. Формирование стабильного разряда в ионизированном промежутке катод–анод.

При первом касании катод прогревается до температуры интенсивной термоэлектронной эмиссии. Далее электроны ускоряются в электрическом поле и ионизируют газ, что и обеспечивает устойчивость горения дуги.

Ручная дуговая сварка покрытым электродом

Наиболее распространённый вариант — использование покрытых электродов (ГОСТ 9466, 9467).

Назначение покрытия:

  1. Формирование газо-шлаковой защиты жидкой ванны.
  2. Внесение легирующих компонентов в металл шва.

Состав покрытия:

  • шлакообразующие добавки (оксиды, полевой шпат, мрамор, мел);
  • газообразующие вещества (СО₂, СН₄ и др.);
  • легирующие элементы (феррованадий, феррохром, ферротитан, алюминий);
  • раскислители (Ti, Mn, Al, Si).

Эти компоненты обеспечивают защиту расплава, корректируют химический состав металла и снижают содержание оксидов в шве.

Свариваемость металлов и электроды для РДС

Свариваемость — это способность металла или сочетания металлов при заданной технологии образовывать соединение, характеристики которого (механические, физические и др.) соответствуют свойствам основного материала.

На свариваемость влияют:

  • химсостав металла и электрода;
  • режимы дуги;
  • термические условия (температура среды, тепловложение);
  • закрепление элементов конструкции;
  • эксплуатационные и конструктивные факторы.

Электроды для ручной дуговой сварки

Стержень изготавливают из сварочной проволоки диаметром 0,3–12 мм, длина нарезки — 250–450 мм. Покрытие наносится слоем 0,1–2,5 мм. ГОСТ предусматривает 77 марок проволоки, разделённых на три группы:

  • низкоуглеродистая (С ≤ 0,13%) — сварка низко- и среднеуглеродистых сталей;
  • легированная (30 марок) — для низколегированных и жаростойких сталей;
  • высоколегированная (41 марка) — для хромистых, хромоникелевых и специальных сталей.

Классификация электродов

По назначению:

  • У — сварка углеродистых и низколегированных сталей (σв < 600 МПа);
  • Л — легированные конструкционные стали (σв > 600 МПа);
  • Т — легированные теплоустойчивые стали;
  • В — высоколегированные стали со спецсвойствами;
  • Н — электроды для наплавки.

По покрытию:

  • кислое (SiO₂, Fe₂O₃, MnO) — индекс А;
  • основное (CaCO₃, MgCO₃, CaF₂) — Б;
  • рутиловое (TiO₂) — Р;
  • целлюлозное (органика, целлюлоза) — И;
  • смешанное — С (двойное обозначение);
  • прочие виды — П.

По толщине покрытия (отношение D/d):

  • тонкое (≤1,2) — индекс М;
  • среднее (1,2–1,45) — С;
  • толстое (1,45–1,8) — Д;
  • особо толстое (>1,8) — Г.

Назначение покрытия

Покрытие выполняет сразу несколько функций:

  • газо-шлаковая защита от воздуха (O₂, N₂, H₂);
  • стабилизация горения дуги;
  • раскисление и легирование металла шва;
  • замедленное охлаждение благодаря формированию шлаковой корки.

Компоненты покрытия:

  • стабилизаторы (K, Ca, Ba-соединения, мрамор, мел);
  • газообразующие (крахмал, декстрин, магнезит);
  • шлакообразующие (полевой шпат, марганцевая руда);
  • раскислители (FeMn, FeSi, Al);
  • легирующие добавки (FeTi, FeMo, FeC₂);
  • связующие (жидкое стекло Na₂O·nSiO₂).