Дмитрий Подлужный – Сварка электродами. Инверторные сварочные аппараты. Часть 1. Основы (страница 2)

После прочтения всех частей книги вы будете понимать устройство сварочного инвертора и принципы его работы. Вы научитесь правильно выбирать оборудование для дома, гаража или дачи. Вы узнаете, какие электроды существуют, чем они отличаются и в каких случаях используются.

Отдельное внимание будет уделено технике безопасности, поскольку именно она является основой успешной и долгой работы со сварочным оборудованием.

Вы научитесь:

правильно подключать аппарат;

подбирать режимы сварки;

зажигать и удерживать дугу;

выполнять различные виды швов;

избегать типичных ошибок;

определять и исправлять дефекты сварки.

Кроме теории, книга содержит большое количество практических рекомендаций и примеров реальных проектов, которые можно выполнить своими руками.

К концу чтения вы получите не просто набор знаний, а полноценную систему понимания сварочного дела. Эта система станет надёжной основой для дальнейшего развития навыков, самостоятельного изготовления металлических конструкций и уверенной работы со сварочным оборудованием.

Сварка открывает перед мастером огромные возможности. И, возможно, именно эта книга станет вашим первым шагом в мир металла, огня и созидательного труда.

Часть I. Основы сварки

Глава 1. Что такое электродуговая сварка?

Если попросить человека представить сварку, то чаще всего он увидит яркие вспышки света, поток искр и человека в защитной маске, соединяющего металлические детали. Однако за этим зрелищным процессом скрываются вполне понятные физические явления, которые происходят каждый раз, когда сварщик касается электродом металла.

Для успешной работы недостаточно просто научиться держать электрод. Гораздо важнее понимать, что именно происходит между электродом и металлом, почему возникает дуга, каким образом плавится металл и за счёт чего образуется прочное соединение.

Чем лучше сварщик понимает процессы, происходящие во время сварки, тем легче ему настраивать аппарат, исправлять ошибки и получать качественные швы.

В этой главе мы разберём электродуговую сварку максимально простым языком, без сложных научных терминов и формул.

Что такое электродуговая сварка?

Электродуговая сварка — это способ соединения металлических деталей при помощи тепла, выделяемого электрической дугой.

Проще говоря, между электродом и свариваемым металлом возникает очень мощный электрический разряд. Температура этого разряда настолько высока, что металл начинает плавиться. Расплавленные участки деталей смешиваются между собой, а после охлаждения превращаются в единый монолитный кусок металла.

Именно поэтому сварное соединение часто оказывается не слабее самого металла.

Если представить процесс образно, то сварка напоминает соединение двух кусочков воска. Пока воск расплавлен, он смешивается. После застывания становится невозможно определить место соединения.

Со сталью происходит похожий процесс, только вместо свечи используется электрическая дуга с температурой в несколько тысяч градусов.

Как возникает электрическая дуга?

Электрическая дуга является сердцем всей сварки. Без неё невозможно расплавить металл и создать сварной шов. Чтобы понять принцип её появления, представим обычную электрическую цепь: Сварочный аппарат подключается к сети. К аппарату подсоединяются два кабеля:

держатель электрода;

зажим массы.

Зажим массы крепится к металлической детали. Электрод устанавливается в держатель. Когда электрод касается металла, электрическая цепь замыкается. В этот момент ток начинает проходить через место контакта.

Однако сварка начинается не в момент касания, а когда сварщик слегка отводит электрод от поверхности на расстояние примерно 2–4 миллиметра.

На первый взгляд кажется, что цепь разорвана. Но электрический ток продолжает проходить через воздушный промежуток. Воздух под воздействием высокого напряжения начинает ионизироваться. Это означает, что его молекулы превращаются в проводящую среду. Через этот проводящий канал начинает проходить мощный поток электрически заряженных частиц. Так возникает электрическая дуга.

Визуально она выглядит как яркий ослепительный столб света между концом электрода и металлом. Именно этот столб света выделяет огромное количество тепла.

Почему дуга такая горячая?

Многие новички удивляются тому, что небольшой инвертор способен расплавлять толстые металлические детали.

Секрет заключается в концентрации энергии. Весь электрический ток проходит через очень маленький участок между электродом и металлом. Количество энергии, сосредоточенной в этой зоне, становится колоссальным.

Температура электрической дуги может достигать:

5000 °C;

6000 °C;

иногда более 7000 °C.

Для сравнения:

алюминий плавится при 660 °C;

латунь примерно при 900 °C;

сталь плавится около 1500 °C.

Получается, что температура дуги в несколько раз превышает температуру плавления большинства металлов. Поэтому металл начинает плавиться практически мгновенно.

Почему металл плавится?

После возникновения дуги начинается передача тепла. Основной поток тепловой энергии направляется в две стороны:

к электроду;

к свариваемой детали.

Конец электрода начинает плавиться. Поверхность металла также начинает плавиться. Образуется небольшая зона жидкого металла. Эта зона называется сварочной ванной или сварочной лужицей.

Размер сварочной ванны обычно составляет от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Именно в ней происходит образование будущего шва.

Если внимательно наблюдать за процессом сварки через защитную маску, можно заметить небольшую яркую область непосредственно под дугой. Это и есть сварочная ванна. Опытный сварщик постоянно следит именно за ней.

По сути, хороший шов получается не благодаря красивым искрам, а благодаря правильному контролю сварочной ванны.

Что происходит с электродом?

Во время ручной дуговой сварки электрод постепенно сгорает.

На самом деле он не просто исчезает. Его металлический стержень плавится и превращается в капли жидкого металла. Эти капли под действием силы тяжести и электромагнитных процессов переносятся в сварочную ванну. Таким образом электрод становится своеобразным источником дополнительного металла.

Именно поэтому после сварки образуется валик шва. Часть металла поступает от самой детали. Часть металла поступает от электрода. После смешивания они превращаются в единое соединение.

Что происходит в сварочной ванне?

Сварочная ванна является самым важным участком всего процесса. Внутри неё одновременно происходят десятки различных физических и химических процессов:

Расплавленный металл находится в жидком состоянии.

Температура внутри ванны может превышать 1600–1800 °C.

Металл постоянно перемешивается. В него поступают новые капли расплавленного электрода.

Одновременно происходит частичное выгорание различных примесей.

Если бы расплавленный металл контактировал с обычным воздухом, возникли бы серьёзные проблемы. Кислород и азот начали бы активно взаимодействовать с металлом. Это привело бы к:

образованию пор;

снижению прочности;