Сварка вугільним електродом - що це і навіщо, сибірське домоволодіння
В даний час зварювання вугільної дугою має другорядне значення в порівнянні зі зварюванням плавким металевим електродом. Однак зварювання вугільної дугою все ж має своє застосування.
Використання вугільного електрода має безліч переваг над загальноприйнятими способами різання типу кисневої або направляючою шиною. У цьому простому і зручному методі використовуються вуглець, стиснене повітря і електричний струм, що дозволяє здійснити поверхневу різання і видалення металу. Електрод дозволяє працювати з широким діапазоном матеріалів: від маловуглецевих сталей до нержавіючої сталі, чавуну, міді і легких сплавів. Спосіб різання вугільним електродом грунтується на взаємодії електричної дуги і стисненого повітря. Метал, розплавлений електричною дугою, віддаляється за допомогою повітряного струменя.
Зазвичай застосовуються постійний струм і пряма полярність (мінус на вугільному електроді). Вугільний електрод НЕ плавиться в дузі, його кінець розігрівається до дуже високої температури, що створює потужну термоелектронну емісію. Теплопровідність матеріалу вугільних електродів мала, тому можливо підтримувати високу температуру катода і отримувати цілком стійку дугу вже при токах 3-5 а. Вугільна дуга горить дуже стійко і може витягуватися до значної довжини (30-50 мм). Електрод згорає повільно і не прилипає до основного металу, тому працювати вугільної дугою порівняно легко і необхідні навички для виконання найпростіших робіт купуються швидко.
Вугільна дуга змінного струму, що живиться від нормальних зварювальних трансформаторів, недостатньо стійка і на практиці рідко застосовується. Вугільна дуга легко відхиляється від нормального положення магнітними полями, потоками повітря, внаслідок неоднорідності поверхні металу. Для стабілізації становища дуги іноді застосовують допоміжне поздовжнє магнітне поле, створюване соленоїдом, вісь якого збігається з віссю електрода. Цей прийом використовується головним чином в автоматах.
Для стабілізації становища дуги іноді по лінії зварювання наносять пасту або порошкоподібний флюс, що містять хороші іонізатори дугового розряду; цей спосіб успішно застосовується як при автоматичному, так і при ручному зварюванні. Вугільна дуга має менший тепловим к. П. Д. Чим дуга металева з плавиться.
Хімічний склад, структура і механічні властивості металу, наплавленого вугільної дугою при зварюванні низьковуглецевої сталі, істотно не відрізняються від металу, наплавленого металевим електродом з тонкої іонізуючої обмазкой. Якість наплавленого металу зможе бути покращено застосуванням спеціальних флюсів, що наносяться на основний або присадний метал, але цей метод ще мало розроблений. Сварка вугілля-ний дугою може бути виконана з подачею присадочного металу в Дугу (в цьому випадку у зварника зайняті обидві руки) або ж без подачі присадочного металу в дугу (у зварника зайнята тільки одна рука). В обох випадках зварювальник працює в шоломі-масці.
Зайнятість обох рук в процесі зварювання створює незручності Для зварника і знижує продуктивність праці. Тому вугільна дуга застосовується майже виключно в тих випадках, коли можна обійтися без подачі присадочного металу в дугу. Це можливо при утворенні шва за рахунок розплавлення кромок основного металу або ж при приміщенні присадочного металу на кромки шва до зварювання. В цьому випадку при зварюванні стали малої товщини (1-3 мм) зварювальники досягають рекордної для ручного зварювання продуктивності праці - до 50-70 м / ч зварного шва (рис. 1).
Для зварювання вугільної дугою застосовуються електроди з електротехнічного вугілля і з синтетичного графіту. Нормальні електроди мають форму стрижнів круглого перетину діаметром 6-25 мм і довжиною 200-300 мм з кінцем, заточеним на конус. Графітні електроди в усіх відношеннях краще вугільних, і їх слід віддавати перевагу. Для вугільних або графітових електродів потрібні спеціальні тримачі.
Мал. 1. Форми сполук для зварювання вугільної дугою
Матеріал електрода витрачається на випаровування і згоряє під дією кисню повітря; згоряння йде на досить значній довжині розігрітого електрода. Зразкові максимально допустимі струми для графітних електродів хорошої якості дані нижче.
Напруга дуги 25-35 ст. Невеликі зміни довжини дуги не роблять помітного впливу на якість зварювання. Вугільний електрод згорає досить повільно, не більше 5 мм1мін \ дуга дуже стійка, тому зварювання вугільним електродом дуже зручна для механізації процесу. Струм до електроду підводиться ковзаючим контактом; електрод проходить по осі соленоїда, що створює магнітне поле, паралельне осі електрода. Магнітне поле обжимає дугу, зменшує діаметр стовпа дуги, робить її більш жорсткою і усуває її відхилення. Для захисту наплавленого металу застосовуються захисні флюси в формі шнура, скрученого з паперу та просоченого розчинами різних солей, або у формі пасти, в формі порошку, що наносяться на метал до зварювання. Шнур безперервно подається в дугу. В автоматах часто застосовується безперервна подача присадного дроту в дугу. У напівавтоматах подача електрода частіше проводиться періодично вручну, механізуються ж переміщення дуги по лінії зварювання.
Інститут електрозварювання ім. Е. О. Патона успішно застосував вуглекислий газ С02 для захисту вугільної дуги. Отримані задовільні результати можуть бути пояснені утворенням окису вуглецю СО при взаємодії вуглекислого газу з твердим вуглецем. Окис вуглецю є дуже ефективним захисним газом, - вона не розчинна в металі, відновлює оксиди і не впливає на вуглець, 'що міститься в металі. Достатньо невеликого вмісту СО в газовій суміші, щоб помітно поліпшити якість наплавленого металу. Вугільний електрод можна застосовувати для зварювання сталі, чавуну, алюмінію, міді, бронзи та інших металів.
Вугільний електрод успішно використовується для наплавлення порошкоподібних твердих сплавів. Він може знайти застосування для деяких випадків пайки, різання, термообробки металів.