Для дуг постоянного тока характерны неизменность направления тока и, как правило, небольшие колебания его силы, обусловливаемые процессами в дуге

В дугах переменного тока происходят непрерывные изменения направления и силы тока в соответствии с изменениями э. д. с. источника и процессами в дуге. Такие дуги угасают каждый раз при переходе тока через нуль и возобновляются снова в начале каждого полупериода питающего их переменного тока.

Реальные сварочные дуги характеризуются одновременно несколькими перечисленными особенностями.

Для примера на рис. 1 приведены фотографии дуг с плавящимися электродами в аргоне (а) и углекислом газе (б) и типичная осциллограмма (б). На концах электродов видны капли, меняющиеся, как показывают наблюдения, в объеме и по положению в пространстве. Периодически они перекрывают весь разрядный промежуток, вызывая короткое замыкание электродов и устранение разряда. При этом напряжение падает почти до нуля, а ток растет по законам, определяемым свойствами электрической цепи. Частота коротких замыканий и их длительность не постоянны После замыканий снова возбуждается дуга и т. д.

Рис. 1. Сварочные дуги с плавящимися электродами и типичная осциллограмма тока и напряжения дуги

Рисунок показывает, что, строго говоря, сварочная дуга с плавящимися электродами является неустановившейся дугой как по длине разрядного промежутка, так по режиму питания и положению в пространстве. В рассматриваемом случае она, возможно, несколько сжата струями защитных газов и содержит в своем составе некоторую часть паров электродов и т. д. Естественно, что изучение таких дуг весьма затруднительно. При их описании и, тем более, изложении теории неизбежна некоторая схематизация и идеализация процессов и условий существования разряда.

Проволка стальная сварочная и наплавочная

Для заполнения разделки шва в зону дуги вводят присадочный металл в виде прутка или проволоки. При ручной дуговой сварке применяют плавящиеся электроды в виде прутков или стержней с покрытием. При механизированной сварке используют электрод в виде проволоки, намотанной на кассету.

Стальная проволока, идущая на производство электродов или применяемая как сварочная проволока, изготовляется по ГОСТ 2246-70. Этот ГОСТ предусматривает марки и химический состав металла, размеры с допусками, технические требования, методы испытания, маркировку, упаковку, хранение и транспортирование. Изготовляют стальную холоднотянутую проволоку круглого сечения диаметрами 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 и 12,0 мм и поставляют в мотках (бухтах) из одного отреза. Проволока первых семи диаметров предназначена в основном для полуавтоматической и автоматической сварок в защитном газе. Для автоматической и полуавтоматической сварок под флюсом применяют проволоку диаметром 2...6 мм. Проволока диаметром 1,6...12,0 мм идет на изготовление стержней электродов. Поверхность проволоки должна быть гладкой, чистой, без окалины, ржавчины, грязи и масла.

По химическому составу ГОСТ 2246-70 устанавливает для стальной проволоки три основные группы: углеродистые (6 марок) с содержанием углерода не более 0,12 %, предназначенные для сварки низкоуглеродистых, среднеуглеродистых и некоторых низколегированных сталей; легированные (30 марок) для сварки низколегированных, конструкционных, теплостойких сталей; высоколегированные (41 марка) для сварки хромистых, хромоникелевых, нержавеющих и других специальных легированных сталей.

Проволока маркируется индексом Св (сварочная), буквами и цифрами. Обозначения легирующих примесей общепринятые: Г — марганец; С — кремний; X — хром; Н — никель; М — моибден; В — вольфрам; Ф — ванадий и др. Первые две цифры указывают содержание углерода в сотых долях процента, а цифры после буквы, указывающей легирующие примеси, — количество данного элемента в процентах. Отсутствие цифры после буквенного обозначения легирующего элемента означает, что этого элемента в материале проволоки менее одного процента. Буква А в конце марки указывает на пониженное содержание вредных примесей (серы и фосфора). Например, сварочная проволока марки Св-08ХГ2С содержит 0,08 % углерода; до 1 % хрома; до 2 % марганца и до 1 % кремния.

Содержание углерода в сварочной проволоке не превышает 0,12...0,15 % (за редким исключением), что снижает склонность металла шва к газовой пористости и образованию твёрдых закалочных структур. Содержание кремния в углеродистой проволоке составляет менее 0,03 %, так как наличие кремния способствует образованию при сварке пор в металле шва. Допустимое содержание серы и фосфора также ограничено (0,04 % каждого элемента), так как они даже при малой концентрации способствуют образованию трещин в сварном шве.

Медь и ее сплавы сваривают проволокой и прутками из меди и сплавов на медной основе (ГОСТ 16130-85). Алюминий и алюминиевые сплавы сваривают сварочной проволокой из алюминия и его сплавов (ГОСТ 7871-75). Для сварки других металлов и сплавов применяют сварочную проволоку или стержни, изготовленные либо по ГОСТу на свариваемый металл, либо по техническим условиям.

Вместо дорогостоящей легированной сварочной проволоки чаще стали применять порошковую электродную проволоку. Такая проволока является одним из прогрессивных сварочных материалов. Она состоит из металлической оболочки и сердечника. Металлическая оболочка служит для подвода сварочного тока и удержания порошкового сердечника. Сердечник представляет собой смесь порошков минералов, руд, ферросплавов и металлических порошков. Участвуя в металлургическом процессе при сварке, смесь обеспечивает защиту металла сварочной ванны от кислорода и азота воздуха; раскисление и легирование металла шва, образование легко удаляемого шлака и получение высококачественного шва. Сварку порошковой проволокой производят открытой дугой, под флюсом или в защитных газах.

Большое применение получили проволоки, не требующие при сварке дополнительной защиты (самозащитные), и проволоки, используемые с газовой защитой зоны сварки (газозащитные). Благодаря высокой производительности и низкой чувствительности к внешним условиям сварка порошковой проволокой получает большое применение при изготовлении и монтаже строительных конструкций на строительно-монтажной площадке. Наибольшее применение получили проволоки малого диаметра (1,6...2,4 мм) марок ПП-АН1, ПП-АНЗ, ПП-АН7, ПП-АН11, ПП-1.ДСК, ПП-2ДСК и др. Они позволяют получить сварные швы с высокими механическими свойствами.

ИЭС им. Е. О. Патона разработан и успешно применяется способ сварки самозащитной проволокой, т. е. сплошной легированной проволокой без защитной среды (открытой дугой). Металл специальных электродных проволок, применяемых для этого способа, содержит раскисляющие и стабилизирующие элементы. При сварке происходит компенсация выгорания марганца и кремния за счет повышенного содержания их в металле проволоки. Имеющиеся в электродной проволоке алюминий, титан, цирконий и церий обеспечивают хорошее раскисление сварочной ванны, образуя соединение, переходящее в шлак. Кроме того, эти элементы связывают азот, нейтрализуя его вредное действие на пластичность и вязкость металла. Введение церия и циркония повышает ударную вязкость и пластичность металла шва. Они также способствуют устойчивому процессу сварки и уменьшению разбрызгивания металла. Этим способом можно производить сварку в углекислом газе постоянным током прямой полярности, что позволяет значительно повысить коэффициент наплавки и производительности сварки. Для этого способа применяют проволоки марок Св-20ГСТЮА и Св-15ГСТЮЦА