Technológia zvárania kovov elektrickým oblúkom

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Vplyv elektrického oblúka na štruktúru materiálu je jedným z najstarších spôsobov, ako dosiahnuť pevné spojenie medzi kovovými obrobkami. Prvé technologické prístupy k tejto metóde zvárania mali veľa nevýhod spojených s pórovitosťou zvaru a tvorbou trhlín v pracovnej oblasti. Výrobcovia zariadení a pomocných zariadení doteraz výrazne optimalizovali spôsob zvárania elektrickým oblúkom, čím sa rozšíril rozsah jeho použitia.

Prehľad technológií

Metóda je označená ako MMA (Manual Metal Arc), čo možno dešifrovať ako ručné zváranie tyčovou elektródou. Pracovný postup je založený na riadení elektrického prúdu dodávaného do cieľovej oblasti špeciálnym zdrojom zapojeným do siete. Prúd je dodávaný do častí, ktoré sa majú zvárať, pomocou dvoch káblov rôznej polarity. V skutočnosti uzavretie elektrického obvodu a vyvoláva vytvorenie oblúka,ktorého tepelný efekt roztaví kov a vytvorí zvarový kúpeľ.

Po skončení tepelného ataku sa pracovná plocha ochladí a jej štruktúra kryštalizuje. Dôležitou súčasťou technológie zvárania elektrickým oblúkom je elektróda. Spravidla ide o oceľovú tyč opatrenú povlakom s určitým chemickým zložením. Keď sa aplikuje elektrický oblúk, štruktúra tyče sa tiež roztaví a klesne do pracovnej oblasti, čím sa vytvorí materiál s jedinou štruktúrou s obrobkom.

Zapálenie oblúka ako prvý pracovný krok

Ako už bolo uvedené, k iniciácii tepelnej expozície dochádza v dôsledku uzavretia elektrického obvodu. Samotný oblúk, v závislosti od použitého zdroja prúdu, môže byť charakterizovaný jemným ponorením, strmým ponorom alebo vlastnosťami tvrdého prúdového napätia. Vyskytuje sa v dôsledku aplikácie prúdu na elektródu a povrch obrobku. Prúd prechádza oboma objektmi, potom sa medzi nimi vytvorí elektrický oblúk.

Samotné vzrušenie procesu prebieha rôznymi spôsobmi. V jednom prípade sa oblúkové zváranie spustí krátkym dotykom obrobku s rýchlym odtrhnutím tyčou. A v druhom sú úderné dotyky vykonávané s rovnakými oddeleniami v určitých vzdialenostiach. V tomto prípade bude stabilita zvárania závisieť presne od udržiavania prijateľnej vzdialenosti medzi elektródou a obrobkom. Ak sa táto vzdialenosť prekročí, oblúk sa zastaví. Naopak, umiestnenie tyče príliš blízko k časti, ktorá sa má zvárať, môže spôsobiť zlepenie materiálov. VoľbaOptimálna vzdialenosť závisí od stupňa pružnosti samotného oblúka, ktorý je tiež určený nastavením prúdu a napätia zariadenia. Skúsení remeselníci dokážu upraviť vzdialenosť v rámci povoleného rozsahu, čím ovplyvnia účinnosť taveniny aj penetráciu kovu.

Postup zvárania

V práci je zahrnutý už spomínaný zdroj prúdu, ktorého typy budú posudzované samostatne, a dva káble s rôznou polaritou. Jeden kábel končí držiakom elektródy a druhý svorkou, ktorá je upevnená na obrobku. V dôsledku tepelného účinku iniciovaného oblúka sa kov roztaví vo zvarovom kúpeli. Počas tohto procesu sa uskutočňuje aj prenos kvapiek spotrebnej elektródy - malá kvapka a veľká kvapka. Tu je potrebné zdôrazniť dôležitosť náteru tyče. Chemické zloženie povlaku nie je určené ani tak požiadavkami na interakciu s elektrickým oblúkom, ale vplyvom na štruktúru švu, ktorý prijme zložky povlaku cez roztavené kvapky.

Pri procese zvárania elektrickým oblúkom sa spáli aj vonkajšia vrstva elektródy, čo vedie k tvorbe plynných ochranných zlúčenín. Zásadným rozdielom medzi moderným prístupom k zváraniu MMA je vytvorenie mraku, ktorý nepripúšťa škodlivé vplyvy z okolia. Po zastavení elektrického oblúka začína proces tuhnutia a kryštalizácie vytvorenej zlúčeniny.

Typy vyrábaných švov

Existuje niekoľko klasifikácií švov, ktoré možno získať v procese tohto zvárania. Napríklad stropné, vertikálne a horizontálne spojenia sú rozlíšené podľa polohy. Vertikálne švy sa zase líšia v závislosti od smeru - z kopca a do kopca. Horizontálne spoje sú možno najťažšie, pretože kov bude padať zo zóny zvárania na spodné okraje obrobku. Z rovnakého dôvodu môže byť horný lem podrezaný.

Nespojité a súvislé spojenia sa odlišujú svojou dĺžkou. Prvé sú pomerne často používané z dôvodu šetrenia zdrojov a času. Pevné švy elektrického oblúkového zvárania sa používajú v prípadoch, keď je potrebné zabezpečiť vysoký stupeň spoľahlivosti pri párovaní dvoch kritických štruktúr. Prerušované spojenie je menej odolné, ale za určitých podmienok sa ospravedlňuje.

Existuje aj klasifikácia podľa konvexnosti. Tento parameter závisí od objemu uloženého kovu. Existujú konvexné, normálne a konkávne švy. Zároveň by sa nemalo očakávať, že prítomnosť veľkého množstva prekrytia ako takého zaisťuje pevnosť a trvanlivosť spojenia. Pôsobením vysokého zaťaženia a vibrácií takýto šev stráca na spoji bežnej konštrukcie.

Transformátory pre zváranie MMA

Jedná sa o univerzálny zdroj a menič elektrického prúdu, ktorý sa používa aj pri zváraní tavivom a plazmovom rezaní kovov. Takéto zariadenia sú dizajnovo jednoduché, nenáročné na údržbu a spoľahlivé. Dokonca aj manažmentmoderné modely sú väčšinou mechanické. Výplň zariadenia tvorí cievka s navinutým drôtom - jadro, ktoré premieňa sieťový elektrický prúd na napätie potrebné pre špecifické úlohy. Je dôležité poznamenať, že práca so zváraním elektrickým oblúkom pri napájaní transformátorom zahŕňa použitie striedavého prúdu, čo si vyžaduje profesionálne zručnosti operátora.

Invertorové zariadenia

Technologicky najvyspelejšie, ľahko použiteľné a funkčné zariadenie na podporu moderného zvárania. Poskytuje prevádzku v podmienkach DC, čím zvyšuje šance na získanie hladkého a čistého švu aj pre začiatočníka. Ešte dôležitejšie je, že zváranie elektrickým oblúkom s invertorom vám umožňuje používať domácu sieť na napájanie, ak je schopná poskytnúť prúd od 16 A do 25 A. Vo všeobecnosti je to najlepšie riešenie pre súkromné potreby, keď je potrebné spracovať diely v garáži, pokládka kovových náterov a pod.

Usmerňovače na oblúkové zváranie

Takéto zariadenia sa používajú na konverziu sieťového prúdu zo striedavého na jednosmerný prúd, čo tiež prispieva k realizácii vysokokvalitných švov. Hlavným rozdielom medzi týmto typom zdrojov prúdu je koherencia interakcie s rôznymi typmi elektród. S touto podporou je možné oblúkové zváracie stroje použiť pre prevádzky v prostredí ochranných plynov – napríklad ak je tyč vyrobená z ocele resp.neželezný kov. Nevýhody usmerňovačov zahŕňajú veľké rozmery, veľkú hmotnosť a v dôsledku toho ťažkosti s prepravou. Preto výrobcovia ako doplnok ponúkajú pojazdové plošiny s kolieskami pre pohodlný pohyb zariadenia.

Výhody technológie

Konfigurácia tejto metódy zvárania na pozadí mnohých alternatívnych metód sa môže zdať zastaraná a neefektívna, avšak v rámci tejto koncepcie je možné zorganizovať možnosť spracovania takmer všetkých bežných druhov kovov. Všestrannosť je hlavnou výhodou metódy MMA. Plusom je aj fyzická ergonómia práce. To neznamená, že ručné oblúkové zváranie je pohodlné, ale samotná schopnosť vykonávať operácie v akejkoľvek polohe a v stiesnených priestoroch je veľmi cenná.

Samostatne stojí za to zdôrazniť nezávislosť od vonkajších atmosférických a teplotných podmienok práce. Proces môže byť organizovaný vo vnútri aj vonku. Ak hovoríme o zvýšených požiadavkách na kvalitu zvaru, tak technológia umožňuje použitie ochranných médií na zamedzenie vstupu vzduchu do zvarového kúpeľa, čím sa minimalizuje riziko defektov.

Nevýhody technológie

Metóda je organizačne veľmi lacná, čo môže spôsobiť množstvo negatívnych faktorov. Napríklad vylúčenie moderných metód automatizácie procesov a elektronického riadenia jednotlivých parametrov zdroja energie presúva zodpovednosť za kvalitu zvaru na operátora. Z jeho schopnostícharakteristiky výslednej štruktúry zlúčeniny budú závisieť vo väčšej miere. Jednoduché pri vykonávaní, zváranie kovov elektrickým oblúkom tiež nemožno nazvať. Obtiažnosť spočíva v procese zapaľovania oblúka, ktorý je opäť ovládaný užívateľom "okom" bez pomocných systémov. Ak porovnáme metódu s poloautomatickým zváraním, potom bude nedostatok produktivity.

Záver

Vďaka svojej všestrannosti si technológia MMA osvojila a neustále využíva mnoho aplikácií. V domácnostiach, v dielňach a autoservisoch, v priemysle a stavebníctve nachádza svoje miesto zváranie elektrickým oblúkom, ktoré vám umožní vykonávať rôzne švy. Čo sa týka obmedzení, tie určuje najmä ergonómia. Alternatívne koncepty pre poloautomatické zváranie sú pre svoju pohodlnosť tiež veľmi žiadané, v niektorých oblastiach nahrádzajú princípy MMA. Na druhej strane oblúkové zváranie prekonáva mnohé konkurenčné technológie vďaka zvýšenej pevnosti vytvoreného švu a minimálnym investíciám do organizácie práce.