Технологические характеристики процесса электродуговой сварки (ручная сварка плавящимся  электродом) и механико-химические характеристики сварного шва.

В монтажных условиях помимо механизированного способа применяют различные методы ручной сварки, каждый из которых имеет свои особенности  и достоинства.

 Ручная дуговая сварка - универсальный вид сварки, способный выполнить сварные соединения необходимой прочности, любой толщины и при разном  пространственном положении.

Дуговая сварка представляет собой сварочный процесс с использованием электрической дуги, который длится продолжительное время и выделяет большое количество световой и тепловой энергии.  По сути, электрическая дуга – это  разряд, между свариваемым металлом и электродом. Выделяемая теплота расплавляет части материала, в результате чего образуется ванна расплавленного металла.  Определенное время сварочная ванна находится в расплавленном состоянии, затем постепенно, при затвердевании металла, образуется сварное соединение. Тепловая мощность, необходимая для образования и поддержания дугового разряда, может быть как от постоянного источника питания, так и  от переменного тока.  Однако наиболее экономичной, по сравнению с другими видами, считается сварка при переменном токе. Минимальное напряжение, необходимое для возбуждения дуги, при постоянном токе составляет 30-35 В, а при переменном- 40-50 В.

Применяемые электроды для ручной дуговой сварки имеют специальное покрытие. Во время сварочного процесса покрытие испаряется, и образуются пары, которые легко ионизируются и тем самым повышают устойчивость дуги. При плавлении металл электрода стекает, затем постепенно охлаждается и на поверхности образует шов. Прочность свариваемого шва существенно влияет на  прочность соединения в целом.

Качество шва напрямую зависит от длины дуги, чем длиннее дуга, тем большее расстояние от электрода до шва проходит расплавленный металл, поглощая из воздуха кислород и азот. Форма сварочного шва оказывает влияние на его физико-механические свойства и на связанный с его формированием расход электродного металла. Наиболее экономичными считаются плоские и вогнутые швы, которые, лучше всего работают при постоянных нагрузках, так как в этом случае отсутствует резкий переход от основного металла к сварному шву. Значительный наплыв выпуклых швов приводит к перерасходу электродного металла, а резкий переход от основного металла к сварному шву может вызвать разрушения соединения. Поэтому при изготовлении ответственных конструкций выпуклость на швах снимают механическим способом.

Свойства покрытия электрода позволяют различить два способа сварки - плавящимся и неплавящимся электродом. Самым распространённым способом сварки принято считать сварку плавящимся электродом. При этом способе дуга горит между металлическим стержнем и металлом, подаваемым в зону сварки по мере плавления.  Коэффициент полезного действия дуги при дуговой сварке плавлением достигает от 0,7до 0,9. Достоинства этого способа сварки очевидны. Во-первых, обеспечивается высокая устойчивость дуги  вне зависимости от полярности тока. Во-вторых, возможность получения металла шва с долей участия основного металла составляет от 0 до 100%. В-третьих, при изменении скорости подачи и угла наклона, профиля, марки присадочной проволоки можно регулировать химический состав металла шва и геометрические параметры сварного шва.

Для выполнения сварных соединений в строгом соответствии с установленными техническими нормами, учитывается ряд факторов, влияющих на качество сварных швов. К таким критериям относятся свариваемость металлов, окисляемость, и их чувствительность к термическим воздействиям.

Под   свариваемостью металлов принято считать способность отдельных металлов или их сплавов, при заданной технологической обработке, образовывать надежное  и  долговечное  в  эксплуатации сварочное соединения. Например, под хорошей свариваемостью низкоуглеродистой стали понимают возможность получения равнопрочного сварного соединения с основным металлом, без трещин в металле шва и без снижения пластичности в околошовной зоне.

Свариваемость может быть двух состояний физической и технологической.

Физическая свариваемость определяется процессами, протекающими в зоне сплавления свариваемых металлов, в результате  которых образуется монолитное сварное соединение. Физической свариваемостью обладают практически все чистые металлы, их технические сплавы и ряд сочетаний металлов с неметаллами.

Реакция металла на сварочный процесс и способность его создать соединение, удовлетворяющее заданные параметры называется  технологической свариваемости материала.

Из существующих способов дуговой сварки наиболее часто применяются ванная дуговая сварка, сварка внахлест и  с накладками.