Любой тип сварки позволяет значительно экономить материалы, кроме того, изделие, полученное подобным образом весит значительно меньше аналогичного клепанного. В среднем, при сварке вес готового изделия сокращается на 30-40% - если сравнивать с литым изделием и на 10-15% - при сравнении с клёпанным. Кроме того, процесс обучения рабочих методам сварки гораздо менее трудоемкий, по сравнению с другими способами, а так же отличается более высокими темпами работы. Именно по этим причинам сварка – наиболее часто используемый метод работ в разных областях машиностроения, строительства, промышленности и т.д.
Один из самых распространенных и простых методов сварки – сварка под флюсом, а точнее – ручная дуговая сварка. Этот метод работает в соответствии с названием – с использованием электрической дуги. Принцип работы основывается на том, что к одному полюсу источника тока подсоединяют свариваемое изделие, а к другому – держатель, в который в свою очередь вставляют металлический (либо угольный) электрод. После прикосновения электрода к объекту сварки появляется дуга, расплавляющая как сам электрод, так и изделие, образуя так называемую «сварочную ванну», которая после застывания и образует сварочный шов. При использовании стального электрода температура сварочной дуги варьируется от 6000 до 1000 градусов Цельсия. Чтобы питать такую дугу стандартно используют напряжение порядка 25-40 вольт (силой тока в 100-350 ампер), естественно, используя специальные источники.
К минусам данного вида сварки можно отнести то, что в самом процессе участвует и воздух (а именно, азот и кислород), что приводит к неизбежному окислению свариваемых поверхностей, что в свою очередь снижает пластичность и прочность готового изделия, по средствам образующихся в процессе взаимодействия нитридов и оксилов. Тем не менее, этого можно избежать, если защитить свариваемые поверхности. Таких способов защиты несколько. Например, можно вести сварку в среде инертных газов, ввести специальные вещества в тело электрода, либо электродного покрытия, покрыть свариваемые поверхности флюсом.
При наличии подобных средств защиты, сварочная дуга называется защищенной (либо погруженной), при их отсутствии — дуга называется открытой.
Самый практически значимый способ дуговой сварки — это сварка открытой дугой покрытым плавящимся электродом. Такой способ используется для изготовления наиболее дорогих и сложных деталей, так как отличается высоким качеством шва.
К другой проблеме дуговой сварки можно причислить то, что крайне сложно полностью автоматизировать процесс. Однако, на данный момент существуют машины полуавтоматической дуговой сварки, которые часто применяются при сваривании поверхностей сложной формы. Машина устроена так, что автоматически подает электродную проволоку в держатель, при этом, чаще всего защитную функцию выполняет флюс.
Впервые такой способ сварки был применен в конце 19 века Славяниновым Н.Г. Тогда ученый применил место флюса битое стекло. В промышленность сварка под флюсом попала уже в сороковые годы XX века. Данный способ сварки получил очень широкое применение, потому что позволил автоматизировать процесс, дает качественный шов, а так же пригоден для различного рода свариваемых поверхностей. Однако, из-за слоя флюса следить за самим процессом сваривания (а, следовательно, за качеством шва) становится затруднительно.
С технологической точки зрения, сварка под флюсом выглядит так: высокие температуры дуги плавят электрод (проволоку), металл свариваемого изделия, и частично — флюс. В следствии чего в сварной ванне образуются инертные газы, металл и флюс, причем газы в данном случае ограничены флюсовой оболочкой, что, соответственно, защищает их от распыления. Расплавленный флюс так же реагирует и с металлом, образуя шлаковую корку на шве, по мере уменьшения сварочной дуги. После того, как готовое изделие остывает, шлаковую корку удаляют, а неиспользованный флюс собирают специальным аппаратом для дальнейшего использования.
