4.2.1. Kézi ívhegesztés

Az ívhegesztés alapvető feltétele a hegesztőív, amely lényegét tekintve szilárd vagy folyékony halmazállapotú fémek közötti gázhalmazállapotú közegben végbemenő hosszantartó elektromos kisülés. Ahhoz, hogy villamos ívet hozhassunk létre, a fémelektróda hőmérsékletét oly magasra kell emelnünk, hogy belőle elektronok léphessenek ki. Ez a jelenség az elektronemisszió.

Az elektronemisszió során kilépett elektronok a fémelektróda és a munkadarab közé kapcsolt feszültségkülönbség hatására felgyorsulnak, és nagy sebességgel haladnak a pozitív pólus felé. Útjuk közben a levegő semleges töltésű gázatomjaival ütközve elektronokat választanak le. Az ívatmoszféra ilyen formában bekövetkező ionizációját ütközési ionizációnak nevezzük. Az így létrejött pozitív töltésű ionok a negatív töltésű elektronokkal ellentétes irányban, azoknál jóval kisebb sebességgel haladnak a negatív fémelektróda felé.

1. Az ívgyújtás és a hegesztés folyamata

Az ívgyújtás és a leolvadás folyamatát a (47.ábra) ábra mutatja

A feszültségforrás bekapcsolása után közvetlenül még nem folyik áram, az áramkör még nem zárt, mert az elektromosan nem vezető levegő megszakítja azt. Az elektródát először röviden hozzá kell érinteni a munkadarabhoz. A munkadarab és az elektróda közvetlen érintkezése rövidzárlatot okoz. Ekkor az áram erőssége jelentősen megnő.

47.ábra Az ívgyújtás és a leolvasás folyamata

A negatív pólusból (katód-elektróda) elektronok lépnek ki és nagy sebességgel a pozitív pólus (anód-munkadarab) felé áramlanak. A pozitív pólusról pozitív töltésű részecskék (pozitív ionok) áramlanak a negatív katód felé. A folyamat hatására a katód és anód (elektróda és munkadarab) közé zárt gázközeg (levegő) felhevül és ionizálódik, elektromosan vezetővé válik, így lehetővé teszi a villamos ív kialakulását.

2. A kézi ívhegesztés áramforrásai

48.ábra A kézi ívhegesztés folyamata

  • Az ívhegesztő áramforrások olyan berendezések, amelyek a hegesztési feladattól függően egyen- vagy váltakozó áramú ív létrehozására és folyamatos fenntartására alkalmasak.(48.ábra)
A hegesztődinamó és az egyenirányítós hegesztőgép felépítésének elvi vázlata az 49.ábrán

látható.

49. ábra A hegesztődinamó és az egyenirányítós hegesztőgép elvi vázlata

50.ábra A hegesztőtranszformátor elvi felépítése

A hegesztőtranszformátorok lényegesen egyszerűbbek, így olcsóbbak a dinamóknál. Forgó alkatrészük nincs, ezért élettartamuk igen hosszú. Az indukált váltóáramot - szükség szerint - nagy teljesítményű diódákkal egyenirányítják. A teljesítménytényező javítását fázisjavító kondenzátor bekötésével oldják meg. (50.ábra)

3. Ívhegesztés egyenárammal

A hegesztőgépeket úgy alakítják ki, hogy növekvő áramerősség mellett a feszültség csökkenjen. Az összefüggést a hegesztőgép feszültség-áramerősség diagramja (statikus jelleggörbéje) mutatja (51.ábra). Rövidzár esetén (pl. az elektróda és a munkadarab közvetlenérintkezésekor vagy a lecseppenő fémen keresztül) az áramerősség nem nőhet egy bizonyos határérték fölé. Ez a rövidzárási áramerősség.

51.ábra A hegesztőgép feszültség-áramerősség diagramja (statikus jelleggörbéje)

4. Ívhegesztés váltóárammal

A váltóáram irányát és ezzel polaritását 1 sec. alatt százszor változtatja meg, mivel frekvenciája 50 Hz, azaz 50 periódus/sec. Emiatt az ív állandóan megszakad, mert az elektronok a vezetőben nem egyirányban fognak áramolni, hanem ide-oda lengenek. Ahhoz, hogy az ív fenntartható legyen, az elektróda bevonatába olyan alkotókat kevernek, amelyek az ívköz fokozott ionizációjáról gondoskodnak és az ívet vezetővé teszik.

5. A kézi ívhegesztés elektródái

A kézi ívhegesztő elektróda a maghuzalból és az azt körülvevő bevonatból áll. A maghuzal anyaga a hegesztendő alapanyag minőségét erősen megközelítő fémötvözet. A varrat megfelelő ötvözését elsősorban a bevonatban lévő fémek és metalloidok biztosítják.

  • Leggyakrabban a bázikus, rutilos és a cellulóz bevonatokat használják.

Az elektróda-bevonat feladata a következő:

Védőgáz-képzés. A bevonatból képződő védőgázok megvédik a hegfürdőt a levegő káros hatásaitól.

Salakképzés. A képződött salak elvonja a szennyeződéseket a hegfürdőből. A hegfürdőben levő folyékony oxidokat, szennyeződéseket köti meg a fürdő felszínén úszó és megdermedő salak.

Varratötvözés A bevonat tartalmazza az acél kísérőelemeit és szükséges ötvözőit, valamint pótolja a kiégett anyagokat (pl. mangánt és szenet).

Ívstabilizálás. Ennek eredményeként a hegesztő munka közben nyugodt (nem fröcskölő, nem táncoló) ívet tud tartani.

A bevonat vastagsága határozza meg, hogy az elektróda milyen mértékben képes ellátni a feladatait. A bevonat vastagságát (F) a bevont elektróda-átmérő (D) és a maghuzal-átmérő (d) hányadosával jellemzik. Ezek szerint:

- vékony bevonatú az elektróda, ha F < 1,2

- közepes bevonatú az elektróda, ha F = 1,2 - 1,45

- vastag bevonatú az elektróda, ha F = 1,45 - 1,8

- különlegesen vastag a bevonat, ha F > 1,8

  • Leggyakrabban a bázikus, rutilos és a cellulóz bevonatokat használják.
  • A hegesztőelektródák jelölésében szereplő számok és betűk magyarázatát a 52.ábra mutatja.

52.ábra Hegesztőelektródák nemzetközi jelölési rendszere

6. A kézi ívhegesztés technológiája

A kézi ívhegesztés technológiája az előkészítésből, a tényleges hegesztőeljárásból, a hegesztőanyag kiválasztásából, a hegesztési munkarendből és az utókezelésből tevődik össze.

  • A kötőhegesztés két azonos vagy legalábbis csaknem azonos anyagú munkadarab olyan kohéziós kapcsolata, amelynél a megolvadt alapanyag összeillesztett széleit, illetve a közöttük lévő hézagot általában a hegesztőelektródáról leolvadó és az alapanyaggal egybeolvasztott anyaggal töltjük ki. A jól hegesztett varrat szilárdsága az alapanyagéval egyenértékű. (53.ábra)

53.ábra. Vastag lemezek többrétegű hegesztése

A hegesztés előkészítésének legfontosabb mozzanata, hogy jól válasszuk meg a hegesztési varrat illesztési hézagainak alakját, illetve elkészítési módját. A varrat, illetve a hőhatásövezet tulajdonságai ugyanis a varrat alakjával és elhelyezésével befolyásolhatók.(54.ábra)

54.ábra A leggyakoribb varratfajták:
a) peremvarrat, b) I - varrat, c) V-varrat, d) V-varrat gyökoldali hegesztéshez, e) X-varrat, f) T-kötés, g) át-lapolt kötés, h) külső sarokkötés i) 1/2 V-varrat, j) K-varrat, k) V-varrat alátétlemezzel, l) aszimmetrikus leélezés, m) ferde illesztés

Salak- és gázzárványok képződnek a varratban, ha az elektróda vezetése nem megfelelő, vagy többrétegű hegesztés folyamán nem távolították el az előző réteg salakját.

Az utómunkálatok első teendője a salak eltávolítása. Szerszáma a salakolókalapács. Ezt követő feladat a hegesztéshez esetleg felhasznált oxidáló hatású folyató-szer maradványainak gondos eltávolítása. Végül, ha a munkadarab hegesztését nem követi pontos forgácsoló megmunkálás, az utómunkálatok a varrat felületének csiszolásával fejeződnek be.

iDevice ikon Kézi ívhegesztés