Выбор режима сварки при ручной электродуговой сварке
Выбор режима ручной дуговой сварки: основные и дополнительные параметры
Режимы дуговой сварки (РДС) – это комплекс мер, показателей и параметров, которые необходимо поддерживать и соблюдать для правильного осуществления соединения дугой вручную.
Режимы ручной дуговой сварки можно определить, как условия нормального функционирования самого процесса соединения деталей при различных обстоятельствах.
В зависимости от разных показателей параметров, осуществляется правильный выбор режимов конкретного вида РДС и выбор режима сварки в целом.
Условно параметры режима ручной дуговой электросварки можно разделить на два вида: основные и дополнительные.
К основным параметрам режима сварки при ручной дуговой сварке относятся диаметр электрода, свойства и величину сварочного тока, напряжение дуги.
К дополнительным параметрам относят положение шва на изделии, состав и толщину металла, скорость соединения изделия и покрытие электрода. Рассмотрим отдельно каждый из них.
статьи
Сварочный ток
Ток обладает определяющими свойствами: родом, полярностью и силой. По роду ток подразделяется на постоянный и переменный. Полярность бывает прямая и обратная.
Большинство сварных аппаратов работают на постоянном токе.
Отличие постоянного тока от переменного в том, что постоянный ток не изменяются по направлению и по величине. Тем самым он обеспечивает стабильность горения дуги.
Единственный минус постоянного тока в процессе соединения металлов – это возможность появления эффекта магнитного дутья. Оно возникает при соединении больших конструкций, когда постороннее магнитное поле (от намагниченных изделий) воздействует на магнитное поле дуги.
Дуга в этом случае начинает «выбегать» за пределы области нахождения шва и стабильность горения резко снижается. С данным минусом можно бороться путем
- ограждения места работы специальными экранами, защищающими от «лишних» магнитных полей
- заземления свариваемых поверхностей
- определить возможные варианты для использования переменного тока
Плюс работы на постоянном токе – стабильно горящая дуга и возможность выбора полярности. Прямую полярность называет еще электрод-отрицательной, обратную — электрод-положительной. Обратная полярность возникает при присоединении электрода к плюсу, а металл к минусу.
При прямой полярности все наоборот. Отличие между полярностями в следующем. Законы физики гласят, что куда присоединить плюс, тот элемент и нагревается больше. Таким образом, при прямой полярности нагревается больше металлическое изделие.
Эту полярность нужно использовать для соединения толстых деталей, так как для этого процесса как раз и нужно большее расплавление металла для получения хорошего шва. Если прямую полярность использовать на тонком изделии — оно «сгорит» и шов получится некачественным.
Для тонких металлов проводят обратную полярность.
Величина силы тока определяется характеристиками конкретного сварочного аппарата. В современных моделях эти показатели указываются в инструкции. Если по каким-то причинам инструкция у вас отсутствует, тогда силу тока можно выбрать в зависимости от диаметра используемого электрода.Не допускается использование силы тока, которая больше подходящей конкретному электроду. В этом случае покрытие электрода, при каком осуществляется соединение, будет повреждено, дуга будет работать нестабильно.
Использование слишком большого размера электрода также плохо влияет на процесс соединения металлов: плотность тока снижается, дуга «убегает», ее длина изменяется, сварной шов ровным и качественным не получается.
Диаметр электрода
Режимы сварки зависят от вида электрода. Выбор его диаметра зависит от толщины металла и положения шва. При любой толщине, швы в вертикальном положении, горизонтальные и потолочные швы варятся только 4-х мм диаметром. Если шов многослойный, то для варки первого шва используется электрод 3 или 4 мм, а последующие швы корректируют с помощью электрода больших размеров.
В таблице ниже приведены параметры ручной дуговой сварки при соотношении тока, толщины металла и диаметра электрода.
Режим в зависимости от напряжения дуги
Напряжением дуги связано с ее длиной. Обычно напряжение устанавливают в диапазоне 20-36 В. Оно увеличивается в процессе увеличения длины дуги. Длина дуги может быть короткая, средняя и длинная.
Длина дуги – это расстояние от кончика электрода до свариваемого металла. Для выполнения качественного соединения нужно обеспечить стабильный размер дуги. Считается, что для новичков проще поддерживать средний в значении размер дуги. Можно сделать качественный шов при короткой дуге, но для этого нужен опыт и профессионализм.
Скорость сварки при ручной электродуговой сварке
Ручную электродуговую сварку характеризует скорость ее осуществления. Она влияет на ширину шва. Чем быстрее скорость, тем уже получается шов. При медленной работе шов получается широкий. Поперечные движения электродом в процессе соединения также влияют на ширину и еще на глубину шва.
Слишком быстро и очень медленно варить не стоит. При очень быстрой работе будут образовываться незаполненные металлом пространства, которые могут стать причиной появления трещин. Очень медленная работа электродом позволяет расплавленному металлу растекаться, что сделает изделие некачественным.
Также различными могут быть движения торца электрода (зигзаги, «ёлочки»).
Варианты направления электрода при сварке
Таким образом, выбор режима ручной дуговой сварки – это комплекс действий, направленных на поиск нужных параметров для соединения конкретного изделия.
Если вы не профессионал или даже совсем новичок в этом деле, тогда с первого раза выбор режима сварки, необходимого для конкретного изделия, может не получится. Но для этого и существует практика, справочная информация, инструкции для ознакомления, в которых указаны параметры ручной дуговой сварки в зависимости от различных показателей.
Стоит отметить, что в каждом случае все параметры подбираются индивидуально. Режимы ручной дуговой сварки покрытыми электродами можно выбрать самостоятельно.
Выбор режима сварки: сила тока, длина дуги, полярность
Выбор режима сварки: сила тока, длина дуги, полярность
Чтобы получить качественный и надежный сварочный шов, необходимо понимать, какие электроды лучше всего использовать, какой режим ручной дуговой сварки выбрать. Кроме того, важно учитывать и другие, не менее значимые факторы, такие как: состав и толщину металла, размеры свариваемой заготовки, для каких целей именно она будет использоваться в дальнейшем.
В общем, режим сварки подбирается согласно многим факторам и после анализа полученных данных. Рассмотрим в данной статье сайта mmasvarka.ru основные факторы, которые в той или иной мере, способны повлиять на выбор режима.
Выбор режима сварки
Итак, какие именно факторы влияют на выбор того или иного режима ручной дуговой сварки. В первую очередь, это:
Главные критерии при выборе режима для ММА сварки, конечно же, задаёт характер горения сварочной дуги, стабильность которой зависит от того, насколько правильно подобрана сила тока для каких-то конкретных электродов. Чем выше будет сила тока, тем большими по диаметру электродами можно варить толстый металл. Простыми словами, большие токи обеспечивают лучшее горение дуги и хороший прогрев металла.
Следует знать, что при вертикальном наложении шва, сила тока изменяется в меньшую сторону, чем при горизонтальном, примерно на 15%.
Для потолочных швов, значение сварочного тока, будет и того меньше, примерно на 20%. Очень часто значения касательно силы тока, есть на упаковке с электродами.К тому же, определить, какую силу тока выставить на сварочном аппарате, можно из нижеприведённой таблицы со значениями.
Средние показатели сварочного тока (А):
- Диаметр электрода (1,6 мм) — электрод с рутиловым и основным покрытием (30-55 А) и (50-75 А);
- Диаметр электрода (2 мм) — электрод с рутиловым и основным покрытием (40-70 А) и (60-100 А);
- Диаметр электрода (2,5 мм) — электрод с рутиловым и основным покрытием (50-100 А) и (70-120 А);
- Диаметр электрода (3 мм) — электрод с рутиловым и основным покрытием (80-130 А) и (110-150 А);
- Диаметр электрода (4 мм) — электрод с рутиловым и основным покрытием (120-170 А) и (140-200 А);
В свою очередь, чтобы правильно определить диаметр электрода, обязательно нужно учесть толщину металла, способ сварки и геометрическое расположение шва. Так, например, для каждого электрода подбирается «свое» собственное значение тока. Если сильно увеличить при этом его показатели, то можно легко прожечь металл или наоборот, не добиться качественного и надежного сварочного шва.
Выбор силы тока в зависимости от диаметра электродов
Тонкий металл, толщиной не более 1 мм, сваривают электродами 1 мм, а сила тока при этом выставляется минимально возможных значений, в пределах 10-30 А. При сварке более толстого металла, до 2 мм, применяются электроды чуть большего диаметра, в 1,5 или 2 мм. Сила тока для сварки этими электродами выставляется в пределах 30-50 А.
Электродом 3 мм варят металл до 4 мм, а силу тока на инверторе выставляются в пределах 60-120 А. Для сварки металлов толщиной свыше 10 мм, уже используются куда более толстые электроды — 4 и 5 мм. Для нормального их использования, на сварочном аппарате приходится выставлять ток, более 120 А.
Длина сварочной дуги
Чтобы добиться хорошего соединения, важно правильно определиться не только с диаметром электродов для сварки, но и длиной сварочной дуги. Среди сварщиков бытует распространенное мнение, что длина дуги, должна соответствовать диаметру применяемого электрода. Однако начинающим электросварщикам очень сложно выдерживать такую короткую дугу, без её увода в сторону.
Поэтому при подборе данного значения, следует отталкиваться от силы тока и диаметра используемых электродов для сварки:
- Для электродов до 2 мм — длина дуги составляет 2-2,5 мм;
- Для электродов 3 мм — длина дуги составляет 3,5 мм;
- Для электродов 4 мм — длина дуги составляет 4,5 мм;
- Для электродов 5 мм — длина дуги выдерживается в пределах 5,5 мм.
Кроме этого, важно учитывать и оптимальную скорость сварки, которая также, во многом зависит от силы тока, и других особенностей. Здесь можно пойти одним проверенным путем, и при правильном подборе скорости сварки, сварочный шов должен получиться приблизительно в два раза больше диаметра используемого электрода.
Обратная или прямая полярность?
Чтобы выбрать режим сварки штучным электродом с покрытием, не менее важно определить, в какой режим работы перевести сварочный инвертор. Всего их два, это обратная и прямая полярность.
Чтобы варить тонкий металл инвертором и не прожечь его впоследствии, сварочный аппарат рекомендуется переводить в обратную полярность, когда поток электродов направлен не на заготовку, а на электрод. И наоборот, если подключить инвертор в прямой полярности, то можно улучшить качество сварки, например, когда нужно проварить толстый металл.
Для подключения инвертора в обратную полярность (для сварки тонкого металла):
- К держателю с электродом подводится плюсовая клемма, а к заготовке клемма с минусом.
Для подключения инвертора в прямой полярности (для сварки толстых металлов):
- К держателю с электродом подводится минусовая клемма, а к заготовке клемма с плюсом.
Чтобы правильно выбрать режим сварки инвертором необходимо учесть множество всевозможных нюансов. Только таким образом получится добиться качественного и надежного сварочного соединения, которое выдержит большие нагрузки.
Читать онлайн Сварочные работы: Практическое пособие для электрогазосварщика страница 23. Большая и бесплатная библиотека
Рис. 60. Прижим пружинный:
1 – головка прижима;
2 – втулка направляющая;
3 – пружина
Рис. 61. Струбцина прижимная (а) и установочная (б): 1 – рукоятка; 2 – винт; 3 – гайка; 4 – пята; 5 – корпус; 6 – упор; 7 – талреп; 8 – детали, зафиксированные в заданном положении
Рис. 62. Манипулятор: а – положение планшайбы (верхней части) манипулятора для сварки узла в горизонтальном положении; б – положение планшайбы манипулятора для сварки «в лодочку»
Для сварки крупногабаритных листовых конструкций применяются различные кондукторы, стенды, кантователи, установки и др. Эти приспособления обеспечивают фиксирование деталей в положении, удобном для выполнения сварки. Некоторые виды кантователей и установок приведены на рис. 63.
Контроль собранных под сварку изделий осуществляется в основном по сопрягаемым и габаритным размерам. Проверку размеров осуществляют металлическими рулетками, линейками или шаблонами.
Рис. 63. Кантователь поворотный двухстоечный: 1 – передняя приводная стойка; 2 – поворотная рама; 3 – задняя неприводная стойка; h – изменяемая высота для установки свариваемой конструкции в заданном положении
Контроль изделий после сварки осуществляют по техническим условиям на свариваемое изделие, в котором указаны требования к качеству сварных швов и их размерам.
3. Выбор режимов при ручной дуговой сварке
Качество сварных швов при ручной дуговой сварке зависит от квалификации сварщика. Сварщик должен уметь быстро зажигать дугу, поддерживать необходимую ее длину, равномерно перемещать дугу вдоль кромок свариваемого изделия, выполнять необходимые колебательные движения электродом при сварке и т. д.
Наиболее широкое распространение получила ручная дуговая сварка (РДС) покрытыми металлическими плавящимися электродами на постоянном и переменном токе.
При правильно выбранных режимах РДС в нижнем положении можно обеспечить качественный провар металла шва до 3-4 мм. Чтобы избежать непровара металла шва при РДС металла больших толщин и добиться хорошего формирования шва, применяют различную форму разделки кромок деталей.
Формы подготовки кромок в зависимости от толщины свариваемых деталей и различных способов сварки приведены в табл. 32.
Таблица 32
Формы подготовки кромок в зависимости от толщины свариваемых деталей
Примечание. Р – ручная сварка; А – автоматическая сварка; Г – сварка в среде СО2.
При выборе формы подготовки кромок деталей сварных соединений наряду с необходимостью обеспечения провара учитывают технологические и экономические условия процесса сварки. Так, стыковые соединения с V-образным скосом кромок рекомендуется применять на металле толщиной 3-26 мм.
При большой толщине резко возрастает масса наплавленного металла. При толщине металла до 60 мм применяется Х-образный скос кромок. В последнем случае количество наплавленного металла по сравнению с наплавленным металлом при V-образном скосе кромок уменьшается почти в 2 раза.
Это также приводит к уменьшению напряжений в шве и уменьшению деформаций сварного соединения.
Режимом сварки называют совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных швов заданных размеров, форм и качества. При РДС такими характеристиками являются: диаметр электрода, сила сварочного тока, напряжение дуги, скорость сварки, род тока, полярность и др. Примерное соотношение между диаметром электрода и толщиной листов свариваемого изделия приведено ниже:При сварке многопроходных швов стремятся сварку всех проходов выполнять на одних и тех же режимах. Исключением является первый проход. При ручной сварке многопроходных швов первый проход выполняется, как правило, электродами диаметром 3-4 мм, так как применение электродов большего диаметра затрудняет провар корня шва.
Для приближенных расчетов силы сварочного тока на практике пользуются формулой:
Iсв = kd,
где d – диаметр стержня электрода, мм;
k – коэффициент, принимаемый в зависимости от диаметра электрода:
При недостаточном сварочном токе дуга горит неустойчиво, а при чрезмерном токе электрод плавится слишком интенсивно, вследствие чего возрастают потери на разбрызгивание, ухудшается формирование шва. Допустимая плотность тока зависит от диаметра электрода и вида покрытия. Чем больше диаметр электрода, тем меньше допустимая плотность тока, так как ухудшаются условия охлаждения.
Вид покрытия оказывает влияние на скорость плавления электрода. Величины допускаемой плотности тока в электроде в зависимости от диаметра стержня и вида покрытия приведены в табл. 33.
Таблица 33
Допустимая плотность тока (А/мм2) в электроде при ручной дуговой сварке
Напряжение дуги при РДС изменяется в пределах 20-36 В и при проектировании технологических процессов ручной сварки не регламентируется.
Скорость сварки выбирают с учетом необходимости получения слоя наплавленного металла, с определенной площадью поперечного сечения. Скорость сварки подбирают опытным путем при сварке пробных образцов.
Род и полярность сварочного тока зависят в основном от толщины металла и марки электрода. Малоуглеродистые и низколегированные стали средней и большой толщины чаще сваривают на переменном токе.
Ориентировочные режимы сварки конструкционных сталей приведены в табл. 34.
Таблица 34
Ориентировочные режимы сварки конструкционных сталей
Контрольные вопросы:
1. Для чего применяются различные формы разделки кромок?
3. Что понимают под режимом сварки?
4. Каково влияние различных характеристик на режимы сварки?
4. Способы выполнения швов по длине и сечению
Для начинающего сварщика очень важно овладеть навыком зажигания дуги. Зажигание дуги выполняется кратковременным прикосновением конца электрода к изделию или чирканьем концом электрода о поверхность металла (рис. 64).
«Ведут» дугу таким образом, чтобы кромки свариваемых деталей проплавлялись с образованием требуемого количества наплавленного металла и заданной формы шва. Основные, наиболее широко применяемые способы перемещения конца электрода при РДС приведены на рис. 65.
Существуют различные способы выполнения швов по длине и сечению. Выбор способа выполнения швов определяется длиной шва и толщиной свариваемого металла. Условно считают швы длиной до 250 мм короткими, длиной 250-1 000 мм – средними, а более 1 000 мм – длинными (рис. 66).
Рис. 64. Способы зажигания дуги плавящимся покрытым электродом: а – прикосновение электрода в точке; б – чирканье концом электрода о поверхность металла
Рис. 65. Основные способы перемещения конца электрода при РДС: а, б, в, г – при обычных швах; д, е, ж – при швах с усиленным прогревом кромок
Параметры режима ручной дуговой сварки: сила тока, диаметр электрода, скорость сварки и т. д
Совокупность факторов которые влияют на качество получаемого шва и обеспечивают стабильное протекание процесса сварки называют параметрами режима сварки.
При выполнении сварки ручным дуговым способом выделяют следующие параметры режима сварки:
- диаметр электрода;
- сила сварочного тока;
- тип и марка электрода;
- напряжение на дуге;
- род тока и полярность;
- скорость сварки;
- расположение шва в пространстве;
- подогрев и термическая обработка;
- температура окружающей среды.
Последние три параметра относят к дополнительным, остальные являются основными для данного вида сварки.
Сила тока
Силу тока устанавливают после выбора электрода в зависимости от его диаметра. Для расчета силы сварочного тока при сварке в нижнем положении существует формула:
Iсв = dелK
где Iсв — сила тока, А; К — коэффициент пропорциональности (изменяет свое значение в зависимости от типа и диаметра электрода).
| Диаметр электрода, мм | 1-2 | 3-4 | 5-6 |
| Коэффициент пропорциональности (К), А/мм | 25-30 | 30-45 | 45-60 |
Можно использовать упрощенную формулу выбора сварочного тока для ручной дуговой сварки:
Iсв = (20 + 6 dел)dел
В целях избежания пропалов при сварке в нижнем положении металла толщиной менее 1,5 dел сварочный ток уменьшают на 10-15% от расчетного. Если толщина металла больше чем 3 dел ток устанавливают на 10-15% больше.
При сварке швов в вертикальном положении ток уменьшают на 10-15%, а в потолочном на 15-20% от выбранного для сварки в нижнем положении.
Если сварочные работы выполняются качественными, сертифицированными электродами следует установить силу тока в соответствии с рекомендованной на упаковке с электродами. Расчеты выше можно использовать при отсутствии рекомендаций от производителя как альтернативный метод.Когда сила тока выбрана сварщик должен наложить несколько валиков на отдельной пластине металла. При этом оценивается ширина шва и глубина провара. В случае необходимости силу тока дополнительно регулируют.
Слишком маленькие режимы тока приводят к нестабильному горения сварочной дуги. В сварном соединении появляются непровары, а продуктивность труда снижается.
Повышенные значения силы тока сопровождаются его перегревом, высокой скоростю сгорания, непроварами, интенсивным разбрызгиванием металла и ухудшением внешнего вида шва.
Сбалансировано подобранная сила тока отличается умеренной скоростью плавления электрода, стойким горением дуги с незначительным разбрызгиванием металла.
Тип и марка электрода
Прежде всего необходимо выбирать электроды обеспечивающие однородность химического состава основного металла и металлического стержня электрода.
Также тип и марку выбирают в зависимости от пространственного положения шва, необходимой плотности шва, температуры окружающей среды, прочности изделия и условий эксплуатации конструкции.
При помощи электрода можно придавать шву необходимые свойства.
Напряжение на дуге
Напряжение на дуге сварщик может регулировать изменяя длину сварочной дуги. В зависимости от длины дуги при ручной дуговой сварке напряжение находится в диапазоне 16-40 V.
Согласно технологии сварки напряжение стоит удерживать в значении 16-20 V. Для этого сварку принято выполнять короткой дугой размером 0,5 -1 толщины диаметра электрода. Это значение может меняться в зависимости от марки электрода и положения шва в пространстве.
Род и полярность тока
Сварку на переменном токе используют для соединения низкоуглеродистых и низколегированных сталей (типа 09ГС) в строительно-монтажных условиях электродами с рутиловым покрытием. Для сварки толстых конструкций из низкоуглеродистых сталей. При возникновении магнитного дутья во время сварки источниками постоянного тока.
Сварку на постоянном токе можно условно разделить на два процесса — ручная дуговая сварка на прямой и обратной полярности.
На прямой полярности
Прямую полярность используют для сварки чугуна и глубокого проплавления основного металла. Для сварки низко-, среднеуглеродистых и низколегированных сталей толщиной 5 мм и более с использованием электродов с фтористо-кальциевым покрытием: УОНИ-13/45, УОНИ-13/55 и др.
На обратной полярности
Обратную полярность используют для сварки листового металла невысокой толщины и сварки с повышенной скоростью плавления электрода. Для сварки низкоуглеродистых сталей (типа 16Г2АФ), низко-, средне- и высоколегированных сталей и сплавов.
Для указание на определенный род тока сегодня часто используют обозначение AC и DC.
Аббревиатуры AC и DC (сокр. от анг. alternative current и direct current) — означают переменный и постоянный ток соответственно.
Скорость сварки выбирает сварщик в зависимости от свойств основного металла, характеристик электрода, положения шва и т. д.
Скорость сварки должна быть такой чтобы жидкий металл сварочной ванны немного поднимался над поверхностью основного металла с плавным переходом к нему без подрезов и наплывов.
Для предотвращения перегрева металла высоколегированные стали сваривают с большей скоростью.
Расположение шва в пространстве
Расположение шва в пространстве влияет на выбор основных параметров режима ручной дуговой сварки. Ручную сварку используют для стыков во всех пространственных положениях, но наиболее удобным положением считается нижнее. Стоит учитывать положение шва в пространстве при расчете основных параметров и выборе электрода.
Предварительный подогрев и последующая термическая обработка
Предварительный подогрев основного металла и последующая обработка используются для сварки сталей склонных к образованию закалочных структур — средне- и высокоуглеродистые стали. Для сварки чугуна, цветных металлов и их сплавов. Температура и способ выполнения подогрева и обработки зависит от толщины основного металла, химического состава и размера конструкции.
Температура окружающей среды
Все стали можно разделить на четыре группы согласно степени их свариваемости. Стали II, III и IV группы нельзя сваривать при температуре ниже -5 °C.
Режимы ручной дуговой сварки
Правильное поддержание дуги и ее перемещение является залогом качественной сварки. Слишком длинная дуга способствует окислению и азотированию расплавленного металла, разбрызгивает его капли и создает пористую структуру шва. Красивый, ровный и качественный шов получается при правильном выборе дуги и равномерном ее перемещении, которое может происходить в трех основных направлениях.
Поступательное движение сварочной дуги происходит по оси электрода. При помощи этого движения поддерживается необходимая длина дуги, которая зависит от скорости плавления электрода.
По мере плавления электрода, его длина уменьшается, а расстояние между электродом и сварочной ванной — увеличивается. Для того чтобы это не происходило, электрод следует продвинуть вдоль оси, поддерживая постоянную дугу. Очень важно при этом поддерживать синхронность.
То есть, электрод продвигается в сторону сварочной ванны синхронно с его укорочением.
Продольное перемещение электрода вдоль оси свариваемого шва формирует так называемый ниточный сварочный валик, толщина которого зависит от толщины электрода и скорости его перемещения.
Обычно ширина ниточного сварочного валика бывает на 2 — 3 мм больше диаметра электрода. Собственно говоря, это уже есть сварочный шов, только узкий. Для прочного сварочного соединения этого шва бывает недостаточно.
И поэтому по мере перемещения электрода вдоль оси сварочного шва выполняют третье движение, направленное поперек сварочного шва.
Поперечное движение электрода позволяет получить необходимую ширину шва. Его совершают колебательными движениями возвратно-поступательного характера.Ширина поперечных колебаний электрода определяется в каждом случае индивидуально и во многом зависит от свойств свариваемых материалов, размера и положения шва, формы разделки и требований, предъявляемых к сварному соединению. Обычно ширина шва лежит в пределах 1,5 — 5,0 диаметров электрода.
Таким образом все три движения накладываются друг на друга, создавая сложную траекторию перемещения электрода. Практически каждый опытный мастер имеет свои навыки в выборе траектории перемещения электрода, выписывая его концом замысловатые фигуры.
Классические траектории движения электрода при ручной дуговой сварке приведены на рис. 1.
Но в любом случае траекторию перемещения дуги следует выбирать таким образом, чтобы кромки свариваемых деталей проплавлялись с образованием требуемого количества наплавленного металла и заданной формы шва.
Если шов не будет закончен до того, как длина электрода уменьшится настолько, что требуется его замена, то сварку на время прекращают. После замены электрода следует удалить шлак и возобновить сварку.
Для завершения оборванного шва зажигают дугу на расстоянии 12 мм от углубления, образовавшегося на конце шва, называемого кратером.
Электрод возвращают к кратеру, чтобы образовать сплав старого и нового электродов, а затем снова начинают перемещать электрод по первоначально выбранной траектории.
Схема дуговой сварки
Порядок заполнения шва по сечению и длине определяет способность сварного соединения воспринимать заданные нагрузки, влияет на величину внутренних напряжений и деформаций в массиве шва.
Швы различают: короткие — длина которых не превышает 300 мм, средние — длиной 300 — 100 мм и длинные — свыше 1000 мм. В зависимости от длины шва его заполнение может выполняться по различным схемам сварочного заполнения, которые представлены на рис. 2.
При этом короткие швы заполняют за один проход — от начала шва до его конца. Швы средней длины могут заполняться обратноступенчатым методом или от середины к концам. Для выполнения обратноступенчатого метода заполнения шов разбивают на участки длина которых равна 100 —300 мм. На каждом из этих участков заполнение шва выполняют в направлении, обратном общему направлению сварки.
Если для нормального заполнения шва одного прохода сварочной дуги мало, накладывают многослойные швы. При этом, если число накладываемых слоев равно числу проходов, шов называют многослойным. Если же некоторые слои выполняют за несколько проходов, такие швы называют многослойно-проходными. Схематически такие швы отражены на рис. 3.| Рис. 2. Схемы дуговой сварки: 1 — сварка напроход; 2 — сварка от середины к краям; 3 — сварка обратноступенчатым способом; 4 — сварка блоками; 5 — сварка каскадом; 6 — сварка горкой | Рис. 3. Виды швов: 1 — однослойный; 2 — многопроходной; 3 — многослойный, многопроходной |
С точки зрения производительности труда наиболее целесообразными являются однопроходные швы, которым отдают предпочтение при сварке металлов небольших (до 8—10 мм) толщин с предварительной разделкой кромок.
Но для ответственных конструкций (сосуды, работающие под давлением, несущие конструкции и т.д.) этого бывает мало.
Внутренние напряжения, возникающие в процессе сварки, могут вызвать появление трещин в шве или в околошовной зоне из-за недостаточной пластичности шва и большой жесткости основного металла.
При сварке изделий с относительно небольшой жесткостью внутренние напряжения вызывают местное или общее коробление (деформации) свариваемой конструкции. Кроме того, при сварке металлов толщиной более 10 мм. появляются объемные напряжения и возрастает опасность появления трещин.
В таких случаях принимают целый ряд мер, позволяющих уменьшить напряжения и деформации: применяют сварные швы минимального сечения, сварку многослойными швами, наложение швов «каскадными методами» или «горкой», принудительное охлаждение или подогрев.
При сварке «горкой» сначала у основания разделанных кромок прокладывают первый слой, длина которого должна быть не более 200 — 300 мм. После этого первый слой перекрывают вторым, длина которого на 200 — 300 мм больше первого. Точно так же накладывают третий слой, перекрывая второй на 200 — 300 мм.
Таким образом продолжают заполнение до тех пор, пока количество слоев в зоне первого шва не окажется достаточным для заполнения. Следующий слой накладывают в месте окончания первого слоя, перекрывая последний (если позволяет длина шва) на те же 200 — 300 мм.
Если первый шов прокладывался не в начале шва, а в его средней части, то горку формируют последовательно в обоих направлениях (рис.2,е). Так, формируя горку, последовательно заполняют весь шов.
Преимущество данного метода состоит в том, что зона сварки все время находится в подогретом состоянии, что способствует улучшению физико-механических качеств шва, так как внутренние напряжения получаются минимальными и предупреждается появление трещин.«Каскадный метод» заполнения шва по существу является той же «горкой», но выполняют его в несколько другой последовательности.
Для этого детали соединяют между собой «на прихватках» или в специальных приспособлениях.
Прокладывают первый слой, а затем, отступив от первого слоя на расстояние 200 — 300 мм, прокладывают второй слой, захватывая зону первого (рис.2,д). Продолжая в той же последовательности, заполняют весь шов.
Угловые швы (рис. 4) можно выполнять двумя методами, каждый из которых имеет свои преимущества и свои недостатки. При сварке «в угол» допускается больший зазор между деталями (до 3 мм), проще сборка, но техника сварки сложнее.
Кроме того, возможны подрезы и наплывы, снижается производительность из-за необходимости за один проход сваривать швы небольшого сечения, катет которых меньше 8 мм. Сварка «в лодочку» допускает большие катеты шва за один проход и поэтому более производительна.
Однако такая сварка требует тщательной сборки.
Указанные приемы дуговой сварки рассматривались на нижних положениях шва, выполнение которых наименее трудоемко.
На практике часто приходится выполнять горизонтальные швы на вертикальной плоскости, вертикальную и потолочную сварку.
Для выполнения этих работ используются те же приемы, что и для швов с нижним положением, но трудоемкость работ и некоторые технологические особенности требуют более детального подхода и изменения некоторых методов.
При сварке таких швов появляется вероятность вытекания расплавленного металла, что приводит к падению капель к незаполненным сваркой местам, потекам расплавленного металла по горизонтальным плоскостям и т.д| Рис. 4. Положение электрода и изделия при выполнении угловых швов: А — сварка в симметричную «лодочку»; Б — в несимметричную «лодочку»; В — «в угол» наклонным электродом; Г — с оплавлением кромок | Рис. 5. Влияние скорости сварки на форму сварного шва: При увеличении скорости наблюдается заметное уменьшение ширины шва, при этом глубина проплавления остается почти неизменной. |
Рассматривая суть процессов, происходящих в подобных швах, мы говорили, что удерживать металл в расплавленной ванне могут силы поверхностного натяжения. Для того чтобы эти силы были достаточными, сварщик должен владеть приемами сварки виртуозно. Здесь приходится понижать сварочный ток и применять электроды пониженного сечения.
Это в конечном итоге сказывается на производительности, так как приходится увеличивать количество сварочных проходов. Поэтому на практике стараются в дополнение к силам поверхностного натяжения добавить «пленку поверхностного натяжения».
Суть данного метода заключается в том, что дугу держат не постоянно, а с определенными промежутками, то есть импульсами.
Для этого дугу постоянно прерывают, зажигая ее с определенными промежутками времени, давая возможность расплавленному металлу частично закристаллизоваться. Именно здесь и проявляется умение сварщика выбрать такие интервалы, когда не успевает образоваться сварочный катет и одновременно металл потерял бы часть своей текучести.
Потолочный шов является самым сложным. Поэтому проводить его непрерывным горением дуги — дело бесперспективное. Сварку выполняют короткими во времени замыканиями дуги на сварочную ванну так, чтобы она не успела остыть, пополняя ее новыми порциями расплавленного металла.
При сварке данным методом следует следить за размером дуги, так как ее удлинение может вызвать нежелательные подрезы. Кроме того, при сварке таких швов создаются неблагоприятные условия для выделения шлаков из расплавленного металла, что может привести к пористости сварного шва.
Вертикальные швы можно варить в двух направлениях — снизу вверх и сверху вниз. И тот и другой метод имеет право на существование, но всегда предпочтительнее сварка на подъем. В этом случае расположенный снизу металл удерживает сварочную ванну, не давая ей растекаться.
При сварке на спуск труднее удерживать сварочную ванну, и поэтому добиться качественного шва гораздо сложнее. Суть такого метода практически не отличается от потолочной сварки, и применяют его тогда, когда сварка на подъем технологически невозможна.Горизонтальные швы на вертикальной плоскости тоже имеют свои особенности. В данных швах особую сложность представляет удержание сварочной ванны у обеих кромок свариваемых деталей.
Для того чтобы облегчить этот процесс, скос нижней кромки не выполняют. В таком случае получается полочка, которая способствует удержанию на месте расплавленной сварочной ванны.
Уместен здесь и прием импульсной сварки с кратковременным зажиганием дуги, как и для потолочных швов.
Удаление сварочных шлаков выполняют обрубочным молотком. Для этого, подождав, пока заготовка остынет настолько, что ее можно брать рукой, прижимают крепко к столу и ударами молотка, направленными вдоль шва, удаляют шлак, покрывающий сварочный шов.
После этого шов проковывают для снятия внутренних напряжений. Для этого боек молотка разворачивают вдоль шва и выполняют проковку по всей его длине.
Завершают очистку жесткой проволочной щеткой, перемещая ее резкими движениями сначала вдоль шва, а потом — поперек, чтобы удалить последние остатки шлака.
| Рис. 6. Влияние угла наклона изделия на форму сварного шва: При сварке на подъем наблюдается большая глубина проплавления, а также большая высота валика. При сварке на спуск наоборот снижается глубина проплавления и уменьшается высота сварного шва. При этом ширина шва практически не меняется. | Рис. 7. Влияние положения электрода на форму сварного шва: На рисунке видно, что при сварке углом назад более глубокое проплавление, а при сварке углом вперед увеличивается ширина шва и уменьшается высота валика. |
| Рис. 8. Влияние скорости сварки на форму сварного шва: Положение сварочной ванны при наклонах изделия, дуги или электрода. Сварка на спуск, сварка на подъем, сварка углом вперед. | Рис. 9. Влияние подготовки кромок под сварки при стыковом соединении. |
| Рис. 10. Элементы стыкового шва, углового шва и валика на пластине: B — ширина сварного шва; K — катет шва | Рис. 11. Влияние величины сварочного тока при сварке: Если при сварке изменять сварочный ток то будут меняться параметры сечения шва. При более низком токе увеличивается глубина проплавления и увеличивается валик сварного шва. |
Использованы репродукции http://welding.su/gallery/
Выбираем режим для ручной дуговой сварки
Режимы дуговой сварки — это совокупность контролируемых характеристик, которые определяют условия прохождения сварочных работ. Верно подобранные параметры режима для ручной дуговой сварки, поддерживаемые весь период сварки, — гарантия высококачественного соединения отдельных металлических образцов. Данные характеристики условно подразделяются на следующие показатели.
Основные режимы
- Параметры тока: тип, размер, полярность
- Напряжение дуги
- Количество проходов
- Диаметр электрода
- Производительность
Дополнительные
- Параметры электрода: входящие в его состав элементы, толщина покрытия проволоки, ее размер вылета
- Качество зачистки, конфигурация кромок свариваемых заготовок
- Положение электродной проволоки, соединяемых образцов в период сварочного процесса
Выбор тока, диаметра сечения электрода
Токовая сила при использовании электродуговой ручной сварки — один из самых важных показателей, влияющих на рабочую производительность, качество шовного соединения.
Чаще всего в комплект поставки сварочного оборудования входит инструкция по эксплуатации, в которой указываются рекомендуемые параметры.
Если же инструкция не предусмотрена, тогда выбор токовой силы рекомендуется осуществлять с учетом диаметра используемых электродов, многие производители которых размещают соответствующую информацию на упаковке.
Пример соотношения тока, диаметра электрода, толщины материала
| Dэл., мм | 1 | 1,5-2 | 3 | 3-4 | 4 | 4-5 | 5 | 6-8 |
| T м, мм | 0,5 | 1-2 | 3 | 4-5 | 6-8 | 9-12 | 13-15 | 16 |
Тип, полярность тока
Данные параметры зависят от типа, толщины металла свариваемых деталей. При постоянном электротоке с обратной полярностью электрод выделяет больше тепловой энергии.
Ток постоянный:
- для соединения образцов из легированной стали, чтоб не допустить их перегрева;
- для сварки тонких металлических изделий, чтобы не допустить их прожигания.
Ток переменный:
- для заготовок из углеродистых сталей, с целью экономичности.
Напряжение дуги
После расчета силы тока нужно просчитать длину дуги, которая определяется дистанцией между окончанием электродной проволоки, поверхностью соединяемых металлических образцов.
Важно! Осуществляя сварочные работы, нужно контролировать стабильность дуги, от которой зависит качество соединения.
Подбирая режимы ручной дуговой сварки, профессиональные сварщики рекомендуют поддерживать короткую сварочную дугу.
Ее длина не должна превышать диаметр сечения электродной проволоки, но этого достичь достаточно сложно даже опытному сварщику.
Оптимальный вариант — этот параметр должен быть между минимально возможной длиной короткой дуги и ее максимальной длиной, большей диаметра сечения электрода не более чем на 2 мм.Пример отношения дуговой длины/диаметра сечения электрода
| Dэл., мм | 1 | 1,5-2 | 3 | 3-4 | 4 | 4-5 | 5 | 6-8 |
| L д., мм | 0,6 | 2,5 | 3,5 | 4 | 4,5 | 5 | 5,5 | 6,5 |