Как правильно варить ручной дуговой сваркой

Электроды для дуговой сварки

Одним из важнейших
технологических свойств металлов
является их свариваемость.

Свариваемостью
называют свойство металла или сочетания
металлов при установленной технологии
сварки образовывать соединения, свойства
которых (физические, механические и
др.) близки к свойствам основного металла.

На свариваемость
влияют химический состав электрода и
основного металла, режим сварки,
температура окружающей среды, условия
закрепления элементов конструкции при
сварке и другие конструктивные,
технологические, а также эксплуатационные
условия.

Для ручной дуговой
сварки стержень электрода изготовляют
из сварочной проволоки, диаметром от
0,3 до 12 мм, их рубят на куски длиной
250–450 мм, затем на них наносят покрытие
толщиной 0,1–2,5 мм, на сторону. Стандартом
выпускают 77 марок сварочной проволоки,
которые подразделяют на три группы:
низкоуглеродистую
(шесть марок) – с содержанием углерода
до 0,13 %, для сварки низко и среднеуглеродистых
сталей; легированную
(30 марок) – для сварки низколегированных,
теплоустойчивых сталей; высоколегированную
(41 марок) – для сварки хромистых,
хромоникелевых и других специальных
легированных сталей.

Электроды
классифицируются
по: назначению, виду и толщине покрытия,
механическим свойствам металла шва,
допустимым пространственным положениям
сварки, роду и полярности тока.

По назначению
электроды подразделяются на следующие
группы с присвоением соответствующего
буквенного обозначения; для сварки:
углеродистых и низколегированных
конструкционных сталей (с σ_вУ;
легированных конструкционных сталей
с σ_в
> 600 МПа – Л; легированных теплоустойчивых
сталей – Т; высоколегированных сталей
с особыми свойствами – В, для наплавки
– Н.

Покрытие электрода
предназначено для газошлаковой защиты
расплавленного металла от воздействия
атмосферы (кислорода, азота, водорода),
для повышения устойчивости горения
дуги, легирования и рафинирования
металла шва, а также для образования на
поверхности шва шлаковой корки
способствующей медленному его остыванию.
Состав покрытия определяется маркой
электрода. В состав покрытия входят
следующие компоненты:

– Стабилизующие
(соединения калия, кальция, бария; SiNa
и SiK,
мел, мрамор, углекислый барий), которые
увеличивают степень ионизации дугового
промежутка и повышает устойчивость
горения дуги;

– Газообразующие
(крахмал, декстрин, мрамор, магнезит),
образующие при нагреве защитную газовую
атмосферу вокруг дуги и сварочной ванны;

– Шлакообразующие
(полевой шпат, магнезит, марганцевая
руда), которые образуют на поверхности
сварочной ванны жидкий шлак защищающий
расплавленный металл от воздействия
воздуха, а также раскисляет и легирует
металла шва.

– Раскисляющие
(FeMn,
FeSi
и Al
и др.) – для восстановления окислов,
находящихся в сварочной ванне.

– Легирующие (FeC2
, FeTi,
FeMo
и др.) – для получения требуемого
химического состава и механических
свойств металла шва.

– Связующие (жидкое
натриевое стекло Na₂O∙nSiO₂
и др.), которые связывают порошкообразные
компоненты покрытия и соединяют его с
металлическим стержнем.

По толщине
покрытия
электроды изготавливаются с тонким
(где D/d
≤ 1.2) – присвоен индекс М;
средним (1,2 C;
толстым (1.45 Д
и особо толстым (D/d
> 1.8) – Г
покрытием, где D
и d
–диаметры электрода и стержня
соответственно.

По видам покрытия
электроды подразделяются: с кислым (на
основе SiO₂,
Fe₂O₃,
MnO)
– А; основным (на основе СаСО₃,
MgCO₃,
CaF₂)
– Б; рутиловым (на основе TiO₂)
– Р; целлюлозным (на основе целлюлоза
и другие органические вещества) – И,
покрытием, а так же с покрытием смешанного
вида – С двойным обозначением и с прочими
видами покрытий – П.

Как правильно сваривать металл

Научится правильно держать электрод и двигать ванну для хорошего результата недостаточно. Необходимо знать, некоторые тонкости поведения соединяемых металлов. А особенность заключается в том, что шов «тянет» детали, из-за чего их может перекосить. В результате форма изделия может сильно отличаться от задуманной.

Потому перед работой детали закрепляют струбцинами, стяжками и другими приспособлениями. Кроме того делают прихватки — короткие поперечные швы, проложенные через несколько десятков сантиметров. Они скрепляют детали, придавая изделию форму. При сварке стыков их накладывают с двух сторон: так возникающие напряжения компенсируются. Только после тих подготовительных мероприятий начинают сварку.

О типах сварных швов и соединений (горизонтальные, вертикальные, потолочные ) и о том, как их правильно варить  читайте тут.

Как выбрать ток для сварки

Научиться варить электросваркой невозможно, если не знать, какой выставлять ток. Он зависит от толщины свариваемых деталей и используемых электродов. Их зависимость представлена в таблице.

Но при ручной электродуговой сварке все взаимосвязано. Например, в сети упало напряжение. Выдать необходимый ток инвертор просто не может. Но даже в этих условиях работать можно: можно медленнее двигать электрод, добиваясь хорошего прогрева. Если и это не помогло, меняете тип движения электрода — несколько раз проходя по одному месту. Еще один способ — поставить тоньше электрод. Комбинируя все эти методы можно добиться хорошего сварного шва даже в таких условиях.

Как правильно варить сваркой вы теперь знаете. Осталось отработать навыки. Выбирайте сварочный аппарат, покупайте электроды и сварочную маску и приступайте к практике.

Чтобы закрепить информацию, посмотрите видео-урок по сварке.

https://youtube.com/watch?v=qAgFQmLAJMA

Азы электросварки

Сварное соединения металла на сегодня — самое надежное: куски или детали сплавляются в единое целое. Происходит это в результате воздействия высоких температур. Большинство современных сварочных аппаратов для расплавления металла используют электрическую дугу. Она разогревает металл в зоне воздействия до температуры плавления, причем происходит это на небольшой площади. Так как используется электрическая дуга, то и сварка называется электродуговой.

Виды электросварки

Электрическая дуга может образовываться как постоянным, так и переменным током. Переменным током варят сварочные трансформаторы, постоянным — инверторы.

Работа с трансформатором — более сложная: ток переменный, потому сварная дуга «скачет», сам аппарат — тяжелый и громоздкий. Еще немало напрягает шум, который издает при работе и дуга и сам трансформатор. Имеется еще одна неприятность: трансформатор сильно «садит» сеть. Причем наблюдаются значительные скачки напряжения. Этому обстоятельству очень не рады соседи, да и ваша бытовая техника может пострадать.

Инверторы в основном работают от сети 220 В. При этом они имеют небольшие габариты и вес (прядка 3-8 килограммов), работают тихо, почти не оказывают влияния на напряжение. Соседи и не узнают, что вы начали пользоваться сварочным аппаратом, если только не увидят. К тому же, так как дуга вызвана постоянным током, она не прыгает, ее проще перемешать и контролировать. Так что если вы решили научиться сваривать металл, начитайте со сварочного инвертора. О выборе инверторного сварочного аппарата читайте тут. 

Технология сварочных работ

Для возникновения электрической дуги необходимы два токопроводящих элемента с противоположными зарядами. Один — это металлическая деталь, а второй — электрод.

При касании электрода и металла, имеющих разную полярность, возникает электрическая дуга.  После ее появления, в том месте, куда она направлена, начинает плавиться металл детали. Одновременно плавится металл стержня электрода, переносясь с электрической дугой в зону плавления: сварную ванну.

В процессе также горит защитное покрытие, частично плавясь, частично испаряясь и  выделяя некоторое количество раскаленных газов. Газы окружают сварную ванну, защищая металл от взаимодействия с кислородом. Их состав зависит от типа защитного покрытия. Расплавленный шлак также покрывает металл, способствуя еще и поддержанию его температуры. Чтобы правильно варить сваркой, необходимо следить за тем, чтобы шлак покрывал сварную ванну.

Сварной шов получается при движении ванны. А двигается она при перемещении электрода. В этом и заключается весь секрет сварки: нужно с определенной скоростью передвигать электрод

Важно также в зависимости от требующегося типа соединения правильно подбирать его угол наклона и параметры тока

По мере остывания металла на нем формуется корка шлака  — результат горения защитных газов. Она также защищает металл от контакта с кислородом, содержащимся в воздухе. После остывания его оббивают молотком. При этом разлетаются горячие осколки, потому защита глаз обязательна (надевайте специальные очки).

О том, как сделать из баллона или бочки мангал можно прочесть тут. Как раз попрактикуетесь.

Виды сварочных аппаратов

В домашних условиях используются два вида сварочных аппаратов: трансформаторные и инверторные. В чем между ними разница и какие есть недостатки и преимущества в этих типах?

Трансформаторные

Исходя из названия, можно понять, что принцип работы таких аппаратов построен на трансформаторе. Электрический ток подается на прибор и в процессе работы повышается его сила. Сам сварочный агрегат не преобразовывает электричество и работает от переменного тока в сети.

Это усложняет обучение и сварочный процесс новичку. В сети напряжение постоянно скачет и, чтобы положить качественный шов, сварщику нужно контролировать свои движения и дугу в частности.

Но большим преимуществом таких аппаратов будет их неприхотливость и живучесть, а также их дешевизна.

Инверторы

Сварочный инвертор намного сложнее трансформатора. Он преобразовывает электрический ток с переменного на постоянный. И опять в переменный, повышая его частоту.

Обучение сварке лучше начать при наличии такого прибора, он более предпочтительный. Дополнительные функции (такие, как антиприлипание и горячий старт) позволяют быстро освоить поджигание дуги и ведение шва. При этом дополнение в виде синергического управления выравнивает электрический ток и сварщику не нужно постоянно контролировать расстояние электрода от свариваемой поверхности.

Сравнение преимуществ и недостатков трансформаторов и инверторов можно рассмотреть в таблице.

Исходя из таблицы, можно понять, что современные инверторы больше подходят для урока по теме сварка для начинающих.

Электродуговая

Сварка металла большой толщины (20 мм и более) из-за невозможности проварить за один проход всю толщу изделия имеет свою специфику. Кромки свариваемых поверхностей нужно подготовить.

Для этого кромки стачиваются под углом. При соединении деталей в сечении должна получиться буква V. Иногда, одну кромку стачивают под углом, а вторую ступеньками. Между свариваемыми деталями оставляют зазор, в верхней части должна получиться канавка шириной 10-15 мм и больше.

Ширина канавки зависит от толщины металла. При сварке металла разной толщины край более толстого стачивается до сечения тонкого.

При сварке встык и наличии пересекающихся швов возникают напряжения, приводящие к деформации и даже разрушению изделия. Особенно это сильно проявляется при низких температурах, когда металл теряет свои пластические свойства.

Жесткое закрепление деталей в оснастке также вызывает чрезмерные напряжения. К этому же приводят и длинные швы с большим сечением.

Сваривать толстый металлический лист требуется так, чтобы время между наложением последующих слоев было минимальным. Во избежание напряжений необходимо следующий шов прокладывать по горячему слою. Толщина слоев должна находиться в пределах 4-5 мм, это обеспечит достаточный прогрев.

При сваривании толстого металла из-за большой глубины сварочной ванны увеличивается вероятность образования пор. Чтобы этого не произошло, применяется каскадный способ сварки или метод «горка».

Во время сварки возникает поперечная усадка, которая может достигать 4 мм при толщине металла 40-50 мм. При сварке толстых листов необходимо делать прихватки длиной 2-3 см через каждые 30-50 см.

Для уменьшения напряжений, можно выполнять работу двумя сварщиками одномоментно. Прогрев толстого металла до 150-200 ⁰C также снижает внутренние напряжения, замедляет кристаллизацию, что приводит к более длительному времени выделения газов и соответственно уменьшению количества пор.

Что нужно знать новичку

Весь сварочный процесс можно провести по такому алгоритму:

1. Подготовка поверхности свариваемых деталей.
2. Подключение сварочного аппарата и массы.
3. Поджигание дуги.
4. Сварка.

Стоит знать, что существует три основных вида сварочных швов:

• Горизонтальный. Получается вследствие сваривания деталей в горизонтальном положении. Наиболее простой шов и с него стоит начинать обучение.
• Вертикальный. Детали располагаются вертикально.
• Потолочный. Самый сложный из вариантов и стоит тщательно потренироваться, прежде чем проводить такие сварочные работы.

Итак, как пользоваться сварочным аппаратом?

 Подготовка

Две детали нужно хорошо очистить от загрязнения и ржавчины. Также нужно подогнать требуемый размер заранее.

Обязательно стоит уделить внимание одежде. Сварочные работы чреваты брызгами и искрами

Лучше всего — это огнеупорный костюм сварщика, но за неимением такового можно использовать плотную не синтетическую одежду и перчатки.

Обязательно наличие хорошей защитной маски, молотка для сбивания шлака, и защитных очков для глаз.

 Подключение

Современные инверторы работают от бытовой сети. Для этого достаточно вставить вилку в розетку.

Кабель массы нужно закрепить к одной из свариваемых деталей. Место, где будет присоединен зажим, желательно зачистить от всякого загрязнения до металла.

Электрод нужно вставить оголенным концом в держатель. Обязательно на аппарате нужно выставить силу тока. Для варки третьим электродом оптимальный показатель в 70 Ампер. Но он может варьироваться. Слишком высокая сила тока будет резать металл, а низкая — не способствует образованию качественной дуги.

Поджигание

В сварочных работах поджигание дуги можно сделать двумя способами: чирканием по поверхности металла или обычным постукиванием.

При чиркании в месте начала сварочного шва концом электрода нужно провести несколько раз по принципу поджигания спички.

Постукиванием кончиком стучат в точке, где начнется сваривание.

Если дуга не зажигается, большая вероятность того, что кабель массы плохо подключен к детали. Также для быстрого поджигания можно плоскогубцами очистить кончик электрода от обмазки.

При постоянном прилипании нужно повысить силу тока, но без особого фанатизма.

Сварочный процесс

Удобство электросварки в том, что шов можно положить в различных положениях: от себя, на себя, слева направо. Зависит от того, как удобно.

Но, если происходит сваривание вертикальных деталей, то шов обязательно ведут снизу вверх.

После поджигания дуги электрод ведут под углом в 30-60 градусов до поверхности. Расстояние зависит от сварочной ванны, образуемой при плавлении, обычно 2-3 миллиметра.

При движении электродом нужно контролировать несколько параметров:

• Постепенно вести шов выдерживая расстояние от свариваемой поверхности.
• Следить за сварочной ванной и ускорять или замедлять ведение шва.
• Двигать электрод нужно по непрямой траектории, а, например, в виде «елочки».
• Следить за направление сварочного шва.

Для лучшего ведения шва вначале лучше всего наметить место сварки мелом.

Когда процесс завершен, нужно сбить шлак и осмотреть место сварки на предмет зашлакованности шва или пропусков.