Чем обоснована надёжность сварки: основы сварочных работ
Прочность обусловлена пластичной деформацией, которая происходит на молекулярном уровне, потому что молекулы взаимно проникают в свариваемые тела. Это достигается путем нагревания металлов с помощью сварочной дуги. Классический производственный способ до настоящего времени электродуговой, когда используется электрон и сила тока. Но сейчас все более актуальными становятся технологии, использующие лазер, ультразвуковые излучения. Они фактически не оставляют шва после себя. Аппараты в основном работают на основе инвертора, то есть устройства, которое создает переменное напряжение.
Вертикальное соединение
Вертикальные швы выполняются несколько иначе, и к их созданию необходимо приступать только после хорошего освоения сваркой в нижнем положении. Критерием в этом случае является прерывистая дуга, обеспечивающая застывание наложенного металла, и предотвращающая его падение вниз. После выполнения прихваток, концом электрода делаются поперечные движения, с отрывом дуги после одной-двух манипуляций. Шов ведется снизу вверх.
Сварочные режимы
Умение подобрать правильный режим сварки — обязательное условие для хорошего качества работы. Вот основные стандарты:
| Толщина металла, мм | Диаметр электрода, мм | Сила тока, А |
| 1 | 1 | 15-20 |
| 2 | 2 | 30-50 |
| 3 | 3 | 70-100 |
| 4 | 3 | 100-150 |
| 5 | 4 | 160 |
| 10 | 5 | 180-200 |
Электросварка является экономичным и прочным способом соединения металлических деталей. Проявляя терпение, усидчивость, и следуя вышеизложенным советам, можно быстро овладеть дуговой сваркой и успешно реализовывать свои строительные цели.
Как варить шов
При сварке в нижнем положении никаких сложностей не возникает даже у начинающего сварщика. А вот все остальные положения требуют знания технологии. Для каждого положения есть свои рекомендации. Техника выполнения сварных швов каждого типа рассмотрена ниже.
Сварка вертикальных швов
Во время сваривания деталей, находящихся в вертикальном положении, расплавленный металл под действием силы тяжести сползает вниз. Чтобы капли не отрывались, используют более короткую дугу (кончик электрода находится ближе к сварной ванне). Некоторые мастера, если позволяют электроды (не залипают), вообще их опирают на деталь.
Подготовка металла (разделка кромок) проводится в соответствии с типом соединения и толщиной свариваемых деталей. Затем их фиксируют в заданном положении, соединяют с шагом в несколько сантиметров короткими поперечными швами — «прихватками». Эти швы не дают деталям смещаться.
Вертикальный шов можно варить сверху-вниз или снизу-вверх. Удобнее работать снизу-вверх: так дуга толкает сварную ванну вверх, препятствуя ее опусканию вниз. Так проще сделать качественный шов.
Как варить вертикальный шов снизу-вверх: положение электрода и возможные движения
В этом видео показано, как правильно варить вертикальный шов электросваркой с движением электрода снизу-вверх без отрыва. Продемонстрирована также техника короткого валика. В этом случае движения электрода происходят только вверх-вниз, без горизонтального смещения, шов получается почти плоским.
Выполнять соединение деталей в вертикальном положении можно с отрывом дуги. Для начинающих сварщиков это может быть более удобным: за время отрыва металл успевает остыть. При таком способе можно даже опирать электрод на полочку сварного кратера. Так проще. Схема движений практически такая же, как без отрыва: из стороны в сторону, петельками или «коротким валиком» — вверх-вниз.
Как варить вертикальный шов с отрывом смотрите в следующем видео. В этом же видеоуроке показывается влияние силы тока на форму шва. В общем случае ток должен быть на 5-10 А меньше рекомендованного для данного типа электрода и толщины металла. Но, как показано в видео, это не всегда справедливо и определяется экспериментально.
Иногда варят вертикальный шов сверху-вниз. В этом случае при розжиге дуги держите электрод перпендикулярно к свариваемым поверхностям. После розжига в таком положении прогрейте металл, потом опустите электрод и варите уже в таком положении. Сварка вертикального шва сверху-вниз не очень удобна, требует хорошего контроля сварной ванны, но и таким способом можно добиться неплохих результатов.
Как варить вертикальный шов электросваркой сверху-вниз: положение электрода и движения его кончика
Как варить горизонтальный шов
Горизонтальный шов на вертикальной плоскости можно вести как справа-налево, так и слева-направо. Разницы нет никакой, кому как удобнее, тот так варит. Как при сваривании вертикального шва, ванна будет стремиться вниз. Потому угол наклона электрода достаточно большой. Его подбирают в зависимости от скорости движения и параметров тока. Главное, чтобы ванна оставалась на месте.
Сварка горизонтальных швов: положение электрода и движения
Если металл стекает вниз, увеличивайте скорость движения, меньше прогревая металл. Еще один способ — делать отрывы дуги. За эти короткие промежутки металл немного остывает и не стекает. Также можно немного снизить силу тока. Только все эти меры применяйте поэтапно, а не все сразу.
В видео ниже показано, как правильно сваривать металл в горизонтальном положении. Вторая часть ролика о вертикальных швах.
https://youtube.com/watch?v=eNo05v10ToM
Потолочный шов
Этот вид сварного соединения — самый сложный. Требует высокого мастерства и хорошего контроля сварной ванны. Для выполнения этого шва электрод держат под прямым углом к потолку. Дуга короткая, скорость движения — постоянная. Выполняют в основном круговые движения, расширяющие шов.
Работа инвертором
Перед включением аппарата желательно ознакомиться с тем, как варить инверторной сваркой. В комплекте с покупным оборудованием присутствует инструкция. Ниже будут описаны основные этапы работы.
Розжиг дуги
В первую очередь необходимо разжечь дугу. Для этого применяется два метода:
- Чирканье — сварщик начинает вести электродом по обрабатываемой заготовки, а потом поднимается над ней до образования искры.
- Постукивание — более популярный вариант розжига дуги. Сварщик постукивает концом электрода по месту будущего сваривания до появления искры.
Способ розжига дуги выбирается в зависимости от комфорта и удобства.
Передвижение электрода
Чтобы качественно приварить деталь к детали, необходимо знать, как двигать электродом. Новички думают, что достаточно зажечь дугу и медленно провести электродом по месту соприкосновения деталей, чтобы получился ровный шов
Важно правильно выбирать постоянный угол движения электрода, скорость перемещения рабочей части оборудования. Вести электрод прямо под прямым углом допустимо для тонколистового металла. Сварка электродом
Сварка электродом
Контроль дугового промежутка
Ещё один важный момент при сварке инвертором — расстояние между концом электрода и металлической поверхностью. Если расстояние около 2-х мм, проварка будет неглубокой и шов получится не прочным. Когда дуга более 4 мм, она становится нестабильной. Разбрызгивание металла увеличивается, а точность шва снижается. Располагать рабочую часть инверторного аппарата желательно на расстоянии 3 мм от металлической поверхности.
Правила создания ровных швов
Чтобы правильно варить металл и делать ровные швы, требуется учитывать некоторые особенности:
- Выбор угла сварки. Оптимальным считается диапазон углов от 30 до 40 градусов.
- Класть шов требуется продольными и поперечными движениями. В интернете существуют различные схемы, по которым можно тренировать движения нанесения шва.
Скорость выбирается в зависимости от выбранного способа работы электродом. Если вести электрод медленно, можно перегреть поверхность. При быстром ведение шов получается не прочным.
Выбор маски
Каким бы способом не производилась сварка, это является небезопасным процессом, который может нанести существенный ущерб здоровью, в частности зрению сварщика. Необходимой принадлежностью является маска, которая защитит от возможного попадания искр на лицо, шею и глаза и появления ожогов.
Маска защищает от ультрафиолетового и инфракрасного излучений. Она также защитит от возможности попадания на кожный покров и в глаза раскаленных частичек металла и от вредных испарений газа. Маска является неотъемлемой составляющей экипировки сварщика независимо от того, имеется ли у него многолетний опыт или он взялся за такую работу в первый раз.
В продаже имеется большой выбор масок. Однако помимо типа этого вида защиты, необходимо правильно выбрать размер. Маска должна сидеть на голове плотно и не сваливаться в самый неподходящий серьезный момент. Иначе вместо защиты она станет вещью, которая представляет дополнительную опасность.
Не подойдет и маска, которая для конкретного человека является маленькой. Маска в идеальном варианте должна сидеть на голове плотно и не сваливаться. Поэтому имеет смысл приобретать ее не по интернету, а при личном визите в магазин.
В сварочной маске находится прозрачное смотровое окно, через которое имеется возможность наблюдать за процессом сварки. Это окно имеет покрытие из пластика или тонированного стекла. К самым элементарным видам маске относятся сварочные очки.
Открытый вид похож на обычные очки, имеющие особые стекла. Закрытий тип имеет возможность фиксации с помощью резинки. Для покрытия окна используются минеральное стекло или поликарбонат. В большинстве моделей имеется защита стекол от запотевания. Недостатком являются открытые участки лица и шеи. Для того, чтобы научиться сварке, рекомендуется приобретать другие виды защиты лица. Хорошим вариантом защиты являются защитные маски.
Преимущество сварочной маски – полная защита лица, глаз и шеи. Предпочтение следует отдавать тем видам, которые имеют крепление на голове, а не тем, которые приходятся держать в руке.
Необходимо учитывать, что во время сварки время от времени приходится осматривать промежуточные результаты работы или заменить сгоревший электрод. Для этого приходится освобождать лицо от маски, что является крайне неудобным. Эту проблему решает такой вид защитной маски, как «Хамелеон».
Это можно считать прорывом в области экипировки сварщика, и дарит ему массу удобств, являясь наиболее удобным вариантом, при котором используется автоматическая регулировка затемнения стекол. Светофильтр на основе кристаллов пропускает только видимые лучи, а ультрафиолетовые и инфракрасные задерживает. Имеется основательная защита шеи. Маска сидит на голове плотно, но без лишнего напряжения, благодаря регулятору расположения. Наличие вентиляции предохраняет стекла от запотевания.
Основную важную функцию выполняет регулятор автозатемнения. Благодаря его наличию сварщик может не снимать маску с головы или приподнимать ее. Маска сама отслеживает уровень освещенности благодаря наличию поляризационных фильтров. Когда происходит сваривание, стекла приобретают максимальное затемнение, а при прекращении воздействия яркого света они становятся более прозрачными. Светофильтр также отреагирует на изменение яркости горения дуги.
Маски подобного класса имеют небольшой вес. К преимуществам относится возможность широкого обзора. Сварочные работы для начинающих рекомендуется производить в таких универсальных масках, что будет обеспечивать максимальную безопасность.
Нельзя ничего оставлять незащищенным, поэтому кроме маски следует позаботиться о плотной одежде, брезентовых рукавицах, крепкой обуви и прочном головном уборе. Идеальным вариантом будет приобретение специального костюма, изготовленного для защиты во время сварки.
Основы сварки
Чтобы научиться правильно варить, необходимо ориентировать в физических основах процесса сварки. Любой сварочный аппарат создает в небольшой рабочей зоне на стыке двух свариваемых деталей температуру выше температуры плавления свариваемого металла, так называемую сварочную ванну. В ней превратившаяся в жидкость часть металла обеих деталей смешивается друг с другом и с металлом расплавившегося электрода. После снижения температуры металл из сварочной ванны кристаллизуется, соединяя свариваемые детали в одно целое. Медленно перемещая сварочную ванну вслед за дугой вдоль стыка, сварщик получает шов. Высокой температуры в любительских сварочных аппаратах достигают двумя способами:
- электрической дугой;
- газовой горелкой.
Газовая горелка
Как правильно паять электрической дугой
Электросварка безопаснее, поскольку нет риска взрыва газа, и проще в освоении для тех, кто только учится правильно варить.
Электрическую дугу создают при пропускании тока большой силы через воздушный зазор между свариваемыми деталями и электродом.
Что такое электросварка?
Электрическим называют один из методов сварки, когда для нагрева и последующего расплавления металлов применяется электрическая дуга. Температура последней доходит до 7000°С, что намного превышает температуру плавления большинства металлов.
Процесс электросварки протекает следующим образом. Для образования и поддержания в рабочем состоянии электрической дуги подается ток от сварочного прибора к электроду.
В процессе сварки основной металл и металлическая сердцевина электрода расплавляются и перемешиваются, образуя прочный и неразрывный шов (+)
Когда электродный стержень касается свариваемой поверхности, проходит сварочный ток. Под его воздействием и воздействием электрической дуги электрод и металлические кромки свариваемых элементов начинают плавиться. Из расплава образуется, как говорят сварщики, сварочная ванна, в которой расплавленный электрод перемешивается с основным металлом.
На поверхность ванны всплывает расплавленный шлак, который образует защитную пленку. После отключения дуги металл постепенно остывает, образуя шов, покрытый окалиной. После полного остывания материала ее счищают.
Для сварки могут использоваться неплавящиеся и плавящиеся электроды. В первом случае для образования сварочного шва в расплав вводят присадочную проволоку, во втором этого не требуется. Для образования и последующего поддержания в рабочем состоянии электрической дуги используется специальное оборудование.
Навыки на поприще сварщика в бытовых условиях требуются для выполнения обширного ряда работ:
Возможные дефекты сварочных соединений и швов
Электрическая сварка –это сложный процесс и не всегда все идет гладко.
В результате ошибок в работе швы и соединения могут иметь различные дефекты, среди которых:
Кратеры. Небольшие углубления в валике сварочного шва. Могут появляться в результате обрыва дуги или ошибки в выполнении конечного фрагмента шва.
Поры. Сварочный шов становится пористым в результате загрязнения кромок деталей ржавчиной, маслом и др. Кроме того, пористость может появиться при слишком быстром охлаждении шва, при высокой скорости сварки и при работе непросушенными электродами.
Подрезы. Выглядят как небольшие углубления с обеих сторон шовного валика. Появляются при смещении электродов в направлении вертикальной стенки при сваривании угловых соединений. Помимо этого, подрезы образуются при работе длинной дугой или если значения сварочного тока слишком высоки.
Включения шлака. Внутри сварочного валика находятся кусочки шлака. Это может случиться при загрязнении кромок, высокой скорости сварки или в том случае, если сварочный ток слишком мал.
Это наиболее часто встречающиеся дефекты сварочных швов, но могут быть и другие.
Дополнительная информация по свариванию вертикальных и горизонтальных швов электросваркой представлена в этой статье.
Инструкция для начинающего сварщика
Сварочные работы допустимо выполнять только при условии применения соответствующей экипировки.
Стандартный комплект содержит:
- Куртку, брюки, перчатки, обувь из несгораемых прочных крепких материалов.
- Головной убор, полностью закрывающий заднюю часть головы.
- Специальную защитную маску для лица и глаз.
Для производства сварки следует применять исправный аппарат, электрическая часть которого закрыта надёжным корпусом. Входящие в состав аппарата электрические кабели должны иметь целую изоляцию и соответствовать электрическим характеристикам прибора.
Место сварщика необходимо оснастить рабочим столом, источниками света, шиной заземления, средствами защиты от поражения электрическим током и противопожарными средствами.
И еще перед началом работ надо скрупулезно проштудировать правила электросварки, рассмотреть и изучить методы и варианты выполнения соединений.
Технология электросварки
Электросварка — это процесс, который происходит под воздействием высоких температур, выше плавления металла. В результате сварки на поверхности металла образуется так называемая сварочная ванна, которая заполняется расплавленным электродом, формируя при этом сварочный шов.
Поэтому главные условия для осуществления электросварки, это зажечь электродную дугу, расплавить металл на свариваемых заготовках и заполнить им сварочную ванну. Казалось бы, на всю простоту, сделать это неподготовленному человеку очень сложно. Во-первых, нужно понимать, как быстро горит электрод, а это зависит от его диаметра и силы тока, а также уметь отличать шлак во время сварки металла.
Кроме того, нужно сохранять равномерную скорость и правильное движение электродом во время сварки (из стороны в сторону), чтобы сварочный шов получился ровным и надежным, способный выдержать нагрузки на разрыв.
Как зажечь дугу
Начинать освоение электросварки следует с правильного зажигания дуги. Тренировки лучше осуществлять на ненужном куске металла, однако он не должен быть ржавым, поскольку это серьезно затруднит задачу и может сбить с толку начинающего сварщика.
Зажечь дугу можно двумя простыми способами:
- Быстрым касанием электрода поверхности заготовки и его последующим отведением вверх на расстояние 2-3 мм. Если оторвать электрод от металла выше, то дуга может исчезнуть или станет слишком нестабильной;
- Чирканьем электрода о поверхность свариваемой заготовки, как будто вы зажигаете спичку. Нужно коснуться кончиком электрода металла, и на 2-3 см провести его по поверхности (в сторону места сварки) до тех пор, пока дуга не загорится.
Второй способ зажигания дуги лучше всего подходит начинающим электросварщикам, поскольку он самый простой. Также, кратковременное ведение по металлу, прогревает электрод, и дальше им варить становится намного проще.
После зажигания дуги её следует удерживать как можно ближе к поверхности заготовки, на расстоянии не более 0,5 см. Кроме того, данное расстояние нужно все время удерживать примерно одинаковым, в противном случае сварочный шов будет некрасивым и неровным.
Скорость сварки
Скорость ведения электродом зависит от того, какой толщины сваривается металл. Соответственно, чем он тоньше, тем быстрее осуществляется скорость сварки, и наоборот. Опыт в этом придёт со временем, когда вы научитесь зажигать дугу и начнёте мало-мальски варить. На картинках ниже представлены наглядные примеры, по которым можно понять, с какой именно скоростью осуществлялась сварка.
Если медленно, то сварочный шов получается толстым, а его края, сильно оплавленными. Если наоборот, слишком быстро вести электродом, то шов получается слабым и тонким, а также неровным. При правильной скорости сварки, металл полностью заполняет собой сварочную ванну.
Кроме того, тренируясь варить, нужно следить за правильным углом электрода по отношению к поверхности металла. Угол должен быть примерно 70 градусов и может быть изменён при необходимости. Во время формирования сварочного шва, движение электродом может быть продольным, поступательным и колебательным, из стороны в сторону.
Каждая из этих техник ведения электрода, позволяет добиться получения нужного шва, уменьшить или увеличить его ширину, а также изменить некоторые другие параметры.
Зажигание дуги
Затем нужно включить инвертор. Эта самая простая процедура при электросварке выполняется включением тумблера. Значение тока следует выставить регулятором, который легко увидеть на лицевой панели агрегата. Для выбранного электрода подойдет сила тока, равная 100 А. Опустите маску и приступайте.
Прежде всего, нужно отработать навык зажигания дуги. С новым электродом это делается простым резким проведением им по детали. Вспомните, как вы зажигаете спички. Если электрод уже был в употреблении, то нужно им постучать по поверхности металла. Бывает так, что электрод в руках у новичков прилипает к металлу. Это легко исправляется резким наклоном электрода в сторону. В случае, если оторвать не получилось, нужно выключить инвертор. Тогда места слипания исчезнут сами.
Разожженный электрод образует сварочную дугу. Для ее поддержания, нужно научиться выдерживать расстояние до металла в 3-5 мм. При приближении может случиться замыкание, сопровождающееся прилипанием. При отдалении исчезнет дуга.
Последовательность действий
Пошаговая инструкция предусматривает выполнение нескольких видов работ. Сначала потребуется оснастить сварочный инвертор. От него отводят 2 кабеля. Один предназначен для подключения провода массы.
На другой, достаточной длины, подключают промышленный или самодельный держатель. Процесс обучения электросварке – дело достаточно сложное и требует большого времени.
Начало сварки: зажигаем дугу
Когда все собрано и подключено, надев маску, можно начинать розжигать электрическую дугу. Используйте для тренировки черновой кусок металла. Возбуждение дуги осуществляется постукиванием по поверхности или чирканьем о нее, как спичкой.
Новый электрод имеет оголенный кончик и зажигается достаточно быстро. Электрод, которым уже варили, если он успел остыть, поджигается труднее, поскольку у него на конце образовался “козырек” из обмазки. Нужно ударить 3-4 раза, чтобы ее отбить. Но не перестарайтесь, иначе без обмазки стержень начнет прилипать к изделию.
Наклон электрода
Когда дуга загорелась, не паникуйте. Привыкните к специфическому свету. Ваша задача — сперва научиться держать зазор между электродом и изделием в пределах 3-5 мм. Не пытайтесь сразу варить стык. Просто учитесь держать дугу, чтобы она не тухла (при чрезмерном удалении) и электрод не прилипал (при чрезмерном приближении).
Задача осложняется тем, что длина плавящегося электрода постоянно укорачивается, поэтому приходится приближать руку к изделию. “Твердая рука” приходит со временем, поэтому придется спалить не один электрод, прежде чем привыкните.
Когда уже освоили удержание электрической дуги, можно переходить к сварке. Прежде всего держите правильно электрод. Обычно варят, наклонив его на себя в пределах 30-60º. Некоторые сварщики выбирают оптимальное положение наклона 45º. Сварка углом назад обеспечивают хорошую видимость сварочной ванны, металл прогревается глубже. Сварка углом вперед (когда шов ведут от себя) содействует уменьшению прогрева. Это подойдет для соединения тонких металлов 1-2 мм.
Варить можно справа-налево или слева-направо, наклоняя электрод по разные стороны сварочной ванны. Здесь все зависит от доступа к месту соединения.
Движения электрода
На тонких металлах 1-2 мм, где две стороны плотно приставлены друг ко другу, никаких дополнительных движений не требуется. Возбуждается дуга, электрод выставляется на начало стыка, и медленно ведется вдоль линии соединения. Шов получится узкий, чешуйчатый.
На толстых металлах предусматривают зазор 1-2 мм, чтобы жидкий металл проник глубже. Если толщина пластины свыше 5 мм, необходима разделка кромок под углом 45 градусов. Тогда первый шов (называется корневой) прокладывается без дополнительных движений. А последующие нужны для заполнения ширины и требуют поперечных колебательных манипуляций. Это могут быть движения:
- полумесяцем;
- по круглой, треугольной спирали;
- зигзагами.
В идеале располагать деталь под небольшим наклоном, чтобы жидкий шлак не затекал в сварочную ванну. Если такой возможности нет, периодически делайте резкое движение кончиком электрода в сторону, откидывая шлак. Иначе возникнут непровары.
Выводы и полезное видео по теме
Особенности сваривания труб:
Как правильно выбрать сварочный инвертор:
При желании любой домашний мастер сможет освоить азы сварки. Это не так уж и сложно. Потребуется терпение, аккуратность и, безусловно, точное исполнение всех инструкций. Все будет намного проще, если процесс освоения нового навыка будет проходить под руководством опытного специалиста.
У вас есть личный опыт соединения деталей с помощью электросварки? Хотите поделиться накопленными знаниями или задать вопросы по теме? Пожалуйста, оставляйте комментарии и участвуйте в обсуждениях – форма для отзывов расположена ниже.
