Рис. 78. : а - получение широких валиков; б и в - прогрев одной стороны валика; г - прогрев обеих сторон валика

Рис. 79.

В процессе сварки швов в нижнем положении сварщик совершает электродом три основных движения: подает электрод вниз для поддержания постоянной длины дуги по мере плавления электрода; перемещает электрод вдоль оси шва для заполнения разделки шва, а также производит концом электрода поперечные движения для получения валика шва заданной ширины. Схемы движения конца электрода представлены на рис. 78. Неправильное ведение электрода при сварке может привести к непроварам и пористости шва.

Для получения провара и хорошо сформированного шва амплитуда поперечных колебаний электрода не должна превышать двух-трех диаметров электрода. При сварке тонкого металла и первых слоев многослойного шва электрод ведут без поперечных колебаний. По положению в пространстве швы разделяют на нижние, вертикальные и потолочные (рис. 79). Наиболее удобной для выполнения является сварка в нижнем положении.

Технологические приемы сварки конструкционных сталей

В сварных соединениях из конструкционных сталей вследствие повышенного предела текучести и склонности к закалке возникают собственные напряжения, механические и структурные, более значительные, чем при сварке малоуглеродистой стали.

Рис. 80. Очертания швов в конструкциях, подвергающихся действию динамических нагрузок : а - плавный переход; б - ступенчатый переход

Собственные напряжения, суммируясь с напряжениями внешней нагрузки, снижают работоспособность швов, приближая их к хрупкому состоянию. Задачей конструктора является выбор рациональной формы конструкции и соответствующей технологии, при которой собственные напряжения будут минимальными. Проф. Г. А. Николаев рекомендует при проектировании и выполнении сварных конструкций руководствоваться следующим:

• избегать в сварных узлах не обоснованного расчетом увеличения сечения и длины швов, а также скопления швов в одном узле и их пересечения;
• сварные соединения в элементах, подверженных динамической и переменной нагрузке, должны иметь плавные переходы от шва к основному металлу и не должны создавать ступенчатого изменения сечения сварного соединения (рис. 80);
• при выборе электродов исходить из опытных данных механических испытаний сварных соединений для данной стали и склонности швов к образованию трещин.

Рис. 81. : 1, 2, 3 - последовательно накладываемые слои

Сварку конструкционных сталей можно производить с различными технологическими приемами. При сварке сталей малой толщины применяют однопроходную сварку. При ручной сварке замкнутых контуров однопроходную сварку с целью снижения остаточных напряжений производят ступенями с таким расчетом, чтобы напряжения, вызванные одним отрезком шва, компенсировались другим. При сварке сталей большой толщины производят многослойную сварку с малыми интервалами времени между наложением отдельных слоев, при которой каждый последующий слой накладывается на не успевший еще остыть предыдущий слой, причем пользуются приемом, носящим название каскадного способа (рис. 81). Этот способ уменьшает перегрев основного металла и обеспечивает меньшую ширину зоны термического влияния.

Кроме того, пользуются приемом многослойной сварки с большими интервалами времени между наложением отдельных слоев, при которой каждый предыдущий слой до наложения последующего успевает охладиться до 150-200°, причем в этом случае каждый слой шва и окружающая его зона основного металла проходят цикл закалки и отпуска.

В случаях, когда указанные выше технологические приемы являются недостаточными и при сварке возникают трещины, применяют подогрев изделия перед сваркой до температуры порядка 150-200° с целью уменьшения остаточных напряжений. Сварные изделия из конструкционных сталей часто подвергают термической обработке как для снятия напряжений, так и для повышения прочности - закалки, по режимам, устанавливаемым в соответствии с маркой стали. Например, при сварке стали 30ХГС сварной шов в исходном состоянии имеет предел прочности 760 МПа и относительное удлинение 18%, после же закалки при 880° предел прочности повышается до 1290 МПа при снижении относительного удлинения до 9%.

Сварку стыковых швов без подготовки кромок производят наложением с одной стороны соединения уширенного валика с проплавлением кромок стыка по всей толщине. С обратной стороны, когда это возможно, после вырубки зубилом натеков металла и шлака производят подварку шва узким ниточным валиком.

Рис. 82.

Рис. 83.

Швы с V-образной подготовкой кромок выполняют в один или несколько слоев в зависимости от толщины свариваемого металла. При многослойной сварке первым валиком (слоем) проваривают вершину шва, затем после тщательной послойной зачистки металла зубилом и проволочной щеткой накладывают остальные слои по порядку, указанному на рис. 82. Толщина каждого слоя составляет в среднем 5-6 мм. После окончания заполнения всей разделки производят подварку корня шва с обратной стороны.

Сварку Х-образных швов с целью уменьшения деформаций производят переменным наложением слоев с обеих сторон разделки.

При сварке угловыми швами нахлесточных, тавровых и угловых соединений возникают трудности выполнения качественных швов, связанные с возможностью получения непровара вершины угла и наплывов металла по вертикальной плоскости. С целью устранения указанных трудностей эти швы выполняются при положении «в лодочку» (рис. 83). В этом случае шов выполняют так же, как при V-образной разделке стыкового шва.

Сварка вертикальных и горизонтальных швов по вертикальной плоскости труднее сварки в нижнем положении. Расплавленный металл шва под действием силы тяжести стремится стекать вниз. Сварку вертикальных швов производят главным образом снизу вверх. При сварке швов в потолочном положении возможность стекания металла увеличивается. Удержание ванночки расплавленного металла достигается за счет давления дуги и сил поверхностного натяжения. Перенос капель металла с электрода на основной металл при потолочной сварке возможен только при наличии короткой дуги. Для потолочной сварки применяют электроды с тугоплавкими обмазками, образующими чашечку (на конце электрода), способствующую удержанию капли жидкого металла. При недостаточном навыке сварщика по сварке в потолочном положении возможны непровары и подрезы в шве, которые могут снизить механические свойства сварного соединения.

Выбор режима. Качество сварного соединения зависит от правильного выбора режима сварки. Под выбором режима сварки понимается выбор диаметра электрода, силы сварочного тока, скорости сварки в соответствии с размерами и формой изделия, типом соединения, материалом изделия и электрода. Прежде всего в зависимости от толщины металла и типа сварного соединения выбирают диаметр электрода. Диаметр электрода должен быть по возможности наибольшим для того, чтобы обеспечить максимальную производительность сварки. Применение слишком большого диаметра электрода, особенно при малой толщине металла, может привести к прожогу. Затем выбирают необходимую силу тока, которая в основном определяется диаметром электрода, но зависит также от толщины свариваемого металла, типа соединения, скорости сварки, положения свариваемого шва в пространстве, покрытия электрода и его рабочей длины.

Подбор силы тока и диаметра электрода. Силу сварочного тока выбирают в зависимости от марки и диаметра электрода, при этом учитывают: положение шва в пространстве, вид соединения, толщину и химический состав свариваемого металла, температуру окружающей среды. При учете всех факторов необходимо стремиться работать на максимально возможной силе тока. Для подбора силы сварочного тока используют зависимости: Iсв=50dэ, Iсв=(20+6dэ)dэ ,
где dэ - диаметр электродного стержня, соблюдая при этом определенные поправки. Если толщина металла <1,5 dэ при сварке в нижнем положении, то Iсв уменьшают на 10-15% по сравнению с расчетным. Если толщина металла больше 3 dэ, то Iсв необходимо увеличить на 10-15% по сравнению с расчетным. При сварке на вертикальной плоскости Iсв уменьшают на 10-15% , в потолочном положении - на 15-20% по сравнению с нормально выбранной силой тока для сварки в нижнем положении. Ориентировочные режимы сварки приведены в табл. 48.

Таблица 48. Зависимость силы сварочного тока от диаметра электрода
Диаметр электрода, мм	Сила сварочного тока, А	Диаметр электрода, мм	Сила сварочного тока, А
1,5	25-40	6	280-360
2	60-70	7	370-450
3	100-140	8	450-560
4	160-200	10	750-850
5	220-280

При выполнении сварки качественными электродами силу тока следует устанавливать в соответствии с данными, указанными в паспортах или сертификатах на эти электроды. Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, типа сварного соединения, положения шва в пространстве, размеров детали, состава свариваемого металла. При сварке встык металла толщиной до 4 мм применяют электроды диаметром, равным толщине свариваемого металла. При сварке металла большой толщины применяют электроды диаметром 4-8 мм при условии обеспечения провара основного металла. В многослойных стыковых швах первый слой выполняют электродом диаметром 3-4 мм, последующие слои выполняют электродами большего диаметра. Сварку в вертикальном положении производят с применением электродов диаметром не более 5 мм. Потолочные швы выполняют электродами диаметром не более 4 мм.

Сварка низколегированных сталей. При дуговой сварке низколегированных сталей применяют режимы, приведенные ниже.

При толщине металла 1-2 мм:

При толщине металла 2-5 мм:

При толщине металла 5 - 10 мм:

При толщине металла свыше 10 мм:

Указанные значения силы тока соответствуют сварке в нижнем положении. При выполнении вертикальных и потолочных швов их уменьшают на 10-20% и применяют электроды диаметром не более 4 мм.

Сварку конструкционных низкоуглеродистых сталей производят электродами с фтористо-кальциевыми покрытиями.

Хромокремнемарганцевые стали склонны к закалке и образованию трещин при сварке.

Стали, содержащие до 0,2% углерода, хорошо свариваются дуговым способом. Стали марок 30ХГС и 35XГC свариваются хуже. Применяют соединения встык, внахлестку, втавр и угловые. Соотношение толщин свариваемого металла не должно превышать: при стыковых соединениях 1:2, при соединениях внахлестку и втавр 1:6. Для сварки конструкций из сталей марок 30ХГСА и 30ХГСНА применяют электроды с фтористо-кальциевым покрытием. Сварка производится в нижнем и вертикальном положении короткой дугой (опиранием) по зачищенной поверхности, на постоянном токе обратной полярности. Режимы сварки следующие:

Для сварки деталей различной толщины диаметр электрода и силу тока выбирают по более толстому элементу, но принимается меньшее значение силы тока из указанных; дуга направляется на более толстый элемент.

При газовой сварке хром и кремний частично выгорают, что вызывает появление в сварочной ванне включений окислов, шлаков и непровара. Для предупреждения этого сварку ведут наконечником, создающим пламя ацетилена мощностью 75-100 дм3/ч на 1 мм толщины металла, нормальным пламенем. В качестве присадки используют малоуглеродистую проволоку Св-08 и Св-08А или проволоку Св-18ХГСА и Св-18ХМА.

Сварка высоколегированных сталей. Разработано большое число марок электродов, позволяющих успешно сваривать почти все высоколегированные стали. Эти электроды имеют фтористо-кальциевое покрытие и применяются при сварке постоянным током обратной полярности во всех пространственных положениях.

Хромоникелевые стали обладают высоким удельным электрическим сопротивлением (в 5 раз большим, чем у низкоуглеродистых сталей), низкой теплопроводностью, чувствительны к перегреву, поэтому для их сварки применяют пониженные режимы, а именно:

По той же причине длина электрода берется меньшей, чем при сварке малоуглеродистой стали.

Рис. 84. : а - установка шпилек при V-образной подготовке кромок; б - обварка шпилек

Газовая сварка хромоникелевых коррозионно-стойких сталей производится нормальным пламенем ацетилена. Окислительное пламя не допускается, так как оно вызывает выгорание хрома. Применяется присадочная проволока с минимальным содержанием углерода, с ниобием или титаном, марок Св-02Х19Н9, Св-06Х19Н9Т или Св-08Х19Н10Б.

Для сварки хромистых нержавеющих сталей могут применяться те же электроды и режимы, что и для сварки хромоникелевых сталей. Газовую сварку хромистых сталей производят нормальным пламенем ацетилена мощностью 70 дм3/ч на 1 мм толщины металла. В качестве присадки используют проволоку марок Св-02Х19Н9 или Св-06Х19Н9Т с титаном. Перед сваркой кромки зачищают до металлического блеска. Сварку ведут с максимальной скоростью, без перерывов и повторных нагревов.

Сварка чугуна. Сталь при наплавке на чугун плохо сцепляется с ним из-за их разной усадки. Кроме того, наплавленная на чугун сталь обогащается углеродом в зоне плавления, становится хрупкой, склонной к закалке и образованию трещин. Поэтому при сварке чугуна обычными стальными электродами для более надежного сцепления наплавленного металла с основным на кромках в шахматном порядке ставят на резьбе стальные шпильки (рис. 84).

Для сварки и наплавки без подогрева деталей из чугуна и заварки дефектов в отливках применяют электроды с фтористо-кальциевым покрытием. Сварка может вестись в нижнем и вертикальном положении. Применяется постоянный ток прямой полярности, можно использовать переменный ток. Режимы сварки следующие:

Сварку производят на участках длиной 30-60 мм. Фтористо-кальциевое покрытие состоит из 50% железного порошка, 27% мрамора, 7,5% плавикового шпата, 4,5% кварца, 2,5% ферромарганца, 2,5% ферросилиция, 6,0% ферротитана, 0,5% соды. Стержень электрода выполнен из меди М-2 или М-3. Электроды допускают сварку в нижнем, вертикальном и полупотолочном положениях. Применяется постоянный ток обратной полярности: при диаметре электрода 3 мм - 90-110 А; 4 мм - 120-140 А; 5 мм - 160-190 А. Ответственные детали из чугуна сваривают с предварительным их подогревом.

Перед заваркой дефектное место тщательно вырубают и зачищают. Вырубленное место должно иметь плавные очертания без острых углов, в которых жидкий металл может не сплавиться с основным металлом. Свариваемую поверхность располагают горизонтально и вокруг выкладывают форму из графитовых или угольных пластинок, плотно прилегающих к поверхности, препятствующих стеканию расплавленного металла и придающих шву нужные очертания. Иногда применяют форму из огнеупорной глины или формовочной земли, замешанной на жидком стекле, которая должна быть просушена при температуре 50°С.

Для подогрева деталь помещают в печь или горн. Чтобы в детали не появились значительные деформации и трещины, подогрев следует вести медленно и равномерно. После нагревания детали до нужной температуры пространство, образованное формой, заполняют расплавленным металлом электрода. Крупные дефекты заваривают, разбирая их на участки, которые отделяют графитовыми пластинками, плотно пригнанными к поверхности металла. Соседние участки для обеспечения большей плотности заполняют песком. Чтобы не делать перерывов во время смены электродов, сварку выполняют поочередно два сварщика.

При сварке чугуна с подогревом применяют чугунные стержни. Сварку ведут на переменном или постоянном токе прямой полярности. Покрытие имеет следующий состав: 25% мела, 41% графита, 25% плавикового шпата, 9% ферромарганца, 30% жидкого стекла к весу сухой смеси. Толщина покрытия 0,2-0,3 мм на сторону. Сила тока для стержня диаметром 6 мм - 200-300 А; 8-10 мм - 300-450 А; 10 мм - 450-600 А; 12-15 мм - 680-700 А.

Газовая сварка чугуна является одним из наиболее надежных способов, позволяющих получать наплавленный металл, близкий по свойствам к основному металлу. Газовую сварку серого чугуна лучше вести с применением предварительного подогрева. Скос кромок делают односторонним (V-образным), с углом раскрытия 90. Кромки тщательно очищают от масла, ржавчины и грязи щеткой или пескоструйным аппаратом и прогревают пламенем горелки. В качестве присадочных прутков используют чугунные стержни диаметром 6, 8, 10, 12, 14 и 16 мм, длиной 400-700 мм. Диаметр прутка берется равным половине толщины основного металла.

Сварка цветных металлов и сплавов. Ввиду значительной теплопроводности меди дуговая сварка ее требует применения тока повышенной силы. Жидкотекучесть меди выше, чем стали, поэтому кромки свариваемых листов нужно соединять плотно, с минимальным зазором, или сваривать на стальной подкладке. Угол раскрытия кромок должен составлять 70±5. Медь толщиной более 6 мм сваривают с предварительным подогревом, листы толщиной от 1 до 3 мм - с отбортовкой кромок, без присадочного металла. Тонкие листы (менее 6 мм) после сварки проковывают в холодном состоянии, а толстые - при температуре 200-300°С. Сварку выполняют угольным или металлическим электродом с применением флюсов и покрытий.

Сварку угольным электродом ведут длинной дугой (10-15 мм) на постоянном токе прямой полярности напряжением 40-55 В. Режимы сварки следующие:

При сварке меди металлическим электродом применяют медные электроды из проволоки M1, M2 и М3 или бронзы БрКМц-3-1 с покрытиями, в состав которых в качестве раскислителей вводят ферромарганец, ферросилиций, кремнистую медь. Режимы сварки следующие:

Медь толщиной до 10 мм сваривают пламенем ацетилена мощностью 150 дм3/ч на 1 мм толщины металла. При сварке более толстых листов мощность пламени ацетилена увеличивают или применяют сварку одновременно двумя горелками. Пламя должно быть только восстановительным; избыток кислорода в пламени приводит к окислению меди. Металл толщиной до 2 мм сваривают встык без присадки, подкладывая снизу асбест или графит для предупреждения протекания металла шва; при толщине свыше 3 мм применяют V-образный скос кромок с углом раскрытия 90 и притуплением не менее 1,5-2 мм (1/5 толщины листа); при толщине свыше 10 мм применяют Х-образный скос и сварку ведут одновременно с двух сторон в вертикальном положении двумя горелками.

Присадочный стержень должен быть проволочный из чистой (электролитической) меди или меди, содержащей до 0,2% фосфора и до 0,15-0,30% кремния, являющихся раскислителями. Дуговую сварку бронз производят угольным или металлическим электродом. При сварке угольным электродом применяют постоянный ток прямой полярности: 25-35 А на 1 мм диаметра электрода, имеющего размер от 5 до 12 мм (обычно 6-8 мм), напряжение дуги 40-45 В, длина 20-26 мм. При сварке алюминиевых бронз следует применять флюсы, активные в отношении оксида алюминия. Флюсом покрывают присадочный пруток как обмазкой. Для удаления оксидов из ванны электродом и прутком делают поперечные зигзагообразные движения. Рекомендуется применять предварительный подогрев до температуры 250-350°С для повышения качества сварки.

Для сварки оловянистой бронзы берут прутки состава: 8% цинка, 3% олова, 6% свинца, 0,2% фосфора, 0,3% никеля, 0,3% железа, остальное - медь. Для сварки других бронз используют пруток того же состава, что и основной металл.

Сварка бронз металлическим электродом находит широкое применение. Лучшие результаты дает сварка на постоянном токе обратной полярности; сила тока 30-40 А на 1 мм диаметра электрода. При использовании переменного тока для повышения устойчивости горения дуги повышают силу тока до 75-80 А на 1 мм диаметра электрода или применяют осциллятор. При подготовке кромок общий угол разделки составляет 70-80°. Электродная проволока берется того же состава, что и основной металл. Для большинства марок литейных бронз, если это допускается требованиями в отношении прочности к коррозионной стойкости, применяют электроды из бронзы марки БрКМцЗ-1 (3% кремния, 1% марганца, остальное - медь). Алюминиевые бронзы сваривают электродами из бронз, содержащих 10% алюминия и 3-5% железа.

Газовую сварку бронзы применяют при ремонте литых деталей. Сварочное пламя должно быть восстановительным, так как при окислительном пламени усиливается выгорание олова, кремния, алюминия. В качестве присадочного прутка используют проволоку или стержни, близкие по составу к основному металлу. Учитывая выгорание олова при сварке, его содержание в прутке желательно иметь на 1-2% больше, чем в основном металле; в качестве раскислителя в проволоку вводят до 0,4% кремния. Разделка кромок должна быть V-образной с углом раскрытия шва 60-90. При сквозных дефектах снизу ставят подкладку из асбеста или графита для предупреждения вытекания металла шва. Применяют флюсы того же состава, что и для сварки меди и латуни. Сварку алюминиевых бронз ведут с флюсами, используемыми для газовой сварки алюминиевых сплавов.

При дуговой сварке латуни металлическим электродом применяют постоянный ток прямой полярности. Сварка ведется в нижнем положении короткой дугой. Сила тока для электрода диаметром 5 мм составляет 250-275 А. Сварку выполняют со скоростью не менее 0,3-0,4 м/мин. После сварки шов проковывают, а затем отжигают при 600-650°С. В качестве электрода используют проволоку из латуни следующего состава: 38,5-42,5% цинка, 4-5% марганца, 0,5% алюминия, 0,5-1,5% железа, 1% прочих примесей, остальное - медь.

Сварку латуней марок Л62, Л062-1 и других можно производить также угольным электродом на постоянном токе прямой полярности. Кромки под сварку подготавливают механическими способами. В качестве присадочного материала используют прутки из латуни ЛК80-3, содержащей 3% кремния. Напряжение дуги 30-40 В; режимы сварки следующие:

Толщина металла, мм	3	5	10	14-16
Диаметр электрода, мм	6	10	18	20
Диаметр присадочного стержня, мм	4	6	8	10
Сила тока, А	180-200	240-270	400-450	450-550

Латуни труднее поддаются дуговой сварке, поэтому их обычно сваривают газовой сваркой. Для уменьшения испарения цинка сварку латуни ведут окислительным пламенем с избытком кислорода 30-40%, т. е. на 1 м3 ацетилена в горелку подается 1,3-1,4 м3 кислорода. В этом случае на поверхности сварочной ванны образуется жидкая пленка оксида цинка, которая уменьшает его испарение. Избыточный кислород окисляет основную часть водорода пламени, вследствие чего поглощение водорода жидким металлом уменьшается.

Кромки латуни перед сваркой зачищают до блеска шкуркой, напильником или металлической щеткой. Если на поверхности имеется слой оксидов, то латунь травят в 10%-ном растворе азотной кислоты, а затем тщательно промывают горячей водой. Кромки скашивают под таким же углом, как при сварке стали.

Для дуговой сварки чистого алюминия марок А6, АД0, АД1 и других применяют электроды со стержнем из алюминиевой проволоки марок АД1 или АВ-2Т. Сварка ведется в нижнем и вертикальном положениях постоянным током обратной полярности. При диаметре электрода 4 мм сила тока 120-140 А, при диаметре 5 мм - 150-170 А, 6 мм - 200-240 А. Сварку осуществляют с предварительным подогревом до температуры: при толщине металла 6-9 мм - 200-250°С, 9-16 мм - 250-350°С.

Сварку ведут как можно более короткой дугой без поперечных колебаний электрода. После сварки шлак со шва удаляют, промывая его горячей водой и протирая стальными щетками. Для заварки дефектов литейных алюминиево-кремнистых сплавов (АЛ-2, АЛ-3, АЛ-5, АЛ-9, АЛ-11) применяют электроды со стержнем из алюминиевой проволоки марки Св-АКЗ-Св-АК10. Перед сваркой поверхность алюминия необходимо обезжирить растворителем (бензином, ацетоном, дихлорэтаном) и очистить механическим путем с помощью стальной вращающейся щетки из проволоки диаметром 0,15 мм.

При сварке литейных алюминиевых сплавов длина нагреваемого участка должна быть не менее 200 мм. При толщине до 14 мм шов сваривается в 1-2 слоя, свыше 14 мм - в 2-3 слоя. Для получения мелкозернистой структуры металла шва охлаждение детали после сварки должно быть замедленным. Чтобы уменьшить внутреннее напряжение деталей из литых сплавов, их после сварки отжигают при температуре 250-350°С с последующим замедленным охлаждением.

Газовая сварка алюминия и его сплавов дает хорошие результаты при правильном выборе режима сварки, наличии соответствующих навыков у сварщика и применении флюсов, растворяющих пленку оксида. Имеет значение правильный выбор мощности пламени, так как оксид алюминия, закрывая сварочную ванну, мешает сварщику заметить начало расплавления металла. При слишком мощном пламени этот момент может быть упущен, и тогда образуется сквозное проплавление металла, трудно поддающееся исправлению.

При газовой сварке применяют проволоку той же марки, что и свариваемый металл. Сварку термически обрабатываемых сплавов и АМц лучше производить проволокой, содержащей 5% кремния, который повышает жидкотекучесть металла шва, уменьшает усадку и дает лучшие результаты. Литые алюминиевые сплавы рекомендуется сваривать проволокой из чистого алюминия. Алюминий и его сплавы предпочтительнее сваривать, применяя восстановительное пламя или пламя с небольшим избытком ацетилена. Угол наклона мундштука к свариваемому металлу 30-35, угол наклона прутка 40-45. Допускается легкая проковка шва в холодном состоянии.

Разработаны способы дуговой сварки магниевых сплавов металлическим электродом. В качестве покрытия применяют шихту из фтористых солей или их смеси с хлористыми солями. Содержание фтористых солей должно составлять 10-30%. Покрытие разводят на воде и наносят на проволоку из магниевого сплава, соответствующего по составу свариваемому металлу, слоем толщиной 1-1,1 мм при диаметре проволоки 4 мм и 1,4-1,5 мм при диаметре 8 мм. Сварку производят только в нижнем положении постоянным током прямой полярности. Режимы сварки следующие:

После сварки деталь медленно охлаждают, промывают теплой водой и оксидируют. Магниевые сплавы удовлетворительно свариваются газовым пламенем, но требуют применения флюсов для удаления тугоплавкой пленки окиси магния. Режимы сварки следующие:

Флюс наносят на пруток и на участок свариваемого металла вдоль кромок по обе стороны шва. Остатки флюса тщательно удаляют после сварки горячей водой и щетками. Проковка после сварки повышает пластичность наплавленного металла.

Сплавы титана сваривают дуговой сваркой под флюсом, аргонодуговой сваркой, электронным лучом. Дуговую сварку никеля производят электродами, имеющими стержень из никеля и покрытие следующего состава (%): криолит 16,5; титановый порошок 5,5; алюминий 8; фтористый натрий 8,5; мрамор 14,5; рутил 35; марганец 5; фтористый кальций 5; слюдяная мука 2. Применяют следующие режимы сварки: диаметр электрода 3 мм, сила тока 110-120 А; диаметр 4 мм, сила тока 150-170 А; диаметр 5 мм, сила тока 190-220 А. Ток постоянный, обратной полярности («плюс» на электроде). Напряжение дуги 20-25 В.

Для сварки монель-металла и других медно-никелевых сплавов применяют электроды из проволоки с фтористо-кальциевым покрытием; сварка производится в нижнем положении постоянным током обратной полярности.

Сварочный ток

Что же со сварочным током? Как вы уже, надеюсь, поняли, чем больше сварочный ток, тем больше энергии передается в зону сварки, тем сильнее и глубже плавится металл и тем более "толстые" изделия вы можете соединять. А чтобы передать ток большей силы, нужен более толстый проводник. Соответственно, мы можем выйти на прямую зависимость: толщина металла - толщина электрода - сила тока. Часто на сварочных аппаратах наносят таблички соответствия толщины электрода и сварочного тока. Я рекомендую вам не воспринимать подобные таблицы как догму - это всего лишь отправная точка для того, чтобы вы ориентировались. Для домашнего хозяйства вам вполне хватит тока до 160А, который позволяет использовать электрод 4 мм. На моей памяти я очень редко применял этот диаметр электродов. В основном - это 2 и 3 мм. Существует еще диаметр 2.5 мм для электродов марок УОНИ-13/45, 15/55, НИАТ-3М (типы для углеродистых сталей). Ориентировочно сила сварочного тока может быть определена по формуле: I=Kdэл. Где К- опытный коэффициент, равный 40-60 мм для электродов из низкоуглеродистой стали и 35-40 мм для электродов со стержнем из высоколегированной стали, а dэл - это диаметр вашего электрода.

Резка металла сваркой, сварочным аппаратом, прожиг

Теперь порассуждаем - что произойдет, если мы возьмем электрод, диаметром 2 мм для листа стали 2 мм, а ток выставим порядка 100А, который обычно соответствует диаметру электрода в 3 мм? А произойдет вот что - и электрод и сталь начнут активно плавиться и испаряться. Подавать электрод в зону сварки придется очень интенсивно. Никакую ванну вы не получите, а получите т.н. сквозной прожиг. Вроде неприятность, но повернем его во благо - начнем двигать электрод поступательно, контролируя возникновение прожига. И о чудо, мы режем сталь! Причем, таким образом, вы сможете разрезать достаточно толстостенный лист. Конечно, качество кромок будет намного более низким, чем при резке углошлифовальной машиной (болгаркой) , но этот способ иногда вполне применим, когда не предъявляются высокие требования по качеству кромок. Ток для резки металла обычно выше на 25-30% тока, необходимого для сварки.

Положение электрода при сварке. Электрододержатель, держак

Электрод вы вставляете в электрододержатель (сварщики называют его "держак"). Он должен быть удобным, легким, в нем должны быть канавки для установки электрода под различными углами. Существует много разных электрододержателей по конструкции и области применения. Как правило, известные изготовители комплектуют сварочные аппараты вполне приличными электрододержателями, и вам нет необходимости задумываться об их модификациях. Когда вы вставляете электрод в держатель обязательно проверьте (покачиванием) надежность его крепления в держателе. Иначе в месте крепления будет возникать искрение и дуга у вас будет либо неустойчива, либо вообще не зажжется.

Итак, как мы держим электрод? По отношению к плоскости шва он может находиться под углом 30-60° от вертикали, либо под прямым углом. При выполнении вертикальных швов снизу вверх угол должен быть 45-50° вниз от горизонтали. Если сверху вниз - 10-20° вниз от горизонтали. Кроме того процесс определяется направлением движения. При сварке углом "вперед" (от себя) уменьшается глубина провара, уменьшается высота выпуклости шва, но заметно увеличивается ширина шва, что позволяет рекомендовать это положение для соединения металлов небольшой толщины. В этом случае расплав и шлак движется впереди электрода. У этого метода есть ряд недостатков - например, накапливается много жидкого шлака впереди электрода, он стекает на металл, мешает поддержанию дуги. Возможны непровары и шлаковые включения. В этом случае необходимо выровнять положение электрода до вертикального.

Вообще говоря, вы будете наблюдать, как поток металла и дуга "отталкивают" расплав в сварочной ванне и будете наблюдать различие при разном положении электрода.

Сварка под "прямым углом" (электрод движется от вас) позволяет жидкому шлаку двигаться следом за сварочной ванной, накрывая жидкий металл шва сразу за электродом. Это обеспечивает формирование качественного валика.

Кроме того, при сварке электродами с рутиловым покрытием наклон электрода в сторону будущего шва должен быть всегда больше, чем для электродов с основным покрытием.

Самый распространенный способ - "углом назад ".

При сварке "углом назад" глубина провара и высота выпуклости увеличиваются, но уменьшается ширина. Прогрев кромок недостаточен, поэтому возможны несплавления и образование пор. При чрезмерном наклоне электрода вы увидите, как под воздействием дуги шлак выталкивается из ванны, оголяя металл. Это вызывает быстрое остывание металла шва. Это отрицательно сказывается на качестве шва. Шов получается неравномерный, чешуйками и значительными перепадами по краям к основному металлу. Необходимо поддерживать такой угол, чтобы жидкий шлак следовал непосредственно за электродом и не вытеснялся силой дуги.

Садовая скамейка своими руками на дачном участке...
Конструкция садовой скамейки. Как сделать своими руками удобную лавочку на даче...

Столбы забора, ограды своими руками. Поставить, установить, вкопать са...
Столбы для забора, ограды. Сделаем хорошую опору для забора, чтобы забор прослуж...

Как устранить течь в системе отопления, отопительном котле....
Что делать с небольшой протечкой в системе отопления?...

Соединим алюминиевый, медный провод. Кабель, проводка. Квартира, дом, ...
Как соединить алюминиевый и медный провод? Соединение медных и алюминиевых прово...

Объяснительные записки - примеры, шаблоны, образцы...
Объяснительная записка. Образец. Правильная структура, инструкция, пояснения по...

Как отремонтировать холодильник. Неисправности - не морозит...
Обзор неисправностей холодильников и способов их устранения. ...

ДСП, древесно-стружечная плита. Свойства, качества, применение, исполь...
Удачный опыт применения ДСП. Свойства ДСП. Правильное использование в изготовлен...

Режимы ручной сварки. Для получения качественного сварного шва нужно правильно выбрать режим сварки, определяемый диаметром электрода, величиной сварочного тока и длиной дуги.

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины металла и типа сварного соединения. При этом можно руководствоваться ориентировочно следующими данными:

Величина сварочного тока зависит от толщины свариваемого металла, типа соединения, скорости сварки, положения шва в пространстве, толщины и вида покрытия электрода, его диаметра. Практически величину сварочного тока при сварке электродами из малоуглеродистой стали можно определять по формуле

Величина сварочного тока влияет не только на глубину провара, но и на форму шва. При ширине шва, равной 3-4 диаметрам электрода, форма шва наиболее благоприятна.

Длина дуги существенно влияет на качество шва: чем короче дуга, тем выше качество наплавленного металла. Длину дуги определяют по формуле

где d - диаметр электрода, мм.

Обычно сварку ведут при токах свыше 50 А. При величине сварочного тока более 100 А напряжение горения дуги зависит только от длины дуги и определяется по формуле

где α - коэффициент, характеризующий падение напряжения на электродах (при стальных электродах α = 10/12, при угольных α = 35/38; β - коэффициент, характеризующий падение напряжения на 1 мм длины столба дуги; β = 2,0-2,5.

Напряжение зажигания дуги для постоянного тока равно 40-60 В; для переменного 50-70 В.

Производительность сварки зависит от затрачиваемого времени и диаметра электрода. Полное время определяют по формуле

где t 0 - основное время горения дуги, ч; - коэффициент загрузки сварщика, равный 0,4-0,8 в зависимости от вида производства и характера выполняемой работы.

Основное время горения дуги можно определить по формуле

где Q - количество наплавленного металла, г; I - сварочный ток, A; H - коэффициент наплавки, т. е. количество электродного металла в граммах, наплавленное в течение I ч, приходящееся на 1 А сварочного тока с учетом марки электрода, потери металла на угар и разбрызгивание; для тонкообмазанных электродов H = 7-8 г/А×ч, а для толстообмазанных H = 10-12 г/А×ч и выше.

Массу наплавляемого металла определяют по формуле

где P - коэффициент расплавления (8-14 г/А×ч); I - сварочный ток, А.

Скорость сварки

где L - длина шва, м.

Расход электродов (на угар, разбрызгивание и огарки) составляет до 25% всей массы электродов. Расход электроэнергии при ручной сварке на постоянном токе составляет 7-8 кВт×ч/кг, а на переменном - 3,5 кВт×ч/кг наплавленного металла.

Оборудование рабочего места для ручной сварки состоит из сварочного аппарата постоянного или переменного тока, сварочного стола, стеллажа, предохранительного щитка, электродержателя и различных сборочно-сварных приспособлений. Рабочий пост сварщика находится в изолированной кабине, снабженной приточно-вытяжной вентиляцией.

Техника ручной сварки. Дугу можно возбудить двумя способами: прикосновением торца электрода к свариваемому изделию с последующим его отводом на расстояние 3-4 мм; быстрым боковым движением электрода по направлению к свариваемому изделию с последующим отводом (подобно зажиганию спички). Прикосновение электрода к изделию должно быть кратковременным: иначе он приваривается к изделию.

Длина дуги значительно влияет на качество сварки. Короткая дуга горит устойчиво и обеспечивает получение высококачественного сварного шва, так как расплавленный металл быстро проходит воздушный промежуток и меньше окисляется и азотируется. Для правильного формирования шва при сварке плавящимся электродом его необходимо держать наклонно по отношению к поверхности свариваемого металла (под углом 15-20° от вертикали). Изменяя угол наклона электрода, можно регулировать глубину расплавления основного металла и влиять на скорость сварки и охлаждения наплавленного металла.

При сварке тонких листов накладывают шов в виде узкого валика (шириной 0,8-1,5 диаметра электрода). При сварке толстых листов применяют уширенные валики. При таких швах конец электрода совершает три движения: поступательное вдоль оси электрода, поступательное вдоль линии шва и поперечно-колебательные движения. Последние улучшают прогрев кромок шва, замедляют остывание ванны наплавленного металла, устраняют непровар и обеспечивают получение однородного шва. Схема различных колебательных движений конца электрода показана на рис. 1.

Рис. 1. Схема движения электрода при ручной электродуговой сварке

Сварку встык без разделки кромок (рис. 2, а) производят преимущественно сквозным проплавлением с одной стороны шва. В этих случаях рекомендуется применять подкладки (стальные, медные). Иногда, если возможно, шов подваривают узким валиком с обратной стороны.

При сварке встык шва с V-образной разделкой (рис. 2, б, дугу зажигают вблизи скоса кромок и наплавляют валик металла. В зависимости от толщины листа и диаметра электродов шов выполняют за один или несколько проходов.

При многослойной сварке каждый слой тщательно очищают. Число слоев определяют исходя из диаметра электрода. Толщина слоя равна (0,8/1,2)d эл.

Для сварки Х-образных швов (рис. 2, е) с целью уменьшения деформации слои накладывают попеременно с обеих сторон разделки.

При образовании углового шва (рис. 2, г, д) электрод ставят под углом 45° к поверхности детали. Применяя повышенные величины тока (во избежание непровара шва), обе свариваемые поверхности наклоняют к горизонтальной плоскости под углом 45° (сварка в лодочку, рис. 2, е).

Рис. 2. Схема наложения валиков для стыковых и угловых швов

При сварке горизонтальных швов на вертикальной плоскости (рис. 3, а) разделку дают лишь верхнему листу, дугу возбуждают на нижней кромке, затем постепенно переходят на скошенную верхнюю кромку.

Вертикальные швы сваривать труднее вследствие стекания расплавленного металла вниз. Для уменьшения стекания металла работу ведут короткой дугой и в направлении снизу вверх (рис. 3,6), за исключением листов с толщиной до 1,5 мм.

Сварку потолочных швов (рис. 3, в) производят очень короткой дугой (короткое замыкание электрода на деталь). Применяют электроды с тугоплавкой обмазкой, которая образует вокруг электродов «втулочку», содержащую направленный газовый поток, удерживающий электродный металл.

Рис. 3. Схематическое изображение работы при сварке различных швов: 1, 2. 3 - положение Электрода; 4 - обмазка

Увеличение длины дуги до 6-10 мм не оказывает заметного влияния на качество сварного шва. При сварке угольным электродом на постоянном токе прямой полярности расход этого электрода незначителен; при работе на обратной полярности может происходить науглероживание металла.

Для изделий с отбортованными кромками при толщине листов 3 мм сварку угольным электродом производят без присадочного материала, а для изделий из листов толщиной более Змм - с подачей присадочного прутка в дугу.

Кроме дуги прямого действия можно пользоваться дугой косвенного действия. В этом случае применяют два угольных электрода, укрепленных в специальном держателе.

Производительность сварки угольным электродом без присадки металла при толщине стали 1-3 мм достигает 50-60 м/ч. Диаметр угольного электрода изменяется в пределах 10-25 мм при величине тока 200-600 А.

Прогрессивные методы ручной сварки. Применение новых скоростных методов позволяет повысить коэффициент использования сварочного поста и резко увеличить производительность ручной сварки. Важнейшими технологическими приемами скоростной сварки являются: сварка с глубоким проплавленном, сварка спаренным электродом, пучком электродов, многоэлектродная сварка, сварка трехфазной дугой лежачим электродом и т. д.

Сварка глубоким проплавлением (проваром) (рис. 4, а) повышает производительность на 150-200%. Электроды покрывают качественным покрытием 1 (обмазкой) с более высокой температурой плавления, чем у металла электродного стержня 2. Расплавившийся металл 3 находится внутри сбмазки 4, имеющей вид конусной втулочки, опирающейся на поверхность свариваемого изделия 5. Эта втулочка предохраняет от короткого замыкания, облегчает ведение процесса, позволяет лучше использовать тепло дуги и обеспечивает более глубокий провар.

При сварке спаренным электродом два Электрода соединяют вместе так, чтобы один оказался длиннее другого на 30-40 мм; к длинному стержню подводят ток. Затем на электроды наносят общий слой покрытия (обмазки). Дуга образуется между длинным стержнем и изделием, а короткий стержень расплавляется за счет избыточного тепла дуги.

Разновидностью сварки спаренным электродом является сварка пучком электродов (3-4 шт.). При определении величины тока принимается суммарный диаметр пучка электродов, т. е.

Схема сварки пучком электродов показана на рис. 4, б. При возбуждении дуги ток сначала проходит через первый электрод, затем через второй, третий и т. д.

Разновидностью этого спогоба является многоэлектродная наплавка блуждающей дугой (рис. 4, в). Несколько электродов собирают в один ряд в виде частой гребенки. Ток подводят одним полюсом к изделию, а другим ко всем электродам. Дуга под слоем флюса перемещается от одного электрода к другому или одновременно горит от нескольких электродов; при этом основной металл проплавляется незначительно. В процессе сварки электроды и флюс подают автоматически.

Сварка трехфазной дугой (рис. 4, г) по сравнению со сваркой однофазной дугой повышает производительность в два-три раза, уменьшает расход электроэнергии примерно на 25% и обеспечивает более глубокий провар свариваемых изделий. Первые две фазы источника тока 1 подключают отдельно к двум параллельным электродам 2, имеющим толстую обмазку; третью фазу подключают к изделию 3. При замыкании образуются три дуги 4. Они обеспечивают стабильность и надежность процесса сварки.

Рис. 4. Скоростные методы ручной спарки: а - сварка глубоким проваром; б - сварка пучком электродов; в - многоэлектродная сварка под слоем флюса; г - сварка трехфазной дугой; д - сварка лежачим электродом: 1 - сварка в стык одним электродом; 2 - сыарка в стык пучком электродов; 3 - сварка таврового соединения

К скоростным методам можно отнести сварку лежачим электродом (рис. 4, д). Электрод с качественным покрытием или пучок электродов укладывают в разделку кромок деталей при стыковом соединении 1, 2 или в угол при тавровом соединении 3. Сварку лежачим электродом можно вести на постоянном и переменном токе, но лучшие результаты дает сварка на постоянном токе прямой полярности. Ток подводят к электроду и изделию.

Под режимом сварки понимают совокупность факторов, определяющих протекание процесса сварки. Эти факторы называются элементами режима. Основными элементами режима дуговой сварки являются: ток, род и полярность тока, диаметр электрода, напряжение дуги и скорость сварки. При ручной сварке к ним добавляется величина поперечного перемещения конца электрода. Остальные факторы — вылет (длина) электрода, свойства покрытия, начальная температура металла, наклон электрода и основного металла, — являются дополнительными элементами режима сварки.

Влияние элементов режима сварки на размеры и форму шва.

Размеры шва и форма провара не зависят от типа шва (валиковый шов, угловой, стыковой, сварка без разделки и зазора, сварка с разделкой и зазором), а определяются в основном режимом сварки. Основным показателем формы шва является коэффициент формы провара, представляющий отношение ширины шва к глубине провара. При дуговой сварке и наплавке он может изменяться в широких пределах — от 0,8 до 20. Уменьшение ширины шва и увеличение глубины провара уменьшает коэффициент формы провара, а противоположное изменение этих величин — увеличивает его.

В ел и ч и н а т о к а. Увеличение тока увеличивает, а уменьшение— уменьшает глубину провара. При глубине провара более 0,7—0,8 толщины металла резко изменяются условия отвода тепла от нижней части сварочной ванны и может произойти сквозное проплавление металла. Чем больше плотность металла (чем тяжелее металл), тем больше провар при данном токе. На ширину шва величина тока почти не оказывает влияния.

Род и полярность тока. При сварке постоянным током прямой полярности глубина провара меньше на 40—50%, а при сварке переменным током — меньше на 15—20%, чем при сварке постоянным током обратной полярности. Ширина шва при сварке постоянным током прямой полярности меньше, чем при сварке постоянным током обратной полярности и переменным током. Изменение ширины шва становится заметным при более высоких напряжениях дуги (свыше 30 в).

Диаметр электрода. Уменьшение диаметра при том же токе повышает плотность тока в электроде и уменьшает подвижность дуги, что увеличивает глубину провара и сокращает ширину шва. Соответственно, при уменьшении диаметра электрода глубина провара возрастает; ширина же шва с увеличением диаметра электрода увеличивается за счет повышения подвижности дуги. Заданная глубина провара может быть достигнута и при меньшем токе за счет уменьшения диаметра электрода, однако это вызывает затруднения вследствие повышенного разогрева электрода малого диаметра.

Напряжение дуги почти не оказывает влияния на глубину провара, но влияет на ширину шва. При возрастании напряжения ширина шва увеличивается, при снижении напряжения — уменьшается, что широко используется при механизированных способах сварки для регулирования ширины шва особенно при наплавке.

При ручной сварке напряжение изменяется незначительно (от 18 до 22 в), что не оказывает практического влияния на ширину шва.

Скорость сварки. При малых скоростях ручной сварки, составляющих 1 —1,5 м/ч, глубина провара получается минимальной, так как в этом случае интенсивность вытеснения жидкого металла сварочной ванны из-под основания столба дуги невелика. Образующийся у основания дуги слой жидкого металла препятствует проплавлению основного металла. Повышение скорости сварки до некоторого значения, соответствующего максимальной погонной энергии дуги, увеличивает глубину провара. Для практических пределов применяемых при сварке режимов скорость сварки незначительно влияет на глубину провара.

Ширина шва зависит от скорости сварки: увеличение скорости уменьшает, а уменьшение скорости — увеличивает ширину шва. Это соотношение сохраняется при всех скоростях сварки и широко используется в практике для регулирования ширины шва.

Поперечное перемещение электрода сильно влияет на глубину провара и ширину шва, поэтому его широко используют при ручной сварке для регулирования формы шва. Увеличение ширины поперечных перемещений конца электрода увеличивает ширину шва и уменьшает глубину провара, и наоборот. Это связано с соответствующим изменением концентрации тепла дуги на металле.

Длина (вылет) электрода. При увеличении длины электрода (или его вылета) он больше нагревается и скорость плавления его возрастает, что приводит к уменьшению тока и глубины провара. Если диаметр проволоки более 3 мм, изменение вылета ±6—8 мм не оказывает влияния на формирование шва. Если используется проволока диаметром 1—2,5 мм, указанные колебания вылета могут ухудшать формирование шва.

Физические свойства покрытия или флюса. При использовании легкого флюса и электрода с легкоплавким покрытием подвижность дуги увеличивается, возрастает ширина шва и сокращается глубина провара. При повышении толщины слоя или тугоплавкости покрытия на конце электрода образуется чехольчик, ограничивающий подвижность дуги, что приводит к уменьшению ширины шва и увеличению глубины провара.

Начальная температура металла в пределах от — 60 до +80° С не влияет на форму шва. Подогрев основного металла до 100—400° С приводит к увеличению ширины шва и глубины провара, причем быстрее растет ширина шва, чем провар. Предварительным подогревом свариваемого металла объясняется увеличение ширины верхних слоев при многослойной сварке и наплавке.

Наклон электрода. Сварку ведут вертикальным электродом, с наклоном углом вперед и углом назад (относительно направления сварки). При сварке углом назад дуга сильнее вытесняет металл из ванны и глубина провара возрастает, а ширина шва уменьшается. При сварке углом вперед давление столба на поверхность металла снижается, что уменьшает глубину провара

и увеличивает ширину шва по сравнению со сваркой вертикальным электродом.

Наклон изделия. При сварке сверху вниз (на спуск) растет толщина слоя жидкого металла под основанием столба дуги и глубина провара от этого уменьшается; увеличивается блуждание дуги и ширина шва возрастает. При сварке снизу вверх (на подъем) толщина слоя жидкого металла под дугой уменьшается, глубина провара возрастает, а ширина шва уменьшается, так как дуга блуждает меньше. Для нормального формирования шва при ручной сварке угол наклона должен быть 8—10°. При большем угле и сварке на спуск происходит подтекание жидкого металла из-под основания дуги, а при сварке на подъем — появляются непровары и подрезы по кромкам шва. Сварка на спуск применяется при выполнении круговых швов (труб, сосудов). Это снижает опасность прожогов, улучшает формирование шва и предупреждает стекание жидкого металла ванны.

Выбор режима сварки. Режим сварки (тип и марку электрода, диаметр его стержня, род, полярность, напряжение, величину тока) выбирают в зависимости от вида, толщины свариваемого металла и конструкции сварного соединения. Определив условия сварки, обеспечивающие получение высококачественного сварного соединения, выбирают диаметр электрода (проволоки) и величину сварочного тока.

Диаметр проволоки электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла. Для стыковых швов можно принимать:

При большом диаметре электрода повышается производительность сварки, но возможно проплавление свариваемого металла, затрудняется выполнение швов в вертикальном и потолочном положениях, возможен непровар корня шва. Поэтому первый слой многослойного шва всегда сваривается электродом диаметром 4—5 мм, за исключением швов с U-образной подготовкой, где весь шов можно сваривать электродами одного (максимально допустимого) диаметра.

Вертикальные и потолочные швы свариваются электродами диаметром не более 5 мм; сварщики высокой квалификации могут такие швы сваривать электродами диаметром 6 мм. Прихваточные швы и наплавка валиками небольшого сечения выполняются электродами диаметром не более 5 мм.

Сварочный ток выбирается в зависимости от диаметра электрода и марки электродного покрытия. В табл. 5 были приведены рекомендуемые величины тока для электродов различных марок.

Если ток мал, то в сварочную ванну будет поступать недостаточно тепла и возможно несплавление основного и наплавленного металла (непровар), резко понижающее прочность сварного соединения. При слишком большой величине тока весь электрод, спустя некоторое время после начала сварки, сильно разогревается, его металл начинает быстрее плавиться и стекать в шов. Это создает излишек наплавленного металла в шве и также связано с опасностью образования непровара в случае попадания жидкого электродного металла на нерасплавленный основной металл.

При выборе величины тока для сварки встык низкоуглеродистой стали в нижнем положении можно пользоваться формулой акад. К. К. Хренова

где I св — сварочный ток, а;

d — диаметр металлического стержня электрода, мм.

При толщине металла менее 1,5 d ток уменьшают на 10—15%, а при толщине более 3 d — увеличивают на 10—15% по сравнению с полученным по формуле. При сварке на вертикальной плоскости ток уменьшают на 10—15%, а при сварке потолочных швов — уменьшают на 15—20% по сравнению с током, выбранным для сварки в нижнем положении металла той же толщины.

Для сварки соединений внахлестку и тавровых можно применять больший ток, гак как в этом случае опасность сквозного проплавления меньше.

Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2011.06.01

Для правильного определения нужной силы тока при ручной электродуговой электродной сварке необходимо учесть много факторов. Режим сварки определяют при анализе первоначальных данных. Чем больше данных, тем выше будет качество выполненной работы.

Для выбора нужного нам режима сварки требуется определить состав свариваемого материала, его геометрические размеры, конфигурацию и планируемый тип сварного шва. Только зная ответы на все эти вопросы мы сможем верно выбрать электрод и характеристики сварного тока.

Так как факторов множество и каждый из них по своему влияет на сам процесс сварки — рассмотрим их основные параметры:

• типоразмер электрода;
• значение тока;
• длина дуги;
• скорость провара;
• тип и полярность;
• количество швов.

Анализируя данный список мы видим, что главные критерии режима сварки связаны с условиями и характером горения сварочной дуги. Поэтому перед началом работ нужно выполнить подбор значений этих параметров для получения нужной конфигурации и, следовательно, отличного качества места сварки.

Хорошее увеличение производительности труда получают путем использования сварки, где применяется трехфазный ток.

Применяя трехфазную сварку КПД возрастает в 2-2,5 раза. Проходя сквозь дугу трех токов смещенных по фазе на 120 градусов качество и устойчивость дуги становится намного выше чем при применении однофазного тока. Данный тип сварки позволяет применять электроды с фтористо-кальциевыми покрытиями, которые не годятся при работе на однофазном переменном токе.

ТОК И ЭЛЕКТРОД

Одним из главных характеристик электродуговой сварки считается сварочный ток. В большей степени его сила определит характер шва и продуктивность сварки в общем. Чем выше значение тока-тем лучше дуга и глубже проплав. Сила тока при сварке находится в прямой зависимости с размером электрода и вида взаимного размещения свариваемых деталей в пространстве. Наивысшие значения тока применяются для стыковки горизонтальных деталей. При вертикальных проварах силу тока уменьшают на 15%, при потолочных – уменьшают на 20%.

Зачастую данные о силе тока нанесены на пачке от сварочных электродов. Вдобавок ее можно узнать с помощью расчетов или таблиц.

Диаметр электрода подбирается исходя из толщин скрепляемого металла, способа сварки и геометрических размеров шва.

Для каждого отдельного случая подбирается определенное количество Ампер:

1. Электродом 1 мм. сваривают материал толщиной до 1 мм, сила тока выставляется в пределах 10-30 А.
2. Электродом 1,5-2 мм. сваривают материал толщиной до 2 мм, подают на электрод 30-50 А.
3. Электродом 3 мм. сваривают материал толщиной до 4 мм, подают на электрод 60-120 А.
4. Электродом 4 мм. сваривают материал толщиной до 11 мм, подают на электрод 140-2000 А.
5. Электродом 5 мм. сваривают материал толщиной до 15 мм, подают на электрод 150-270 А.
6. Электродом 6 мм. сваривают материал толщиной до 16 мм, подают на электрод 210-340 А.

Такой разброс ампер существует из-за разности применяемых металлов и положения заготовок при сварке. При начале сварки советуют выставлять среднее значение силы тока.

ДЛИНА ДУГИ

Силу тока мы определили, теперь самое время разобраться какая длина сварочной дуги должна быть при заданных нами параметрах. Постоянная равномерная длина сварочной дуги окажет положительное воздействие на характер сварного шва. Наилучшим вариантом будет применение короткой дуги (длина дуги не больше диаметра применяемого электрода) Даже имея солидный опыт сварщика данное требование выполнить будет очень тяжело. Длина дуги имеет связь с калибром электрода и силой тока. Для обеспечения хорошего сварного шва требуется придерживаться зависимости между диаметром электрода и длиной дуги:

• При размере 1,5-2 мм – дуга составит 2,5 мм.
• При размере 3 мм – дуга составит 3,5 мм.
• При размере 3-4 мм – дуга составит 4 мм.
• При размере 4 мм – дуга составит 4,5 мм.
• При размере 4-5 мм – дуга составит 5 мм.
• При размере 5 мм – дуга составит 5,5 мм.
• При размере 6-8 мм – дуга составит 6,5 мм.

СКОРОСТЬ НАЛОЖЕНИЯ СВАРОЧНЫХ ШВОВ

Определение наилучшего скоростного режима наложения сварного шва напрямую зависит и привязано к геометрическим размерам свариваемых деталей и силы сварочного тока. При выборе правильной скорости шов получится в 1,5-2 раза больше размера электрода. При

Влияние скорости сварки на форму шва

малой скорости проводки получится переизбыток металла в сварной ванне, который будет расходиться и образовывать дефектный шов. При повышенной скорости проводки метал не сможет

прогреться в нужной степени, что несомненно приведет к непровару и шов получится хрупким.

Для определения наилучшего скоростного режима советуется придерживаться полученных экспериментальным способом характеристик ванны: ширина – 9-15 мм, глубина – до 6 мм, длина – 10-30 мм. При повышении скорости перемещения электрода ширина шва становится меньше, причем глубина провара фактически останется прежней. Получается, что швы наилучшего качества получим при соблюдении скорости 30-40 м/ч.

ПОЛЯРНОСТЬ

На выбор нужной нам силы тока влияет и полярность. Инвертор может менять направленность движения электричества. Каким образом это происходит и в чем преимущество изменения полярности?

Виды полярности сварочного тока

Поток электронов при сварке направлен от отрицательной клеммы к положительной. Клемма, на какую приходят электроны (положительная) имеет более сильный прогрев. Эти знания применяют для улучшения качества сварки при различных металлах и толщинах заготовок. При сварке габаритных деталей имеющих большую массу и плотность положительная клемма крепится к их поверхности, данный тип подключения будет считаться «с прямой
полярностью». Зачастую при сварке используют именно этот тип. При работе с металлами имеющими тонкую стенку или высоколегированный сплав склонный к выгоранию легирующих элементов к ним подключают отрицательную клемму (обратная полярность). При использовании данного подключения наибольшая температура припадает на электрод, а свариваемые поверхности имеют меньший нагрев. Большая сила тока также будет меньшее влиять на деталь.

Верный подбор описанных выше показателей (силе тока, полярность, диаметр и вид электрода) гарантируют наилучшие показатели сварных швов. Для повседневной обычной сварки наиболее лучше подойдет сварочный инвертор с размером электродов диаметром 3-4 мм, выставленной силой тока приблизительно 100 А и использованием прямой полярности. Данный выпрямитель потребляет небольшое количество энергии, имеет малый вес и габаритные размеры и очень удобен в использовании. При работе нужно учесть, что любой сварочный аппарат имеет свои огрехи, поэтому проводить регулировку нужно на свое усмотрению отталкиваясь от заданных режимов. Помните, что подбор силы тока происходит в зависимости от совокупности большого количества факторов. Ошибочное определение режима может стать причиной того, что металл не будет провариваться при нехватке тока, а при его переизбытке-материал прожжется. При применении электродов с большим калибром плотность сварочного тока уменьшится, что обусловит появление блуждания сварочной дуги, её колебания и изменения длины. Все это приведет к увеличению ширины сварочного шва и меньшей глубине провара.

Источники питания

В настоящее время по роду электричества может применяться сварка переменным и постоянным током. Важно не только правильно выбрать режим сварки и толщину электрода, но и подобрать нужный источник питания. Давайте рассмотрим самые распространенные источники сварочного тока и узнаем в чем их отличия:

Сварочные трансформаторы

Создают сварочный ток просто понижая сетевое напряжение. Это определяет их хорошую надежность и дешевизну. Сварка переменным током с использование трансформаторов подходит наилучшим образом для работы с низкоуглеродистыми сталями. Огромным изъяном является его большой вес и огромные энергозатраты, что пагубно для обычных электро сетей. При уменьшении напряжения до 160-180 В данные источники питания не работают.

Сварочные выпрямители

Преобразовывает сетевое напряжение с дальнейшим его выпрямлением используя диодные или тиристорные блоки. Данные источники питания очень просты и имеют высокую надежность. Применяют для сварки фактически любых сталей и сплавов различными типами электродов. При работе данной сваркой образование брызг металла происходит в меньшей мере чем у трансформатора, при этом замечается лучшее горение дуги и ее устойчивость, поэтому сварной шов получается лучше. Затраты на электроэнергию у него выше трансформатора, так как некая доля энергии теряется на диодном блоке. Работать данным аппаратом в местах где возможно понижение напряжения к 180 вольтам также невозможно.

Сварочные инверторы

Их принцип базируется на превращении переменного тока на входе прибора в постоянный, далее с помощью транзисторных ключей постоянный перерабатывается в переменный с частотой выше 50 кГц и поступает к высокочастотному трансформатору с последующим выпрямлением. Данные источники питания обладают совершенными характеристиками выходного импульса подходящего под различные типы сварки. Выпрямитель имеет низкое энергопотребление и высокий КПД (более 85%), из-за чего нагрузка на сеть снижается во много раз. Аппарат снабжается разнообразными функциями такими как легкое образование дуги, не залипание электродов, «горячий старт»и т.д. Инвертор может работать с любыми видами электродов по всем маркам стали.