Пространственное положение сварных швов.
Помимо вышеперечисленных видов соединений, сварные швы различаются и по своему пространственному расположению.
Наиболее простым и комфортными для сварщика является работа с соединениями, создаваемыми в нижнем положении. В этом случае достаточно просто контролировать направление шва и избегать растекания расплавленной массы. Как правило, с швами, свариваемыми в нижнем положении без особого труда может справиться даже сварщик, не имеющий большого опыта и квалификации.
Другие пространственные положения сварных швов, таких как вертикальные, горизонтальные и потолочные, требуют определенной технической подготовки и достаточной квалификации. Для качественного сваривания вертикальных, горизонтальных и потолочных швов необходимо выдерживать технологические нормы, прописанные для того или иного вида сварки.
Электрическая дуга: контроль оптимальной длины
Величину зазора между горячим концом электрода и плоскостью металла, достаточную для образования электрического разряда, называют длиной дуги. Одна из главных основ инструкции сварщика – это контроль оптимальной длины дуги.
Теоретически в режиме сварки можно получить три дуговых промежутка:
- короткий (1 – 1,5 мм);
- длинный (3,5 – 6 мм);
- нормальный (2 – 3 мм).
Для режима горения короткой дуги характерным является недостаточный прогрев металла по ширине. По краям шва, в таких случаях, отмечается так называемый «подрез» – небольшое углубление. Наличие подобного дефекта свидетельствует о низких качественных показателях сварного шва.
Особое значение для техники сварки имеет длина электрической дуги. Именно за счёт этого параметра выстраивается правильная или неправильная структура сварного шва
Режим сварки длинной дугой, как правило, сопровождается её периодическим гашением. Здесь отмечается малый прогрев металла по глубине. О хорошем качестве шва говорить тоже не приходится.
Таким образом, остаётся единственный вариант, на который следует ориентироваться начинающему сварщику – нормальная длина дуги, которая должна составлять не более Ld = 0,5-1,1 * Dэ (Ld – длина дуги; Dэ – диаметр электрода).
Виды сварок
Разные виды сварок отличаются друг от друга способом воздействия на соединяемые материалы.
- Дуговая. Самый часто применяемый вследствие его простоты способ. При дуговой сварке в качестве плавящего инструмента используют электрод. С помощью него возбуждается дуга и удерживается на всем протяжении процесса сварки. Электрод выбирают в зависимости от марки металла, а его диаметр – от ширины сварного шва.
- Газовая. Источником тепла при газовой сварке выступает горелка. Из нее действием сильного давления выходит пламя, которое образовалось при горении смеси, состоящей из горючего газа типа ацетилена и кислорода.
- Полуавтоматическая. Используется механический прибор – полуавтомат. Роль электрода выполняет проволока при автоматизированной ее подаче. Туда же поступает газ, задачей которого является защита расплавленного металл от агрессивного воздействия среды. Имеется возможность установки различных режимов, что делает возможной сварку многопроходных швов полуавтоматом.
- Автоматическая. В отличие от полуавтоматики весь процесс проводится сварочным аппаратом. Необходима только настройка автомата для конкретной операции.
- TIG сварка. Популярностью пользуется у профессионалов. Привлекает ее универсальность и возможность сваривать металл разной толщины.
Независимо от того, какой вид сварки применяется, правильный сварочный шов получится в результате соблюдения требований технологического процесса, проведения подготовительных работ, выполнении рекомендаций.
Инструменты
Для сварки потребуется подбор специального оборудования:
- подходящего по техническим характеристикам аппарата для сварки;
- электродов определённого состава, в зависимости от типа соединяемых металлов, их толщины;
- защитной маски, одежды, перчаток, обуви;
- молотка, щётки по металлу для удаления окалин или выравнивания швов;
- ёмкости с водой.
Площадка для сварки должна соответствовать правилам и требованиям безопасности. Площади помещения или участка должно хватать для удобства выполнения работ.
В случае проблем с электропитанием потребуется дополнительно подключать выпрямитель. Это позволит стабилизировать ток, напряжение, за счёт чего сформировать стабильную дугу.
Способы сварки
- Полумесяцем, такой метод предполагает расположение электрода под углом 90-140° к поверхности. При помощи колебательных движений по дуге он двигается по направлению от кромки к кромке.
- Лесенкой, здесь электрод размещается точно так же. Его отводят в сторону от раскаленного металла и возвращают обратно.
- Обратно-поступательный способ. В данном случае электрод необходимо постоянно возвращать на застывший шов.
Самым простым считается первый способ и хорошо подходит для малоопытных сварщиков. Варианты, предполагающие сварку лесенкой и обратно-поступательным способом являются более сложными и затратными по времени. Но подобное соединение будет более качественным.
Применение полуавтомата
Сварку вертикальных швов полуавтоматом или инверторным аппаратом ведут, используя несколько сварочных технологий. Выбор способа зависит от толщины стенок изделий, зазора между стыками, формы кромок.
Треугольная траектория
Технология сварки «треугольником» используется, если необходимо соединить изделия толщиной до 2 мм. При этом способе требуется наибольшее притупление кромок.
Технология может применяться при сварке углового шва в вертикальном положении или резервуаров. Сварка ведется снизу вверх, поэтому расплавленный металл располагается поверх остывшего сплава.
Стекающий шлак не препятствует проплавлению кромок, так как стекает уже по отвердевшему металлу. Сначала формируют полочку в нижней части стыка. Перемещая электрод к одному из краев, производят расплавление кромок и заполнение сварочной ванны.
Затем электрод перемещается к другому краю, и процесс повторяется. Форма ванны при этом выглядит как треугольник, отсюда и название технологии. Рекомендуемая толщина электрода составляет 3 мм при сварочном токе 80-100 ампер.
Траектория в виде елки и лесенки
При сварке изделий имеющих зазор 2-3 мм помогает технология «елочка». В данном способе приходится применять сложные движения концом электрода.
Процесс сварки вертикального шва начинается от одной из кромок, из глубины зазора.
Из толщи металла электрод как бы вытягивается, при этом наплавляя металл на плоскость кромки. Затем он опять возвращается вглубь будущего шва, и наплавка производится по другой стороне зазора.
Читать также: Соединитель ваго с защелкой
Постепенно вертикальная щель заполняется, образуя прочное соединение. Процесс повторяют до тех пор, пока расплавленным металлом не заполнится весь зазор. Главная задача заключается в недопущении образования чрезмерного проплавления кромок и появления подтеков металла.
Технология «лестница» используется для сваривания вертикальных швов с наибольшими зазорами, когда кромки вовсе не притуплялись. Электрод движется от одной соединяемой кромки к другой, поднимаясь на минимальное расстояние вверх.
Движения зигзагообразные, при этом на кромках происходит краткая остановка для проплавления металла. Технология позволяет сваривать изделия толщиной до четырех миллиметров.
При электросварке для разогрева металла используют электрическую дугу. Она возникает между деталью и электродом — стержнем из токопроводящего металла (иногда из неметалла). От температуры дуги плавится металл. Зона сплавления в месте соединения деталей, называется сварным (сварочным) швом. Для разных металлов и разных видов соединений меняться может техника сварки, положение электрода, скорость его движения, амплитуда. Как правильно варить шов, чтобы соединение получилось не только надежным, но и красивым, поговорим дальше.
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.
Техника снизу вверх
Подобная технология встречается крайне часто. Она характеризуется следующими особенностями:
- В начале работы стержень сварочного аппарата размещается перпендикулярно обрабатываемой поверхности.
- Как только произошло возбуждение дуги и образования первых капель, электрод рекомендуется немного наклонить.
- Концом стержня поддерживается короткая дуга и капли немного собираются, а при кратковременном его отведении дается время для остывания расплавленного материала и его кристаллизации.
- Можно сообщать поперечные колебательные движения. За счет этого исключается вероятность длительной задержки источника тепла в одной точке.
Вертикальный шов снизу вверх
Подобная техника позволяет получить качественный шов. Однако, она характеризуется низкой производительностью, так как приходится время от времени давать каплям остыть.
Какие бывают виды и типы электродов по маркам
Если зайти в любой специализированный магазин по продаже сварочного оборудования и посмотреть на ассортимент, то глаза просто разбегаются от предложений разных типов электродов. Что купить?
Выбирая электроды для сварки, обратите внимание на состав сердечника. Металл стержня должен быть идентичен свариваемому металлу
Есть электроды следующих видов. Для сварки:
- Углеродистой и легированной стали
- Для сваривания нержавейки и цветных металлов.
Упростим выбор. В быту чаще всего сваривают обычный «черный» металл – профильные и круглые трубы, уголки, полосы, арматуру, швеллеры, двутавровые балки, трубы водопровода и т.д.
Также обратите внимание на обмазку электродов. Есть четыре типа покрытий – основной, рутиловый, кислый и целлюлозный
Оставим за рамками данной статьи кислое и целлюлозное покрытие электродов. Для домашних работ сварщику достаточно электродов с рутиловым покрытием (марки МР-3 и ОК 63) и основным покрытием (марка УОНИ 13/55).
Плюсы электродов с основным покрытием:
- Подходят для сварки ответственных конструкций с высокими требованиями к качеству шва.
- Шов пластичен и ударостоек.
Недостаток электродов с основным покрытием:
- Повышенные требования к чистоте поверхности свариваемого металла и обработке кромок деталей.
- Для начинающих сварщиков более сложен повторный поджиг электрода.
Плюсы электродов с рутиловым покрытием:
- Металл меньше разбрызгивается.
- Легкий повторный поджиг электрода.
- Стабильность дуги во всех пространственных положениях.
Собираем соединения
Этот процесс следует выполнять в такой последовательности:
Трубы следует зафиксировать в тисках или ином приспособлении, соединив их встык. Далее место соединения с помощью электрода нужно прихватить в 2-3 местах
Если это будут только 2 точки, то сделайте их с противоположных сторон окружности.
В случае, когда точка соединения сделана только одна, окончательное проваривание стыка нужно начинать с противоположной стороны.
Обратите внимание, что толщина электрода для труб с толщиной стенок в пределах 3 мм должна составлять не более 2,5 мм.
И еще немного полезной информации относительно техники выполнения сварного шва.
Если вы работаете с трубами, толщина стенок которых превышает 4 мм, то их соединение выполняется двумя швами – корневым, проходящим по всей толщине стали, и валковым, представляющим собой валик 3 мм высотой.
Когда вы делаете горизонтальный шов в несколько слоев, в каждый последующий подход электрод должен перемещаться в противоположном направлении.
Конечные (замковые) точки шва, выполняемого в несколько слоев, нужно размещать в разных местах.
Положение электрода
Знание, как класть сварочный шов, начинается с умения выбрать нужное положение электрода. Иначе, может произойти ситуация, при которой произойдет шлакование шва, что не пойдет на пользу его качеству.
Существует три варианта положения электрода при сварке. Первые два предполагают его наклон в разные стороны в одинаковых пределах, а третий происходит под прямым углом.
Способ “углом вперед” подразумевает движение вперед от сварщика. Он подходит для сваривания нетолстых металлов в вертикальном и горизонтальном положениях. При “угле назад” движение осуществляется по направлению к сварщику. Удобно применять на коротких дистанциях для сваривания стыковых и угловых швов. В труднодоступных местах используется положение угла 90 градусов. Это несколько сложнее, но решает вопрос со сваркой потолочного шва.
Как варить вертикальный шов?
Сложность контроля сварки в условиях создания вертикального шва обусловлена обычным физическим явлением – силой тяжести. Таковая оказывает действие на массу расплавленного металла, который будучи в жидком виде, устремляется вниз.
Здесь действия профессионального сварщика заключаются в том, чтобы не дать расплавленной массе оторваться от места сваривания. Достичь такого результата поможет стабильно горящая электрическая дуга, удерживаемая на минимально допустимом расстоянии от конца электрода до сварочной ванны.
Техника снизу вверх
Вертикальный стык, как правило, заваривают ходом электрода в направлении от нижней точки к верхней. Такой маршрут обеспечивает более стабильный контроль, а электрическая дуга уверенно держит ванну с расплавом, предупреждая растекание. Именно проходом снизу вверх удаётся сформировать максимально качественный вертикальный шов.
Техника формирования вертикального шва по направлению снизу вверх. Для получения требуемой ширины шва и глубины провара мастера используют разные варианты «рисования» электродом
Конечно же, перед началом сваривания вертикального шва следует подготовить границы стыка, обработать в соответствии с техническими требованиями. Сварочный аппарат нужно настроить под условия сварки (выставить ток, подобрать электрод).
Изначально по линии стыка делаются несколько точечных «прихваток» – сварка коротким швом (1 – 2 см). Цель таких действий – исключить в процессе нагрева смещение свариваемых частей по причине температурной деформации.
Пример вертикального шва, полученного после сварки двух металлических пластин квалифицированным сварщиком. Использовалась техника направления перемещения электрода снизу вверх
Когда делается сварка стыка вертикально, угол удержания электрода относительно плоскости, на которую будет ложится шов, выдерживают в пределах 45-90º.
Инструкция сварщика устанавливает следующие действия:
- Контактом электрода о металл зажигается дуга.
- Делаются «прихватки» в 3-4 точках по линии стыка от её середины к краям.
- Сварка начинается в нижней точке линии стыка.
- Ход электрода направлен вверх, сварочная ванна удерживается в рабочей зоне.
Продвигать электрод следует с умеренной скоростью. Главный скоростной критерий – образование оптимального количества расплава сварной ванны.
Одновременно с вертикальным ходом электрода допустимы поперечные зигзагообразные движения «полумесяцем», «елочкой» или другим «рисунком». Но техника поперечного хода видится актуальной только на металлах с толщиной стенки больше 4 мм.
Сваривать металл вертикальным швом рекомендуется одним проходом без остановки. Для начинающих сварщиков в этом видится сложность. Однако опыт нарабатывается быстро.
Техника сверху вниз
Набравшиеся опыта, сварщики без труда укладывают вертикальный шов движением электрода сверху вниз. В чём заключается хитрость исполнения такой операции?
Всё просто: поджигая электрическую дугу, электрод устанавливают относительно рабочей плоскости под углом 90º. Как только металл в точке образования дуги начинает расплавляться, угол установки электрода изменяют на 15-20º, немного опуская держатель.
Техника производства вертикального шва при направлении движения электрода сверху вниз. В этом варианта применяются несколько иные формы поперечной «отрисовки» электродом
Проводка электрода по линии стыка толстостенных металлов также выполняется поперечными зигзагами «пилообразной» или «прямоугольной» формы. Некоторые сварщики пользуются методикой «волнообразного» распределения расплава.
Между тем, способ формирования вертикального шва по направлению сверху вниз сопровождается большими сложностями для сварщика. Однако, по мнению многих специалистов, сварка в таком виде даёт лучший результат в плане качественных показателей.
Зачистка сварных швов
После сварки на поверхности металла остаются брызги окалины, капли металла и шлака. Сам шов обычно выпуклый, выступает над поверхностью. Все эти недостатки можно устранить: зачистить.
Зачистку швов после сварки делают поэтапно. На первом этапе при помощи зубила и молотка сбивают окалину и шлак с поверхности. На втором, при необходимости, сравнивают шов. Тут понадобиться инструмент: болгарка, оснащенная шлифовальным диском по металлу. В зависимости от того, насколько гладкой должна быть поверхность используют разную зернистость абразива.
Иногда, при сварке пластичных металлов, требуется лужение — покрытие сварного шва тонким слоем расплавленного олова.
Подбор сварочных электродов
Чтобы правильно выбрать подходящий электрод, необходимо учесть несколько важных параметров:
- Толщину заготовки;
- Марку стали.
В зависимости от вида электрода подбирается значение силы тока. Сварка может выполняться в самых разных положениях. Нижняя подразделяется на группы:
- Горизонтальная;
- Тавровая.
Сварка вертикального типа может быть:
- Снизу вверх;
- Потолочная;
- Тавровая,
На величину силы тока оказывает влияние пространственное положение, а также величина зазора. К примеру, чтобы работать с 3 миллиметровым электродом, сила тока должна достигать 70–80 ампер. Таким током можно пользоваться для выполнения потолочной сварки. Этого будет достаточно для сварки деталей, когда величина зазора намного превосходит диаметра электрода.
Чтобы варить снизу, при отсутствии зазора и соответствующей толщине металла, разрешается для обыкновенного электрода установить силу тока в 120 ампер.
Сварщики с большим опытом рекомендуют для расчета использовать определенную формулу.
Для определения силы тока берется 30–40 ампер, которые должны соответствовать одному миллиметру диаметра электрода. Другими словами, для 3 мм электрода нужно установить ток 90-120 ампер. Если диаметр равен 4 мм, сила тока будет равна 120–160 амперам. Если выполняется вертикальная сварка, сила тока уменьшается на 15 %.
Для 2 мм устанавливается примерно 40 – 80 ампер. Такую «двойку» всегда считают очень капризным.
Существует мнение, что если диаметр электрода имеет малые значения, значит с ним очень легко работать. Однако это мнение ошибочно. К примеру, чтобы работать с «двойкой» нужна определенная сноровка. Электрод быстро горит, он начинает сильно греться при установке большого тока. Такой «двойкой» можно варить тонкие металлы при малом токе, но необходим опыт и большое терпение.
Электрод 3 — 3.2 мм. Сила тока 70–80 Ампер. Сварка должна проводиться только на постоянном токе. Опытные сварщики считают, что выше 80 ампер, невозможно выполнить нормальную сварку. Это значение годится для резки металла.
Сварку нужно начинать с 70 Ампер. Если увидите, что невозможно проварить деталь, добавьте еще 5-10 Ампер. При непроваре в 80 ампер, можно установить 120 ампер.
Для сварки на переменном токе можно установить силу тока 110-130 ампер. В некоторых случаях устанавливают даже 150 Ампер. Такие значения характерны для трансформаторного аппарата. При сварке инвертором, эти значения намного ниже.
Электрод 4 мм. Сила тока 110-160 Ампер. В данном случае разброс, равный 50 амперам зависит от толщины металла, а также вашего опыта работы. «Четверка» также требует особого мастерства. Профессионалы советуют начинать со 110 ампер, постепенно увеличивая силу тока.
Электрод 5 миллиметров и больше. Такие изделия считаются профессиональными, их используют только профи. В основном их применяют для наплавки металла. В сварочном процессе они практически не участвуют.
Какие сложности возникают при горизонтальной сварке
Данное соединение далеко не самое легкое и для его выполнения нужно подготовиться. При выполнении сварочных работ может возникнуть ряд сложностей. К ним относятся:
- Вытекание расплавленного металла из сварочной ванны. Под силой действия земного притяжения расплавленный металл, вместо того чтобы создавать сварной шов, попросту стекает вниз, благодаря чему соединение не образуется должным образом.
- Может создаваться сильно большое уплотнение на нижней кромке за счет того, что металл с верхней стекает к ней. Это приводит к образованию на верхней части глубокого подреза, который негативно сказывается на качестве соединения.
- Неудобное положение для самого сварщика, в котором он может совершить больше ошибок из-за подобных сложностей.
Техника перемещения электрода при горизонтальной сварке
Техника сварки штыковых швов в горизонтальном положении проводится по следующим пунктам:
- В первую очередь формируется первый валик шва, для которого используется короткая дуга сварочного аппарата. Здесь электрод нужно перемещать без колебаний в поперечной плоскости. Угол наклона электрода составляет около 80 градусов, что даст возможность хорошо проплавиться стыку.
- После создания первого валика идет второй проход с использованием небольшой силы тока. Здесь также не применяются колебательные движения, а электрод ставится под углом «вперед» к росту шва. Здесь нужно более широкий электрод, чем при первом проходе.
- После прохождения нескольких валиков создается итоговая наплавка, которая обеспечивается верхний слой, обладающий эстетическими качествами, но при этом он должен проплавиться к остальным. Нужно стараться сделать все за один проход.
Техника сварки горизонтального шва
Используемые инструменты при горизонтальной сварке
Для сварки горизонтальных швов могут подходить следующие разновидности оборудования:
Сварочный инвертор – один из самых популярных современных аппаратов, который применяется как в частной, так и в промышленной сфере. Его применяются для тонких и толстых деталей, причем можно встретить как переносные, так и стационарные модели. Сварка горизонтального шва полуавтоматом проводится с высоким уровнем защиты.
Трансформатор – менее совершенный, но все еще применяющийся недорогой аппарат для сварки
Он больше подходит для создания толстый швов.
Выпрямитель – устройство создающее стабильное горение дуги, что очень важно для создания швов в неудобном положении. Аппарат может запитываться от обыкновенных бытовых сетей.
Газовая горелка – оптимальный выбор, как для новичков, так и для профессионалов, если требуется обеспечить простоту и надежность процесса
Она не совсем удобна в плане подготовки, так как с электрической сваркой все намного проще и быстрее.
Заключение
Несмотря на различные существующие способы как варить сваркой горизонтальные швы и как сделать их более прочными, при возможности специалисты все же предпочитают использовать стандартное нижнее положение. Если такой возможности нет, то опытные сварщики уделяют время подготовительным работам, обеспечивающим большую часть успеха.
