Ручная дуговая сварка сталей: особенности процесса и необходимое оборудование для работы

Процедура выполнения дуговой сварки

При выполнении дуговой сварки двумя неплавкими электродами электрическая дуга возникает в любом положении. При сварочных работах одним плавкими электродом электрическая дуга появляется при прикосновении последнего к металлической поверхности и отделении электрода от детали на 3 мм.

Но и в первом, и во втором случае электроды необходимо держать как можно ближе к поверхности свариваемых деталей. От этого будет зависеть температура электрической дуги и, соответственно, скорость и качество выполнения сварочных работ.

Опытные сварщики определяют оптимальное расстояние по равномерному и однотонному звуку. Если расстояние оказывается слишком большим, возникает резкий звук, часто прерываемый громкими хлопками. Если дистанция оказывается слишком большой, электрическая дуга разрывается. В этом случае сварку следует продолжить с точки разрыва.

Обратите внимание, при варке важных зон, на которые воздействуют динамические нагрузки или где особо проявляется эффект усталости металла, необходимо использовать парные неплавкие электроды. Дело в том, что в этом случае необходимо зажигать электрическую дугу вне зоны сварочных работ

А для этого лучше всего подходят именно парные электроды.

2 Электроды для ручной сварки – какие используются?

Существует несколько групп электродов. Каждая из них предназначена для соединения различных по составу металлов. Ручная электродуговая сварка может выполняться электродами, предназначенными для сваривания:

• высоколегированных сталей;
• конструкционных легированных сталей;
• низкоуглеродистых и углеродистых сталей;
• теплоустойчивых легированных сплавов.

Характеристики электродов и требования к ним изложены в ряде Государственных стандартов, в частности, следующих:

• 9467–75;
• 9466–75;
• 10051–75.

Стержни для сварки выпускаются со специальными покрытиями, которые обязаны гарантировать стабильное горение электродуги. Только при таких условиях соединение будет описываться требуемыми свойствами (стойкость против ржавления, высокая пластичность и прочность, ударная вязкость и так далее).

Производители добиваются стабильного горения дуги посредством уменьшения ионизационного потенциала промежутка (воздушного) между свариваемой поверхностью и сварочным стержнем. Электродные шлаковые покрытия имеют и защитную функцию (не дают азоту и кислороду воздействовать на место соединения), так как они состоят из шлакообразующих ингредиентов. Под таковыми понимают:

• полевой шпат;
• кварцевый песок;
• каолин;
• титановый концентрат;
• доломит;
• мел;
• марганцевую руду;
• мрамор.

В некоторых случаях в состав покрытий электродов привносят железный порошок, что повышает производительность, с которой работает сварочный аппарат, дуга при наличии такой «добавки» зажигается быстрее и обеспечивает больший объем наплавляемого материала за конкретную единицу времени. Подобные электроды чаще всего применяются для выполнения работ при малых температурах окружающей среды.

Электроды могут иметь покрытия следующих видов:

Дефекты сварных соединений

К качеству соединений в металле предъявляются технические требования и устанавливаются нормы. Если от них имеются отклонения, которые приводят к снижению работоспособности конструкций и надежности, то появляются дефекты. По причинам возникновения их разделяют на две группы. К первой относятся дефекты, возникающие в процессах кристаллизации металла, а также его остывания: трещины, поры, включения шлака, ухудшение свойств металла на швах и рядом с ними. Во 2-ю группу входят дефекты, связанные с неправильной подготовкой и нарушением режима сварки: подрезы, непровары, наплывы, прожоги, кратеры, отклонения швов от расчетных размеров.

Где можно овладеть специальностью сварщика

Сегодня у тех, кто хочет заниматься сваркой, есть много возможностей. Главное понимать, что этому нельзя научиться, освоив только теорию. Обязательно нужна практика.

Чтобы её получить, начинающим следует записаться на соответствующие курсы, которые длятся несколько месяцев, или прикрепиться к опытному знакомому сварщику, который будет готов поделиться азами и показать, как правильно варить тот или иной металл.

А школьникам, которые думают о будущей профессии, ещё проще — после девятого класса можно пойти в колледж или училище, где дуговой ручной и автоматической сварке обучают целых три года, а потом выдают соответствующий диплом.

После одиннадцатого класса обучение на сварщика длится один год, и для кого-то из начинающих именно такой вариант может оказаться самым оптимальным.

В конечном счёте никто не мешает стать кустарём-самоучкой. В интернете без труда можно найти текстовые инструкции, самоучители и учебники, а также уроки дуговой и прочих видов сварки в формате видео. А если у вас есть, допустим, гараж и сварочное оборудование, практиковаться вы можете самостоятельно.

Сварочный техпроцесс

В основы сварки входит понятие предварительного составления плана технологического процесса. Это будет являться своеобразным путеводителем по грамотному осуществлению сварочного процесса.
Технологический процесс сварки конкретных изделий поможет учесть все их особенности и нюансы.

Описание технологического процесса сварки излагается в специальном документе, который называется технологической картой. Ее можно причислить к своеобразному нормативному документу, в котором изложена теория сварочных работ. Технологический процесс на сварочном участке, изложенный в карте, является незаменимым помощником сварщика.

Пример техпроцесса сварки:

Руководящий материал в виде технологической карты должен содержать сведения о марках свариваемых деталях и рекомендации по выбору способа их соединения и пространственному расположению. Технологический процесс сварки охватывает требования к параметрам, выставляемым на применяемом оборудовании, диаметру используемых электродов, рекомендации по защите среды, выставлению полярности.

Технологический процесс сварки изделия содержит сведения о последовательности совершаемых действий. В ней также может содержаться расчет прикладных материалов, требуемых для осуществления данного процесса. В технологической карте содержатся небольшие эскизы, что увеличивает наглядность.

Сварка неповоротного вертикального стыка

Сварной шов выполняется за два приема. Периметр стыка условно делится вер тикальной осевой линией на два участка, каждый из которых имеет три характерных положения:

• потолочное (позиции 1-3);
• вертикальное (позиции 4-8);
• нижнее (позиции 9-11).

Каждый участок сваривается с потолочного положения. Сварка ведется только короткой дугой:

lmin=0,5 dэ, мм,
где dэ — диаметр электрода.

Оканчивают шов в нижнем положении.

Сварку каждого из участков начинают со смещением на 10-20 мм от вертикальной осевой. Участок перекрыт ия швов — «замковое» соединение — зависит от диаметра трубы и может быть от 20 до 40 мм. Чем больше диаметр трубы, тем длиннее «замок»

Начальный участок шва выполняют в потолочном положении «углом назад» (поз. 1,2). При переходе на вертикальное положение (поз. 3-7) сварка ведется «углом вперед». По достижении позиции 8 электрод ориентируют под прямым углом, а, перейдя в нижнее положение, сварку вновь ведут «углом назад».

Перед сваркой второго участка нужно зачистить начальный и конечный участки шва с плавным переходом к зазору или к предыдущему валику. Сварку второго участка следует выполнять так же, как и первого.

Для корневого шва применяют электрод диаметром 3 мм. Сила тока в потолочном положении 80-95 А. На вертикали ток рекомендуется уменьшить до 75-90 А. При сварке в нижнем положении ток увеличивают до 85-100 А.

При сварке труб с качественным формированием корня шва без подварки проплавление достигается путем постоянной подачи электрода в зазор. Добиваясь проплавления внутри трубы, можно получить шов с выпуклой поверхностью, что по требует последующей механической его зачистки в потолочном положении.

Заполнение разделки труб с толщиной стенки более 8 мм происходит неравномерно. Как правило, отстает нижнее положение. Для выравнивания заполнения разделки необходимо дополнительно наплавить валики в верхней части разделки. Предпоследние слои должны оставить незаполненную разделку на глубину не более 2 мм.

Облицовочный шов сваривают за один или несколько проходов.

Предпоследний валик заканчивают так, чтобы разделка осталась незаполненной на глубину 0,5-2 мм, а основной металл по краям разделки был переплавлен на ширину 1/2 диаметра электрода.

При сварке труб диаметром менее 150 мм с толщиной стенки менее 6 мм, а также в монтажных условиях, когда источник питания удален от места работы, сварку ведут при одном и том же значении сварочного тока. Рекомендует ся подбирать токовый режим но потолочному положению, ток в котором достаточен и для нижнего положения. При сварке на подъеме из потолочною положения в вертикальное, чтобы не было чрезмерного проплавления, следует прибегнуть к прерывистому формированию шва. При этом способе периодически прерывают процесс горения дуги на одной из кромок.

В зависимости от толщины стенки трубы, зазора и притупления кромок рекомендуется выполнять сварку «мазками» одним из способов:

1. Зажигают дугу постоянно на одной из кромок, а обрывают после формирования ванночки — на другой. Пауза между обрывом и зажиганием должна быть такой короткой, чтобы металл шва не успел полностью закристаллизоваться, а шлак — остыть.
2. При большой толщине металла зажигают и обрывают дугу на одной и той же кромке. Не рекомендуется зажигать дугу в том месте, где только что был ее обрыв. Нельзя не оборвав дугу, перемещать электрод вперед но разделке, а затем вновь возвращаться на шов.

Дуговые способы

Выше мы разбирались с основными понятиями и физикой дуги (знаменитая РДС – ручная дуговая, абсолютный чемпион по популярности).

Но классификация способов сварки – дело строгое, поэтому представляем виды дуговой сварки отдельно взятым семейством:

Строение и свойства электрической дуги.

Ручные дуговые:

• РАД – ручная аргонодуговая неплавящимся электродом;
• РАДН – ручная аргонодуговая наплавка.

Автоматические способы дуговых:

ААД, ААДН, АЛСН, АППГН и т.д. – обширная семья способов с применением либо электродов (плавящихся и неплавящихся), либо проволок, либо порошковых проволок. Варить можно с газом и без.

Дуговые под флюсом:

• знакомая нам АФ, автоматическая дуговая под флюсом;
• различные приварки, наплавки с ленточными или проволочными электродами;
• механизированная дуговая.

Дуговые с покрытыми электродами:

• вот где правильное место для народной чемпионки РДС;
• ручная дуговая наплавка;

Механизированные дуговые:

МАДП, МПГН, МСОД и т.д. – многочисленная «механическая» семья.

Приварим намертво, недорого, звоните

Прихватка конструкций перед сваркой.

Основные способы сварки – частое, но неверное определение классификации в данном контексте. Правильнее будет «самые популярные».

Перед вами тройка заслуженных призеров:

1. Ручная дуговая – золото.
2. Газовая – серебро.
3. Полуавтоматическая – бронза.

Каждый призер относится к разным сварочным семействам, по идее их лучше описывать на своих законных местах вместе с близкими «родственниками». Но мы поступим неправильно – представим сварочных чемпионов в начале обзора.

Ручная дуговая сварка РД

Народная любимица №1, самый распространенный вид в быту и в промышленности. Три главных слова в РД – простота, дешевизна, транспортабельность. Физика процесса заключается в плавке специального покрытого электрода, который оставляет за собой след в виде варочного шва. Электроды применяются разные, в зависимости от металла. Дуга – это расстояние между электродом и поверхностью металла, который играет роль второго электрода.

Сварка РД имеет серьезные преимущества перед другими видами:

• способу РД легко научиться;
• варить можно в любых положениях в пространстве;
• варить можно самые разные металлы, в продаже есть электроды на любой вкус;
• доступное транспортабельное оборудование

Газовая сварка

Народная чемпионка №2, заслуженная серебряная медаль. Вот когда сварщики возят с собой газовые баллоны: им нужна смесь кислорода с каким-нибудь горючим газом – ацетиленом, пропаном или бутаном. Физика процесса – тоже плавление, но тепло подается не электродом, а газовой горелкой. Металл поверхностей плавится факелом горелки, процесс происходит плавно и довольно медленно. Чем толще слой металла, тем медленнее он плавится.

В чем газовая сварка лучше других способов:

• отлично варятся цветные металлы;
• оборудование проще, чем электрических методов;
• возможность контролировать смесь и пламя;
• не нужен мощный источник энергии, метод автономен.

Без минусов не обойтись, «газовые» недостатки следующие:

• очень медленный нагрев поверхностей;
• низкая концентрация тепла из-за рассеивания;
• высокая стоимость электричества.

По стоимости электричества дуговые способы могут поспорить с газовыми: при РД электричество тоже тратится нещадно. Но в итоге газовый метод из-за своей «тихоходности» обходится значительно дороже.

Полуавтоматическая сварка

Классификация сварочной дуги.

Бронзовый чемпион, замыкает популярную тройку, но по своим перспективам легко обойдет первых призеров. По сути это вид знакомого нам дугового вида, прогрессивная эволюция РД. Отличается большим количеством технологических нюансов, вариантов, инструкций. Нам достаточно знать то, что «автоматическая часть» метода – это подача сварочной проволоки.

Ручная часть – сам процесс сварки с контролем подачи проволоки. Варить можно с газом (углекислым газом для новичков, аргоном для профессионалов), можно без газа, с подачей прямого тока. Вариант без газа любят в гаражах и на дачных участках, в этом случае нужна специальная порошковая или флюсовая проволока. Когда она горит, образуется газ с парами, которые защищают область горения.

Полуавтомат – безальтернативный метод на СТО: кузовные работы проводятся только с его помощью. В полуавтомате используются газ и специальная проволока вместо привычного электрода. Газ из горелки с проволокой подаются в сварочный рукав. В итоге процесс защищен от воздействия внешней среды. Режимы процесса определяет сварщик в зависимости от толщины металла.

У полуавтоматического метода серьезные преимущества перед другими видами:

• отличное качество шва;
• высокая скорость работы;
• удобство в работе;
• варятся как цветные и черные металлы;
• можно варить заржавевшие или оцинкованные металлы;
• широкий выбор материалов, скромные финансовые затраты.

Пилки для ногтей

Не стоит пренебрегать этим инструментом. Неправильная пилка может расслоить ногти и травмировать ногтевую пластину.

У вас должны быть пилки разной абразивности (жесткости). Измеряется она в гритах. Чем меньше цифра, тем грубее будет пилочка.

1. Грубые/coarse (самые жесткие) – для придания формы искусственным (для натуральных не разрешаются) ногтям.
2. Средние/medium – нужны, чтобы укоротить длину натуральных ногтей, а также для шлифовки искусственных, подготавливают ноготь для нанесения гель-лака, акрила, геля.
3. Мягкие/fine – подходят для полировки натуральных ногтей.
4. Ультрамягкие/ultra fine – очень мягкие, по ощущениях похожи на резинку. Нужны для глянцевой или матовой полировки натуральной ногтевой пластины.

Самыми популярными и удобными пилочками среди мастеров считаются наждачные на мягкой основе. Затем идут деревянные и стеклянные.

Принципы классификаций, обзор

Классификация способов дуговой сварки.

Классификация видов сварки проводится по самым разным критериям, они аккуратно укладываются в смысловые рамки. Какие критерии самые важные? Пройдемся по некоторым, для начала лучше увидеть общую картинку.

Сколько видов сварки существует на сегодняшний день? Можно назвать цифру 150 со словом «около». Можно 250. Но цифры называть не советуем. Пока вы читаете эту статью, число видов может измениться – технологии на месте не стоят. А вот какая бывает сварка по материалам, физическим процессам, популярности, способам управления – говорить нужно, это как раз те самые принципы классификации, которые нам нужно понимать.

Пример простой понятной классификации по источнику энергии в сварке:

• электрический ток;
• электрическая дуга;
• трение;
• газовое пламя;
• лазерное излучение;
• электронный луч;
• ультразвук.

Еще один пример списка по типу сварочных швов. Их много, целые гроздья разных видов:

• стыковые, угловые швы – по соединению краев;
• по форме, длине – швы горизонтальные, вертикальные, кольцевые, прямолинейные, прерывистые, сплошные, длинные, короткие, средние;
• по виду используемого материала – швы для стали, цветных металлов, биметаллов, полиэтилена и др.;
• по объему наплавливаемого металла – усиленные, ослабленные, нормальные швы;
• по форме – продольные, поперечные швы;
• по количеству наложения слоев – сплошные, прерывистые, прихваточные, многослойные.

«Швейный» список можно продолжить, но нам важно понять общие принципы, поэтому заканчиваем с лирикой, двигаемся к главным способам

Виды дуговой сварки

РД сварка металлоконструкций может проводиться разными способами, которые могут отличаться технологией, видами используемого оборудования и расходных материалов.

Выделяют несколько классификаций, которые пользуются высоким спросом:

• в зависимости от вида механизации — механизированный или автоматизированный способ;
• в соответствии с видом и полярностью тока;
• тип электрической дуги;
• разновидность используемой защиты сварочной области;
• в зависимости от используемых электродов.

Но стоит учитывать, что каждый вид имеет подвиды сварочного процесса. Каждый из них имеет определенную технику проведения. Все же стоит рассмотреть каждую классификацию сварки с использованием дуги.

В соответствии с автоматизацией сварных работ выделяют:

1. Ручного типа.
2. Полуавтоматическая — подача проволоки для сварочного процесса осуществляется автоматически, а движение электрода производится вручную.
3. Автоматического вида — передвижение проволоки и электрода производится автоматически.

В зависимости от вида и полярности тока сварка бывает:

1. С использованием постоянного тока. Осуществляет соединение поверхностей при помощи тонкого шва.
2. С применением высокочастотного тока. Плавление электрода осуществляется струйно, устраняются прорези, привариваются прихваты.
3. Импульсная.
4. С применением переменного тока. Обычно эта технология применяется для разрезания металлических листов.

В зависимости от типа защитного средства от влияния кислорода:

• шлаковая;
• флюсовая;
• инертно-газовая.

Стоит отметить! Все способы защиты могут зависеть от условий и целей рабочего процесса. Главное назначение состоит в предотвращении попадания в сварочную область кислорода, который негативно влияет на прочность шва.

В зависимости от видов используемых электродов:

1. Плавящийся стержень с обсыпкой. Используется для формирования сварочной зоны и соединения кромок.
2. Неплавящийся стержень из вольфрама. Применяется для формирования напылений, восстановления поврежденных или разрушенных заготовок, наваривания наплывов.

В соответствии с условиями горения выделяют:

1. Открытая дуга. Она видима, но наблюдение за ней должно производиться через специальные средства для защиты глаз. Открытый вид применяется при проведении ручной технологии и сварок с защитными газами.
2. Закрытая. Вид дуги невозможно увидеть визуально. Она присутствует в составе расплавленной металлической смеси — флюсе, шлаке.
3. Полуоткрытого вида. Дуга видна. Но видеть возможно только одну часть. Первая имеется в металле, а вторая располагается над ним. Наблюдать за сваркой рекомендуется только через элементы для защиты глаз. Этот вид дуги используется при сваривании алюминия автоматическим способом.

По способу защиты сварной ванны:

• без использования защитных элементов — голый электрод, стабилизирующее покрытие электрода;
• применение шлаковой защиты — под флюсом, толстопокрытые стержни;
• шлакогазовая защита — стержни толстопокрытого типа;
• газовая защита — в газовой среде;
• комбинированные защитные средства — среда из газа, покрытие, флюс.

Меры безопасности

Во время проведения электродуговой сварки обязательно следует соблюдать следующие меры безопасности:

1. Обязательно требуется надевать защитную форму и обувь из плотного материала. Данные средства смогут защитить тело от раскаленного металла, который может вызвать сильные ожоги. Рукава требуется плотно застегнуть, на кисти рук надеваются перчатки.
2. Если нет защитной формы, то вместо нее можно воспользоваться хлопчатобумажной одеждой.
3. От яркого света и искры от раскаленного металла лицо и глаза необходимо закрыть защитной маской.
4. Сварочные работы должны выполняться в проветриваемых помещениях.
5. Перед началом работ рекомендуется подготовить воду или огнетушитель. Раскаленные частицы металла, искры могут привести к пожару, поэтому все средства для его предотвращения должны быть под рукой.

Обратите внимание! Технику безопасности обязательно нужно строго соблюдать

Если этого не делать, то во время сварочного процесса можно по неосторожности получить серьезные травмы

Электродуговая сварка является популярной технологией, которая отлично подходит для сваривания разных видов металлов. Проведение процесса должно осуществлять правильно с соблюдение важных принципов. Работу требуется делать все поэтапно, это позволит подучить ровный и прочный шов. Но не стоит забывать про необходимые меры безопасности, которые защитят от травм и помогут сделать все правильно.

Как осуществляется расчет скорости сварки

Скорость сварки находится в прямой зависимости от размера тока, поэтому вначале следует разобраться с ним. Расчет сварочного тока производится с помощью формул.

Существуют формулы, по которым скорость сварки рассчитывается в зависимости от значения силы тока. Она в свою очередь может быть рассчитана по формуле сварочного тока. Грамотно применив формулу расчета сварочного тока, можно найти его значение и выбрать оптимальную величину скорости сварки, которая зависит от различных характеристик.

Так, например, зная параметры наплавляемого металла и значение тока, можно применить такую формулу:

αн — это коэффициент наплавки;γ — плотность металла электрода в г/см3;Fн — площадь металла в см2.

Коэффициент наплавки αн зависит от характеристик электрода. Под площадью металла понимается площадь поперечного сечения свариваемого шва при условии однопроходного варианта или одного слоя, если осуществляется многослойное покрытие.

Для расчета этой характеристики необязательно применять формулу скорости сварки. Помочь могут нормативные документы, в которых содержатся рекомендации по выбору для каждого типа металла. При задаче как рассчитать скорость сварки можно ориентироваться не только на формулы, но и на указанные в них значения.