Режимы сварки для ручной дуговой сварки

Обновлено: 07.12.2022

Правильное поддержание дуги и ее перемещение является залогом качественной сварки. Слишком длинная дуга способствует окислению и азотированию расплавленного металла, разбрызгивает его капли и создает пористую структуру шва. Красивый, ровный и качественный шов получается при правильном выборе дуги и равномерном ее перемещении, которое может происходить в трех основных направлениях.

Поступательное движение сварочной дуги происходит по оси электрода. При помощи этого движения поддерживается необходимая длина дуги, которая зависит от скорости плавления электрода. По мере плавления электрода, его длина уменьшается, а расстояние между электродом и сварочной ванной - увеличивается. Для того чтобы это не происходило, электрод следует продвинуть вдоль оси, поддерживая постоянную дугу. Очень важно при этом поддерживать синхронность. То есть, электрод продвигается в сторону сварочной ванны синхронно с его укорочением.

Продольное перемещение электрода вдоль оси свариваемого шва формирует так называемый ниточный сварочный валик, толщина которого зависит от толщины электрода и скорости его перемещения. Обычно ширина ниточного сварочного валика бывает на 2 — 3 мм больше диаметра электрода. Собственно говоря, это уже есть сварочный шов, только узкий. Для прочного сварочного соединения этого шва бывает недостаточно. И поэтому по мере перемещения электрода вдоль оси сварочного шва выполняют третье движение, направленное поперек сварочного шва.

Поперечное движение электрода позволяет получить необходимую ширину шва. Его совершают колебательными движениями возвратно-поступательного характера. Ширина поперечных колебаний электрода определяется в каждом случае индивидуально и во многом зависит от свойств свариваемых материалов, размера и положения шва, формы разделки и требований, предъявляемых к сварному соединению. Обычно ширина шва лежит в пределах 1,5 — 5,0 диаметров электрода.

Таким образом все три движения накладываются друг на друга, создавая сложную траекторию перемещения электрода. Практически каждый опытный мастер имеет свои навыки в выборе траектории перемещения электрода, выписывая его концом замысловатые фигуры. Классические траектории движения электрода при ручной дуговой сварке приведены на рис. 1. Но в любом случае траекторию перемещения дуги следует выбирать таким образом, чтобы кромки свариваемых деталей проплавлялись с образованием требуемого количества наплавленного металла и заданной формы шва.

Если шов не будет закончен до того, как длина электрода уменьшится настолько, что требуется его замена, то сварку на время прекращают. После замены электрода следует удалить шлак и возобновить сварку. Для завершения оборванного шва зажигают дугу на расстоянии 12 мм от углубления, образовавшегося на конце шва, называемого кратером. Электрод возвращают к кратеру, чтобы образовать сплав старого и нового электродов, а затем снова начинают перемещать электрод по первоначально выбранной траектории.

Схемы движения электрода при сварке в различных пространственных положениях
Схемы движения электрода при сварке в различных пространственных положениях
Схемы движения электрода при сварке в различных пространственных положениях
Схемы движения электрода при сварке в различных пространственных положениях
Схемы движения электрода при сварке в различных пространственных положениях
Схемы движения электрода при сварке в различных пространственных положениях
Схемы движения электрода при сварке в различных пространственных положениях
Схемы движения электрода при сварке в различных пространственных положениях
Схемы движения электрода при сварке в различных пространственных положениях
Схемы движения электрода при сварке в различных пространственных положениях

Схема дуговой сварки

Порядок заполнения шва по сечению и длине определяет способность сварного соединения воспринимать заданные нагрузки, влияет на величину внутренних напряжений и деформаций в массиве шва.

Швы различают: короткие — длина которых не превышает 300 мм, средние — длиной 300 — 100 мм и длинные — свыше 1000 мм. В зависимости от длины шва его заполнение может выполняться по различным схемам сварочного заполнения, которые представлены на рис. 2.

При этом короткие швы заполняют за один проход — от начала шва до его конца. Швы средней длины могут заполняться обратноступенчатым методом или от середины к концам. Для выполнения обратноступенчатого метода заполнения шов разбивают на участки длина которых равна 100 —300 мм. На каждом из этих участков заполнение шва выполняют в направлении, обратном общему направлению сварки.

Если для нормального заполнения шва одного прохода сварочной дуги мало, накладывают многослойные швы. При этом, если число накладываемых слоев равно числу проходов, шов называют многослойным. Если же некоторые слои выполняют за несколько проходов, такие швы называют многослойно-проходными. Схематически такие швы отражены на рис. 3.

Рис. 2. Схемы дуговой сварки: 1 — сварка напроход; 2 — сварка от середины к краям; 3 — сварка обратноступенчатым способом; 4 — сварка блоками; 5 — сварка каскадом; 6 — сварка горкой Рис. 3. Виды швов: 1 — однослойный; 2 — многопроходной; 3 — многослойный, многопроходной

С точки зрения производительности труда наиболее целесообразными являются однопроходные швы, которым отдают предпочтение при сварке металлов небольших (до 8—10 мм) толщин с предварительной разделкой кромок.

Но для ответственных конструкций (сосуды, работающие под давлением, несущие конструкции и т.д.) этого бывает мало. Внутренние напряжения, возникающие в процессе сварки, могут вызвать появление трещин в шве или в околошовной зоне из-за недостаточной пластичности шва и большой жесткости основного металла. При сварке изделий с относительно небольшой жесткостью внутренние напряжения вызывают местное или общее коробление (деформации) свариваемой конструкции. Кроме того, при сварке металлов толщиной более 10 мм. появляются объемные напряжения и возрастает опасность появления трещин. В таких случаях принимают целый ряд мер, позволяющих уменьшить напряжения и деформации: применяют сварные швы минимального сечения, сварку многослойными швами, наложение швов «каскадными методами» или «горкой», принудительное охлаждение или подогрев.

При сварке «горкой» сначала у основания разделанных кромок прокладывают первый слой, длина которого должна быть не более 200 — 300 мм. После этого первый слой перекрывают вторым, длина которого на 200 — 300 мм больше первого. Точно так же накладывают третий слой, перекрывая второй на 200 — 300 мм. Таким образом продолжают заполнение до тех пор, пока количество слоев в зоне первого шва не окажется достаточным для заполнения. Следующий слой накладывают в месте окончания первого слоя, перекрывая последний (если позволяет длина шва) на те же 200 — 300 мм. Если первый шов прокладывался не в начале шва, а в его средней части, то горку формируют последовательно в обоих направлениях (рис.2,е). Так, формируя горку, последовательно заполняют весь шов. Преимущество данного метода состоит в том, что зона сварки все время находится в подогретом состоянии, что способствует улучшению физико-механических качеств шва, так как внутренние напряжения получаются минимальными и предупреждается появление трещин.

«Каскадный метод» заполнения шва по существу является той же «горкой», но выполняют его в несколько другой последовательности. Для этого детали соединяют между собой «на прихватках» или в специальных приспособлениях. Прокладывают первый слой, а затем, отступив от первого слоя на расстояние 200 — 300 мм, прокладывают второй слой, захватывая зону первого (рис.2,д). Продолжая в той же последовательности, заполняют весь шов.

Угловые швы (рис. 4) можно выполнять двумя методами, каждый из которых имеет свои преимущества и свои недостатки. При сварке «в угол» допускается больший зазор между деталями (до 3 мм), проще сборка, но техника сварки сложнее. Кроме того, возможны подрезы и наплывы, снижается производительность из-за необходимости за один проход сваривать швы небольшого сечения, катет которых меньше 8 мм. Сварка «в лодочку» допускает большие катеты шва за один проход и поэтому более производительна. Однако такая сварка требует тщательной сборки.

Указанные приемы дуговой сварки рассматривались на нижних положениях шва, выполнение которых наименее трудоемко. На практике часто приходится выполнять горизонтальные швы на вертикальной плоскости, вертикальную и потолочную сварку. Для выполнения этих работ используются те же приемы, что и для швов с нижним положением, но трудоемкость работ и некоторые технологические особенности требуют более детального подхода и изменения некоторых методов.

При сварке таких швов появляется вероятность вытекания расплавленного металла, что приводит к падению капель к незаполненным сваркой местам, потекам расплавленного металла по горизонтальным плоскостям и т.д

Влияние скорости сварки на форму сварного шва
Рис. 4. Положение электрода и изделия при выполнении угловых швов: А — сварка в симметричную «лодочку»; Б — в несимметричную «лодочку»; В — «в угол» наклонным электродом; Г — с оплавлением кромок Рис. 5. Влияние скорости сварки на форму сварного шва: При увеличении скорости наблюдается заметное уменьшение ширины шва, при этом глубина проплавления остается почти неизменной.

Рассматривая суть процессов, происходящих в подобных швах, мы говорили, что удерживать металл в расплавленной ванне могут силы поверхностного натяжения. Для того чтобы эти силы были достаточными, сварщик должен владеть приемами сварки виртуозно. Здесь приходится понижать сварочный ток и применять электроды пониженного сечения. Это в конечном итоге сказывается на производительности, так как приходится увеличивать количество сварочных проходов. Поэтому на практике стараются в дополнение к силам поверхностного натяжения добавить «пленку поверхностного натяжения». Суть данного метода заключается в том, что дугу держат не постоянно, а с определенными промежутками, то есть импульсами.

Для этого дугу постоянно прерывают, зажигая ее с определенными промежутками времени, давая возможность расплавленному металлу частично закристаллизоваться. Именно здесь и проявляется умение сварщика выбрать такие интервалы, когда не успевает образоваться сварочный катет и одновременно металл потерял бы часть своей текучести.

Потолочный шов является самым сложным. Поэтому проводить его непрерывным горением дуги - дело бесперспективное. Сварку выполняют короткими во времени замыканиями дуги на сварочную ванну так, чтобы она не успела остыть, пополняя ее новыми порциями расплавленного металла.

При сварке данным методом следует следить за размером дуги, так как ее удлинение может вызвать нежелательные подрезы. Кроме того, при сварке таких швов создаются неблагоприятные условия для выделения шлаков из расплавленного металла, что может привести к пористости сварного шва.

Вертикальные швы можно варить в двух направлениях - снизу вверх и сверху вниз. И тот и другой метод имеет право на существование, но всегда предпочтительнее сварка на подъем. В этом случае расположенный снизу металл удерживает сварочную ванну, не давая ей растекаться.

При сварке на спуск труднее удерживать сварочную ванну, и поэтому добиться качественного шва гораздо сложнее. Суть такого метода практически не отличается от потолочной сварки, и применяют его тогда, когда сварка на подъем технологически невозможна.

Горизонтальные швы на вертикальной плоскости тоже имеют свои особенности. В данных швах особую сложность представляет удержание сварочной ванны у обеих кромок свариваемых деталей. Для того чтобы облегчить этот процесс, скос нижней кромки не выполняют. В таком случае получается полочка, которая способствует удержанию на месте расплавленной сварочной ванны. Уместен здесь и прием импульсной сварки с кратковременным зажиганием дуги, как и для потолочных швов.

Удаление сварочных шлаков выполняют обрубочным молотком. Для этого, подождав, пока заготовка остынет настолько, что ее можно брать рукой, прижимают крепко к столу и ударами молотка, направленными вдоль шва, удаляют шлак, покрывающий сварочный шов. После этого шов проковывают для снятия внутренних напряжений. Для этого боек молотка разворачивают вдоль шва и выполняют проковку по всей его длине.Завершают очистку жесткой проволочной щеткой, перемещая ее резкими движениями сначала вдоль шва, а потом - поперек, чтобы удалить последние остатки шлака.

Основные режимы и параметры сварки

Во время любых строительных и промышленных работ часто применяется сварка. При помощи нее можно сваривать различные металлические конструкции, осуществлять ремонт оборудования и других изделий.

Существуют разные виды сварочных технологий, которые используются в зависимости от типа металла, его толщины, прочности и других важных параметров. Но также качество соединения зависит и от правильно выставленных настроек на сварочном оборудовании. Стоит предварительно рассмотреть основные режимы сварки, их особенности и правильную настройку.

Фото: особенности сварки

Параметры сварки

Чтобы выполнить правильный выбор режима сварки стоит рассмотреть параметры сварочной технологии. Каждый сварщик должен знать, из каких веществ состоит металла, отличия состава, толщину и вид конструкции. После получения требуемой информации выставляют правильный режим. Имеется много критериев, от которых зависят качественные характеристики работ. По этой причине их разделяют на основные и дополнительные параметры режима сварки.

Основные

Основные параметры режима сварки оказывают влияние на объемы требуемой энергии, а также они определяют ее передачу на металлическую поверхность.

Среди главных показателей сварочной технологии можно выделить:

  • сила тока;
  • вид полярности тока;
  • род тока;
  • размер диаметра стержней;
  • показатель длины дуги;
  • уровень напряжения;
  • скорость движения вдоль соединения;
  • число проходов.

Каждый критерий параметр оказывает влияние на свойства формирования соединения. В процессе сваривания можно изменять показатели, это позволит получить более прочный и надежный шов.

Существуют определенные особенности основных параметров, которые необходимо учитывать при проведении сварочных работ:

  1. От показателя силы тока зависит интенсивность расплавления металла. Чем выше данный параметр, тем производительнее сварочный процесс. Если будет установлена высокая сила тока без учета требуемого диаметра электрода, тогда будет отмечаться снижение качественных характеристик шва. А при низком токе происходит обрывание дуги, и в результате этого появятся области с непроварами.
  2. Полярность тока является направлением движения энергии (от катода к аноду и наоборот). Совместно с направлением подбирают ток - он может быть постоянного или переменного типа. Если осуществляется сваривание с использованием постоянного тока с обратной полярностью, то соединение получится глубже на 40 %.
  3. При сваривании расплавляемый материал должен равномерно заполнять соединение. Иначе прочностные характеристики снизятся.

Дополнительные

Однако чтобы режим сварки был правильным, стоит выставить правильные настройки. Но они обычно устанавливаются с учетом дополнительных параметров, среди которых можно выделить:

  • вылет стержней;
  • вид материала и толщина покрытия электрода;
  • температурные показатели свариваемых изделий;
  • вид расположения элементов;
  • форма кромок;
  • степень подготовки поверхности.

Как подобрать сварочный ток

Расчет режимов ручной дуговой сварки осуществляется с учетом выставления главных параметров тока, а именно рода, полярности и силы. В зависимости от рода ток бывает переменным и постоянным. Полярность делится на прямую и обратную.

Рассматривая основные параметры режима сварки, стоит обратить внимание на величину силы тока. Она подбирается при помощи определенных таблиц. Показатель тока определяется в соответствии с толщиной свариваемых изделий из стали, сварочной проволоки. А вот точные показатели юстировки определяются в зависимости от вида дуги и соединения. Стоит учитывать, что чем сильнее ток, тем температурные показатели под основанием дуги будут выше. Это все отразится на скорости сварочных работ.

Проведение сварочной технологии с использованием тока с высокой силой и сильно тонкого сварочного провода может к перегреву и разбрызгиванию расплавленного металла. Если применяются слишком тонкие элементы, то данный режим может привести к их прожиганию.

Фото: род и полярность тока

При использовании тока со слабой силой может происходить обрывание дуги, она становится неустойчивой. В итоге соединение выходит низкого качества, образуется много зон с непроварами. По этой причине многие сварщики не советуют использовать данный режим.

Важно! Глубинные показатели сварочной ванны зависят от типа используемого тока. Если оборудование используется на переменном токе, то показатель глубины провара будет на 15 % выше, чем у переменного тока.

При прямой полярности отмечается сильное нагревание металлического изделия. По этой причине данную полярность рекомендуется применять для сваривания толстых элементов, потому что для образования качественного соединения требуется большее расплавление металла. Если прямая полярность будет применяться для тонких деталей, то они быстро сгорят и шов выйдет низкого качества. Для тонких изделий стоит применять ток с обратной полярностью.

Взаимосвязь между силой тока и толщиной электрода

Рассматривая параметры сварки, стоит обратить внимание на связь между силой тока и толщиной электрода. Размер стержня должен подбираться в соответствии с толщиной свариваемого шва и с используемым методом сварочной технологии. К примеру, для изделия с толщиной 3-4 мм рекомендуется применять стержни 3 мм. Сваривание многопрофильных элементов осуществляется в несколько проходов, на начальном этапе используется электрод с размером 4 мм.

Фото: род и полярность тока

После выбора стержней стоит воспользоваться специальными таблицами, в которых указывают требуемые показатели силы тока, именно они позволяют выполнить правильный расчет режимов сварки. К примеру, для стержней 3 мм соответствует показатель 65-100 А. Для вертикальной и потолочной сварки подходит электрод с диаметром не менее 4 мм. При горизонтальном сваривании сила тока снижается на 15-20 %.

Особенности длины дуги

На выбор и расчет режимов сварки оказывает влияние длина дуги, а именно расстояние от конца стержня до заготовки. Этот критерий зависит от выбранных стержней, обычно он указывается в специальных таблицах.

Стоит отметить! Чтобы получить прочное сварное соединение и качественное проваривание требуется добиться единого значения длины дуги по всей области шва. Для этого требуется опыт и определенные навыки.

Для стержней с диаметром 4 мм показатель длины дуги должен быть 4,5 мм. Сохранить данное состояние в течение сварочного процесса достаточно тяжело. Обычно для этих целей применяются сварочные каретки.

Диаметр электрода

Выбор параметров режима сварки осуществляется с учетом типа электрода. Диаметр зависит от показаний толщины металлического изделия и положения соединения. Независимо от толщины швы в разных положениях свариваются при помощи стержней с диаметром 4 мм.

Если шов обладает многослойной структурой, то для сваривания первого соединения стоит использовать стержни 3 или 4 мм. Остальные швы обрабатываются при помощи электродов с большим диаметром. Ниже имеется таблица режимов сварки, в которой указана толщина металла, диаметр электрода и сила тока.

Угол наклона электрода

Выполняя расчет режимов сварки полуавтоматом необходимо брать во внимание критерии угла наклона электрода. При сваривании стержень по отношению к шву должен быть с небольшим отклонением от нормы на 10 градусов. Глубина и ширина соединения зависит от расположения стержней к стыку.

Фото: положение электрода при сварке

Если сваривание осуществляется углом вперед, то глубинные показатели уменьшатся, а соединение расширится. Это происходит потому, что дуга нагоняет волну расплава перед собой, через которую выполняют расплавление металла.

Если выбирается режим с углом наклона назад, то расплав будет переходить в конец сварочной зоны. Электрическая дуга оказывает прямое влияние на соединяемые изделия. В результате этого будет увеличение глубины проплавления стыка и уменьшение ширины шва.

Наклон заготовок

Если вы думаете над тем, как рассчитать режим сварки, то не стоит упускать показатель наклона заготовок, которые используются для сваривания. В момент, когда держак проводят сверху вниз, то под дугой происходит утолщение расплава. В итоге глубина провара становится меньше, а соединение расширяется. Если сваривание начинается с нижней части с последующим движением вверх, то слой расплава под дугой истончается. Глубина ванны повышается, а соединение становится уже.

Если соблюдать угол в пределах указанных параметрах, то будет формироваться нормальное соединение. При большем уклоне и при осуществлении сварки на спуск из кратера вытечет весь расплавленный металл. А при проведении сваривании сверху вниз будут возникать области с непроварами.

Скорость провара

Стоит учитывать, что расчет скорости сварки может влиять на прочностные качества соединения. При осуществлении сваривания расплавленная металлическая масса должна заполнять ванну. Должен выйти равномерный переход с образованием нормального покрытия кромок, а структура соединения должна быть без подрезов, наплывов.

Оптимальная длина шва должна быть в 1,5-2 раза больше диаметра применяемого стержня. Если будет превышена скорость сварки, то металлическая структура не сможет нормально прогреться, а прочность снизится.

Если изучить все важные параметры, то можно будет понять что такое режим сварки, и для чего он нужен. Правильные настройки и параметры позволяют выполнить качественное и прочное соединение, которое будет обладать высокой износостойкостью. Каждый показатель имеет огромное значение, особенно при изготовлении больших конструкций особого значения.

Интересное видео

Режимы ручной дуговой сварки

Несмотря на появление нового удобного оборудования, ручная сварка не сдает своих позиций. Привлекает простота использования и отсутствие необходимости больших затрат. Для того, чтобы сварной шов получился наиболее качественным, требуется провести подготовительные работы, в которые входит установление режимов, необходимых для конкретного вида материалов для соответствия требованиям технологического процесса.

Режим ручной дуговой сварки - это установка параметров, максимально гарантирующих образование сварного шва, имеющего требуемые габариты и конфигурацию, а также необходимые для конкретного соединения характеристики. Параметры режима ручной дуговой сварки делятся на основополагающие и дополняющие их. Выбор и установка параметров производится самим сварщиком согласно существующим требованиям. На выбор оказывают влияние вид сварного соединения, артикул металла свариваемых деталей и проводника тока, пространственное расположение.

Фото: режимы ручной дуговой сварки

Основные параметры

Наиболее значительные параметры ручной дуговой сварки:

  • ток;
  • напряжение;
  • полярность;
  • диаметр электрода;
  • скорость;
  • амплитуда колебаний поперек шва.

Вид и размер этих параметров подбираются сварщиком перед началом работы на основе рекомендаций и личного опыта.

Величина тока

Это значение значительно влияет на качество получаемого шва и скорость сварочного процесса. Между параметрами существует прямая зависимость: величину тока при сварке устанавливают согласно диаметру выбранного электрода, а диаметр, в свою очередь, зависит от толщины свариваемых элементов.

Фото: величины сварочного тока

Для более точного расчета значения тока используют формулу, в которой оно прямо пропорционально диаметру электрода. При этом применяется поправочный коэффициент. Для разных диаметров он является различным. При каком значении силы тока проводят ручную электродуговую сварку? При слабом токе нарушается стабильность дуги, шов не будет провариваться целиком, что вызывает появление трещин. Повышенное значение тока вызывает быстрый процесс сварки и приводит к усиленному распространению брызг.

Диаметр электрода

Выбор режима сварки при ручной электродуговой сварке включает необходимость грамотного определения необходимых диаметров электродов. Электроды, имеющие диаметр свыше 6 мм, отличаются большим весом, при котором их трудно удерживать в нужном направлении длительное время. Кроме того, при использовании таких электродов плохо проваривается корень шва.

Если используется многопроходной вариант, то первый слой проводится электродом 2-3 мм, а для последующих можно использовать большее значение диаметра. Это имеет большое значение при сварке ответственных конструкций, поскольку меньший диаметр обеспечивает лучшую проварку корня. При одном заходе можно сразу применять электрод большого диаметра.

При решении задачи правильного выбора диаметра электрода рассматривается марка свариваемых поверхностей. Например, для сварки чугунных изделий хорошо себя зарекомендовали электроды небольшого диаметра. Уровень тепла при этом понижается и образуется валик небольшого сечения. Если была осуществлена предварительная разделка кромок, то допускается использование электродов диаметром 3 мм, не слишком ориентируясь на толщину деталей.

Напряжение дуги

Этот параметр зависит от длины дуги, то есть расстояния от конца электрода до металлической поверхности. Дуга имеет разные размеры. Больше дуга - больше напряжение. Для плавления расходуется значительное количество тепла. Сварочный шов становится шире, а глубина провара меньше.

Скорость

Режимы ручной дуговой сварки покрытыми электродами включают установление скорости. Чтобы избежать переполнения ванны и, как следствие, возникновения на металле подтеков, следует выбрать оптимальное значение скорости и поддерживать его постоянным на протяжении всего процесса. Большая скорость приведет к недостаточному провару шва, что вызовет появление трещин.

При слишком медленном перемещении жидкий металл начнет собираться впереди дуги. Шов получится неровным, появятся непровары. Для получения удачного шва скорость должна быть 35-40 м/час. Тогда сварочная ванна будет находиться сверху поверхности кромок, не образуя стекания вниз. Переход ее к соединению будет плавным, наплывы и подрезы не образуются.

Фото: скорость сварочного процесса

Ширина шва уменьшается при увеличении скорости.

Полярность

Как правило, для сварочных работ применяют ток постоянной величины. Прямая полярность при постоянном токе дает возможность сваривать толстые детали. Чтобы избежать появления прожогов при соединении тонких металлов включают обратную полярность. Сварку переменным током практически не применяют, поскольку это снижает производительность.

Фото: полярность при сварке

Выбор режима сварки при ручной дуговой сварке заключается, в частности, в возможности проводить процесс при разных полярностях. При прямом варианте проводник тока подключают к клемме с минусом, а металлическое соединение к плюсу. Интенсивней, чем электрод, начинаются расплавляться элементы сварного соединения. Это дает преимущество при сварке толстых металлических деталей.

Обратная полярность получается при подключении электрода к плюсу, а металлических деталей к минусу. Это обеспечивает интенсивный расплав электрода, превосходящий плавление деталей.

Фото: полярность и постоянный ток

Объяснение является достаточно простым и соответствует физическим законам. Где плюс, там нагревание больше. Соответственно, при прямой полярности выше нагреваются свариваемые детали. Становится возможным соединение крупных изделий. Применение такого вида полярности на тонких деталях вызовет прожоги, и шов будет некачественным. Поэтому для соединения тонких деталей обеспечивают обратную полярность.

Особенности при вертикальном расположении

Сварка в вертикальном положении является более сложной по сравнению с горизонтальным вариантом. Поэтому выбор режимов дуговой сварки в этом случае является особенно важным.

Как корректируют величину сварочного тока в вертикальном положении? Первое требование относится к дуге - она должна быть короткой. Объем сварочной ванны не должен быть большим. Для ее уменьшения следует использовать электроды небольшим диаметром, а величину тока устанавливать на 10-15% меньше, чем, когда сварка проводится в горизонтальном положении внизу.

Дополнительные параметры

Режимы сварки электродуговой включают не только основные, но и дополняющие их параметры. Такие режимы дуговой сварки так же оказывают влияние на конечное получение сварного шва.

Вылет электрода

Вылетом электрода называется расстояние от торца электрода до поверхности металлической детали. Он оказывает влияние на процесс сварки и размеры получаемого шва.

Фото: вылет электрода

Увеличение этого параметра снижает стабильность горения дуги. Металл начинает сильнее разбрызгиваться. Маленький вылет делает затруднительным наблюдение за сварочным процессом. Набрызгивание происходит на сопло.

Толщина электродного покрытия

Режимы ручной дуговой сварки включают особенности электродов, в частности, его покрытие, а именно его толщина. Этот параметр регламентирует ГОСТ 9466. Оптимальное покрытие предполагает нахождение его торцевого размера в пределах 0,5-2,5 мм. Применение проводников тока с такой толщиной покрытия обеспечивает получение прочного шва, выдерживающего большие нагрузки.

Число проходов

Однопроходной способ сварки предполагает сваривание одним слоем. Колебательные движения при этом не делаются. Он применяется при сварке деталей небольшой толщины, когда ширина шва не превышает 14-15 мм. При этом уменьшается величина остаточных деформаций. Для стыковых соединений, особенно при сварке толстых элементов, используют несколько слоев, и этот способ называется многопроходным.

Шов, осуществленный за один проход, имеет ванну большего размера. Преимуществами являются высокая производительность процесса и экономичность способа. К недостаткам относятся снижение пластичности шва и слишком большая зона нагрева. Все швы при многопроходной сварке выполняют электродами одного размера.

Выбор режима ручной дуговой сварки

Дуговую сварку контролируют ряд параметров, а именно:

  • сварочный ток
  • напряжение дуги
  • скорость сварки
  • род и полярность тока
  • положение шва в пространстве
  • тип электрода и его диаметр

Поэтому перед началом работы следует подобрать значения этих параметров так, чтобы сварочный шов получился требуемого размера и хорошего качества.

1.1 Сварочный ток (выбор сварочного тока посредством подбора диаметра электрода)

Важнейшим параметром при работе ручной дуговой сварки является сила сварочного тока. Именно сварочный ток будет определять качество сварочного шва и производительность сварки в целом.

Обычно рекомендации по выбору силы сварочного тока приведены в инструкции пользователя, которая поставляется в комплекте со сварочным аппаратом. Если таковой инструкции нет, то силу сварочного тока можно выбрать в зависимости от диаметра электрода. Большинство производителей электродов размещают информацию о величинах сварочного тока прямо на упаковках своей продукции.

Диаметр электрода подбирают в зависимости от толщины свариваемого изделия. Однако помните, что увеличение диаметра электрода уменьшает плотность сварочного тока, что приводит к блужданию сварочной дуги, её колебаниям и изменениям длины. От этого растет ширина сварочного шва и уменьшается глубина провара – то есть качество сварки ухудшается. Кроме того, уровень сварочного тока зависит от расположения сварочного шва в пространстве. При сварке швов в потолочном или вертикальном положении рекомендуется диаметр электродов не меньше 4 мм и понижение силы сварочного тока на 10-20 %, относительно стандартных показателей тока при работе в горизонтальном положении.

Таблица 1.1
Примерное соотношение толщины металла, диаметра электрода и сварочного тока
Толщина металла, мм 0,5 1-2 3 4-5 6-8 9-12 13-15 16
Диаметр электрода, мм 1 1,5-2 3 3-4 4 4-5 5 6-8
Сварочный ток, А 10-20 30-45 65-100 100-160 120-200 150-200 200-250 200-350

1.2 Напряжение дуги (длина сварочной дуги)

После того, как сила сварочного тока определена, следует рассчитать длину сварочной дуги. Расстояние между концом электрода и поверхностью свариваемого изделия и определяет длину сварочной дуги. Стабильное поддержание длины сварочной дуги очень важно при сварке, это сильно влияет на качество свариваемого шва. Лучше всего использовать короткую дугу, т.е. длина которой не превышает диаметр электрода, но это достаточно тяжело осуществить даже при наличии солидного опыта. Поэтому оптимальной длиной дуги принято считать размер, который находится между минимальным значением короткой дуги и максимальным значением (превышает диаметр электрода на 1-2 мм)

Таблица 1.2
Примерное соотношение диаметра электрода и длины дуги
Диаметр электрода, мм 1 1,5-2 3 3-4 4 4-5 5 6-8
Длина дуги, мм 0,6 2,5 3,5 4 4,5 5 5,5 6,5

1.3 Скорость сварки

Выбор скорости сварки зависит от толщины свариваемого изделия и от толщины сварочного шва. Подбирать скорость сварки следует так, что бы сварочная ванна заполнялась жидким металлом от электрода и возвышалась над поверхностью кромок с плавным переходом к основному металлу изделия без наплывов и подрезов. Желательно поддерживать скорость продвижения так, что бы ширина сварочного шва превосходила в 1,5-2 раза диаметр электрода.

Если слишком медленно перемещать электрод, то вдоль стыка образуется достаточно большое количество жидкого металла, который растекается перед сварочной дугой и препятствует её воздействию на свариваемые кромки – то есть результатом будет непровар и некачественно сформированный шов.

Неоправданно быстрое перемещение электрода тоже может вызывать непровар из-за недостаточного количества тепла в рабочей зоне. А это чревато деформацией швов после охлаждения, вплоть до трещин.

Наиболее простой способ подбора скорости сварки ориентирован на приблизительно среднее значение размеров сварочной ванны. В большинстве случаев сварочная ванна имеет размеры: ширина 8–15 мм, глубина до 6 мм, длина 10–30 мм. Важно следить, что бы сварочная ванна равномерно заполнялась плавленным металлом, т.к. глубина проплавления почти не изменяется.


На рисунке видно, что при увеличении скорости заметно уменшается ширина шва, при этом глубина проплавления остается почти неизменной. Очевидно, что наиболее качественные швы (в этом примере) – при скоростях 30 и 40 м/ч.

1.4 Род и полярность тока

У большинства моделей бытовых аппаратов для ручной дуговой сварки на выходе путем выпрямления переменного тока образуется постоянный сварочный ток. При использовании постоянного тока возможны два варианта подключения электрода и детали:

  • При прямой полярности деталь подсоединяется к зажиму «+», а электрод к зажиму «-»
  • При обратной полярности деталь подключается к «-», а электрод – к «+»

На положительном полюсе выделяется больше тепла, чем на отрицательном. Поэтому обратную полярность при работе с электродами применяют во время работ по сварке тонколистового металла, чтобы его не прожечь. Можно использовать обратную полярность при сварке высоколегированных сталей во избежание их перегрева, а на прямой полярности лучше варить массивные детали

  • Сварка с глубоким проплавлением основного металла
  • Сварка низко- и среднеуглеродистых и низколегированных сталей толщиной 5 мм и более электродами с фтористо-кальциевым покрытием: УОНИ-13/45, УОНИ-13/55 и др.
  • Сварка чугуна
  • Сварка с повышенной скоростью плавления электродов
  • Сварка низколегированных и низкоуглеродистых сталей (типа 16Г2АФ), средне- и высоколегированных сталей и сплавов
  • Сварка тонкостенных листовых конструкций

Низколегированные стали - это конструкционные стали, в которых содержится не больше 2,5% легирующих элементов (углерода, хрома, марганца, никеля и т.д., причем углерода не должно быть более 0,2 %), широко применяются в строительстве, судостроении, трубопрокатном производстве. Сварку низколегированных сталей можно производить как ручным способом, так и автоматически, вне зависимости от полярности тока.

Режимы дуговой сварки представляют собой совокупность контролируемых параметров, определяющих условия сварочного процесса. Правильно выбранные и поддерживаемые на протяжении всего процесса сварки параметры являются залогом качественного сварного соединения. Условно параметры можно разделить на основные и дополнительные.

Основные параметры режима дуговой сварки: диаметр электрода, величина, род и полярность тока, напряжение на дуге, скорость сварки, число проходов.

Дополнительные параметры: величина вылета электрода, состав и толщина покрытия электрода, положение электрода, положение изделия при сварке, форма подготовленных кромок и качество их зачистки.
Выбор диаметра электрода

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, положения, в котором выполняется сварка, катета шва, а также вида соединения и формы кромок, подготовленных под сварку. Для того чтобы правильно выбрать диаметр электрода, можно воспользоваться таблицей 1.

Таблица 1. Примерное соотношение диаметра электрода и толщины свариваемых деталей

Толщина свариваемых деталей, мм 1-2 3-5 4-1С 12-24 30-60
Диаметр этектрода, мм 2-3 3-4 4-5 5-6 6-8

Однако такое соотношение является примерным, так как на этот фактор накладывает отпечаток размещение шва в пространстве и количество сварочных проходов. К примеру, при потолочном положении шва не рекомендуют применять электроды с диаметром более 4 м. Не пользуются электродами больших диаметров и при многопроходной сварке, так как это может привести к непровару корня шва.

Сила тока выбирается в зависимости от диаметра шва длины его рабочей части, состава покрытия, положения сварки и т.д. Чем больше сила тока, тем интенсивнее расплавляется его рабочая часть и тем выше производительность сварки. Но это правило может приниматься с некоторыми оговорками. При чрезмерном токе для выбранного диаметра электрода происходит перегрев рабочей части, что чревато ухудшением качества шва, разбрызгиванием капель жидкого металла и даже может привести к сквозным прогораниям деталей. При недостаточной силе тока дуга будет неустойчива, часто будет обрываться, что может привести к непроварам, не говоря уже о качестве шва. Чем больше диаметр электрода, тем меньше допустимая плотность тока, так как ухудшаются условия охлаждения сварочного шва.

Опытные сварщики силу тока определяют экспериментальным путем, ориентируясь на устойчивость горения дуги. Для тех, кто еще не имеет достаточного опыта, разработаны следующие расчетные формулы: Для наиболее распространенных диметров электрода (3 -6 мм)

I = (20 + 6dэ )dэ

где Iсв — сила тока.

Для электродов диаметром менее 3 мм ток подбирают по формуле:

Icв = 30dэ

Для сварки потолочных швов сила тока должна быть на 10 - 20% меньше, чем при нижнем положении шва.

Кроме того, на силу тока оказывает полярность и вид тока. К примеру, при сварке постоянным током с обратной полярностью катод и анод меняются местами и глубина провара увеличивается до 40%. Глубина провара при сварке переменным током на 15 - 20% меньше, чем при сварке постоянным током. Эти обстоятельства следует учитывать при выборе режимов сварки.

Выбор режима дуговой сварки

При выборе режимов сварки следует учитывать и наличие скоса свариваемых кромок. Все эти обстоятельства учтены и сведены в таблицах 2 и 3. Особенности горения сварочной дуги на постоянном и переменном токе различны. Дуга, представляющая собой газовый проводник, может отклоняться под воздействием магнитных полей, создаваемых в зоне сварки. Процесс отклонения сварочной дуги под действием магнитных полей называют магнитным дутьем, которое затрудняет сварку и стабилизацию горения дуги.

Таблица 2. Режим сварки стыковых соединений без скоса кромок

Характер шва Диаметр электрода, мм Ток, А Толшина металла, мм Зазор, мм
Односторонний 3 180 3 1,0
Двухсторонний 4 220 5 1,5
Двухсторонний 5 260 7-8 1,5-2,0
Двухсторонний б 330 10 2,0

Примечание : максимальное значение тока должно уточняться по паспорту электродов.

Таблица 3. Режимы сварки стыковых соединений со скосом кромок

Диаметр электрода, мм Ток, А Толщина металла, мм Зазор, мм Число слоев креме подваренного и декоративного
Первого Последующего
4 5 180-260 10 . 1,5 2
4 5 180-260 12 2,0 3
4 5 180-260 14 2,5 4
4 5 180-260 16 3,0 5
5 6 220-320 18 3,5 6

Примечание : значение величины тока уточняется по паспортным данным электрода.

Особенно ярко выражено магнитное дутье при сварке на источнике постоянного тока. Магнитное дутье ухудшает стабилизацию горения дуги и затрудняет процесс сварки. Для уменьшения влияния магнитного дутья применяют меры защиты, к которым относят: сварку на короткой дуге, наклон электрода в сторону действия магнитного дутья, подвод сварочного тока к точке, максимально близкой к дуге и т.д. Если полностью избавиться от действия магнитного дутья не удается, то меняют источник питания на переменный, при котором влияние магнитного дутья заметно снижается. Малоуглеродистые и низколегированные стали обычно варят на переменном токе.

Читайте также: