Ручная и дуговая сварка

Обновлено: 17.06.2024

Сварка – создание неразъёмного соединения путём установления межатомных связей между соединяемыми предметами при нагревании. Проще – когда атомы свариваемых кромок, расплавляясь и перемешиваясь в месте соединения, образуют сварной шов. Сваривают металлы и неметаллические материалы: стекло, пластмассу и другие.

Процесс дуговой сварки – плавление материала в месте соединения деталей. На электрод подаётся электрический ток, между ним и свариваемым металлом при контакте возникает электрическая дуга, в зоне которой материал оплавляется, образуя сварочную ванну.

Виды электродуговой сварки

По уровню автоматизации электродуговая сварка подразделяется на четыре вида:

ручная;
механизированная – применяются средства автоматизации, но участие сварщика обязательно;
полуавтоматическая – процесс автоматизирован, но детали двигает рабочий;
автоматическая – работа автоматизирована, оператор контролирует ход процесса.

Классификация и способы

Электродуговая сварка классифицируется по методу защиты сварочной ванны:

не защищена – процесс происходит при свободном доступе воздуха;
в вакууме – воздух откачивается;
шов делается в защитном газе – инертном или активном;
процесс под флюсом – жидкий металл защищается от воздуха расплавленным шлаком, образующимся при плавлении флюса;
комбинированные способы защиты.

По виду тока подразделяется на сварку:

переменным – от трансформатора;
постоянным – от сети с помощью выпрямителя или генератора;
импульсно-дуговым – электричество подаётся импульсами, это позволяет контролировать дугу при условии регулирования тока.

Разновидности

Типы процессов различают по типу дуги:

прямого действия – возникает между электродом и свариваемой деталью;
косвенного действия – дуга горит между анодом и катодом, а металл не входит в электрическую цепь;
дуга горит между плавящимися электродами и соединяемыми кромками, электропитание переменным трёхфазным током;
сжатая дуга – радиус горения ограничивают подающиеся к месту сваривания струи газа.

Электроды бывают плавящимися (стальными, чугунными, алюминиевыми, медными) и неплавящимися. Первые выполняют и функцию присадочного материала. Для ручной дуговой – электроды в виде стержней круглого сечения различного диаметра. Состав материала обмазки выбирается в зависимости от металла свариваемых частей и особенностей техпроцесса.

Ручная дуговая сварка

Параметры ручной электродуговой сварки указаны в межгосударственном стандарте ГОСТ 5264-80, действующим взамен принятого в СССР в 1981 году ГОСТ 5264-69. В нём учтены:

тип соединения;
форма подготовленных кромок;
характер сварного шва;
поперечное сечение шва и кромок;
толщина свариваемых деталей.

ГОСТ регламентирует предельные отклонения в сочетаниях вышеперечисленных признаков. Требования ГОСТ 5264-80 не распространяются на сварные соединения стальных трубопроводов, для них – ГОСТ 16037-80.

Принцип действия

Источником нагрева соединения является сварочная дуга – концентрированная лучистая энергия в промежутке между электродом и изделием. Питание происходит от трансформатора при переменном токе или преобразователя – при постоянном. От источника питание подаётся проводами на электрод, зажатый в держателе, и на изделие. При контакте между ними возникает дуга. Шов образуется от расплавления электрода и соединяемой кромки.

Создание дуги

Дуга возникает от нагревания торца электрода, являющийся в электрической цепи катодом. Он соприкасается с изделием, цепь замыкается. При прохождении тока через контакт с большим сопротивлением выделяется большое количество тепловой энергии. При отрыве электрода на расстояние 1-2 миллиметра зажигается дуга, и начинается термоэлектронная эмиссия. Зажигание и горение возможны при наличии трёх компонентов:

Электрический источник питания, у которого напряжение холостого хода выше напряжения дуги.
Ионизация в столбе дуги.
Реактивное сопротивление в сварочной цепи – это повышает стабильность горения.

Области сварочной дуги

Сварочная дуга включает в себя три основные зоны:

Катодная – находится между столбом дуги и поверхностью катода.
Столб дуги – между катодной и анодной зонами.
Анодная – состоит из анодного пятна и приэлектродной части. Ток в ней образуется потоком электронов из столба.

Под влиянием высокой напряжённости возле катода с его пятна вырываются свободные электроны, которые летят к аноду. За счёт бомбардировки электронов происходит интенсивное нагревание катода.

Источники питания

Трансформатор – источник питания электрической дуги. Напряжение подаваемого из сети тока изменяется регулировкой расстояния между первичной и вторичной обмоткой: приближение уменьшает индуктивное сопротивление и увеличивает ток. Удаление уменьшает его. Обмотка, подключенная к сети – первичная, к держателю и свариваемому изделию – вторичная.

Примерная стоимость трансформаторов. Яндекс.Маркет

Используемые электроды

При сварке постоянным и переменным током электроды применяют разные, маркировка первых имеет в маркировке буквенную аббревиатуру УОНИ, вторых — МР. И те, и другие покрываются специальной обмазкой для сварки сталей:

углеродистых и низкоуглеродистых конструкционных;
легированных конструкционных;
легированных теплоустойчивых;
высоколегированных с особыми свойствами;
для наплавки поверхностных слоёв с особыми свойствами.

По толщине обмазки в прямой зависимости от соотношения диаметра электрода к диаметру стального сердечника:

с тонким покрытием, соотношение меньше 1,20;
со средним, D/d между 1,20 и 1,45;
с толстым, D/d между 1,45 и 1,80;
с особо толстым, D/d больше 1,80.

По составу покрытия маркируются:

кислое – А;
целлюлозное – Ц;
рутиловое – Р;
основное – Б;
прочие – П.

Смешанное покрытие отмечается сочетанием соответствующих ему символов.

Ещё одна маркировка – по положению электрода по отношению к поверхности детали:

для всех – 1;
для всех, кроме вертикального – 2;
для нижнего, горизонтального к вертикальной плоскости сварки и вертикального снизу вверх – 3;
для нижнего и нижнего в лодочку (свариваемые поверхности под прямым углом) – 4.

Технология выполнения ручной дуговой сварки

Перед основным процессом проводят подготовительные, без которых сварной шов не будет качественным: правку, очистку, разметку, резку и сборку. Зажигание дуги между электродом и изделием выполняется в два приёма: прикосновение к поверхности, короткое замыкание, отрыв на расстояние, равное диаметру электрода. Зажигают двумя способами: впритык и чирканьем. В первом случае металл разогревается в точке, где происходит короткое замыкание, во втором – в нескольких местах.

После зажигания электродный и основной металлы начинают плавиться, на месте шва образуется ванна расплава. Задача сварщика – поддерживать длину дуги постоянной, от этого зависит качество соединения. Оптимальная длина дуги – от 0,5 до 1,1 диаметра.

Угол наклона к поверхности обеспечивает достаточную глубину плавления свариваемых деталей. Также он зависит от толщины и состава металла, диаметра электрода, толщины и вида покрытия, расположения сварки в пространстве.

Перемещение электрода

Если вести сварку вдоль линии соединения, то ширина валика зависит только от сварочного тока и скорости операции, она составит не больше 1,5 от диаметра электрода. Такие швы не обеспечивают качество сварки толстых листов металла. Крепкий шов и широкий валик получится, если вести процесс колебательными движениями электрода из стороны в сторону.

Что влияет на качество и размеры сварного шва

Эти два показателя зависят от выбора режима сварки:

диаметр и угол наклона электрода;
скорость;
напряжение на дуге;
сварочный ток.

Диаметр электрода выбирают исходя из толщины металла и типов соединения и шва. На качество шва существенно влияет длина дуги. На практике оптимальную её величину определили в 2-8 мм.

Сварочный ток устанавливают в зависимости от диаметра электрода.

Как варить дуговой сваркой

Существуют разные способы прочного и неразъемного соединения металлических деталей, которые при создании металлоизделий используют профессиональные сварщики. Если же научиться варить хочет новичок, то наилучшей для таких случаев будет ручная дуговая электросварка.

Обычно именно с такого типа сварки начинают обучение те, кто впоследствии становится профессиональными сварщиками. Сам по себе такой способ не сложный и позволяет понять основные принципы сварочного процесса начинающим мастерам. Но, чтобы сварочные швы получались качественными и прочными, необходимо знать, как правильно варить дуговой сваркой.

Сущность сварочного процесса

От правильности действий и умений человека непосредственно зависит, насколько надежным и качественным будет сварное металлоизделие. Поэтому в первую очередь следует изучить основы дуговой сварки.

Место, в котором происходит соединение электрода с металлом называют сварочной ванной. Перед тем как варить дуговой сваркой необходимо знать параметры ванны. Стандартные размеры следующие:

5-6 мм - глубина;
10-32 мм - длина;
7-15 мм - ширина.

Это условные параметры, конкретные размеры зависят от формы кромок соединяемых элементов, режима сварки, скорости движения электрода и других факторов.

Чтобы четко понимать, как правильно варить дуговой сваркой начинающим мастерам сперва необходимо досконально разобраться в происходящих при сваривании процессах:

электрическая дуга возникает в момент, когда электрод соприкасается с металлической поверхностью;
металл вместе образования дуги расплавляется;
одновременно с металлом сам электрод также плавится и при этом расплавившиеся частички перемещаются в сварную ванну;
плавке подвергается и защитное покрытие электрода. Оно образует газовое облако, которое защищает ванну от воздействия кислорода и обеспечивает поддержание необходимой для плавления металла температуры в месте сварки;
в процессе сварки образуется шлак, который также способствует подержанию оптимального температурного режима и не допускает перегревания сварной ванны;
сварочный шов образуется в результате движения электрода и перемещения ванны;
после остывания металла на соединении остается шлаковая корочка, которую с помощью молотка необходимо аккуратно отбить.

Если вы никогда ранее не видели держатель электрода и общие понятия сварочного процесса вам незнакомы, то следует пройти уроки дуговой сварки, которые в открытом доступе есть в интернете на многих сайтах.

Обратите внимание! Только при наличии двух проводящих ток элементов с противоположными зарядами возможно возникновение электрической дуги. Такими элементами являются металл и электрод. Начинающим мастерам лучше всего использовать стандартный электрод, у которого центральный элемент выполнен из металла.

Инструменты и оборудование

Техника ручной дуговой сварки относительно простая и выполняется с применением специализированного оборудования и электродов. Также понадобятся вспомогательные инструменты и защитные средства.

Типы оборудования

Существует три вида аппаратов, которыми может выполняться дуговая сварка своими руками:

трансформаторы. Принцип работы таких устройств основан на переменном токе. Следует отметить что они довольно тяжелые, способны вызывать резкие изменения напряжения в общей электросети и сильно шумят. Выполнить ровный шов на трансформаторе довольно сложно, это под силу только обладающим опытом сварщикам. Но если начинающие мастера пройдут обучение дуговой сварке именно с применением трансформатора, то работать с другим оборудованием будет намного легче;
выпрямители. Работу приборов обеспечивают полупроводниковые диоды. Агрегаты такого типа переменный ток превращают в постоянный. Это универсальные устройства. Для них подходят практически все электроды и сваривание проводить можно на разных металлах. В сравнении с трансформатором процесс сварки намного проще и сохраняется стабильность дуги;
инверторы. Работают почти бесшумно. Удобны в применении благодаря компактности и автоматической системе настроек. В процессе работы устройство выдает постоянный ток высокой мощности посредством превращения переменного.

Среди всех аппаратов самыми лучшими считаются инверторы. Они создают стабильную дугу даже при скачках напряжения и отличаются многофункциональностью.

Инструменты и обмундирование

Перед тем как варить электродуговой сваркой, нужно вначале подготовить средства для личной защиты и инструменты:

аппарат для сварки и электроды к нему. Тем, кто только учится сварочному мастерству, следует приготовить побольше электродов;
подсобные инструменты. Техника дуговой сварки подразумевает удаление возникшего при сваривании шлака, а для этого понадобится молоток и щетка по металлу;
защитное обмундирование. Нельзя приступать к свариванию без специальной маски, перчаток и защитной одежды из плотных материалов. Пренебрегать такими средствами не стоит, поскольку от них зависит безопасность человека.

Если вы первый раз работаете с аппаратом и хотите научиться как правильно варить ручной дуговой сваркой, то рекомендовано предварительно подготовить тренировочные металлические элементы.

Подготовка к свариванию

Задаваясь целью как научиться правильно варить дуговой сваркой следует понимать, что безопасность и эффективность сваривания во многом зависит от подготовительного процесса. Приступать к сварным работам следует только после подготовки сварочного аппарата:

необходимо проверить частоту электротока и напряжение, показания в рабочем аппарате и в сети должны быть одинаковыми;
номер электрода подбирать нужно с учетом мощности оборудования;
клемму заземления обязательно необходимо надежно зафиксировать;
проверить все соединения, целостность изоляции кабеля;
электрод поместить в держатель и проверить прочность его фиксации.

Подготовить нужно также свариваемую поверхность. Ее нужно тщательно очистить от ржавчины, следов масла и других загрязнений. Если этого не сделать, то сварочный шов будет с дефектами.

На целостность проверяются и электроды. Важно чтобы покрытие было без сколов и трещин. Нередко требуется сперва прокалить или просушить электроды и только потом вставлять в держатель аппарата.

Особенности и порядок сваривания

Дуговая сварка для начинающих сварщиков считается самой простой и доступной в обучении. Начинать процесс сваривания нужно с розжига дуги, который осуществляется двумя методами:

касание. Под углом 60° размещается электрод, концом которого нужно слегка коснуться металлической поверхности и сразу же поднять его на 3-5 мм. Если все сделать правильно, то должна дуга образоваться;
чиркание. По подготовленному металлу быстро нужно провести самим кончиком электрода и без замедлений поднять его на расстояние 2-3 мм.

Лучше всего зазор выдерживать в среднем 0,5 см, поскольку при его уменьшении электрод будет залипать. Контролировать длину дуги можно также по присутствующему звуку. Наличие резких звуков указывает на то, что зазор чрезмерно большой. Если звук ритмичный и размеренный, то длина дуги постоянная и нормальная.

Начинать сваривать детали нужно сразу же как поймана оптимальная дуга. Плавно и медленно с незначительными колебаниями в стороны электрод перемещается по направлению создаваемого стыка. Когда еще до окончания шва электрод сгорел, то следует вставить второй, отступить примерно 10-12 мм от образовавшего в оборвавшемся шве кратера, повторно зажечь дугу и продолжать процесс, двигаясь вперед.

Обычно стыковые соединения в несколько слоев выполняет:

двумя - элементы, толщина которых не превышает 6 мм;
тремя - детали с диапазоном толщины от 6 до 12 мм;
четырьмя - изделия, у которых больше 12 мм составляет толщина.

Различают также разные траектории движения дуги и выполнять их нужно одновременно:

поперечная. Ширина движений должна отвечать заданной ширине шва;
продольная. Формирует тоненький валик ниточного шва;
поступательная. Способствует поддержанию однообразной дуги, сам электрод при этом перемещается вдоль линии сварного соединения.

Сплошным швом сваривать не рекомендовано, поскольку произойдет перекос металла. При слишком быстрых движениях электродом стык получится неровным и на нем останутся непроваренные участки. Слишком медленно также нельзя электрод вести, потому в металле возникнут дырки от прожига.

Следить необходимо за зазором между свариваемой поверхностью и электродом. Если он очень маленький, то металл попросту не прогреется. Непрочный и неровный шов получится чрезмерно большом зазоре.

Хоть с первого взгляда довольно сложной кажется ручная дуговая сварка для начинающих, но если изучить технологию и следовать инструкции, то научиться сварочному мастерству может каждый.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

14 основных параметров для правильного выбора режима сварки

Чтобы получить качественный сварной шов и надёжное соединение, важно понимать параметры режима сварки, уметь выбирать их и ими управлять. В статье вы найдете основные критерии которые входят в режимы и какие особенности у каждого из них.

Основные параметры режима сварки

Основные параметры режима сварки – его основополагающие критерии по энергетической и механической составляющим процесса:

сила, вид и полярность электрического тока;
напряжение на сварочной дуге;
количественное и качественное описание штучного электрода;
способ перемещения электрода;
количество отдельных проходов при сварке.

Каждый из них следует рассмотреть более подробно.

Основные параметры ручной дуговой сварки начинаются именно с силы электрического тока на сварочной дуге. От неё зависят одновременно скорость перемещения дуги, глубина провара основного металла и общее качество готового шва.

Величина сварочного тока подбирается по фактическому диаметру расходуемого электрода, который прямо пропорционально связан с толщинами свариваемых заготовок. Также на неё влияют пространственное положение электрода, его тип (химический состав), вид и полярность тока.

Если значение будет слишком малым, полноценного провара не получится, возможно образование трещин. Если значение окажется завышенным, не миновать брызг из-за значительной энергии на дуге и в ванне расплавленного металла.

Род и полярность тока

При выборе режима ручной дуговой сварки учитываются род и полярность сварочного тока. При одной величине тока и разных полярностях будет достигаться разное качество шва.

РДС обычно выполняется на постоянном токе. Переменный ток приводит к снижению качества результата.

На прямой полярности

Полярность прямая: электрод подключён к «минусу», а свариваемые кромки – к «плюсу».

При этом режиме качественно свариваются большие толщины металла – из-за повышенной степени нагревания заготовок (больше, чем электрода). Остальные параметры сварки – без изменений.

На обратной полярности

Полярность обратная: электрод подключён к «плюсу», а свариваемые кромки – к «минусу».

С ней удобно варить тонкий металл – из-за пониженной тепловой энергии прожоги возникают гораздо реже.

Технологические параметры сварки не будут полными без учета напряжения на дуге. Типовые значения – от 18 до 45 Вольт.

Основной параметр, связанный с напряжением – длина дуги. Чем короче дуга, тем меньше требуется U и тем меньше тепла будет введено в основной металл.

Сварочная ванна становится больше – но не глубже, появляется вероятность неполного провара.

При короткой дуге с постоянной длиной напряжение будет находиться в районе 20 В – это универсальный показатель.

Тип и марка электрода

Режимы сварки обязательно включают указание и сведения о используемой марки электродов.

Суть заключается в подборе такого химического состава прутка и его обмазки: в ходе расплавления основного и присадочного металлов происходит большое количество химических реакций, в результате чего образуемые вещества кристаллизуются в сварной шов.

Необходимо обеспечивать химический состав металла близкий по составу к основному.

От этого зависят физические и механические свойства соединения. Существуют устоявшиеся сочетания типовых электродов, типа шва и материалов.

Выпускаются электроды для конструкционных, легированных, теплостойких, специальных сталей, они отличаются в основном типом защитного покрытия:

основное: для получения высокопрочного металла при создании ответственных изделий;
кислое: оптимальный тип для низкоуглеродистой стали;
рутиловое: сварку допускается вести прямо по ржавчине
целлюлозное: защищает ванну в разных пространственных положениях, обеспечивая слабое разбрызгивание.

Режим сварки включает в себя также диаметр электрода. Он задаётся с учётом условий создания шва и удобства манипуляций сварщика.

Чем больше толщина заготовок, тем больший диаметр электрода можно применить. В таблице ниже Вы можете ознакомиться с соотношением толщины и диаметра электродов.

Для отдельных корневых проходов многослойных соединения оптимальны прутки до 2,5; 2,6; и 3 мм. При этом первый, коренной, валик варится диаметром до 3 мм, а дальше можно брать повышенный диаметр.

При работе в нижнем и вертикальном положениях масса электрода почти не важна. Сваривание потолочного шва требует минимальной массы в руке, поэтому диаметр тут нужен минимальный.

Также минимальный диаметр электрода важен еще и тем, что им наплавляется небольшое количество металла, которое быстро кристаллизуется, не стекает, а следовательно не образуются наплывы.

Имеет значение и тип обрабатываемого материала. К примеру, для сваривания чугунов рекомендуется малый диаметр электрода – из-за образования небольшой по площади ванны, что вносит минимум паразитного тепла.

При предварительной разделке кромок размер шва увеличивается, подготовка (включая степень подготовки поверхности) и сам процесс сварки усложняется, но это обеспечивает провар изделий большой толщины свыше 5 мм.

Взаимосвязь силы тока и диаметра электрода

Выбор параметров режима является целым делом – из-за взаимосвязанности отдельных величин. Так, если некорректно подобрать диаметр электрода при определённой силе тока, возможны непровар или прогорание металла.

«На глаз» можно выбирать по следующим соотношениям:

диаметр прутка 3 и менее мм: рекомендуется сила тока величиной в интервале от 60 до 95 А;
ф = 4 мм: от 100 до 190 А;
ф = 5 мм: от 160 до 240 А;
ф = 6 и более мм: от 250 до 350 А.

На фактическую работу здесь уже влияют пространственное положение и скорость сварки.

Силу тока лучше всего подбирать, выполняя сварку на небольшом пробном образце.

При ручной дуговой сварке свой вес имеет скорость перемещения электрода. Основное, на что влияет этот критерий – степень заполнения расплавленным металлом образуемой ванны:

малая скорость приводит к образованию потёков металла (особенно при потолочном и вертикальном положениях) сбоку или прямо перед дугой – это гарантирует грубую чешуйчатость шва или даже наплывы;
высокая скорость сварки – отсутствие полноценного расплавления металла в области кромки и образование непроваров и трещин.

Считается нормальной скоростью, если перемещать электрод на уровне до 40 метров в час.

Выбор режимов сварки зачастую завершается уже описанными критериями. Для организации максимальной степени качества готового шва к основным параметрам режима сварки следует добавить ещё несколько не таких известных сварщику-новичку.

Помимо указанных далее критериев электрода и сварного шва нужно также не забыть степень очистки заготовок под сварку (удаление загрязнений, подготовка геометрии кромок).

Траектория движения электрода

Для ручной дуговой сварки характерно большое количество вариантов перемещения плавящегося электрода. В процессе сварки специалист контролирует траекторию его движения – для получения определённого результата.

Движение строго поступательное сводит контроль к расстоянию между прутком и кромками – и как следствие напряжении и силе тока на дуге. Важно смещать электрод равномерно, без «скачков». В ходе этого образуется валик присадочного металла. Он должен быть сформирован одинаковым в поперечном сечении.

Смещение в поперечном направлении ведёт к образованию более широкой сварочной ванны, связывающий свариваемые кромки. Ширина этих смещений обычно не превышает 4-5 диаметров плавящегося электрода.

При комбинировании этих компонентов получаются разные траектории, результатом которых является определённый уровень качества с учётом типа металла, его толщины и режима дуговой сварки. На рисунке ниже приведены различные виды перемещения электрода для разных положений.

Среди параметров режима ручной дуговой сварки этот показатель часто упускается – несмотря на сильную связь с диаметром электрода и типом его обмазки.

Толщиной называют соотношение внешнего диаметра электрода к диаметру металлического прутка. Это понятие определяет конструкцию, которых бывает целых 4 вида:

тонкая: при соотношении от 1,2;
средняя: 1,45 и более;
толстая (называется «качественной»): до 1,8;
особо толстая: более 1,8.

Выражается параметр в устойчивости горения дуги, возможности изменения химического состава шва и степени защиты от атмосферного воздуха.

Это определение не так сильно контролируется – чаще всего в технологии прописан конкретный электрод, для которого уже выполнены все проверки.

В режимы ручной дуговой сварки покрытыми электродами это понятие обычно не входит, так как оно больше относится к механизированному способу. Однако если разобраться, для штучного электрода это тоже справедливо.

Суть заключается в постепенном снижении длины прутка в ходе сварки. Это отражается на электрическом сопротивлении металла как звена энергоцепи, повышении нагрева электрода и постоянном изменении напряжения и силы тока.

Оптимальное качества шва отмечается при сварке первой половиной электрода, дальше начинается ускорение горения и падение напряжения.

Угол наклона электрода

Одним из способов эффективного контроля после регулирования расчётных параметров становится также поведение электрода, в частности – угол его наклона к свариваемому металлу. Взаимное положение шва и электрода влияют на глубину провара и ширину валика.

При направлении острого угла вперед глубина будет небольшой, но вырастет ширина шва. Причина – в нагнетании жидкого металла перед дугой.

При направлении острого угла назад активная зона ванны окажется позади и более активному расплавлению подвергнутся кромки металла. В результате повысится глубина провара.

Что до положения электрода относительно продольной оси шва, рекомендуется отклонение не более 10-15 градусов. Если дуга будет «поступать» сбоку, возможны наплывы расплавленного металла, что снижает качество и товарный вид.

Расположение шва в пространстве

Параметры режима ручной дуговой сварки обязательно включают пространственные условия. Возможны 4-е положения шва, которые обозначаются на упаковке и в инструкциях соответствующим образом.

Каждый из них отличается сложностью и необходимой техникой исполнения:

нижнее: наиболее простое, дуга подводится сверху, видимость и удобство максимальные, шов можно без труда контролировать;
горизонтальное: шов выполняется по горизонтальной линии на вертикально установленных заготовках, здесь нужны подготовка кромок и профилактика вытекания расплавленного металла из ванны;
вертикальное: шов выполняется по вертикальной линии, вопрос выхода металла из ванны ещё острее, что решается применением специальных обмазок и сваркой на короткой дуге;
потолочное: дуга подаётся снизу вверх, что приводит к самым тяжёлым условиям труда сварщика, в отношении ванны требуется короткая дуга и тугоплавкое покрытие электрода, это – техника не для новичков.

Если стоит задача варить в потолочном положении, то нужно использовать способ сварки с отрывом. Дуга зажигается, производится сварка буквально 1-2 сек и дуга обрывается.

Выдерживается пауза 2-3 секунды и снова производится сварка небольшого участка. Этот способ поможет заварить без вытекания сварочной ванны.

Положение электрода и манипуляции им нужно планировать также исходя и из доступного пространства.

Техника сварки всегда учитывает толщину металла. При значительной толщине (более 3-4 мм) рекомендуется варить в 2 и более проходов. Этим более равномерно распределяется вводимое тепло (часть его сбрасывается при технологических паузах) и одновременно снижаются внутренние деформации.

Проще всего это реализовать в нижнем положении, однако опытные сварщики производят необходимое количество проходов и в потолочном.

Суть проста: накладывается первый, корневой, валик (с полным оплавлением обеих кромок), после чего последовательно выполняются все последующие вплоть до технологического наплыва – финального валика.

При этом часто варят участками и обратно-последовательным способом – для компенсации тепловых деформаций в материалах.

Распространён каскадный способ – когда после завершения сварки на участке шва следующий валик накладывается без паузы прямо поверх предыдущего.

Наклон заготовок

Существует проблема сужения зазора между свариваемыми кромками: при подаче тепла естественным образом расширяется металл, образовывается сварочная ванна, из-за чего «доступ» к корневой области затрудняется. В результате возможен непровар и (или) сильная деформация металла.

Предотвратить это можно с помощью планирования взаимного расположения кромок. Рекомендуется «раскрытие» зазора – когда верхняя, лицевая, часть шире нижней, корневой. Оптимальная разница – около 9 градусов. При большем уклоне возможно вытекание расплавленного металла ванны.

Температура окружающей среды

Электродуговая сварка чувствительна к температуре окружающей среды, а также силе ветра. При работе под открытым небом и без защиты от ветра дугу при ручной дуговой сварке будет «сдувать», что критично отразится на качестве.

При низкой и отрицательной температуре воздуха охлаждается и свариваемая сталь. Применение другого сварочного аппарата не поможет — проблемы возникают при сильном перепаде температур, в частности – при кристаллизации металла.

Часть растворённых газов из-за повышенной скорости остывания сплава остаётся в нём, не успевают всплыть неметаллические компоненты и загрязнения – риск образования трещин и пор в мороз гораздо выше.

Работы при температуре ниже 5-10 градусов мороза нуждаются в небольшом предварительном или сопроводительном подогреве заготовок. По толщине – допускается работать без ограничений с листом до 10-15 мм.

Как подобрать сварочный ток

Перед началом фактической работы следует выбрать значение электрического тока – остальные параметры будут либо подогнаны автоматически (как напряжение, «подтягиваемое» по току), либо выстроены «по месту» (положение электрода и скорость работы).

Для бытовых и небольших хозяйственных задач расходные материалы обычно берутся из имеющихся, поэтому основная важность – у тока.

Подобрать его на скорую руку можно с помощью простой таблицы:

№	Металл, мм	Электрод, мм	Сила тока, А
1	до 2	1,6	до 48
2	до 3	2,0	до 78
3	до 3	2,5	до 90
4	до 4	3,0	до 155
5	до 6	4,0	до 190
6	до 8	5,0	до 245
7	до 25	6,0	до 315
8	до 60	8,0	до 390

Если шов становится некачественным, или неустойчиво горит дуга, следует попробовать изменить настройку – сделать немного больше или меньше.

В тех случаях когда идет сильный треск дуга горит не стабильно, ее сложно зажечь, то ток добавляем.

Если образуются прожоги металла или слишком много расплава в сварочной ванне – ток уменьшаем. Как говорилось ранее это лучше всего сделать на пробной заготовке до начала сварки.

Как легко и правильно сваривать металл электродами начинающим

Стать хорошим сварщиком — задача не из простых. Но это значит обеспечить себя востребованной, интересной и высокооплачиваемой работой. В нашей статье Вы найдете подробное и пошаговое описание сути процесса и способов как самостоятельно начать сваривать будь то забор, гараж или теплица.

Азы электросварки

Итак, подробно рассмотрим с чего лучше начать, или же дуговая сварка для начинающих.

Во-первых, вкратце разберемся с теорией сварочных работ. Чтобы понять суть процесса, прежде нужно расшифровать несколько терминов:

Сварочная дуга – это длительный электрический разряд (создающийся с помощью сварочного аппарата) существующий благодаря поддерживаемому электрическому полю, расплавляющий участок стыкуемого элемента. Температура сварочной дуги очень высока, она колеблется от 6000 до 8000 °С.

Длина дуги – это расстояние от конца электрода до изделия. Длина дуги бывает:

короткая — 1-1,5мм;
нормальная-1,5-2мм;
длинная -более 3мм.

Эффективно использование короткой дуги. Именно так обеспечиваются хорошая защита и малое тепловложение при сварке. Чем больше длина дуги, тем хуже защита и выше напряжение на дуге, а вследствие выше и температура шва.

Повышенная температура шва может привести к перегреву металла. Последующим деформациям, а в случае с легированными сталями и к выгоранию легирующих компонентов.

Электрод – металлический стержень, на который нанесен слой того или иного покрытия, улучшающий его свойства. При сварке сердечник электрода расплавляется и формирует шов. Они подсоединяются к сварочному аппарату и через него подводится ток к свариваемому элементу.

Какие же электроды применяют

с основным покрытием
с кислотным покрытием
электроды с целлюлозным покрытием
электроды с рутиловым покрытием

Подбор диаметра электродов осуществляется по таблице, предоставляемой производителем (обычно указываемой на упаковке), выбирают по толщине заготовки.

Сварочная ванна – расплавляемый при сварке участок стыкуемого элемента, где происходит смешивание частиц элемента и расплавленного электрода.

Температура сварочной ванны выше чем температура плавления свариваемого металла, обычно превышение над температурой плавления составляет 100-500°С.

Как происходит сварка плавящимся электродом

Процесс происходит таким образом: зажигается дуга, металл стыкуемой детали и электрода плавятся и перемешиваются в сварной ванне, при остывании расплавленного металла получается сварочный шов. Чем больше сварочный ток, тем глубже проплавляется металл (провар).

Дуговая сварка может осуществляться под воздействием постоянного (DC) так и переменного тока (АС).

Процесс проводимый на переменном токе на практике используется довольно редко из-за того, что горение дуги нестабильно. В основном на переменном токе сваривают толстолистовой металл, поскольку именно при переменном токе возможно получить наибольшую температуру, требующуюся для проплавления деталей.

Также незаменима в случае сваривания намагниченного металла, поскольку в данном случае использование постоянного тока исключается. Из оборудования необходим трансформатор и специализированный сварочный аппарат.

Процесс на постоянном токе наиболее распространена, поскольку сварочная дуга в процессе горит более стабильно, что позволяет получить шов при меньших трудозатратах, также при данном виде сварки образуется меньше брызг, что тоже упрощает работу сварщика. Из оборудования необходим выпрямитель или инвертор.

Обозначениями типов сварки

Зачастую, новички в сварочном деле сталкиваются с различными обозначениями типов сварки MMA, MIG, MAG, TIG. Что же значат эти буквы? Давайте поподробнее разберем каждый из перечисленных типов.

ММА — это ручная дуговая сварка плавящимся штучным электродом. Это самый простой вид сварки, используемый как в промышленности, так и в быту.

MIG — это дуговая сварка в среде инертного газа, механизированная. В качестве плавящейся присадки применяется проволока.

MАG — это дуговая сварка в среде активного газа, с плавящимся проволочным электродом.

MIG/MАG наиболее производительны по сравнению с ММА.

TIG — это дуговая сварка, неплавящимся электродом в среде инертного газа. Как видно из названия, для неё применяют вольфрамовые электроды, имеющие очень высокую температуру плавления (более 3000°С).

Перечислим основные достоинства:

Невысокая цена материалов и сварочного оборудования;
можно осуществлять в различных положениях;
Широкий спектр металлов;
Возможно проведение в стесненном пространстве;

Перечислим основные недостатки:

Сильное влияния на качество сварного шва профессионализма исполнителя;
Наличие значительного выделения вредных веществ, воздействию которых подвергается сварщик;
Невысокая производительность;
Отклонение дуги из-за намагничивания металла

Что нужно для работы инвертором

Сварочный аппарат инверторного типа или источник питания необходимый для создания сварочной дуги. Существует огромное количество различных производителей и марок инверторов, разумеется, цены на инверторы значительно отличаются.

Однако, принцип работы всех инверторов одинаков, различия существуют в вольт-амперной характеристике и качестве оборудования.

Чтобы приступить к работе необходимо:

Сварочный аппарат;
Электроды;
Маска;
Сварочные краги;
Спецодежда (роба) и спецобувь
Молоток (секач) сварщика
Щетка по металлу

Если вы в первый раз решили попробовать себя, выбирайте недорогие материалы и инструменты. Для обучения подойдет сварочный инвертор средней ценовой группы (который можно взять в аренду), электроды 3 мм и маска Хамелеон.

Как правильно сварить металл

Для правильного выполнения процесса необходимо изучить и поэтапно выполнить все операции, описанные ниже.

Также необходимо помнить, что новичку нужно в первую очередь следить за качеством работы, тщательностью выполнения операций и отработкой навыков, а не за скоростью производства работ.

Итак, первый этап – подготовка:

Собираем все необходимые инструменты и приспособления, надеваем спецодежду;
выполняем зачистку кромок детали, обезжириваем их;
подключаем электрод;
выполняем предварительную сборку на прихватки; размер прихватки может быть различным, обычно прихватки выполняют по 10-50 мм, либо в виде точек (для маленьких деталей).

Когда речь идет о работе с трубами, длина прихватки должна быть не менее 2-5 толщин стенки трубы.

Второй этап – сварка элементов. Процесс начинается с розжига дуги. Есть два основных способа:

1ый – касанием: сварочная дуга зажигается при коротком прикосновении к поверхности металла, важно сразу убрать дугу, чтобы не произошло залипание.

2ой – чирканьем: сварочная дуга зажигается при проведении (как спичкой) по поверхности металла. Данный способ предпочтителен, поскольку при нем металлу сложно залипнуть, но он не всегда применим ввиду стесненных условий.

Важный момент при сварке — это наклон электрода.

Если вы усвоите как правильно держать электрод, то сможете избежать многих неприятных последствий. Существуют три основные положения:

1.Углом вперед – сварочную дугу отклоняют от нормали на 30-60 градусов, образуя острый угол между дугой и швом. При таком положении выполняют горизонтальные, а также вертикальные швы, потолочные швы, а также выполняют стыковку труб при отсутствии возможности поворота трубы при сварке.

2. Углом назад – сварочную дугу отклоняют от нормали на 30-60 градусов, образуя тупой угол между дугой и швом. Данное положение подходит для угловых и стыковых соединений.

3. Под прямым углом – между дугой и швом образуется угол 90 градусов. Такое положение наиболее часто применимо в труднодоступных местах.

Движения электрода при сварке

Для получения качественного шва, крайне важно какими будет траектория движения.

Существуют различные способы:

Круговые или же эллиптические — при вертикальном расположении стыка. При выполнении процесса этим способом равномерно прогреваются и провариваются обе кромки. Сами круговые движения выгоняют шлак из ванны.
Движения треугольником. Движение по траектории треугольника чаще всего применяют для угловых швов. Так же как и при круговых обеспечивает хороший прогрев кромок и провар корня шва. Данный способ часто применяется при соединении деталей свыше 6мм.
Проводка электрода по z-образной траектории. Использовать лучше для деталей с толщиной стенки меньше 6мм. Характерен для выполнения процесса в нижнем положении и встык.

Положения при сварке

Различают следующие положения: нижнее, горизонтальное, вертикальное, а также потолочное.

Сложность работ при разных пространственных положениях шва значительно отличается. Самым простым считается выполнение в нижнем положении, детали находятся внизу, а сварщик над ними. Именно с таких швов следует начинать тому, кто не занимался ранее.

Потому что расплавленный металл не вытекает из сварочной ванны, что делает процесс сварки значительно легче.

Следующими по сложности считаются горизонтальные и вертикальные швы. При выполнении вертикальных и горизонтальных швов электродуговой сваркой, стыкуемые элементы находятся в вертикальном положении.

При таком положении есть риск вытекания расплава из сварочной ванны, а следовательно квалификация сварщика должна быть более высокой. Чтобы получить хороший результат при данном положении, необходимо выполнять процесс на короткой дуге, а также использовать электроды со специальным покрытием, препятствующем вытеканию металла.

При выполнении вертикального шва целесообразно вести процесс снизу вверх, дабы образовывать ступеньку, мешающую вытеканию металла. Ведение электрода сверху-вниз допустимо, но при этом возможно ухудшение качества шва за счет вытекания металла, а также не проплавления шва.

Потолочное положение считается самым сложным, ведь помимо того, что физически трудно держать над собой руку длительное время, еще и сложно обеспечить надлежащее качество шва.

Для того чтобы понять как варить потолочный шов, любому сварщику нужна практика. Для выполнения работы, которую не придется переваривать, рекомендуем выбирать электроды с основным покрытием, а также вести процесс на короткой дуге при небольшом напряжении.

Умение выполнять потолочные швы считается признаком квалифицированности сварщика.

Основные ошибки

Теперь, когда мы разобрались с основными моментами при выполнении работ поговорим о распространенных ошибках, связанных с применением электродов, а также о том, как их предотвратить.

Неумение правильно удерживать сварочную дугу. Это приводит к неравномерному расплавлению металла. Результатом становятся прожёги, грубая чешуйчатость и прочие наружные дефекты.

Применение не просушенных электродов. Это приведет к большому количеству пор. Важно хранить сварочные материалы в сухом месте.

Большая длина дуги. Данная ошибка может привести к прожогу и появлению пор.

Скорость перемещения электрода. В результате чего может образоваться непровара или наплывы. Это зависит то того быстрее или медленнее оптимального значения ведется процесс. Скорость сварки, а также силу тока сварщик индивидуально подбирает. Кто-то варит быстро и ток побольше ставит. Кто-то же наоборот более медленно ставя ток меньше. Это приходит с опытом. В начале нужно придерживаться рекомендованных значений.

Угол наклона. От угла наклона во многом зависит глубина проплавления. Углом вперед варят тонкий металл.

Советы начинающему сварщику

Перед началом выполнения работы провести подготовку.
Не забывайте произвести очистку свариваемых элементов от грязи и ржавчины, масла, краски, пыли.
Работы можно проводить только в защитном снаряжении (маска, спецодежда, спецобувь), в противном случае, весьма вероятны травмы при работе.
Подбираем электроды для каждого материала индивидуально. Не варим все подряд уонями.
Электроды просушиваем (иногда можно прогреть резаком, но лучше как положено в печи).
Особое внимание уделите выбору режима.

Читайте также: