Сварная ванна при сварке

Обновлено: 02.05.2024

Важным фактором, влияющим на геометрические размеры и глубину проплавления сварного шва, является пространственное положение шва. Вертикальное положение особенно подходит для глубокого проникновения, так как давление источника и сила тяжести удаляют расплавленный металл из-под дуги.

По этой же причине глубина проплавления увеличивается при сварке под углом во время подъема и уменьшается при сварке во время спуска. В первом случае металл под действием силы тяжести течет по шине в обратном направлении, уменьшая толщину расплавленного слоя в нагретом месте. Во втором случае металл под действием силы тяжести течет к головке шины перед источником тепла, увеличивая толщину расплавленного слоя.

Формирование сварочной ванны

Формирование сварочной ванны является наиболее важным этапом в получении соединения при сварке плавлением. Форма и размер сварочной ванны определяют форму и размер сварного соединения. Последнее в значительной степени определяет эксплуатационные характеристики соединения.

Форма и размеры сварочной ванны определяются границами изотермической поверхности объемного теплового поля, соответствующего температуре плавления металла МНП. Однако такой подход несколько идеалистичен, поскольку при формировании объема расплавленного металла учитывается только эффект распространения тепла в металл за счет теплопроводности.

В реальных условиях сварки он образуется под влиянием ряда сил, действующих на сварочную ванну, в частности, силы тяжести жидкого металла, его поверхностного натяжения и давления источника нагрева. Дуга, которая локально нагревает и расплавляет края шва, оказывает давление на расплавленный металл так, что он выталкивается из передней части ванны, т.е. части ванны с наибольшей интенсивностью нагрева в задней части. Это уменьшает толщину слоя жидкости под дугой и создает условия для углубления ванны. Это приводит к изменению формы зоны расплава. Давление на расплавленный металл определяется разностью уровней h в ванне. Изменение условий сварки оказывает значительное влияние на формирование сварочной ванны и пропорции ее геометрических размеров.

Формирование сварочной ванны при прохождении электродом

Во время сварки источник тепла перемещается вдоль соединяемых кромок, а вместе с ним перемещается расплавленное пространство или сварочная ванна. При дуговой сварке под флюсом сварочная ванна окружена оболочкой (пузырем) из расплавленного шлакового флюса, который полностью окружает ореол дуги и поэтому невидим глазу. При сварке в газовой среде сварочная ванна окружена прозрачной газовой оболочкой; при сварке в защитной дуге сварочная ванна защищена шлаком и газом. В обоих случаях четко виден ореол дуги. При электрошлаковой сварке и вертикальной сварке под флюсом сварочная ванна изолирована от окружающего воздуха слоем шлака на ее поверхности.

Зоны плавления в сварочной ванне

Считается, что пространство плавления при дуговой сварке делится на две области: «голова», где расплавляется основной металл и дополнительные материалы, и «хвост», где образуется сварочная ванна и начинается кристаллизация. Форма сварочной ванны при дуговом процессе в данном случае характеризуется ее длиной, шириной, толщиной и глубиной проникновения в основной металл. Она ограничена изотермическими поверхностями с температурой плавления основного металла.
Объем сварочной ванны варьируется от 0,1 до 10 см3 в зависимости от метода и режима сварки. Сварочная ванна имеет эллиптическую форму, вытянутую вдоль направления сварки 1. В поперечном сечении форма сварочной ванны сильно варьируется в зависимости от режима и условий сварки. Наиболее характерной особенностью дуговой сварки является провар, который близок к полукругу.

В случае лучевой сварки форма ванны напоминает лезвие острого кинжала.

Сварочная ванна при дуговой сварке

Сварочные ванны при дуговых процессах характеризуются неравномерным распределением температуры. Металл нагревается намного выше температуры плавления в головной части ванны, где плавление металла происходит под воздействием источника тепла и где взаимодействие между металлом и шлаком или газом наиболее интенсивно. В хвостовой части ванны температура близка к температуре плавления основного металла. Средняя температура ванны для дуговой сварки под флюсом конструкционной низкоуглеродистой стали составляет около 1800°C. Максимальная температура в этих условиях достигает 2300°C.

Столб дуги, расположенный в головной части сварочной ванны, оказывает механическое воздействие (давление на поверхность расплавленного основного металла). Это давление обусловлено совместным действием упругого удара заряженных частиц о поверхность металла, давлением газа в дуговом промежутке и течением дуги под действием электродинамических сил. Такой направленный поток наблюдается только в асимметричных дугах, т.е. дугах, горящих между электродами с малой и большой площадью поперечного сечения, в данном случае между электродом или сварочной проволокой и основным металлом.
Это давление заставляет жидкий металл выходить из-под основания дуги, увеличивая глубину проникновения по мере погружения столба дуги в основной металл. Давление, оказываемое дугой на поверхность металла, пропорционально квадрату тока, протекающего через дугу.

Это давление может быть увеличено за счет повышения концентрации источника нагрева, увеличения плотности тока на электроде или использования флюса или огнеупорных покрытий, которые образуют гильзу на кончике электрода (сварка с глубоким проникновением). Естественно, чем выше давление, оказываемое дугой на поверхность расплавленного металла, тем глубже столб дуги будет проникать в металл. Это позволяет снизить давление, используемое при сварке с поступательным движением и многодуговой сварке с наклонными углами наклона электродов.

Жидкий металл вытесняется из-под основания дуги силой, действующей на поверхность сварочной ванны при обратном движении дуги в расплавленное пространство. При плотности электродного тока до 15 А/мм2 это смещение невелико и проявляется в виде образования незаполненных углублений (кратеров). По мере увеличения плотности тока электродов наблюдается довольно выраженное смещение металла в сварочной ванне до полного удаления жидкого металла из зоны головки. Это является причиной разного уровня жидкого металла в начале и конце пространства расплава.

Для поддержания этого разность уровней между давлением дуги, Pd, и гидростатическим давлением жидкого металла и шлака, Pg, должна быть одинаковой: если Pd < Pg, металл и шлак заполнят углубление, образовавшееся в конце шва. Если Pd >Pg, формирование шва будет нарушено.

Технология ванной сварки

Рассмотрим, что представляет ванная сварка, какое оборудование нужно для ее проведения, преимущества и недостатки технологии, а также области ее применения.

Соединение металлических деталей с помощью сварки является наиболее надежным. Ее применяют во многих областях промышленности и в быту.

Наибольший интерес представляет часто применяемая ручная ванная сварка. Рассмотрим, что она собой представляет и какое оборудование нужно для ее проведения, преимущества и недостатки этой технологии, а также области ее применения.

Технология сварки ванным способом

В основном проводится ванная сварка арматуры. Свое название она получила благодаря использованию в технологии расплавленного металлического сплава, находящегося в ограниченной концами соединяемых деталей и накладкой в виде скобы области. Это напоминает ванну, наполненную водой. Жидкий металл состоит из расплавов электрода и соединяемых концов изделий. Накладки в виде скоб используются для того, чтобы расплав не мог растекаться во время проведения сварки. Дополнительно с торцов скобы устанавливаются ограничители, обеспечивающие защиту от растекания шлаковой фракции по поверхности стержня. Скобы–накладки и ограничители производятся из низкоуглеродистых сталей. После выполнения работ они остаются в области шва. Применяют также съемные ванночки для сварки арматуры, выполненные из медных сплавов (кроме латуни и бронзы), а также керамические и графитовые. Они являются формами многоразового использования.

Выполняется сварка с помощью одного электрода или несколькими соединенными пластиной электродами (гребенкой) или электродным держателем

Технология позволяет стыковать горизонтально, наклонно и вертикально расположенные стержни.

При горизонтальном расположении изделий для создания ванны стальную скобу приваривают к области соединяемых арматурных стержней в месте их стыка.

Расстояние между свариваемыми торцами изделий должен составлять 1,5-2 диаметра используемых электродов с покрытием.

При соединении вертикально расположенных стержней применяют штампованную стальную форму, которую приваривают к торцу изделия, расположенного снизу. Затем производят расплавление его сечения с помощью дуги. После этого торец верхнего стержневого элемента прихватывают к расплавленому нижнему сечению и продолжают дальнейшее расплавление соединяемых частей. Происходит постепенное заполнение формы образующимся общим расплавом.

Для того, чтобы освободиться от шлака, делают отверстие в форме с помощью прожигания стенки. После проведения сварки его заваривают.

Особенности выполнения сварки

Чтобы Вы могли понять, как правильно выполняется сварка ванным способом, нужно узнать тонкости процесса.

Особенностью выполнения такой сварки является непрерывность процесса. При этом образующиеся после расплавления металла пузыри, состоящие из инертного газа, и шлаки собираются на поверхности металла. Это значительно улучшает качество стыкового соединения.

Расплавить кромочные части соединяемых деталей возможно только при достижении температуры плавления. Для металлов она имеет очень высокий показатель и получается с помощью плазменной дуги. Сварочная работа должна проходить так:

Сначала нужно провести возбуждение дуги, которое возникает при контакте рабочего электрода с металлом. Другой электрод сварочного агрегата предварительно крепится к металлу. При соприкосновении с поверхностью рабочий электрод замыкает цепь, создавая ток в сотни ампер и возбуждая тем самым сварочную дугу.
Затем выполняется сама сварка. Рабочим электродом с возбужденной дугой медленно водят над поверхностью кромок деталей, расплавляя их путем разогрева до температур в тысячи градусов. Сам конец рабочего электрода также подвергается расплавлению.
Полученный расплав создает «сварочную ванну» в замкнутом пространстве. В результате химических процессов между компонентами расплава (торцевых частей и электрода) происходит образование нового сплава. Шлаковые отложения на поверхности и газовые выделения являются благоприятным фактором, т. к. они защищают расплав от соприкосновения с атмосферой до момента его окончательного застывания.
При отвердевании нового сплава образуется прочное соединение деталей. На поверхности «правильного шва» соединения должна образоваться ровная корка из шлаковых компонентов.
Иногда сварщики, пока металл не отвердел окончательно, обстукивают шов, чтобы снять появившееся в металле при сварке напряжение.
Для получения качественного шва электрод при расплавлении не должен неподвижно располагаться в одном месте. Чтобы создать равномерный расплав, его необходимо двигать, прихватывая нерасплавленные части кромки и одновременно двигаясь поступательно по направлению шва.

Применяемое оборудование

Сварочного аппарата, служащего для понижения напряжения 220 вольт и создающего постоянный ток большой силы. В отличие от обычного трансформатора, он называется сварочным инвертором и имеет много дополнительных функциональных режимов. Сейчас выпускаются аппараты небольших размеров, которые можно использовать дома. Они отличаются высокочастотным напряжением в сотни КГц, преобразующим ток в постоянный.
Скобы-накладки (ванночки), которые подбираются в зависимости от вида шва и характера свариваемых изделий. Для горизонтальных соединений, например, используются скобы типов С14-Мn, С15-Рс, С16-Мо.
Для обеспечения защиты расплава в сварной ванне иногда требуется дополнительно создавать среду из инертного газа, т. к. этого требуют характеристики соединяемых материалов. Для этого используют небольшие баллоны с инертным газом, которые есть в продаже.
Плавящиеся электроды с покрытием из стальных, алюминиевых, медных и других сплавов. Для рядовых работ подойдут стержни марок МР-3 и АНО диаметром 2-4 мм, которые всегда есть в продаже. Для конструкций ответственного назначения используют стержни УОНИ.
Защитная маска (маска сварщика). Удобнее для работы маска, которую закрепляют на голове. Также нужна специальная одежда и перчатки, защищающие от ультрафиолетовых лучей и брызг расплавленного металла.

Для чего используют этот метод

металлических арматурных стержней, особенно большого диаметра от 20 до 100 мм;
стыков толстостенных стальных фланцев, изготовленных из полос;
стыков многорядных арматурных конструкций в железобетонных сооружениях.

Ванным способом проводят соединения конструкций большинства крупных железобетонных объектов, имеющих сложный каркас.

Преимущества и недостатки

Широкое использование ванной сварки объясняется ее преимуществами:

технология не требует специального оборудования;
она удобна, потому что может быть выполнена в любом расположении стыков;
с помощью ванной сварки достигается единый прочный каркас конструкции без снижения ее жесткости;
является экономичным видом сварки;
может применяться для бытовых нужд.

К недостаткам ванно-шовной сварки можно отнести требование соблюдать непрерывность процесса, чтобы поддерживать жидкое состояние металла во время работы. Поэтому замену электродов во время процесса не рекомендуют. В случае необходимости такой замены выполнять это нужно очень быстро.

Несоблюдение температурного режима очень влияет на качестве шва. При слишком быстром охлаждении расплава может образоваться много шлака.

Также не нужно допускать слишком быстрого расплавления металла, поэтому дугу на электроде нужно периодически гасить.

Области использования

Применение ванной сварки распространяется на все сферы строительства и машиностроения. Поэтому предприятия, деятельность которых связана с этими отраслями, часто занимаются сварочными работами. С помощью этой технологии производят сварку элементов конструкций не только в строительстве, но и в сельском хозяйстве, автомобильной промышленности, газовой и нефтяной отрасли.

Также ванная сварка широко используется при строительстве дачных домов и приусадебных построек, квартирном ремонте во время перепланировки и других бытовых работах.

Изучив тонкости ванной сварки, Вы можете попробовать выполнить ее самостоятельно. А если у Вас есть опыт таких работ, вы можете поделиться им в комментариях к этой статье.

Все о ванной сварке

Существует множество вариантов сварочных технологий. Однако именно поэтому нельзя ограничиться знанием только отдельных методик. Знать все о ванной сварке важно всем сварщикам, даже тем, кто не собирается заниматься такой работой.

Что это такое?

В технологических описаниях очень часто говорится, что ванная сварка — это наиболее надежное и эффективное решение. Подобный метод находит применение и в индустриальных, и в «бытовых» сварочных работах. Сварочной ванной принято именовать тот сегмент шва, где металл достиг точки плавления, и куда попадает материал присадки. Открытие подобного феномена произошло в 1903 году во время исследования процесса ацетиленовой сварки. Специалисты давно выяснили, что сварочная ванна очень даже непроста.

Кажущийся однородным объект на деле состоит из:

области с неполным плавлением металла;

участка, где происходит нормализация;

участков частичной кристаллизации и перекристаллизации;

вручную либо с применением средств механизации;

под прикрытием флюса;

в окружении углекислоты;

Плюсы и минусы

В процессе расплава на всем протяжении прутки подогреваются равномерно. Процесс не требует никакого специфического оборудования и снаряжения. Каждый пруток для ванной сварки позволяет без проблем подобрать подходящую форму сообразно общему размеру. Стоимость используемых расходных материалов доступна практически любому сварщику. При использовании ванной сварки отпадает необходимость кантовать конструкции.

Отследить качество выполняемой работы несложно. Для этого применяют неразрушающий контроль гамма-лучами. Однако у ванной сварки есть не только убедительные плюсы, но и не менее актуальные минусы. Каждая стальная ванна может быть применена максимум один раз. Сварщикам придется скрупулезно следить за тем, чтобы температура шва не отличалась от заданной планки.

Порой достаточно всего небольшого отклонения, чтобы произошли необратимые деформации сварочного шва. Расход сварных ванночек велик, и это точно не способствует экономии. Приготовление к работе должно происходить очень аккуратно, и этот процесс занимает немало времени. Охлаждать металл тоже придется долго, иначе образуется значительное количество шлаков. Впрочем, при аккуратной работе эти проблемы не слишком актуальны.

Где используется?

Главнейшая область применения ванной сварки — это соединение арматуры разных диаметров и колонн. Без арматурных элементов невозможно представить каркасно-монолитное строительство. Их используют в:

перемычках для окон и дверей;

конструкциях цокольных этажей;

В домашних условиях ванную сварку арматуры применяют, чтобы создавать опоры для бетонной стяжки полов. Но этот метод используется не только при работе с арматурой и даже не только в работе со строительными конструкциями. Он нужен, чтобы:

чинить сельхозтехнику и автомобили;

работать с подвижным железнодорожным составом, кораблями, летательными аппаратами;

выпускать крупные промышленные металлоизделия, машины;

налаживать работу трубопроводов, нефтедобывающего и газодобывающего оборудования;

обеспечивать нормальную жизнедеятельность в других сферах.

Оборудование

Ванная сварочная технология имеет множество разнородных вариантов. Для таких работ можно применять даже простые дуговые аппараты ручного типа. Выпуски закрепляются в стальные скобы. Распространен еще и полуавтоматический метод. Сварочная ванна создается тогда внутри формы из специальной керамики. Подобное решение привлекательно:

отсутствием необходимости в накладках (и затраты на них тоже отпадают, конечно);

меньшим расходованием ресурса электродов;

созданием гармоничных швов гладкого вида.

При ванно-шлаковой методике в основном применяют формочки на базе сплавов, содержащих медь. Каркасы из металла, несущие стены, туннели, различные опорные конструкции в основном соединяют вручную. Нет особой необходимости в механизации и при сварке строительной арматуры. Съемные ванночки, в отличие от стальных, можно применять многократно. Какой-либо другой специальной аппаратуры и приспособлений не потребуется.

Технология

Подготовка

Разумеется, ванная сварка требует подготавливать поверхность не менее тщательно, как минимум, чем другие методы. Стоит руководствоваться простым правилом: если дефект можно убрать до начала работы, именно так и должно быть сделано. Подготовка касается, безусловно, не только металла, но и самих сварщиков. Нужно использовать спецодежду и обустраивать рабочее место как следует. Обязательно надо предусмотреть все меры профилактики против поражения током.

Обработка кромок на деталях толщиной менее 3 мм не нужна. Относительно тонкие изделия соединяют при помощи плоской кромки. Более толстые конструкции объединяют с помощью кромок в форме X или V. Для максимальной точности работ рекомендуется выполнять подготовку в холодном режиме. Термообработка проводится главным образом при подготовке к сварке труб.

Выбор сварочного аппарата на постоянном или переменном токе зависит прежде всего от конкретных решаемых задач. Для ответственных соединений и для работы с алюминием желательно подготовить устройство, способное работать в атмосфере инертного газа. На трубах без скосов обязательно производится подготовка фасок. Их делают под углом от 60 до 70 градусов.

Внимание: очистка металла на таких местах выполняется не менее аккуратно, чем на других подлежащих свариванию поверхностях.

Вот еще несколько моментов:

ванная сварка ржавого металла крайне нежелательна;

все изделия следует тщательно закрепить;

зазор между стыкуемыми деталями и конструкциями следует выверять по технологическим нормативам и стандартам (а в сложных случаях — пользоваться инженерными консультациями);

сварку разнородных металлов и сплавов должны выполнять только опытные специалисты.

Процесс

Варить металл ванным способом можно только со специальными накладками. Их применяют, чтобы расплавленный металл не утекал произвольно. На торцах скоб ставятся ограничивающие элементы. При отсутствии их неизбежно сильное растекание жидкой массы по стержню. Как накладки, так и ограничивающие элементы преимущественно делают из сталей с низким содержанием углерода.

Ванная методика позволяет соединять стержневые конструкции, расположенные по вертикали, по горизонтали и под наклоном. Горизонтальный вариант подразумевает приваривание стальной скобы к точке стыка. Дистанция между соединяемыми деталями должна быть не меньше 1,5 и не более 2 сечений применяемых электродов. Сами электроды должны иметь специальное покрытие. Вертикальные стержни варят, предварительно наваривая формочку из штампованной стали к торцу нижней конструкции.

Следующий шаг — расплавление того самого торца напрямую дугой. Примыкающий сверху торец осторожно, но энергично «прихватывают». После этого аккуратно и плавно расплавляют обе грани. Форма должна планомерно заполняться образующимся расплавом. Избежать скопления шлака помогает прожигание особого отверстия в стенке ванночки.

Важно: ванная сварка должна вестись беспрерывно. Малейшая остановка в процессе грозит очень неприятными последствиями. Чем больше выход пузырей и шлаков в верхнюю часть шва, тем качественнее будет стык. Застывать металл обязательно должен ровным слоем. Часто профессионалы специально выстукивают еще не остывший стык, снимая напряжение; перед этим, в процессе самой работы, электродом нужно манипулировать поактивнее.

Новый электрод облегчает розжиг электрической дуги. Многократно использовавшийся проводник перед началом работы требует ударить энергично о твердую поверхность. Несколько точечных ударов разобьют пленку окислов, и потому работа будет проще. Длина дуги точно соответствует сечению электрода (коэффициент от ½ до 1,2). Рекомендация: чтобы шов был максимально качественным, требуется держать электрод близко к поверхности.

Начинающим сварщикам советуют создавать максимально короткую дугу. Тренироваться в таком режиме придется очень тщательно и неоднократно. Скорость прохождения по шву должна быть одинакова на всем протяжении. Если это правило нарушается, велика вероятность получить некачественное соединение. Сила тока должна быть выставлена на аппарате в точном соответствии с видом изделия и габаритами проводника.

Угол наклона электрода должен быть выдержан в очень узком диапазоне. Чрезмерно сильное отклонение от прямой вызывает неравномерность дорожки. А если вести инструмент слишком прямо, плотность «чешуек» вырастает, и появляется высокий валик со значительным количеством шлака.

В следующем видео рассказывается о том, что такое сварка в ванной.

Как правильно варить сваркой?

Сварка металла может пригодиться при рутинных работах на даче, в гараже, при обустройстве дома. Возникает потребность не приглашать всякий раз специалиста, а научиться ей самому. Что-то подварить, отрезать, соединить – все это рядовые операции, которые действительно можно научиться выполнять самостоятельно. И, конечно, хотелось бы делать это правильно, безопасно и эстетично.

Особенности процесса

Сварка металлом – это наиболее прочное соединение материала: детали конструкции сплавляются в одно целое. Это случается за счет высокотермического действия. Большая часть современных устройств сварки для расплавления металла созданы на потенциале электрической дуги. Аппараты разогревают металл в области действия до термических показателей плавления, и это осуществляется на малой площади. Поскольку задействуется электродуга, такая сварка будет считаться электродуговой.

Электрическую дугу образовывает постоянный либо переменный ток. Переменный ток используется для деятельности сварочных трансформаторов, постоянный – для функционирования инверторов.

Работать с первым прибором труднее: из-за переменности тока электрическая дуга «скачет», да еще и конструкция довольно тяжела. Рабочий процесс сопровождается характерным шумом. А еще трансформатор немало «садит» сеть. Скачки напряжения в этом процессе тоже не редкость.

Инверторы же работают преимущественно от сети 220 В. И вес, и параметры у них более удобные, техника далеко не шумная, на напряжение такого влияния нет. Дугу вызывает постоянный ток, то есть она не «скачет», контроль над ней проще. Потому учиться самостоятельно варить сваркой специалисты советуют именно с инвертором. Это и более правильно с точки зрения техники безопасности.

Что необходимо?

Сварка в определенном смысле – процесс даже творческий. Требует внимательности, аккуратности, некоторого чутья. Но процедура эта грязная и в отношении безопасности рискованная. Можно получить ожоги, повредить глаза и легкие. Ведь в легких будет постепенно скапливаться опасный осадок.

Потому работа требует строгой защиты, неукоснительного выполнения техники безопасности.

Инструменты и средства защиты

Для защиты лица нужна маска с особым фильтром, которая не пропустит ультрафиолетовое излучение и защитит глаза. С той же целью используются щитки и экраны. Потребуется брезентовый костюм, включающий брюки и куртку, который оберегает от металлических брызг. Нужны и перчатки. Все это предохранит сварщика от попадания на тело и одежду расплавленного металла.

Из инструментов используются:

прибор для сварки и электроды;
молоток и щетка из металла (ими по окончании работы удаляют шлаки);
элементы из металла, на которых начинающий сварщик будет тренироваться;
ведро с водой – как помощь при возникновении экстремальной ситуации.

Потребуются и шаблоны, по которым можно будет проверять правильность шва. Диаметр электрода выбирается относительно толщины металлолиста.

Электроды

Электроды могут быть разных марок и разновидностей, их выбор зависит от металла приварок. На всех электродах имеется маркировка, она информативна для пользователя, и научиться читать эту маркировку не так трудно.

Сверху электроды стандартно покрывают обмазкой, что дает им качества, необходимые для соединения разных металлов. При дуговой сварке потребуются устройства, которые проводят ток по швам. Часто это проволока из специального порошка. Но если речь идет о новичках-сварщиках, то имеет смысл использовать электроды в виде твердой стержневой структуры, покрытой спецсоставом. Ровное соединение, таким образом, сможет оформить даже начинающий сварщик.

В основном используют стержни, диаметр которых составляет 0,3 см. Электроды меньшего диаметра применяются, если нужно соединить тонкие металлические листы. А для использования электродов крупных диаметров нужна и более мощная, адекватная им техника.

Как выполнять работы?

Процесс сварки – это технология, отличающаяся высокотемпературными условиями. Чтобы провести ее грамотно, нужно сформировать и удержать электродугу от электрода к той детали, которую надо приварить. Под воздействием дуги расплавится материал основания и металлический стержень. Сформируется так называемая сварочная ванна, где главный и электродный материал перемешаются. И значения этой ванны будут зависеть от режима сварочных работ, от места работы, от того, с какой скоростью перемещается дуга, от параметров кромки. Обычно ее ширина соответствует 1,5 см, глубина – 0,6 см, а длина – 3 см.

В процессе расплавления электродное покрытие сформирует газовую специальную зону в области самой дуги и поверх сварочной ванны. Эта спецзона вытеснит из рабочего участка воздух, что не даст произойти реакции расплава и воздуха. Там же присутствуют пары металлов. Поверх соединения образуется шлак, который также не даст реакцию расплава и кислорода. При поэтапном устранении электродуги сформируется соединение, объединяющее детали сварки. Сверху соединения будет защитная шлаковая прослойка, которая потом уберется.

Если предстоит обучаться сварке с нуля, то работать следует под наблюдением мастера. В одиночку, без контроля, да еще в домашних условиях процесс опасен. А с мастером и недочеты будут быстро устранимы, и важные рекомендации по ходу дела он даст. Быстро освоить все самому крайне проблематично.

Как подготовить сварочный аппарат к работе?

Нужно проверить ток и напряжение. Показатели должны быть равны и в устройстве, и в электросети.
На инверторе надо выставить расчетные данные мощности тока, которые будут соразмерны конкретному диаметру электрода. Настроечный блок предложит выбрать напряжение, и его нужно выставить. Подсоединение осуществляется спецвилкой и наконечником.
Заземление следует прочно закрепить. Проверить изоляцию провода, который должен пребывать в держателе.
Если есть необходимость, можно пользоваться спецудлинителем, который подключается без промежуточного шва.
Если в доме или гараже не исключены перепады напряжения, они могут разом вывести сварочный прибор из строя. Потому электрический стабилизатор в такой ситуации точно лишним не будет. Он обеспечит поддержание напряжения.

Далее нужно сказать про выбор тока и зажигание электрической дуги. Ток, конечно, ключевой параметр сварки, влияющий на тип и характер соединения. Силу тока обеспечит и положение изделия, и параметры электрода. Например, самый большой показатель принято выставлять, чтобы сварить горизонтальные конструкции.

Вертикальные швы требует меньшей на 15% силы тока, а потолочные швы – меньшей на 20% силы тока.

Другие важные параметры сварки.

Зажигание дуги. Делать это можно двумя путями. Первый путь – касание. Электрод устанавливается под углом 60 градусов, им неспешно ведут по покрытию. При появлении искр нужно совершить касание электродом металла и приподнять его не выше 0,5 см. Если все успешно, появится электродуга. Если она не появилась, скорее всего, нужно увеличить силу тока. Второй способ – чирканье. Нужно установить электрод к покрытию изделия и осуществить действие, напоминающее зажигание спички.
Наклон/движение электрода. Когда зажечь и поддержать электродугу получается без проблем, можно приступать к направлению валика. Электрод аккуратно перемещается горизонтально с несильными колебательными движениями. Расплав будто бы загребают к середине электрической дуги. Получается ровное соединение с небольшими волнами. Новички делают наклон в 70 градусов, по вертикали можно незначительно отклониться.
Выгорел электрод при сварке. Если дело развивается именно так, процесс нужно приостановить. Выгоревшую деталь меняют, шлак устраняют, сварку продолжают. Примерно в 1,2 см от сформированного соединения зажигается дуга. Электрод к углублению нужно поднести так, чтобы появился металлический справ из двух электродов.
Как перемещается электродуга. Поступательно – относительно оси электрода. Так легко поддерживать дугу. Продольное – это обычное соединение, но тонкое. Чтобы его зафиксировать во время перемещения электрода, нужно сделать поперечные движения. Поперечное перемещение помогает получить нужную ширину соединения, которая подбирается с учетом габаритов и месторасположения соединения.

При сваривании важно проплавлять кромки заготовок для получения соединения нужной формы.

Выполнение различных швов

По месту расположения швы могут быть вертикальными, горизонтальными, потолочными, наклонными.

Выполнение шва:

подготовить пластины;
включить инвертор, выставить ток;
между пластин сделать небольшой зазор, создать сварочные ванны;
сделать сварочное соединение;
отбить шлак.

По такому алгоритму делается каждый шов, но на фото можно увидеть визуальные различия процесса.

В зависимости от конструкции соединения швы могут быть стыковыми, тавровыми и внахлест. Обучиться выполнению швов можно опытным путем, с ориентиром на подробные фотоинструкции. Красиво сваривать получится со временем. Главное – начать и пробовать работать с железом.

Как сварить трубопровод?

Преимущественно стыковой шов применяется при сваривании трубопровода. Каждая кромка проваривается по высоте стенок. Чтобы уменьшить наплыв в трубе, нужно отрегулировать наклон электрода по горизонтали в 45 градусов. Высота соединения равна 0,2 см, ширина – 0,7 см. Если же сваривать внахлест, высота изменится до 0,3 см, ширина останется той же.

Чтобы приготовиться к сварке трубопровода, необходимо:

заготовку хорошенько очистить;
деформированные торцы обрезать или выпрямить;
кромки зачистить.

Далее уже можно приступить непосредственно к сварке. Каждый стык обрабатывается. Поворотные и неповоротные соединения нужно обработать в 2 слоя (хотя бы в 2 слоя, возможно, и больше). Например, если ширина стенок до 1,2 см, то слоев нужно 3. А если ширина уже 2 см, то потребуется 4 слоя.

Что характерно для сварки трубопровода, так это то, что каждое накладываемое на стык соединение очищается от шлака, и только потом приступают к следующему. Самым важным точно будет первый шов. Его обязательно проверяют на трещины. Если таковые обнаружены, сварку нужно произвести снова. Второй слой и последующие делают с неспешным проворотом труб.

Внимание! Важно сохранять смещение окончания и начала слоев по отношению к предыдущему на 3 см. Последний слой делают с плавным перемещением на основной металл при ровном покрытии.

Частые ошибки новичков

Новички действительно многого могут не знать. Даже выбор полярности при сварке инвертором может стать проблемой. Она будет выбрана неправильно, и формирование соединений станет некачественным. Иногда из-за неправильного выбора полярности случается даже прожиг детали.

Чаще всего допускаются 4 базисные ошибки:

начинающий сварщик пренебрегает техникой безопасности и получает травмы;
сварочный автомат выбран неправильно;
электроды некачественные или просто неподготовленные;
сварщик приступает к работе без пробных швов, тренировок, отработки базовых швов.

Многое будет постигнуто с практикой. Например, если шов получился неровный, скорее всего, движение электродом было слишком быстрым. А если в металле случился прожиг, скорость ведения шва, наоборот, медленная. Если же шов и неровный, и плоский, угол электрода к поверхности выбран неверно. Если после сбивания шлака сварщик обнаружил, что проварки металла не случилось, значит, выбран слишком малый зазор между поверхностью и электродом.

Самостоятельное обучение сварке похвально, но в допустимых пределах. Брать уроки у мастера – выгоднее и безопаснее. Подкрепить знания видеоуроками, фотоинструкциями, текстовым материалом (к которым можно вернуться, перечитать, создать теоретическое понятие) – значит, обезопасить себя от возможных ошибок.

Как правильно варить сваркой, смотрите далее.

Технология соединения с помощью ванной сварки

Виды и способы сварки

Ванная сварка используется для соединения сплошных металлических изделий по всему сечению. В результате получают прочную конструкцию без слабых мест.

Требования и ГОСТ

Запрещено выполнять работы в условиях нестабильного электроснабжения, при отклонении напряжения от номинального более 5%, на неисправном оборудовании (п. 1.15).
Соединение сдвоенных арматурных стержней данным методом могут проводить только сварщики с соответствующим удостоверением.

Механизированную сварку прутков производят под флюсами следующих марок (п. 3.4.1):

встык – АНЦ-I, АН-8, ФН-7, АН-22;
Т-образно, в т.ч. с колоннами – ФК-3, АНЦ-1.

Сфера применения

Ванную технологию используют в следующих отраслях:

В строительстве. Чаще всего сварку ванным способом используют для сращивания арматуры диаметром более 20 мм и изготовления закладных деталей для железобетонных конструкций.
В транспортных сетях и трубопроводах. Так варят рельсы и крупноразмерные фланцы, набираемые из нескольких пластин.
В машиностроении. Изготавливают составные валы и другие детали.

Основные особенности ванной сварки

В качестве источника энергии для нагрева заготовок используют электричество.

Соединение выполняют за 1 раз в полном объеме. Работу нельзя приостановить, чтобы продолжить спустя некоторое время.

По сравнению с традиционным ванный способ сварки менее требователен к подбору диаметра электрода по толщине соединяемых изделий. Часто используют расходник максимально возможного для данного аппарата сечения.

Технология сварочной ванны

Соединение арматурных стержней и других элементов сплошного сечения осуществляют следующим образом:

Их устанавливают в кондукторе с некоторым зазором.
Ограничивают пространство между заготовками с 3 сторон специальными накладками или U-образной скобой.
Плавящимся электродом нагревают торцы до разжижения. Их необходимо постоянно поддерживать в таком состоянии, перемещая инструмент от одного изделия к другому. Постепенно зазор между ними заполнится расплавленным металлом.

Различают ванную и ванно-шовную технологии. Во втором случае накладку приваривают к заготовкам фланговыми швами. В результате она усиливает стык, воспринимая часть нагрузки.

С использованием одного электрода

Для заполнения сварочной ванны 1 расходника не хватает. Так, для соединения арматуры диаметром 28 мм требуется 3 электрода толщиной 4 (мм).

Поскольку работу прерывать нежелательно, расходники приходится быстро менять (допустимая пауза составляет 3-5 секунд).

Многоэлектродная сварка

Проще формировать шов одновременно несколькими расходниками – т.н. гребенкой электродов. До начала работ их прихватками крепят к стальной пластине так, чтобы часть ее оставалась свободной. Этот хвостовик помещают в электрододержатель.

После выполнения сварного шва огарки отбивают и используют пластину повторно.

Техника исполнения не отличается от 1-электродного способа.

Плюсы и минусы метода

К достоинствам ванной сварки относят:

Высокую прочность, надежность и долговечность соединения.
Возможность вести работу в любом пространственном положении.
Простоту реализации. Не требуется сложное и дорогостоящее оборудование, используют традиционные сварочные аппараты. Скобы выпускают в широком ассортименте под любой диаметр арматуры.
Возможность изготовить жесткий арматурный каркас любых размеров. Альтернативный способ крепления стержней с применением вязальной проволоки в случае с крупногабаритными конструкциями не способен обеспечить такой результат.

Повышенный расход электродов.
Энергозатратность.
Повышенная стоимость работ из-за потери стальных скоб – они привариваются к стержням.

Последний недостаток можно нивелировать, используя многоразовые формы из графита или керамики.

Как выполнять ванную сварку

Соединяемые заготовки очищают от грязи и ржавчины. В противном случае шов будет иметь много дефектов.

Необходимое оборудование

Сварочный аппарат переменного или постоянного тока.
Кондуктор, струбцины или иные приспособления для неподвижной фиксации заготовок.
Ванночки из стали, меди, керамики или графита. Первая разновидность является одноразовой. Существуют формы 2 типов – для вертикальных и горизонтальных соединений.
Плавящиеся электроды. Наилучшее качество обеспечивают расходники с покрытием основного типа (фтористо-кальциевым), например УОНИ-13/45. В такой обмазке нет органических веществ, поэтому расплав не насыщается водородом. Начинающим будет сложно работать с этими расходниками. Им лучше воспользоваться рутиловыми МР-3, АНО или аналогичными.
Баллон с инертным газом. Защищает металл шва от окисления в случае применения тугоплавкого электрода (сварка полуавтоматом и автоматом).

В качестве аппарата можно применять самый простой сварочный трансформатор. Более удобен в работе инвертор. Он обладает следующими преимуществами:

Малыми размерами и весом. Масса устройства составляет всего 3 кг. Уменьшение габаритов трансформатора обусловлено применением специальной схемы, увеличивающей частоту переменного тока до 40-60 кГц.
Высоким значением напряжения холостого хода. Это облегчает розжиг дуги, что особенно необходимо при использовании электродов с основной обмазкой. Из-за присутствия фтора она затрудняет горение.
Наличием дополнительных функций, облегчающих розжиг и поддержание дуги («горячий старт», «форсаж разряда», «антизалипание»).
Высоким КПД.

Одноразовые стальные марок С14-Мн, С16-Мо, С15-Рс.
Керамические.
Из графита марок ЭЭГ, ЭГО, ГМЗ, ППГ, ЭГ1.
Из меди М1 или М2.

Применение многоразовых накладок дает двойной эффект:

снижается расход стали на каждый стык;
обеспечивается большая толщина защитного слоя бетона, в то время как при наличии стальной формы она сильно сокращается.

Выбор режима

Основными параметрами режима сварки являются:

Первую величину подбирают по размеру заготовок. Данные для ванного способа отражены в таблице:

Читайте также: