Технология сварки металлоконструкций ручной дуговой сварки

Обновлено: 19.05.2024

Ручная дуговая сварка остаётся самой популярной среди профессионалов и любителей, благодаря ряду факторов: мобильность – для работы не требуются баллоны, газовые редукторы, шланги и другие дополнительные средства; универсальность – можно соединять между собой различные металлы и сплавы; простота освоения – технологические приёмы давно известны, доступно большое количество литературы, благодаря которой специалист с небольшим опытом сможет положить качественный шов.

Основы РДС. Плюсы и минусы

Создание неразъёмных конструкций при помощи РДС основано на расплавлении кромок деталей с одновременным заполнением сварочной ванны жидким металлом покрытого электрода. Защита осуществляется при участии обмазки, которая при нагревании закрывает рабочую зону плёнкой и смесью газов, вытесняя вредные примеси и кислород.

Благодаря этому, работы можно проводить как в помещении, так и на улице. Влияние ветра при этом минимально в отличие от сварки в среде защитных газов. Кроме самого сварочного аппарата и электродов, ничего не требуется, поэтому быстрое перемещение оборудование по площадке не вызывает трудностей.

Минусом можно считать сложность работы с вертикальными и потолочными швами, сварщику в этом случае требуется иметь некоторый опыт и соответствующую квалификацию.

Также отрицательным моментом признаётся низкая производительность труда по сравнению с применением полуавтоматического оборудования.

Три основных типа соединений

ГОСТ 5264-80 описывает все типы стандартных соединений, используемых на производстве. Если используются стыки, которые не описаны в перечне, то в сопроводительной документации (чертеже) конструктор делает сноску с обозначением параметров шва.

Стыковое – применяют при сварке листов, плоских деталей. Бывают: с отбортовкой кромок, с разделкой или без, на съёмной или постоянной подкладке.
Угловое – для соединения элементов, при котором кромка одного из них упирается в плоскость второго под углом, отличном от 0 градусов.
Нахлёсточное – используется при монтаже деталей, при этом сторона одной накладывается на плоскость другой.

Основная цель создания неразъёмного соединения – обеспечение достаточной прочности для эксплуатации металлоконструкции.

Как правильно выбрать диаметр электрода

Условно можно разделить толщины свариваемых деталей на три группы:

тонкие – до 2 мм. Для работы выбирают электроды 2-3 мм;
средние – от 2 до 20 мм. Используют электроды от 3 до 4 мм;
толстые – свыше 20 мм. Корень шва может провариваться электродами 3-4 мм, а затем рекомендуется работать с пятимиллиметровыми.

Важно: при одном и том же токе тонкий электрод даёт больший провар основного металла, чем толстый. Но производительность работы снижается: приходится чаще их менять.

Для облегчения сварки в вертикальном и потолочном положениях лучше использовать электроды не толще 4 мм.

Примерная стоимость электродов на Яндекс.маркет

Принцип подбора сварочного тока

При выборе параметров сварки следует ориентироваться:

на толщину металла;
на диаметр электрода;
на положения будущего шва – горизонтальное, вертикальное, потолочное.

Производители электродов размещают на упаковке таблицу с рекомендованными параметрами, но при сварке разных сплавов значения могут быть другими. Для более точного подбора тока лучше попробовать разные режимы на обрезках металла, ориентируясь на указанные в таблице.

При сварке в вертикальном положении ток уменьшают на 10-15%, а для создания потолочных швов – на 20-30%.

Два способа зажигания сварочной дуги

В начале работы нужно зажечь дугу. Для этого применяют два способа:

постукиванием электрода об основной металл – нужно коснуться кончиком поверхности и при появлении столбика дуги отвести стержень на расстояние, при котором он будет устойчиво гореть;
чирканьем – электрод нужно провести по металлу, как спичкой по боковине коробка до его загорания, и также отвести на нужное расстояние.

Важно: электроды, кончики которых покрыты графитом (в виде тёмно-серых колпачков), зажигаются легче.

В процессе сварки приходится отрывать стержень и прерывать процесс. Чтобы снова легко можно было зажечь электрод, нужно обломать выступающую обмазку для обнажения металлического стержня.

Скорость сварки. Длина дуги

Скорость сварки зависит от величины тока и диаметра электрода. Тонкие металлы следует варить быстро, чтобы избежать прожига. Толстые, наоборот, медленно для обеспечения хорошего провара. В каждом случае скорость ведения электрода определяется индивидуально.

Также влияние оказывает наклон стержня – углом вперёд, назад или под 90 градусов:

углом вперёд – устанавливается наклон 30-50 градусов. Обеспечивается надёжная защита сварочной ванны. Если впереди образуется много шлака, то угол уменьшают. Глубина провара при этом способе минимальна;
90 градусов – степень проплавления деталей средняя. Применяют при невозможности вести электрод иным способом;
углом назад – обеспечивается максимальный провар основного металла. Защитный шлак движется вслед за электродом, не мешая работе. Применяется чаще всего в нижнем положении, при создании корневых швов.

Длина дуги определяется расстоянием между кончиком электрода и кромками металла:

короткая – в среднем 3-4 мм. Обеспечивается максимальное проплавление детали и устойчивое горение. Используется чаще всего;
длинная – свыше 4 мм. Даёт минимальный провар. Поскольку дугу сложно удержать и при этом возникают трудности с формированием шва, от сварщика требуется опыт и высокая квалификация. Применяется при сварке тонких деталей во избежание прожогов.

Чтобы создавать качественные швы, нужна тренировка. Для этого рекомендуется перед проведением работ потренироваться на ненужных деталях, экспериментируя с настройками аппарата, скоростью ведения электрода и его положением относительно направления сварки.

Техника, основные приемы ручной дуговой сварки

При создании шва в нижнем положении применяются стандартные приёмы. Чаще всего применяют три:

Ведение электрода вдоль кромок с минимальными колебаниями – используют при сварке угловых соединений, стыковых и нахлёсточных, при монтаже труб (формирование коренного шва). При этом нужно захватывать кончиком обе кромки и не задерживать электрод в середине стыка.
Перемещение «ёлочкой» – применяется при сварке последующих швов (после корня) и облицовочных (наружных).
Способ «восьмёркой» – при таком способе происходит максимальное проплавление кромок, поскольку электрод задерживается на них. Годится для сварки толстых заготовок.

Если применяется сварка «ёлочкой» вертикальных швов, то возможны 2 варианта – полуокружности направлены либо вверх, либо вниз. В первом случае удобно поддерживать стекающий металл, но сложнее удержать дугу. Оптимальный способ выбирается исходя из предпочтений сварщика.

Какие хитрости используют сварщики

Для облегчения сварки в разных положениях применяются способы:

Чтобы избежать деформации детали после сварки, нужно правильно их собрать. По окончании прихватывания торцов металлоконструкция должна быть жёсткой.

Советы по выбору оборудования

До покупки аппарата нужно определить:

какие работы требуется выполнять – для бытовых нужд достаточно приобрести небольшой инвертор, выдающий на выходе ток 190-200 ампер. Этого хватит для сварки листового металла, уголков, арматуры на даче или в гараже. Такие аппараты не требуют сети 380 вольт, удовлетворительно переносят просадки напряжения, их вес и габариты позволяют работать на высоте;
толщины свариваемых деталей – чтобы соединять толстые заготовки, требуется профессиональное оборудование. На выходе потребуется большой ток – более 200-250 ампер. Особенно это важно для длительных операций: наплавок, создания габаритных конструкций. Но мощные аппараты вынудят оборудовать участок промышленным электрощитом с напряжением 380 В;
требуется ли универсальный аппарат – если впоследствии нужно будет использовать аргонодуговую или полуавтоматическую сварку, то есть смысл обратить внимание на комбинированные инверторы: такие, которые позволяют подключать соответствующие горелки и газовое оборудование. Они стоят дороже, но позволят окупить себя благодаря выполнению множества вида работ.

Совет: рекомендуется приобретать аппараты фирм, зарекомендовавших себя на рынке. Важен срок гарантии производителя. Ряд компаний уверяет, что их продукция способна прослужить до 5 лет.

При покупке нужно обратить внимание на дополнительные функции:

Форсаж дуги – при скачках напряжения электроника самостоятельно увеличивает величину тока, уменьшая вероятность залипания электрода.
Защита от перегрева – внутри корпуса установлен датчик, отключающий аппарат при приближении температуры к критической. Благодаря этому предотвращается повреждение электронных элементов.
Горячий старт – облегчает зажигание электрода. В момент прикосновения к детали сварочный ток на короткое время увеличивается выше установленного значения, а затем уменьшается до нормального.

В комбинированных аппаратах число настроек может быть большим, но они касаются других режимов. В них имеется переключатель:

MMA – обозначение ручной дуговой сварки (РДС);
MIG – режим полуавтомата (ПА);
TIG – аргонодуговая сварка (АДС).

В режиме РДС переключатели, касающиеся иных способов (ПА, АДС), работать не будут.

Получение качественных швов с применением РДС возможно при соблюдении технологий сварки. Нужно правильно подготовить детали: разделать кромки, подобрать тип и диаметр электродов, установить величину тока. Один из признаков хорошего шва – быстро отслаивающаяся шлаковая корка. В некоторых случаях она сама отделяется от поверхности после остывания. Сам шов должен быть чистым: без свищей, пор и подрезов.

Технологии сварки металлоконструкций

Виды сварки

Сварка металлоконструкций – технология соединения деталей из металла различной степени сложности в единое целое при помощи специального оборудования.

Она может активно применяться в промышленном масштабе на крупных производствах опытными специалистами, а также для выполнения бытовых операций сварщиками-любителями. В любом варианте, соединения металлоконструкций характеризуется определенными особенностями, которые важно понимать при работе.

Требования к сварке металлических конструкций

Процесс сварки в технологическом плане должен обеспечить выполненным соединениям требуемые геометрические параметры, размеры и высокое качество. Конструкция должна получиться прочной и долговечной, а риск ее деформации – нулевым.

Сварка металлических конструкций.

Именно поэтому технология сварки металлоконструкций должна реализовываться с учетом некоторых требований, что во многом определит качество созданных сварных швов:

Если создаются простые соединения без применения кондуктора, а также при создании сложных швов перед включением данного инструмента важно оставить зазор между скрепляемыми деталями.
Тогда при смещении элементов шов не пострадает. Но размеры зазора должны соответствовать допустимой норме, иначе система не будет прочна и долговечна.
При выполнении сварки ответственных металлоконструкций сварщики проверяют строгое соответствие установленной детали своему местоположению, согласно карте.
При поступлении заготовки на стапель стоит подготовить каждую из них к завершающему этапу.
Все детали должны строго соответствовать по виду и размеру, указанным в проекте частям будущей конструкции.
Это позволит сохранить функциональные возможности изделия.
Корневые слои шва при ручном методе выполнения дуговой сварки важно накладывать электродами с диаметром, не превышающим 3-4 мм.
Металлоконструкции при укреплении потребуется располагать так, дабы можно было накладывать швы преимущественно в нижнем положении.
Это необходимо для обеспечения сварщика безопасными условиями работы.
Важно взять под строгий контроль углы металлоконструкции, для чего стоит воспользоваться специальными инструментами и кондуктором.
Все углы между плоскостями должны быть прямыми, если это предусмотрено проектом. Иначе произойдет перекос деталей, что повлечет за собой нарушение целостности механизма, потере им своей функциональности.
Готовая конструкция должна иметь минимальные усадочные напряжения и деформации, для чего сварные работы нужно осуществлять в стабильном режиме с отклонениями от заданных значений величины тока и напряжения на дуге не более ±5 %.

Описанные рекомендации важно учитывать уже на этапе сборки деталей в целостную конструкцию, а не только перед непосредственным выполнением сварочных работ. Особенно, если выбран автоматический режим, при котором не выйдет откорректировать допущенные ошибки.

В целом же, именно этот вид сварных работ и считается наиболее приемлемым, так как при автоматизировании сварных процессов влияние человеческого фактора на качество выполненных швов сводится к нулю.

На заметку! Если при испытании образца на статическое растяжение предел прочности изготовленного шва оказался меньшим, чем предел прочности основного металла, то изделие браковано.

Также важно заварить технологическую пробу в условиях, которые полностью совпадают с условиями сварки конструкций на месте производства.

Если работать сварочным аппаратом придется при низкой температуре воздуха, стоит сварить стыковые образцы перед началом операций при отрицательном температурном режиме, предусмотренном технологическим процессом. Это позволит в дальнейшем провести их механические испытания.

Если нужно выполнить сварные работы с особо ответственными металлоконструкциями из новых марок сталей или с применением новых сварных расходников, мастеру потребуется изготовить контрольные образцы в таком же пространственном положении и с теми же материалами, оборудованием, что и при сварке монтируемых конструкций.

Это позволит сварщику оценить ситуацию со всех сторон перед началом работы и не допустить ошибок в процессе ее выполнения.

На заметку! Качество созданных соединений металлоконструкций во многом зависит не только от мастерства сварщика, но и от качества сварочного аппарата, примененного в работе. Лучше остановить свой выбор на модели известного бренда, качество которого проверено временем.

Классическая технология сварки конструкций из металла

Сварка – уникальный способ получения неразъемных металлических соединений, открывающих человеку широкие возможности по снижению трудоемкости создания и установки металлоконструкций.

Она позволяет использовать рациональные типы сечений в металлоконструкциях, что приводит к снижению показателей металлоемкости в несколько раз, по сравнению с применением иных технологий.

Сегодня сварные работы выполняются с помощью разных методов, но все они создавались на основе знаний о классической технологии. Она проста и может реализовываться, как для бытовых целей, так и в промышленных масштабах.

Углы сварки металлоконструкций.

Если изготавливать сварочные металлоконструкции по классической технологии, потребуется применить следующие источники энергии:

Оба варианта предполагают три метода выполнения сварных швов:

Автоматический

Не подразумевает человеческое вмешательство в процесс выполнения сварных работ. Сварочный аппарат настраивается на актуальный режим функционирования с учетом конкретного вида выполняемой операции единственный раз перед началом работы.

Поэтому важно понимать основную цель приобретения сварного оборудования при выборе в магазине. Используя автоматический режим, можно применять контактную и электрошлаковую сварку.

Полуавтоматический

При использовании данного метода сварные швы формируются вручную, а электроды подаются в автоматическом режиме. Такое положение дел позволяет повысить производительность работы без ущерба для качества создаваемых металлоизделий.

При полуавтоматической сварке можно применить газовый флюс, неплавкие электроды, сварочную проволоку.

Ручной

Все действия методом ручной дуговой сварки осуществляются сварщиком без применения автоматизированного оборудования: от контроля подачи электрода до формирования самого соединения.

Зачастую при ручном режиме применяют обыкновенную сварку под флюсом, электродуговую сварку или пайку газосварочным устройством. Данный метод рационально использовать в бытовых целях, а не на крупном производстве, потому что он чрезмерно затратный и характеризуется низкой производительностью.

На заметку! Полуавтоматический метод дуговой сварки металлических конструкций наиболее востребован на отечественном рынке. Он активно применяется в строительстве при монтаже железобетонных строений, в машиностроении при конструировании автомобилей, а также в быту.

Инновационные сварочные технологии

Со временем классический метод выполнения сварных работ совершенствовался, опытные специалисты разрабатывали инновационные способы соединения металлических деталей в единую конструкцию: сварка с применением лазерных установок, ультразвука, теплового эффекта и т. п.

Подобные новаторские идеи могут помочь сварщику в работе, облегчив выполнение некоторых задач и ускорив весь процесс сборки металлоконструкций в целом. По этой причине и сегодня в этой области не прекращаются научные разработки и исследования.

Способы сварки металлоконструкций.

Также применение инновационных технологий выполнения сварных работ позволяет сварщику получить ряд преимуществ:

снизить показатели коробления металла;
повысить скорость выполнения работы;
сократить расходы зачистку сварного шва;
снизить траты на закупку расходных материалов;
выполнять соединения тонколистового металла.

Особенно интересны, с точки зрения продуктивности, качества полученных швов и экономичности, следующие технологии сварки:

Электронно-лучевая сварка применяется при работе с глубокими соединениями – до 20 см, но только при условии определенного соотношения ширины шва и глубины погружения инструмента – 20:1.
Процесс формирования шва осуществляется в вакууме, поэтому использовать такую технологию в быту практически невозможно. Она применяется в сфере узкопрофильных производств.
Термитная сварка подразумевает нанесение особой смеси на контуры соединения деталей в процессе горения.
Технологию применяют для ответственных конструкций из металла в готовом виде, когда с помощью наплавки металла надо устранить имеющийся дефект в виде трещины или скола.
Плазменная сварка подразумевает применение ионизированного газа, проходящего сквозь электроды с высокими сварочно-техническими характеристиками и выполняющего функцию дуги.
Технология имеет более широкие возможности применения по сравнению с электронным типом, так как позволяет выполнить сварщику резку и сварку металлической конструкции с любой шириной металла.
Орбитальная аргонодуговая сварка с помощью вольфрамового электрода применяется для работы со сложными деталями из металла.
Например, для неповоротных стыков труб с диаметром 20-1440 мм. В процессе работы активирующий флюс наносится 1 г/м шва. Это позволяет решить ряд важных технологических задач: уменьшить объем и вес сварной ванны за счет ведения операций пониженным током; благодаря давлению дуги на жидкий металл шов получается качественным в любом пространственном положении; сварку можно автоматизировать без разделки кромки.
Щадящие технологии сварки в смесях защитных газов Ar+CO2 и Ar+O2+CO2.
При использовании такого метода выполнения сварочных работ можно получить более качественные соединения при сравнении со сваркой в СО2. При этом актуальный объем расходных материалов сократиться на 20 % за счет резкого снижения набрызгивания электродного материала, а переход к свариваемым частям металлоконструкции станет плавным.

На заметку! Каждая из них имеет ряд недостатков, отличается своеобразными особенностями и принципами осуществления, которыми важно овладеть до начала применения на практике.

Современная наука многогранна и непредсказуема.

Она предоставляет человеку возможности применить на практике достоинства нано-технологий, поэтому ближайшее будущее сварочных операций представляется связанным с совершенствованием схем компьютерного управления сваркой, а также применением новых сварных материалов.

Заключение

Если соблюдать все требования к сварке металлоконструкций, можно получить высококачественные швы: долговечные, прочные и стойкие к воздействию. Использовать при этом можно как классический вид сварки, так и новые технологии.

Несмотря на то, что они в большей степени касаются профессионального уровня сварки, но при желании развивать свои навыки в этой сфере, ознакомиться с такой информацией будет не лишним и для новичка в подобных вопросах.

Технология сварки стандартных металлоконструкций ручной дуговой сваркой покрытым электродом

Для контроля качества производимых работ ориентируются на руководящую документацию (РД 34.15.132-96), разработанную Минстроем России. В перечень включены ГОСТы и СНИПы, касающиеся квалификации сварщиков, применяемых материалов и организации производства.

Цель созданных нормативов – обеспечение безопасности и качественного монтажа конструкций из металлов и сплавов. На них следует ориентироваться и при сборке бытовых изделий на даче, в гараже, подсобных хозяйствах. Важные моменты:

обеспечение защиты сварщика от поражения электрическим током, для чего необходимо защитить его от дождя, облучения ультрафиолетовым и инфракрасным излучением, коротких замыканий при подключении оборудования;
правильная подготовка и сборка конструкций – требуется для создания прочных соединений с заданными характеристиками;
подготовка сварочных материалов и деталей – прокалка электродов, грамотное их хранение, зачистка поверхностей от грязи и ржавчины.

Ошибки, допущенные при сборке и обваривании деталей, могут привести к разрушению металлоконструкций, что представляет опасность для людей, работающих в непосредственной вблизи с ними.

Технология сварки металлоконструкций ручной дуговой сваркой

Основные моменты касаются пунктов:

Правильный расчёт металлоконструкций, выбор материалов подходящего качества для обеспечения жёсткости.
Сборка в соответствии с разработанной документацией.
Осмотр полученных сварных соединений, проверка размеров металлоконструкций.
Устранение найденных дефектов.

После этого созданные металлоконструкции можно вводить в эксплуатацию.

Необходимое оборудование

Для монтажа металлоконструкций требуется стандартный набор оборудования и расходных материалов:

болгарка, дрель – электрические или пневматические;
диски – отрезные и зачистные, набор свёрл;
молоток, зубило или заточенный токарный резец — для отбивания шлака;
корщётка – для удаления ржавчины и грязи с поверхности металла;
струбцины и зажимы – для облегчения монтажа;
сварочный аппарат – инверторного или трансформаторного типа; – в зависимости от типа свариваемых материалов;
рулетка, угольник, мел, маркеры, строительный уровень – вспомогательный инструмент.

Для сварщика потребуется также защитная маска со светофильтром, краги или рукавицы, брезентовый комбинезон.

Подготовка элементов к сварке

Элементы подготавливаются в зависимости от типа будущего изделия. Стандартный металлопрокат – уголки, швеллеры, трубы – необходимо нарезать в соответствии с чертежами, соблюдая размеры. Обработать кромки: снять фаски под углом 45 градусов, углы притупить. Если необходимо, просверлить отверстия в требуемых местах. С поверхности нужно удалить ржавчину, краску, масло и грязь.

Как происходит процесс сборки и сварки

Последовательность зависит от типа и назначения изделий. Можно разобрать распространённые примеры.

Сварка прямоугольных рамок из стандартных уголков

Элементы нарезаются по размерам, указанным в чертеже, так, чтобы при складывании получилась конструкция с заданными параметрами. Концы нужно отпилить болгаркой под углом 45 градусов – в этом случае длина стыкового соединения будет максимально длинным. Элементы складываются на сварочной плите или иной ровной поверхности и прихватываются по диагонали – по 2 небольших сварочных шва в каждом углу. Параллельно с этим необходимо контролировать размеры: диагонали прямоугольной рамки должны быть одинаковыми. После проверки требуется прихватить элементы более надёжно.

Если нужно сварить несколько рамок с равными габаритами, то следующие собираются на первой, которая переворачивается полками вверх. Это позволяет производить работы быстрее – достаточно следить за расположением уголков относительно изначально собранной конструкции, а производить замеры диагоналей не требуется.

После сборки нужно обварить рамку, начинать следует со стороны, обратной той, где делали прихватки.

Сварка объёмной конструкции из профильных (прямоугольных) труб

Сварка изделий из листов толщиной 2-3 мм и стальных рамок – ворота, двери

Необходимо собрать основную рамку так, чтобы она свободно помещалась в будущий проём. Внутри поместить усилители в виде прямоугольных труб – 2-3 на одну рамку. Для ворот необходимо вварить продольные и поперечные перемычки для увеличения жёсткости. Вырезать наружный лист, подготовить его к сварке: выполнить изгиб краёв (если необходимо), просверлить отверстия под крепление замков, запоров. Разметить лист для облегчения монтажа и прихватить его к рамке на ровной площадке. Проверить все размеры: углы, диагонали. Обварить всё вместе небольшими (3-3,5 см) прихватками с шагом 7-10 см, не допуская нагрева конструкции.

Сварка конструкций из водопроводных труб встык

Для создания герметичного соединения необходимо подготовить кромки под сварку – сделать скосы под 45 градусов, но так, чтобы края не были острыми. Притупление должно быть около 2 мм. При сборке требуется соблюдать зазоры между элементами: 1,5-2 мм. Это нужно для обеспечения формирования качественного коренного шва. При монтаже делается 4-6 прихваток, которые должны представлять собой полноценные швы. Обваривание рекомендуется производить в нижнем положении, поворачивая трубу. Если стык неповоротный, нужно вести электрод снизу вверх, первый шов должен перекрывать нижний сектор стыка, а последний – верхний. Обваривание производится как минимум в 2 приёма: корень шва, облицовочный шов.

Общие принципы создания металлических конструкций

Общие принципы заключаются в следующем:

обваривать конструкции допускается только после полной сборки и проверки размеров;
нельзя перегревать ни одну из сторон детали. Нужно варить постепенно, с разных концов;
прихватывать элементы следует так, чтобы исключить деформацию (изменение размеров) во время сварки.

После проваривания первого (коренного) шва рекомендуется полностью удалить остывший шлак при помощи зубила и корщётки. При наличии дефектов – свищей, трещин, подрезов – нужно вырезать их болгаркой и проварить снова.

Нюансы: что необходимо учитывать при подготовке и сборке

Часто при сборке неопытные сварщики сталкиваются с проблемами:

конструкция сильно деформируется. Главные причины связаны либо с неправильной сборкой, либо с нарушением технологии сварки – выбран слишком большой ток, нарушена последовательность обваривания элементов;
плоскую деталь ведёт «винтом». Для предотвращения этого нужно обваривать деталь медленно. Например, сначала один угол рамки (один шов), затем – по диагонали – второй (один шов) и так по кругу, переворачивая конструкцию с одной стороны на другую. Также возможно зафиксировать изделие на ровной поверхности струбцинами и зажимами;
после сборки прихватки ломаются. Причины: мало тока или допущены ошибки при сварке. Необходимо собрать конструкцию снова;
не хватает напряжения в сети, электрод постоянно залипает – часто за городом проявляются перепады. Улучшить ситуацию можно, если на время отключить все потребители: чайники, микроволновые печи, холодильники, кондиционеры.

Иногда выясняется, что сваренная металлоконструкция не входит на своё место. Это случается тогда, когда сборщик не учёл зазоры, которые устанавливают для лучшего проваривания швов.

Для сборки крупных объёмных металлических конструкций рекомендуется использовать временные усилители – уголки, швеллеры, которые должны помочь удерживать размеры в заданных рамках.

Например, при монтаже вертикальных столбов на основную раму приваривают укосины, которые удерживают их на месте. После обваривания их срезают болгаркой.

Ручная электродуговая сварка: принцип действия, базовые основы технологии выполнения, техника безопасности

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.

Сварка металлоконструкций

Уже довольно длительное время для соединения любых металлоконструкций используется сварка. Ее применяют как любители, для домашнего использования, так и профессионалы. Вне зависимости от этого, имея большой опыт, ее можно успешно применять как в домашних условиях, так и в производственных целях.

Благодаря прогрессирующим усовершенствованиям методик, эффективность соединения даже крупных металлоконструкций, на сегодняшний день выросла в разы. В том числе благодаря инновациям и модификациям современных сварочных аппаратов. Об особенностях соединения конкретных конструкции из металла и пойдет речь в данной статье.

Следующие требования к монтажу металлоконструкций и сварке, в большей степени относятся к профессиональным работникам, но в случае если человек хочет развиваться в данном деле, то неплохо было бы ознакомиться со следующей информацией.

Для определенных видов металлоконструкций используются специальные виды материалов из которых изготавливаются элементы правильной геометрической формы. Также важно чтобы характеристики прочности и свариваемости соответствовали требуемым по регламенту СНИП II 23-81 и ГОСТу 27772-88. Также в этом документе присутствуют разделы посвященные схемам того как правильно создаются швы и каким образом их качество влияет на устойчивость и долговечность всей конструкции. Сложность работы зависит от количества и формы деталей.

Также не мало важным пунктом является квалификация работника. Так как существуют виды сварки металлоконструкций, собрать которые смогут исключительно работники с давних пор знакомые с таким ремеслом, и работа новичков в просто не допустима. Более подробный список подобных сооружений регламентирован документом РД 15.132-96 Минтопэнерго РФ.

Пример сварки металлоконструкций

Также по ГОСТам Российской Федерации — сварка ответственных металлоконструкций должна быть контролируемой.

Классическая технология

Классическая технология сварки металлоконструкций основана на проверенных временем методах, таких как газово-огневая и электрическая сварка. В обоих вариантах способы накладки швов делятся на :

Автоматический.
Полуавтомат.
Ручной.

Автоматический способ основывается на отсутствии физического труда человека. Специальный роботизированной аппарат, в зависимости от проводимых работ, переводится в правильный режим и выполняет работу, тем самым заменяя собой человека. Подобные агрегаты имеют ограничения, прокомментированные в их инструкциях. Выгоднее всего использовать подобные машины в массовом производстве компаниями, продукция которых нуждается в большом количестве соединений.

Ручной метод подразумевает наличие физического человеческого труда. В него входят контроль над сварочными электродами и формированием соединения. Чаще всего под ручным методом подразумевается:

Использование стандартной сварки с нанесением флюса.
Пайка металлоконструкций газосварочным устройством.
Электродуговая сварка.

Последний способ популярен при работе в домашних условиях под собственные нужды, либо на небольшом предприятии, так как крупное производство будет иметь большие затраты на поддержание подобного способа сварки конструкций.

Полуавтомат — подразумевает обработку швов вручную, но подача самого электрода осуществляется автоматически, благодаря чему возрастает производительность труда. И в совокупности человеческого фактора и автоматического способа сварки, роботизированный метод соединения имеет большую популярность, и получил развитие как среди любителей, так и профессионалов данного дела.

Виды сварки для сборки металлоконструкций

Серьезным вопросом является вид сварки, применяемый при соединении швов. Марка стального профиля, его состав и толщина не единственное что имеет вес в вопросе удачности обработки шва. Также большое влияние имеет вид сварки.

Механизация производства повлияла на выбор цеховой сварки в пользу основанных на порошковых проволоках или автоматическом процессе, который выполняется в среде инертных газов либо в слоях флюса. Разница в методах состоит в том что первый из них, в основном, распространяется на соединения угловых швов расположенных под потолком или вертикальные соединения, в то время как второй вариант подходит для соединения деталей в нижних положениях.

Ранее очень распространенным видом соединения была электрошлаковая сварка, которая на данный момент практически не используется, в связи с тем что исследование специалистов в данной области показало ненадежность металлоконструкций возведенных этим способом, и что при отрицательных температурах она теряет свою прочностные характеристики.

Ручная дуговая сварка

По этим фактам можно рассудить, что в рабочих помещениях и даже на открытых участках, работы можно проводить используя любой вид сварки. Любопытно то, что иностранные фирмы, предприятия которых оснащены современными автоматами, все же большее внимание уделяют ручной дуговой сварке металлоконструкций. Серьезным примером может послужить Япония, значимые предприятия которой используют более 60% ручной сварки для возведения важных металлоконструкций.

Температурный режим сварочного процесса

Температура воздуха имеет большое влияние на выбор применяемой технологии создания шва и на его качество.

Дело в том, что нельзя производить работы по возведению металлоконструкций если температура самих заготовок опускается ниже — 18 °С. В таких условиях температура должна контролироваться измерением в области соединения двух деталей. И если она окажется ниже критической сами заготовки перед созданием шва подвергаются термической обработке. Прогревается не весь элемент, а только на небольшое расстояние от края, равное толщине заготовки, либо на расстояние не менее 75 мм в любом направлении.

Если же шов должен быть создан между деталями, изготовленными из разных сплавов, то подогрев обеих производится по температурному режиму самой прочный из них (по прочности материала). Не стоит забывать также что температура прогрева зависит от некоторых характеристик самого материала.

Как пример послужит сталь марки А514, полотно которой при толщине превышающей 40 мм требует нагрева до 210 °С. Более толстые детали, изготовленные из данной стали, прогреваются уже до 235 °С.

Сварка конструкций — особенности

Само понятие сварки применимо не только к изделиям из металлических сплавов, но также и к изделиям из полимеров, то есть, например из пластмассы. Ведь данное понятие подразумевает термический процесс обработки, при котором две и более деталей объединяются в единую состовляющую.

Сами работы подразделяются на два шага — сборка и соединение. Первый имеет самую большую трудоемкость работы.

Ведь чтобы качество возведенной металлоконструкции было прочным, нужно чтобы все заявленные требования к заготовкам и материал из которого они были выполнены наблюдались до конца работы.

Выполнение сварочных работ

С объективной точки зрения на сборку будущей металлоконструкции и тратится более половины всего периода работ.

Обеспечение правильной сборки

Обеспечение высококачественного завершения работ также основывается на правильном следовании определенному перечню правил по сборке металлоконструкций:

Подбирая детали из которых будет состоять металлоконструкция, стоит придерживаться чертежей, которые были обрисованы при составлении проекта. Иначе минимальными потерями будет несоответствие внешнего вида конструкции, а в худшем случае она не сможет выполнять возложенные на нее функции.
Исходя из плана проекта каждый элемент должен находиться на своем месте.
Ширина зазоров имеет не последнюю роль при возведении конструкций. Если в конечном итоге они будут иметь большие габариты, чем должны были по задумке, то данный факт очень сильно отразится на прочности изделия. Но в свою очередь чересчур мелкие зазоры могут негативно отразиться на правильной работе подвижных деталей.
Любая конструкция имеет углы, уровень которых должен быть проконтролирован при помощи специальных инструментов. Там, где это требуется углы должны быть исключительно прямые, иначе это очень сильно отразится на положении конструкции и вызовет ее перекос, или даже приведет к полному разрушению.
Стыковые соединения должны быть обеспечены зазорами с достаточным пространством для допустимого люфта элементов.
На протяжении возведения всей конструкции данные моменты необходимо учитывать. Особенно в случае с автоматической сваркой, ведь при ручной технологии рабочий может проконтролировать и скорректировать направление детали, что практически невозможно сделать при использовании автоматических приспособлений. Но в тоже время роботизированное вмешательство в сварку практически исключает погрешности, вызываемые человеческим фактором.

Положительные стороны сварки

Помимо сокращения рабочего времени и качества, сварка положительно сказывается и на иных характеристиках:

В связи с тем, что во время сварочного процесса задействуются лишь два элемента, исключая влияние иных факторов, то финальная спайка по массе никак не отличается от изначального варианта, что в свою очередь позволяет экономить количество материала.
Из-за своих особенностей, сварка практически полностью лишена ограничений в работе по фактору толщины материала. Вся ответственность за это перекладывается только на использование определенного оборудования.
Разносортные сварочные аппараты современных образцов позволяют производить соединительные работы практически с любыми материалами без потерь в прочности шва, учитывая даже фактор проведения манипуляций с таким сложным материалом как алюминий.
Немало важным положительным моментом использования сварки является экономия денег и рабочего времени.
Чем тяжелее вид сварки, тем сложнее может быть тип конструкции. Также она дает возможность использовать элементы, изготовленные при помощи штамповки или отлитые в формах. При этом материал, из которого они изготовлены не играет особой роли.
Сварочные агрегаты, представленные на сегодняшнем рынке вполне доступны по цене, а также при использовании правильно подобранной методике можно повысить коэффициент по скорости производства.
Если имеется возможность, а также желание предприятия возводить конструкции, при сборке которых будут использоваться нестандартные материалы, сварка поможет легко осуществить данную задачу.
Сварка более чем применима даже для работы с очень мелкими деталями.
Сварка в целях ремонта или приведения механизмов в рабочее состояние так же очень уместна.
При применении сварки каждая конструкция будет иметь абсолютную герметичность. Из всех доступных способов соединений стыков — сварка имеет наивысший показатель надежности по этому параметру.

Сварные соединения и их виды

Сварные соединения классифицируются по наличию одного из следующих признаков:

Месторасположение соединения 2 деталей.
Тип применяемого сварного шва.
Сварочные технологии, применяемые при соединении.
Окружающими условиями, при которых проводился сам процесс
По толщине деталей.
Марка сплава, из которого изготовлены детали.

Сварной шов по алюминию

Касательно первого пункта плана, днетали, по геометрическому расположению, имеют четыре вида соединения:

Встык, одноплоскостное соединение двух заготовок.
Внахлест, когда заготовки привариваются при наложении края одной детали на край другой.
Угловые соединения — объединение деталей под определенным углом.
Тавровое соединения. Сварка при примыкании детали к другой торцевой плоскостью.

Стыковые соединения выполняются проваром по толщине элемента или при создании шва на выводных планках. Если сварочный процесс выполняется вне цехового помещения, то соединение можно организовать односторонней сваркой, с дальнейшей подваркой основания шва, что подразумевает собой заполнение пространства между элементами, производимое по одной из кромок.

Работа основывающаяся на выводных подкладках кардинально разнится с предшествующей. Подкладка должна прилегать к кромке объединяемых деталей — это раз. Образовавшееся пространство должно иметь размеры не более 6 мм. Данное условие распространяется на метод ручной сварки. Если же работа выполняется механизированным способом. То он не должен превышать 15 мм. Подкладки выбираются исходя из параметра толщины, чтобы во время рабочего процесса не случился прожог детали.

Сварной шов по титану

В возводимых конструкциях, основанных на стыковых соединениях, нередко объединяются заготовки, выполненные в разной толщине. В таком случае применяется метод обработки, при котором уменьшается угол наклона у стали с большей толщиной, который должен соответствовать 1/8 наклона растянутых заготовок металлоконструкции, или 1/5.для сжатых элементов.

Сварные узлы в металлоконструкциях

Все конструкции, выполненные из металла, держатся на основе из сварных узлов, являющихся основой стыковых соединений. При разработке проекта инженеры должны учитывать удобные условия для качественного проведения работ в этих узлах. К ним относятся:

Условие на то, чтобы узлы были сварены угловым ли стыковочным соединением.
Нижнее положение сварки является приоритетным.
В основном использовать механизированную или полностью роботизированную сварку, дабы гарантировать качество выполненной работы.

Среди соединительных узлов есть много подвидов, к большинству из которых заявлены различные требования. Как хороший пример послужит — балочный узел. В нем самое большое внимание сконцентрировано на расстоянии между сварочными швами, так как оно не должно быть короче толщины самого толстого стального элемента деленного на 10, входящего в состав данного узла.

Читайте также: