Влияние режимов сварки на качество сварного соединения

Обновлено: 20.09.2024

Качество сварочных работ и сварных соединений сильно влияет на прочность конструкций или герметичность резервуаров. Несоответствие сварных швов заданным характеристикам приводит к разрушениям конструкций с катастрофическими последствиями, то же относится и к системам, работающим с сосудами и трубопроводами под давлением.

Поэтому после сварочных работ в обязательном порядке готовое изделие подвергают испытаниям и контролю на предмет обнаружения дефектов в сварных соединениях.

Все процедуры по контролю над качеством сварки определены ГОСТом или руководящими документами. В них также указаны допустимые нормы погрешностей. После испытаний составляется акт и протоколы с результатами измерений.

Методы проверки

Контроль качества сварочных работ, выполняемых на производстве, может быть разрушающим и неразрушающим. Первые методы используются выборочно. Проверяется одно или несколько изделий из большой партии, или часть металлоизделия в строительной конструкции.

Оно проверяется по различным параметрам определенным протоколом испытаний. Но главным образом используют специальные приборы или материалы позволяющие проверить качество сварных соединений без разрушения конструкции.

Основными способами неразрушающего контроля качества сварки являются:

визуальный;
капиллярный;
проверка на проницаемость;
радиационный;
магнитный;
ультразвуковой.

Имеются и другие способы и виды контроля качества сварки, но в силу своей специфики они не получили распространения.

Проверка состояния сварных швов не является одноразовым актом, это результирующий этап, который показывает, как работает система контроля качества на предприятии.

Для минимизации дефектов сварочных соединений проводят операционный контроль работ. Регулярно проводится аттестация, на которой комиссия сначала дает разрешение на сварку контрольного соединения. При прохождении сварщиками этого испытания проверяются теоретические знания.

Перед началом работ проверяется квалификация сварщика, у него должно быть удостоверение на право сваривания определенных марок стали и наряд-допуск.

Инженер по сварке и контролер из службы техконтроля проверяют качество сборки, состояние кромок, работоспособность сварочного аппарата, контролирует температуру прогрева, если это предусмотрено нормативно-технической документацией.

Контроль качества сварочных материалов осуществляется с момента поступления их на предприятие и до использования на сварочном посту. Проверку электродов проводят на каждом этапе хранения и использования, при необходимости их прокаливают.

При непосредственном проведении работ проверяют, какой режим сварки используется, дуговая сварка, аргонодуговая или иной вид сварки. Проверяют порядок наложения швов, размеры слоев и всего соединения.

Если предусмотрены специальные требования в проектно-технической документации, то и их реализацию. По завершении сваривания проверяет наличие клейма сварщика.

Внешний осмотр

Любая проверка качества сварных швов начинается с визуального контроля. Осматривают все 100% сварных соединений. Сначала проверяют геометрию и форму шва.

Визуальный контроль помогает выявить, наряду с наружными, часть внутренних изъянов. Так, переменные по габаритам валики швов и неравномерные складки говорят о непроварах, возникающих из-за частых обрывов электрической дуги.

Перед началом работ со сварных соединений удаляют шлак, окалины прочие загрязнения. Чтобы лучше можно было разглядеть дефекты, швы обрабатывают азотной кислотой (10%). Это придает матовость шву, что облегчает поиск изъянов.

После обработки кислотой необходимо провести тщательную протирку спиртом, чтобы предупредить ее вредное влияние на сплав.

Для повышения качества проверки можно использовать фонарь и оптическую лупу. Для контроля геометрических размеров применяют штангенциркуль и шаблоны.

Капиллярный метод

Данный способ контроля использует свойство жидкости затягиваться в очень мелкие капилляры. Быстрота и степень проникновения внутрь материала связана с его смачиваемостью и диаметром капилляров. Больше смачивается сплав и тоньше капилляры – глубже проникает жидкость.

Капиллярный способ контроля качества шва позволяет иметь дело не только с любыми металлами, но и с керамикой, пластмассой, стеклом. Главное его применение связано с проявлением внешних изъянов, которые невозможно или трудно определить невооруженным глазом. Иногда, используя, к примеру, керосин, можно обнаружить сквозные дефекты.

Способ очень простой, работает со времен возникновения потребности проверки сварочных швов. Для него даже разработан специальный ГОСТ 18442-80.

В капиллярном методе контроля качества сварки используют пенетранты – вещества, имеющие малое поверхностное натяжение и сильный цветовой контраст.

Проникая в дефектные зоны, и подсвечивая их, пенетранты визуализируют изъяны сварки. Их делают на основе воды, керосина, масла для трансформаторов и прочих жидкостей.

Наиболее чувствительные пенетранты могут проявить дефекты диаметром от 0,1 микрона. Капиллярный метод контроля качества сварки эффективен для дефектов до 0,5 мм шириной. При больших диаметрах пор или трещин он не работает.

Способ с применением пенетрантов заключается в очистке поверхности, нанесении контрольной жидкости и проявлении изъянов. Очень эффективен способ контроля сварных соединений с помощью керосина.

Несмотря на разнообразные приборы контроля качества сварки, проверку этим способом используют до сих пор. С одной стороны наносят раствор мела, дают время для сушки, затем с другой стороны шов смазывается керосином. Бракованные места проявляются через несколько часов в виде темных пятен.

Проверка сварных соединений на проницаемость

В случае применения сварки при изготовлении резервуаров требуется контроль герметичности. Для этого проводят испытания на непроницаемость соединений. Контроль качества проходит с применением газов или жидкостей.

Суть метода основана на создании большой разности давлений между наружной и внутренней областью емкости. При сквозных изъянах в сварном шве жидкость или газ будут переходить из области с высоким давлением в область с низким давлением.

В зависимости от используемого вещества и способа получения избыточного давления контроль проницаемости осуществляют пневматикой, гидравликой или вакуумом.

Пневматический способ

Применение пневматического метода контроля качества сварки требует накачивания резервуара каким-либо газом до давления величиной 150% от номинального.

Затем все сварные швы смачивают мыльным раствором. В местах протечек образуются пузыри, что очень легко фиксируется. Для лучшей визуализации используют добавку аммиака, а шов покрывают бинтом пропитанным фенолфталеином. В местах протечек появляются красные пятна.

Если нет возможности накачать емкость, то применяют способ обдува. С одной стороны шов обдувается под давлением не менее 2,5 атмосферы, а с другой обмазывается мыльным раствором. Если имеется брак, то он выявится в виде пузырьков.

Гидравлический способ

При гидравлическом способе контроля качества сварки проверяемая емкость заполняется водой или маслом. В сосуде создается избыточное давление, которое больше номинального в полтора раза.

Затем в течение определенного времени, обычно 10 минут, область вокруг шва обстукивают молотком со скругленным бойком. При наличии сквозного дефекта сварки появится течь. Если избыточное давление невелико, то время выдержки резервуара увеличивают до нескольких часов.

Магнитная дефектоскопия

Явление электромагнетизма используется в магнитных дефектоскопах. Каждый металл имеет свою степень магнитной проницаемости. При прохождении через неоднородные материалы магнитное поле искажается, что говорит о присутствии инородных элементов внутри структуры.

Это используется в приборе для контроля качества сварки. Он вырабатывает магнитное поле, которое проникает в исследуемый металл. Неоднородности фиксируются магнитопорошковым или магнитографическим способом.

В первом случае на сварной шов наносят ферромагнитный порошок. Там где происходит скопление порошка вероятнее всего непровар, нет сплошного соединения. Порошок может быть сухим или влажным, с примесью масла или керосина.

Во втором случае на шов накладывают ферромагнитную ленту. Затем ее пропускают через прибор, где анализируют все аномалии, зафиксированные на ленте, и определяют дефекты сварки.

Магнитный способ контроля качества имеет ограничения, связанные с самим принципом действия прибора. Он может проверять качество сварных соединений только ферромагнетиков, к которым некоторые стали и цветные металлы не относятся. Соответственно, такой способ контроля имеет ограниченное применение.

Ультразвуковая дефектоскопия

Для контроля качества сварки применяют ультразвук. Принцип действия аппарата основан на отражении ультразвуковых волн от границы соединения двух сред с различными акустическими свойствами.

Датчик и излучатель плотно прикладывают к исследуемому материалу, после чего устройством вырабатывается ультразвук. Он проходит через весь металл и отражается от задней стенки, возвращаясь, попадает на приемный сенсор, который в свою очередь преобразует ультразвук в электрические колебания. Прибор представляет полученный сигнал в виде изображения отраженных волн.

Если внутри металла присутствуют какие-нибудь изъяны, датчик зафиксирует искажение отраженной волны. Опытным путем установлено, что различные дефекты сварки по-разному себя проявляют на ультразвуковом дефектоскопе. Это позволило провести их классификацию. При соответствующем обучении специалист может точно определить вид брака в шве.

Способ контроля качества сварных соединений ультразвуком широко распространился благодаря простоте и удобству применения, относительно недорогому оборудованию, безопасности использования по сравнению с радиационным методом.

Минусом способа является трудность расшифровки графического изображения. Контроль качества соединения может сделать только сертифицированный специалист. Его проблематично использовать для контроля крупнозернистых металлов типа чугуна.

Радиационный метод

Для контроля качества сварки используют радиационные методы и устройства. По сути это тот же рентгеновский аппарат, используемый в больницах, или прибор с источником гамма-излучения, приспособленный для облучения сварных соединений.

Он основан на способности этих лучей, проникать через любые материалы. Интенсивность проникновения зависит от вида исследуемых веществ. Благодаря этому на фотопленке, стоящей за исследуемым изделием, остается изображение, характеризующее состояние данного материала.

Все дефекты сварки в виде неоднородностей выявляются на пленке. Метод контроля очень точный, но дорогой и вредный для людей, требует подготовительных работ по установке защитных экранов и проведения организационных мероприятий.

Оформление документации

Для проведения сварки предусматривается специальный журнал. Он является первичным документом, оформляющийся по требованиям СНиП. Проектная организация составляет перечень узлов в металлоконструкции, которые необходимо сдать заказчику с оформлением сварочных документов.

Помимо журнала, сварочные работы сопровождает схема стыков, прилагаются сертификаты на расходные материалы (электроды, флюс или присадочную проволоку) и акты по контролю качества снаружи изделия.

Если проводились ультразвуковые или иные специфические исследования, то результаты и заключения по ним также прилагаются.

Все это позволяет говорить о качестве сварке и надежности конструкции. Только после сдачи в полном объеме сварочной документации производятся дальнейшие процедуры по принятию металлоконструкций объекта.

Методические рекомендации по выбору режимов сварки

Режимы сварки – это основные физические показатели, которые определяют весь ход процесса сварки металла и устанавливаются, опираясь на исходные данные.

Благодаря данным методическим рекомендациям в дальнейшей практической деятельности вы сможете довольно качественно выполнять сварку деталей из различных сталей и цветных металлов.

Простыми словами говоря, режимы сварки это несколько нюансов, при знании и соблюдении которых получится качественное сварное соединение. Режимы сварки можно разделить на две большие группы параметров - это:

1. Основные параметры режимов сварки:

1. Диаметр используемого электрода;

2. Величину установленного на сварочном аппарате тока;

3. Род тока (постоянный или переменный);

4. Полярность (прямая или обратная);

5. Напряжение сварочной дуги (и ее длину);

6. Скорость сварочного процесса. (перемещение электрода).

2. Второстепенные параметры режимов сварки:

1. Чистота кромок свариваемых заготовок;

2. Подготовка/разделка соединяемых кромок (скос, ус, притупление);

3. Как расположен стык (положение в пространстве);

4. Вид электрода: его марка, тип покрытия, толщина обмазки;

5. Угол наклона электрода относительно сварочной поверхности;

6. Его положение (верхнее, нижнее или боковое).

Но лучше при работе учитывать их все!

Далее рассмотрим более подробно «правила» подготовки к сварке.

Перед любыми сварочными работами необходимо ознакомится с заданием или чертежом конструкции, или заранее продумать тот вид работ, который предстоит сделать и что для этого может понадобиться. Далее подготовить рабочее место убедиться в отсутствии по близости легковоспламеняющихся и взрывоопасных объектов, надеть защитную спецодежду и сварочную маску, по возможности расположить диэлектрический коврик, подключить сварочный аппарат (заранее позаботиться о том, что возможно потребуется удлинитель или даже генератор), расположить под рукой инструмент с запасом электродов и отрезных/шлифовальных дисков. Далее следует подготовить свариваемые края/концы заготовок (листов, труб, профилей, конструкций и т.д.) их необходимо выровнять, произвести очистку от слоя окислов, шлаков, окалины, ржавчины и других механических и химических загрязнений. Выделим ряд основных действий:

8. Зачистка/обработка швов.

9. Уборка рабочего места.

Так же желательно изучить «Правила сборки элементов конструкции под сварку».

Сборка может выполнятся при помощи различных вспомогательных приспособлений зажимов, скоб, струбцин, стяжек, прихватов, распоров, упоров, очень здорово помогают шаблоны и магнитные фиксаторы.

Далее, если конструкция собрана верно и ровно для прочной фиксации необходимо сделать прихватки.

Прихватка в сварке – это короткие сварочные швы (один валик/капля металла), расположенные по установленным нормам и правилам. Делается после сборки в узел и до начала самой сварки. Выполняется ручной дуговой сваркой однопроходными швами и имеет определенный шаг (расстояние между швами) в зависимости от конструкции или вида соединения. Назначение:

2. Сохранение зазоров (необходимых для полного провара) между деталями;

3. Увеличение жесткости узла.

Прихватки при сварке полностью проплавляем в шов.

Для прихваток и непосредственно выполнения сварки деталей необходимо выбрать электроды. Д иаметр электродов подбирается в зависимости от толщины свариваемого метала , а также от положения соединения в пространстве, формы подготовленных кромок и еще очень важно учитывать и положение в пространстве самого электрода в процессе сварки.

Существуют таблицы в которых определяется диаметр электрода относительно толщины заготовок, позволяющие новичкам легко сделать правильный выбор:

S (толщина металла), мм

d_э (диаметр электрода), мм

Вертикальные, потолочные и горизонтальные швы вне зависимости от толщин свариваемого металла выполняются электродами диаметра до 4 мм.

Во время сварки многослойных швов для лучшего провара корня шва первый шов сваривают электродом диаметром 3-4 мм, a последующие электродом большего диаметра.

Что касается силы тока (измеряется в Амперах), то и здесь есть несколько положений относительно выбора параметров сварки . Все дело в том, что чем интенсивнее ток, тем выше температура внутри сварочной ванны. А это влияет на скорость расплавления металла и на производительность самого сварочного процесса. И это правильно, но с некоторыми оговорками:

· При повышенном токе и небольшом диаметре электрода происходит перегрев в зоне сваривания заготовок. Это уже снижение качества шва. Плюс интенсивное разбрызгивание металла внутри ванны. Нередко такой режим приводит к прожогу.

· Если силу тока понизить, то это гарантия непроваров и излишне наплавленных валиков, потому что при низком токе дуга становится нестабильной. И при такой дуге процесс сваривания часто обрывается. Вот и снижение качества соединения.

· Если выбирается электрод с большим диаметром, не учитывая толщины заготовок, то ухудшается плотность тока. Причина – низкое охлаждение металла в зоне сварки.

I =30* d

I – сила тока;

*30- ампер ( выбираем в зависимости от толщины свариваемого металла и положения в пространстве, толще метал можно подставить 40-60 для полного провара, тоньше метал или горизонтальное/вертикальное /потолочное положение соответственно ставим меньше 25-20).

d –диаметр электрода.

Сила сварочного тока зависит от выбранного диаметра электрода . Пpи сварке швов в нижнем положении величину токa подсчитывают по формулам

где d_э - диаметр электрода, мм ; К - коэффициент, зависящий от диаметра электрода и имеющий следующие значения :

При большей силе тока наблюдаются перегрев стержня электрода, осыпание покрытия со стержня и нарушается стабильность плавления электрода.

Пpи сварке на горизонтальной/вертикальной плоскости уменьшают силу тока на 10-15%, а в потолочном положении уменьшают на 15-20% по сравнению со значением, выбранным для сварки в нижнем положении.

Род тока, в настоящее время по роду тока сварка бывает с применением постоянного и переменного электрического тока:

· сварка постоянным током (ток DC);

· сварка переменным током (ток АС).

Основными преимуществами сварки постоянным током являются:

1. практически полное отсутствие брызг расплавленного металла;

2. высокая степень устойчивости дуги электрического тока в сравнении со сваркой переменным током.

3. можно выбирать полярность.

Преимущества сварки с использованием переменного напряжения:

Как и в случае со сваркой постоянным током, сварка с использованием тока этого типа также имеет свои преимущества. Причем, преимущества сварки переменным током, как правило, имеют большее значение для сварщика.

В частности, сварка этим видом электрического тока гарантирует:

1. высокое качество шва;

2. простоту выполнения работ по сварке;

3. сравнительно более низкую стоимость оборудования для сварки переменным током.

В подавляющем большинстве случаев качество шва при сварке электрическим током имеет решающее значение, а значит, рекомендуется использовать для сварки именно переменный ток. При сварке этим типом тока дуга электрического тока не имеет отклонений от изначальной оси (нет магнитного дутья), что является залогом качественного и надежного шва.

Не последнее слово в таком понятии, как выбор режима сварки, имеет и полярность постоянного тока. Так как температура выше там, где подключен плюс при прямой полярности тока глубина провара на 40% больше, чем при обратной. Используя для сварки переменный ток, необходимо учитывать, что глубина провара при его использовании на 15% меньше, чем при постоянном. И это при одной и той же величине тока.

Выбор режима дуговой сварки зависит и от скорости сварки - скорости перемещения электрода вдоль шва по мере горения, сваривания и появления валиков. Данный параметр напрямую связан с толщиною деталей и толщиною шва.

При оптимальной скорости сварочная ванна должна быть заполнен электродным металлом с небольшим возвышением над кромками с плавным переходом к основному металлу без подрезов и наплывов.

1. Выше скорость , меньше металла попадет в ванну, кромки не нагреются до необходимой температуры, отсюда и непровар шва, который быстро растрескается.

2. Меньше скорость , образуются наплывы, которые мешают провару.

3. Оптимальный режим – это когда ширина шва больше диаметра электрода в два раза.

Для электродов с рутиловым и основным покрытием примерно 6-12 м/ч.

Для электродов с целлюлозным покрытием 14-22 м/ч.

Можно выделить три основных направления движения электрода:

1. Первое по оси электрода по мере его сгорания для удержания длинны дуги.

2. Второе вдоль шва по направлению сварки.

3. Третье поперечное может быть добавлено при сварке толстого металла для проплавления краев свариваемых деталей.

Еще один параметр, который влияет на режимы дуговой сварки. Длина дуги – это расстояние от конца электрода до верхней поверхности свариваемой кромки. Идеальный вариант, если это расстояние на всей длине сварочного шва будет одинаковым. Но и это еще не все. Важно правильно подобрать это расстояние.

Многие считают, что длина дуги должна равняться диаметру используемого электрода. Но это не всегда применимо иногда нужно чтобы дуга была меньше иногда чуть больше.

Длина дуги подразделяется на следующие – короткую дугу, среднюю, очень короткую и длинную дугу.

Короткая дуга характеризуется следующим – расстояние между сварочным электродом и поверхностью изделия – примерно 50% диаметра электрода сварочного. При сварке такой короткой сварочной дугой возрастает ток сварочный и глубина самого проплавления. Значительно сокращается напряжение и ширина сварочного шва. Следует отметить при этом, что защита самой ванны сварочной – хорошая.

Использование короткой сварочной электродной дуги рекомендуется при выполнении вертикальных, горизонтальных и потолочных сварочных швов. Кроме того – при сварке в нижнем положении корневых швов в угловых и стыковых соединениях.

При использовании средней дуги расстояние между сварочными электродами и поверхностью изделий равно от одного до одного и двух десятых диаметра используемого электрода сварочного. При работе такой дугой возрастает напряжение и сильно увеличивается ширина сварочного шва. Довольно незначительно сокращается глубина проплавления. Кроме того, формируется хорошая защита сварочной ванны. Использование средней дуги рекомендуется при сварке, а также наплавке в нижнем положении, а в ряде отдельных случаев и в горизонтальном положении.

Когда используется длинная сварочная дуга, расстояние между сварочным электродом и поверхностью свариваемых изделий составляет полтора диаметра и более используемого сварочного электрода. В таком случае в большей степени возрастает ширина шва сварочного, уменьшается глубина проплавления, значительно ухудшается сама защита ванны сварочной и формирование электродного сварочного шва, возрастает разбрызгивание электродного металла и образование пор в сварочном шве.

Использование длинной дуги при работе электродами сварочными крайне нежелательно, и применение ее не рекомендуется.

К сожалению, такие расстояния могут выбрать и выдержать только опытные сварщики. Поэтому существуют определенные отклонения. К примеру, для электрода диаметром 3 мм лучше держать расстояние до кромки в пределах 2-3 мм.

Положение электрода относительно плоскости сварки влияет на ширину сварочного шва и на его глубину приваривания. Оптимально считается, если стержень должен быть расположен к соединению заготовок перпендикулярно. Но это практически невозможно, потому что перемещается вдоль стыка. Поэтому электрод располагается или с наклоном вперед, или с наклоном назад. Угол наклона электрода примерно 75 градусов.

В первом случае шов получается широким, а глубина проплавления уменьшается. Так получается потому, что происходит вытеснение расплавленного металла в переднюю часть сварочной ванны. Во втором случае, наоборот, расплавленный металл выталкивается в заднюю часть ванны. Поэтому хорошо таким способом проваривается глубина стыка, а вот ширина шва заметно уменьшается.

Кстати, точно такое же влияние на качество шва оказывает и угол наклона свариваемых заготовок. Если сварка производится на деталях, которые расположены под определенным углом, а сам электрод движется сверху-вниз, то под ним образуется утолщенный слой расплавленного металла. А это увеличение ширины шва и уменьшение глубины провара. Если движение производится снизу-вверх, то под дугой расплавленного металла намного меньше, что позволяет углубить сварку, но при этом получить незначительную ширину шва.

Специалисты рекомендуют устанавливать заготовки под небольшим углом, не больше 10°. Таким способом можно избежать растекания металла вдоль шва, что обеспечит качество сварки. Таким образом, можно избежать не проваров и подрезов.

Для начинающих сварщиков параметры силы тока указываются в инструкции по эксплуатации оборудования, так же подобная и подробная информация расписана на упаковках с электродами по их диаметру, составу обмазки, свариваемых металлов пространственных при сварке, поэтому часто они обходятся своими силами при выставлении основных параметров при работе. Начинающим же специалистам лучше выставить параметры по формулам.

При ручной дуговой сварке покрытыми электродами необходимо заранее тщательно подготовиться и соблюсти в совокупности все требования, благодаря которым в результате получится красивое и главное качественное сварное соединение.

Что влияет на выбор режима сварки

Режим работы сварочного аппарата представляет собой совокупность основных и второстепенных характеристик сварки, позволяющих получить качественный шов того или иного сплава.

Так как марок сталей и сплавов цветных металлов множество, и они имеют свою специфику, то выбор режима сварки становится непростой задачей. Но есть основные параметры, которые нужно учитывать независимо от типа сплава.

Важные параметры

Прежде чем начинать работу, надо понимать, с какими величинами предстоит иметь дело. Основные параметры, влияющие на режим сварки:

сила, вид и полярность в случае применения постоянного тока;
напряжение электрической дуги; ;
количество проходов;
скорость сварки.

Второстепенными факторами, влияющими на характеристики соединения, можно назвать состояние свариваемых деталей, форму кромок, марку, тип и толщину обмазки электрода. Определенное влияние оказывает выбор вида сварочного шва.

Самым ответственным является расчет режимов при автоматической сварке. Часть характеристик выставляют по готовым таблицам, а часть приходится определять по формулам, заложенным в инструкциях на аппаратуру. Каждому оборудованию соответствуют свои таблицы, отработанные опытным путем.

Влияние тока

Выставляя режим, подбор силы тока делают по таблицам. Ток зависит от толщины свариваемых изделий и сварочной проволоки.

Точную юстировку делают по виду дуги и шва. Необходимо понимать, чем сильнее ток, тем температура под основанием дуги будет выше и это скажется на быстроте сварки.

Режим сварки при сильном токе и чрезмерно тонком сварочном проводе вызовет перегрев и разбрызгивание металла. Если заготовки тонкие, то часто при таком режиме происходит их прожигание.

При слабом токе дуга становится неустойчивой или вовсе обрывается. Шов получается некачественный, появляются непроваренные участки. Такой режим не стоит выбирать.

Необходимо учитывать, что глубина сварочной ванны зависит от вида тока. Если используется аппарат на постоянном токе, то глубина провара у него будет на 15 % больше, чем у переменного.

Сварка в режиме постоянного тока тоже имеет свои особенности. Так, при прямой полярности глубина кратера получается на 40% меньше, чем при использовании обратной полярности.

Прямая полярность – это когда электрод подсоединен к клемме инвертора со знаком «-», а соединяемые изделия к клемме со знаком «+». При обратной полярности все подключается наоборот.

При прямой полярности может применяться электрод с кальциево-фтористой обмазкой, позволяет варить низко и среднеуглеродистую сталь, чугун.

Инверторный режим (обратная полярность) используется, когда необходимо варить низкоуглеродистые и низколегированные стали, тонколистовые детали.

От положения свариваемого стыка в пространстве изменяется и ток. Так, при горизонтальном шве табличные значения рекомендуют уменьшать на 15-20%.

Характеристики электрода

Габариты электрода взаимосвязаны с размерами изделий, видом кромок. Если толщина свариваемого сплава равна 3-5 мм, то сварочная проволока должна быть 3-4 мм.

При сваривании толстостенных заготовок требуется делать много проходов. В первый раз проходят электродом диаметром не более 4 мм. При производстве потолочного шва тоже рекомендуют использовать проволоку толщиной не больше 4 мм.

Обычно на упаковке электродов имеется таблица, в которой указывают наиболее предпочтительные режимы. При диаметре 1,5-2 мм рекомендуемый ток сварки 30…45 А, 3 мм – 65…100 А, для 3-4 мм – 100…160 А, и так далее. Разброс связан с видом сварки и толщиной сплава.

При толщинах свариваемого сплава 1-2 мм рекомендуется использование сварочной проволоки диаметром 2-3 мм, при толщине 3-5 мм – 3-4 мм, толщина 4-10 мм – диаметр 4-5 мм, если толщина 12-24 мм, то используют 5-6 мм электрод. Выбирая режим, необходимо учитывать положение детали или шва в пространстве, также на выбор влияет количество проходов.

Длина дуги и качество шва

Длина дуги влияет на качество соединения. Важно, чтобы она была одинаковой на всем протяжении шва, расстояние между концом сварочной проволоки и гранью детали должно равняться ее толщине.

Режим сварки при слишком короткой дуге приводит к прожигу или прилипанию электрода. Режим при длинной дуге вызывает ее гашение и непровары. Контроль длины дуги можно осуществлять по издаваемому ею звуку.

Оптимальной считается ширина сварного шва равная 1,5-2 диаметрам проволоки. При этом должен образовываться небольшой валик по линии соединения без наплывов от расплавленного электрода. Оптимальный шов зависит от скорости сварки, толщины изделия и ширины шва.

Режим сварки, при котором держак с электродом движется очень медленно, приводит к чрезмерному накоплению в сварочной ванне жидкого металла, который будет расплескиваться и препятствовать нормальному провару стыка.

Слишком быстрое перемещение держака вдоль шва приведет к непровару, он может потрескаться или деформироваться после остывания.

Если будет образовываться ванночка шириной в 1,5-2 диаметра проволоки, глубиной до 6 мм и длиной 10-30 мм, то это говорит об оптимальной скорости сварки для данного конкретного материала и вида соединения.

Угол наклона электрода

К понятию режима сварки относится угол наклона электрода. Во время работы электрод относительно шва располагается с отклонением от нормали примерно на 10 градусов в любую сторону. От положения сварочной проволоки относительно стыка заготовок зависит глубина и ширина шва.

Если сварку производят углом вперед, то глубина уменьшается, а шов становится шире. Это связано с тем, что дуга как бы нагоняет волну расплава перед собой, через которую приходится расплавлять металл изделия.

Если выбран режим сварки углом назад, то расплав выгоняется в конец ванны. Электрическая дуга воздействует непосредственно на свариваемые изделия. Этот режим электродуговой сварки делает более глубокое проплавление стыка и одновременно уменьшает ширину соединения.

Длина рабочей части электрода тоже имеет значение. Чем он длиннее, тем сильнее он разогревается и расплавляется, что уменьшает ток, соответственно уменьшается глубина ванны. Особенно это проявляется при использовании тонкой сварочной проволоки.

Наклон заготовок

Когда держак ведут сверху вниз, то под дугой возникает утолщение расплава. Возникает ситуация, как при сварке в режиме углом вперед. Глубина провара уменьшается, а шов становится шире.

Если варить начинают снизу с последующим движением вверх, то слой расплава под дугой становится тоньше, глубина ванны возрастает, а шов сужается.

Тогда будет формироваться нормальный шов. При большем уклоне и проведении сварки на спуск, из кратера вытечет расплав. При проведении сварки снизу вверх возникнут непровары.

Сварку на спуск обычно применяют при соединении труб и других подобных элементов. В этом режиме уменьшается вероятность прожогов, вытекания расплава из кратера, формируется качественный шов.

Кроме этих режимов на качество работы оказывает влияние технология сварки. Правильное движение электрода во многом определяет состояние сварного шва.

Основные режимы и параметры сварки

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

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

Параметры сварки

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

Основные

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

Среди главных показателей сварочной технологии можно выделить:

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

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

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

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

Дополнительные

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

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

Как подобрать сварочный ток

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

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

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

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

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

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

Взаимосвязь между силой тока и толщиной электрода

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

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

Особенности длины дуги

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

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

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

Диаметр электрода

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

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

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

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

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

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

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

Скорость провара

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

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

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

Интересное видео

Режимы ручной дуговой сварки

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

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

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.

Читайте также: