Как варить вертикальный и горизонтальный швы электросваркой

Сварные швы: общие определения

Технология сваривания металлов тесно связана с понятием – сварной шов. Таковой формируется в процессе застывания металла, расплавленного дуговой электросваркой.

В зависимости от места исполнения сварки шов может располагаться горизонтально или вертикально. Кроме того, пространственное расположение шва может быть нижним, боковым, верхним.

Виды сварных швов: 1 – горизонтальный в нижней плоскости; 2 – горизонтальный в верхней плоскости (потолочный); 3 – горизонтальный в боковой плоскости; 4 – вертикальный в боковой плоскости

Наиболее простой и легкой для исполнения считается укладка сварных швов в плоскости нижнего горизонта. В таких условиях расплавленный металл достаточно легко поддаётся контролю.

Простой сварочный шов, уложенный в нижней горизонтальной плоскости. Это самый легкий тип шва, что встречается в практике сварочной технологии

Оставшиеся варианты расположения швов в пространстве (боковое и верхнее) признаны технологически сложными для исполнения, требующими изучения техники сварки, наработки соответствующего опыта.

Какие бывают электроды?

Положение электрода при сварке деталей.

1. Стержни для сварки низколегированной стали и стали с высоким содержанием углерода.
2. Электроды для соединения высоколегированных сталей.
3. Электроды для сварки термоустойчивых металлов.
4. Стержни для сварки чугунных изделий.
5. Электроды для наплавки (эта операция выполняется при восстановлении металлических поверхностей).

Кроме того, существуют электроды, которые созданы специально для резки металлов, соединения цветных и неоднородных металлов, а также сварки различных сплавов.

Все электроды устроены одинаково. Их стержень обволакивает защитное покрытие, которое поддерживает горение сварочной дуги и создает в районе шва зону, свободную от окисления. Обмазка закрывает стержень не полностью. Один торец оголен, чтобы обеспечить создание дуги при контакте с поверхностью, другая сторона очищена от покрытия на несколько сантиметров, чтобы крепить электрод к держателю. Стержни изготавливаются из разных марок стали и даже полимеров, а их обмазка производится из фтористо-кальциевых, руднокислых и рутиловых составов.

Технология электрической сварки

Ошибка, которую допускают начинающие сварщики, заключается в том, что они не могут правильно подобрать для сварки силу тока. Она напрямую зависит от того, какой электродный стержень применяется и какая операция со сталью будет выполняться. Ниже будут приведены диапазоны силы тока, соответствующие нормальной работе электродами разной толщины.

Стоит добавить, что максимальные значения показывают ток резки металла, а минимальные – ток его сварки. На практике они могут несколько отличаться, но отклонения (небольшие) вызваны особенностями отдельных сварочных аппаратов. Оптимальный диапазон выбирается в пределах указанных значений. Если сила тока будет ниже необходимого минимума, то варить не получится, так как электродный стержень при соприкосновении со свариваемой поверхностью будет высекать только искры. При токе, превышающем допустимый максимум, сталь будет оплавляться и прожигаться.

Вот таблица соответствия сечения и тока:

• 1,5 мм – 30-60 А;
• 2 мм – 30-80 А;
• 2,5 мм – 50-110 А;
• 3 мм – 70-130 А;
• 4 мм – 110-170 А;
• 5 мм – 150-220 А.

Расчет соответствующей толщине электрода, покажет на практике, как научиться варить электросваркой. При недостаточном токе электрод будет залипать, а дуга — гаснуть. При большом токе металл будет разбрызгиваться и гореть. Если пользоваться сварочным трансформатором, то электроду в 1 мм соответствует ток в 30-35 А. При пользовании электроду в 3 мм соответствует ток в 80 А. Если повышать силу тока, железо можно резать.

Электроды подбирают с учетом химического состава металла. Существуют несколько видов этого присадочного материала:

• стальные;
• биметаллические;
• чугунные;
• медные;
• латунные.

Все они маркированы индексом и цифрами, обозначающими то, для металла какой твердости и толщины предназначен каждый вид.

Обучаясь, как правильно варить электросваркой, нужно запомнить, что для получения качественных швов электроды должны соответствовать толщине металла.

Тонкий металл (от 1 до 3 мм) соединяют встык без зазоров и присадок, добиваясь хорошего совпадения выровненных краев.

Для лучшего прилегания стыков более толстых листов (от 3 до 8 мм) края должны быть обрезаны под прямым углом. Между листами оставляют зазор до 2 мм. Материал толщиной 8 мм соединяется двухсторонней сваркой. Для соединения более толстых плоскостей кромки обрезают со скосом.

При отсутствии опыта учиться тому, как варить трубу электросваркой, лучше на толстом металле. В зависимости от толщины стенки трубы делают несколько проходов. Многослойная сварка улучшает механические свойства полученного шва, соединение становится прочнее.

Вначале сваривают полукольцо в одну сторону, затем — во вторую. При способе ведения шва «сверху вниз» пользуются 4-мм электродами, имеющими органическое напыление. При короткой дуге, опираясь на образующийся «козырек», приставок ведут небольшими поперечными колебаниями.

При работе по способу «снизу вверх» резко снижают скорость. Ведения поперечных колебаний электрода делают в 3-5 мм.

При из труб предварительно нужно подготовить и разложить весь материал на сварочном столе или стенде. Затем их отцентровывают и стягивают для получения нужного для сварки зазора. Собранные стыки прихватывают между собой.

Трубы с маленьким диаметром соединяют непрерывной сваркой, с большим диаметром — прерывистым способом. После завершения всех сварочных процессов рабочая поверхность металла очищается от окалины, застывших брызг, шлака. Проводится контрольный осмотр на предмет обнаружения трещин или прожогов, выходящих кратеров или пор. При наличии некачественно сваренных мест производится реставрация шва.

Для собственной безопасности нужно работать во время сварки в замшевых перчатках и рукавицах, в маске сварщика, в кирзовых или плотных кожаных ботинках и в хлопчатобумажной робе. Обязательно рядом должен находиться огнетушитель или емкость с водой.

Несколько десятков лет назад не было такого, чтобы люди сами могли выбирать, каким способом варить металл. Было один-два способа. Нынче же, в эпоху технологического прогресса и требований к качеству материалов существует множество способов сваривания металла. Самым оптимальным и эффективным из них является сварка дуговым аппаратом. Им пользуются наибольшее количество людей, поэтому это способ наиболее популярен.

Преимущество дуговой сварки — температура дуги, которая достигает более 5 тыс. градусов. Она гарантирует сваривание абсолютно любых материалов, так как может расплавить даже самый крепкий материал. Зона максимально высокой температуры сосредотачивается в дуговом разряде. Направление дуги можно менять на прямую дугу, и косвенно действующую.

Рассмотрим разницу между дугой прямого действия и косвенного. Огонь между сварочными металлами и электродом характеризует сварку с дугой прямого действия. Косвенная дуга начинает гореть между самими электродами. В этом случае, металлы для сплавки не обрабатываются сварочным током.

Зажечь дугу можно только тогда, когда сквозь основу электрода протекает ток, а конец электрода соприкасается с металлом. После, дуга начинает гореть между металлом, который расплавляется в процессе и, основанием электрода. Впоследствии этой дуги, температура мгновенно повышается, и металл начинает плавиться. Одновременно с расплавкой металла, плавиться и электрод.

Расплавленный металл имеет небольшую впадину и образует сварочную ванну.

Там он продолжает плавиться вместе с покрытием выбранного электрода. Когда расплавляется электрод, вокруг ванны образуется некий газовый слой, который защищает, шлаковую ванну. Если бы на электроды не наносили специально предназначенную обмазку, расплавленный металл не защищался бы шлаком. Когда, по каким-то причинам, в процессе проварки не нужен шлаковый защитный газ, можно это предусмотреть и выбрать электроды, которые не обработаны минеральными частицами и разными ферросплавами. Именно эти покрытия электрода, при плавлении, дадут нужную газовую защиту от внешней среды.

Сварочная дуга не стоит на месте, а продвигается по мере провара. Смещение дуги вызывает охлаждение проваренного места и отвердевание его. После того, как он охладится, станет видно сварочный шов, имеющий маленький налет шлака, который напоминает корку.

На сегодняшний день существует огромное количество разных материалов, требований к их проварке в труднодоступных местах, поэтому требования к сварочному аппарату очень серьезные. Это отразилось на количестве разных аппаратов для сварки, которые уже можно поделить по типу источника переменного или постоянного тока на три основных вида.

Для того чтобы знать как правильно варить электросваркой, необходимо понимать процесс. Все на самом деле просто — сваривание металла представляет собой процесс, в результате которого устанавливаются межатомные связи между двумя деталями при обоюдном нагреве. Ещё проще — нагревая любым способом два куска металла (а в нашем случае, при помощи постоянного тока, преобразующегося из сетевого переменного), можно получить прочное и неразъемное соединение.

В результате мы получаем сварочный шов, но до этого необходимо изучить, хотя бы поверхностно, весь процесс его получения от подготовки поверхности, до обработки готового шва. Для электрической сварки будет необходимо определённое оборудование, а это в первую очередь — сварочный аппарат.

Сваривание металлических деталей проводится под воздействием высокой температуры, которую образовывает электрическая дуга. Дуга возникает между сварочным электродом и свариваемой деталью. Под её воздействием металл плавится, в результате чего перемешивается металл электрода с металлом свариваемых деталей.

Электрод состоит из металлического сердечника и обмазки, которая во время сварки создаёт защитную оболочку сварочной ванны, а после сварки застывает и образует шлак. Этот шлак необходимо удалять до голого металла. Только так можно проконтролировать качество сварного соединения. Электрод закреплён в держателе, который подключён положительной клемме сварочного аппарата, а минусовая клемма, масса, подключена к свариваемой детали при помощи специального зажима, который идёт в комплекте с аппаратом.

Сварка горизонтального шва должна выполняться следующим образом: электрод надо держать под углом 90°.

Нужно стараться держать горелку так, чтобы дуга горела с максимально большей глубиной проплавления изделия. Для того, чтобы добиться оптимальной ширины шва, обязательно контролируйте скорость сварки. Помимо этого сам сварочный процесс должен осуществляться посредством колебательных движений по направлению сварки, также нужно обращать внимание на шлак.

Сварка горизонтальных швов включает в себя следующие этапы:

• Изначально надо сформировать первый валик шва на короткой дуге. Электрод перемещается без колебательных движений в поперечной плоскости. Электрод должен наклоняться к поверхности под углом 80°. Именно такая технология позволит максимально проплавиться стыку.

Первый валик обычно создается на средней или высокой силе тока.

• Создавая второй шов, используют небольшую силу тока. Направление электрода – «углом вперед» без колебательных движений. Ширина образовавшегося валика будет значительно больше, поэтому рекомендуется применять электрод с большим диаметром.
• Местом расположения третьего валика выступает участок между верхней плоскостью второго и границами кромки раздела. В случае, если второй валик образовался с выступом, то третьим слоем надо заполнить пространство между предыдущим валиком и стенками раздела. Если же валик получился нужной формы, то третий слой создается таким образом: по очереди располагаются валики левой и правой кромок.
• Промежуток между примыкающими валиками третьего слоя нужно заполнить 4-ой наплавкой. Если это расстояние будет идентичным диаметру электрода, то четвертый валик формируется в один подход. В случае, когда предыдущие слои наплавки находятся друг от друга на большой дистанции, то образовавшийся между валиками стык надо заполнить, используя поперечные и продольные перемещения электрода.
• Формирование остальных слоев осуществляется по такому же принципу, как и третий валик.

1. Расплавленный металл может вытекать из сварочной ванны.
2. Материал, который уже подвергся плавлению может стекать на нижнюю кромку, в результате чего на верхней кромке может образоваться подрез.

Какой диаметр выбрать?

Схемы движения электродов при сварке.

Чтобы не прожечь свариваемый металл, нужно уметь правильно подбирать электроды. Их сечение должно быть прямо пропорционально толщине соединяемых кромок.

1. 2-миллиметровые листы или изделия со стенками до 2 мм сплавляются стержнями сечением от 1,5 до 2 мм.
2. Для толщины металла в 3 мм подходят 2,5- или 3-миллиметровые пруты.
3. Толщина 4-5 мм – сечение составляет 3 или 4 мм.
4. Листы от 6-ти до 8-ми мм сплавляются электродами в 4 мм.
5. 9-12 мм – диаметр 4 и 5 мм.
6. 13-15 мм – сечение прута составляет 5 мм.

К слову, толщина электрода определяется именно по сечению стального прута.

Технология электрической сварки

Величину зазора между горячим концом электрода и плоскостью металла, достаточную для образования электрического разряда, называют длиной дуги. Одна из главных основ инструкции сварщика – это контроль оптимальной длины дуги. Теоретически в режиме сварки можно получить три дуговых промежутка:

• короткий (1 – 1,5 мм);
• длинный (3,5 – 6 мм);
• нормальный (2 – 3 мм).

Для режима горения короткой дуги характерным является недостаточный прогрев металла по ширине. По краям шва, в таких случаях, отмечается так называемый «подрез» — небольшое углубление. Наличие подобного дефекта свидетельствует о низких качественных показателях сварного шва.

Особое значение для техники сварки имеет длина электрической дуги. Именно за счёт этого параметра выстраивается правильная или неправильная структура сварного шва

Режим сварки длинной дугой, как правило, сопровождается её периодическим гашением. Здесь отмечается малый прогрев металла по глубине.  О хорошем качестве шва говорить тоже не приходится. Таким образом, остаётся единственный вариант, на который следует ориентироваться начинающему сварщику – нормальная длина дуги, которая должна составлять не более Ld = 0,5-1,1 * Dэ (Ld – длина дуги; Dэ – диаметр электрода).

Для работы нужно выбрать верстак или любое другое основание, выполненное из негорючего материала. Деревянные столы и им подобные изделия категорически запрещены. Желательно, чтобы рядом с местом, где будет проводиться сварка, отсутствовали легко воспламеняемые предметы.

Около себя обязательно поставьте ведро с водой для ликвидации возможных очагов возгорания. Кроме того, нужно определить безопасное место, где будут складываться остатки использованных электродов. Даже самый маленький из них способен спровоцировать пожар.

Для первых самостоятельных швов нужно приготовить ненужный кусок металла и подобрать для него электроды. Специалисты рекомендуют в таких случаях использовать 3 мм стержни. Меньший диаметр используется для сваривания тонких листов, учиться на которых неудобно. Электроды большего диаметра требуют высокой мощности оборудования.

Начинаем с зачистки участка металла, на котором будет располагаться шов. Здесь не должно быть ржавчины и каких-либо загрязнений.

После того, как деталь подготовлена, берем электрод и вставляем его в зажим сварочного аппарата. Затем берем зажим «заземление» и прочно крепим его на детали. Еще раз проверяем кабель. Он должен быть заправлен в держатель и хорошо изолирован.

Теперь нужно выбрать рабочую мощность тока для сварочного аппарата. Она подбирается по диаметру электрода. Выбранную мощность выставляем на панели сварочного оборудования.

Следующий шаг – поджиг дуги. Для этого электрод нужно поднести к детали под углом около 60° и очень медленно провести им по основанию. Должны появиться искры. Как только это произойдет, слегка прикасаемся электродом к детали и тут же приподнимаем его на высоту не более 5 мм.

В этот момент вспыхивает дуга, которую нужно поддерживать в течение всего времени работы. Ее длина должна составлять 3-5 мм. Это расстояние между концом электрода и заготовкой.

Поддерживая дугу в рабочем состоянии нужно помнить, что в процессе работы электрод выгорает и становится короче. При чрезмерном приближении электрода к заготовке может произойти залипание. В этом случае нужно слегка качнуть им в сторону. Дуга может и не зажечься с первого раза. Возможно, не хватает силы тока, тогда ее нужно увеличить.

После того, как начинающий сварщик научился поджигать дугу и удерживать ее в рабочем состоянии, можно приступать к наплавлению валика. Это простейшая из всех операций. Поджигаем дугу и начинаем очень плавно и аккуратно перемещать электрод вдоль будущего шва.

При этом выполняем колебательные движения, напоминающие полумесяц с небольшой амплитудой. Мы как бы «подгребаем» расплавленный металл к центру дуги. Таким образом должен получиться ровный шов, похожий на валик. На нем будут присутствовать небольшие волнообразные наплывы из металла. После остывания шва нужно сбить в него окалину.

Для режима горения короткой дуги характерным является недостаточный прогрев металла по ширине. По краям шва, в таких случаях, отмечается так называемый «подрез» — небольшое углубление. Наличие подобного дефекта свидетельствует о низких качественных показателях сварного шва.

Управление положением электрода

Сварочный процесс может выполняться при положении электрода углом вперёд, углом назад, прямым углом. Применяя любой из этих трёх технологических приёмов, сварщик способен создавать швы в разных условиях производства работ.

Варианты угловых положений электрода для производства сварочных работ. Синие стрелки указывают направление перемещения электрода

Так, способ «углом вперёд» традиционно применяется для соединения элементов горизонтальным и вертикальным швами в условиях верхнего расположения деталей в пространстве (потолочная сварка). Эта же техника успешно используется для сварки неповоротных стыков труб.

Удерживая электрод строго под прямым углом (90º), сварщик обеспечивает исполнение работ в местах труднодоступных. Наконец, техника «угла назад» позволяет качественно выполнять сварочные работы на угловых стыках.

Устанавливая электрод «углом вперёд», обычно работают с тонкостенными металлами. В таком положении электрода получают широкий шов малой глубины. На толстостенных металлах, напротив, стараются применять технику «углом назад», обеспечивая прогрев металла на достаточную глубину.

Помимо классификации соединений по расположению свариваемых деталей относительно друг друга (стыковое, угловое, тавровое и внахлест) швы разделяют по положению в пространстве. В зависимости от этого они бывают:

• нижние;
• вертикальные;
• потолочные;
• горизонтальные.

Самым удобным является нижнее положение. Но довольно часто приходится варить и вертикальные швы инвертором. Процесс этот несложный, если понять технологию, учитывать особенности свариваемых деталей и соблюдать некоторые правила.

Как держать и вести электродный стержень

Качественно сваривать металл – это не только правильно подобрать силу тока и сечение прута. Еще необходимо уметь правильно вести прут вдоль шва, держать его под необходимым углом и не допускать перегрева стыков или преждевременного затухания дуги. Первоначальное прикосновение стержня к свариваемым кромкам должно быть похоже на легкое постукивание или высекание огня спичкой.

Рука сварщика должна быть расслаблена. Это позволит вести электрод не по прямой линии, а легкими волнообразными движениями (подобно тому, как кондитер выкладывает крем на торт), тогда соседние поверхности будут не просто раскалены докрасна, а надежно сплавлены друг с другом. Потренируйтесь вести стержень без включения аппарата.

Электродуговая сварка — это метод соединения металлических деталей, при котором соединяемые части расплавляются дуговым разрядом в зоне их контакта, с последующим затвердеванием и образованием неразъемного соединения. Источником теплоты для дуговой сварки является сварочная дуга — электрический устойчивый разряд в ионизированной смеси паров материалов и газов, характеризующийся большой плотностью тока и высокой (4500-6000°С) температурой, превосходящей температуру плавления всех известных металлов.

Для создания электрического разряда, к свариваемому металлу и сварочному электроду подводится постоянное или переменное напряжение от источника тока (сварочного аппарата). В результате между стержнем электрода и металлом возникает сварочная дуга. Ее сопротивление превосходит сопротивление электрода и проводов, поэтому основная часть тепловой энергии выделяется именно в дуге.

Для образования дуги и поддержания ее горения, в пространстве между электродом и свариваемым металлом должны иметься положительно и отрицательно заряженные частицы — электроны и ионы. Процесс их образования, называемый ионизацией, осуществляется во время зажигания дуги и непрерывно поддерживается во время ее горения.

На рисунке ниже представлена схема сварочной дуги и процесс образования шва. Под воздействием высокой температуры дуги (1) происходит расплавление электрода (2), его покрытия (6) и свариваемого металла (3). В месте расплава образуется сварочная ванна (4), в которую переносятся капли расплавленного электрода (5).

Чтобы иметь возможность сваривать металл электросваркой необходимо иметь:

• источник тока (сварочный аппарат);
• сварочные материалы (например электроды), соответствующие свариваемому металлу;
• защитную одежду (главным образом защитную маску);
• молоток и металлическая щетка для удаления шлака.

Перед тем как начинать работать сварочным аппаратом, необходимо очистить свариваемый металл от посторонних веществ и загрязнений — масла, краски, ржавчины, окалины и пр. Наличие их на металле приводит к нарушению однородности шва и образованию пор. Очистку делают любыми подходящими инструментами и материалами — металлической щеткой, молотком, ветошью с растворителем (например бензином). Трудноудаляемые загрязнения можно обработать пламенем газовой горелки (паяльной лампой) с последующей очисткой щеткой.

При толщине металла более 3 мм рекомендуется делать разделку кромок, которая позволяет выполнить шов, проходящий по всей толщине металла. Разделка дает возможность проводить сварку несколькими швами (слоями) небольшого сечения, это уменьшает напряжения и деформации и улучшает структуру сварного соединения.

Угол разделки может быть различным — от 25 до 50°, в зависимости от толщины металла, типа соединения и требования к прочности шва. В домашних условиях, при работе с небольшими деталями, разделку проще всего выполнять на заточном станке. При работе с деталями больших размеров, можно воспользоваться газовым резаком. Если разделку по какой-либо причине сделать нельзя, для проварки металла по всей толщине увеличивают сварочный ток.

Особенностью сварного соединения является сильная деформация конструкции. Охлаждаясь, металл шва «тянет» изделие, нарушая его форму. Если не предпринять надлежащих мер, форма сваренной конструкции будет сильно отличаться от той, которая планировалась. Прямые углы превратятся в острые или тупые, нарушится плоскостность поверхностей.

С деформацией борются с помощью жесткой сборки и прихватов. Соединенные детали фиксируют в определенном положении с помощью струбцин, зажимов, стяжек и прочих приспособлений. Но даже зафиксированное изделие может повести, если не сделать в необходимых местах «прихватов» — коротких швов небольшого сечения в разных местах конструкции.

Работа сварочным аппаратом постоянного тока дает дополнительную возможность управлять режимом сварки, меняя местами подключение кабеля держателя (электрода) и зажима «массы» (материала). В обычном режиме электрод присоединяется к клемме «минус», а материал — к клемме «плюс». Это подключение называется «прямой полярностью» и обеспечивает лучший прогрев свариваемого материала, что как раз и является необходимым в большинстве случаев из-за массивности последнего.

Физическая природа более сильного прогрева металла при «прямой» полярности состоит в том, что поток электронов, представляющих собой электрический ток, движется от «минуса» к «плюсу», от катода к аноду (в данном случае — к свариваемому металлу), передавая ему свою энергию движения и нагревая в дополнение к нагреву от электрической дуги.

Иногда возникает необходимость уменьшить нагрев металла — при сварке тонкостенных материалов (во избежание их прожога) или легированных сталей (для предотвращения выгорания легирующих элементов). В этом случае используют обратную полярность, подключая электрод к » «, а свариваемый материал — к «-«. При этом поток электронов меняет свое направление и нагревает уже не металл, а электрод.

В обозначении некоторых электродов имеется указание о полярности подсоединения, которое следует соблюдать. Но, в сущности, любой электрод может работать при разных полярностях, разве что качество сварки будет различаться. Если «родная» полярность электрода неизвестна, нужно поработать с ним, меняя ее, выбрав в итоге ту, при которой обеспечивается лучшее качество сварки.

Вопрос — как научиться варить электросваркой — имеет только один ответ — практикой. Нельзя стать мастером сварки, занимаясь только изучением теории. И все же прежде чем приступать к практической работе, полезно познакомиться с теоретическими основами.

Поджог дуги
. Дуга может возникать либо в случае пробоя газа (воздуха), либо в результате соприкосновения электродов с последующим их отведением на расстояние нескольких миллиметров. Первый способ (пробой воздуха) возможен только при больших напряжениях, например, при напряжении 1000В и зазоре между электродами в 1 мм.

Такой способ возбуждения дуги обычно не применяется из-за опасности высокого напряжения. При питании дуги током высокого напряжения (более 3000В) и высокой частоты (150-250 кГц) можно получить пробой воздуха при зазоре между электродом и деталью до 10 мм. Такой способ зажигания дуги менее опасен для сварщика и его нередко используют.

Второй способ зажигания дуги требует разности потенциалов между электродом и изделием 40-60В, поэтому применяется чаще всего. Когда электрод соприкасается с изделием, создается замкнутая сварочная цепь. В момент, когда электрод отводится от изделия, электроны, которые находятся на нагретом от короткого замыкания катодном пятне, отрываются от атомов и электростатическим притяжением двигаются к аноду, образуя электрическую дугу.

Скорость зажигания дуги зависит от характеристик источника питания, от силы тока в момент соприкосновения электрода с изделием, от времени их соприкосновения, от состава газового промежутка. На скорость возбуждения дуги влияет, в первую очередь, величина сварочного тока. Чем больше величина тока (при одном и том же диаметре электрода), тем большим становится величина сечения катодного пятна и тем большим будет ток в начале зажигания дуги. Большой электронный ток вызовет быструю ионизацию и переход к устойчивому дуговому разряду.

При уменьшении диаметра электрода (т.е. при увеличении плотности тока) время перехода к устойчивому дуговому разряду еще больше сокращается.

На скорость зажигания дуги влияют также полярность и род тока. При постоянном токе и обратной полярности (т.е. плюс источника тока подключается к электроду) скорость возбуждения дуги выше, чем при переменном токе. Для переменного тока напряжение зажигания должно быть не менее 50-55В, для постоянного тока — не менее 30-35В.

Повторные зажигания сварочной дуги после ее угасания из-за коротких замыканий каплями электродного металла будут возникать самопроизвольно, если температура торца электрода будет достаточно высокой.

Наиболее удобный способ поджога дуги — чирканье кончиком электрода по металлу. При таком движении возникает дуга и начинает плавиться покрытие. При этом не происходит залипания электрода. Чтобы не оставлять следов на чистом металле, чиркать нужно по линии будущего шва, двигая электрод к его началу.

Параметры тока и перемещение электрода

Сила тока и то, с какой скоростью движется электрод – показатели, которые оказывают самое непосредственное влияние на качество образуемого шва. Чем выше будут показатели силы тока, тем большая глубина прогрева будет образовываться в металле, а это значит, что электроды будут двигаться с более высокой скоростью.

Для того, чтобы шов получился максимально ровным и качественным, должно соблюдаться соотношение тока и скорости перемещения электродов.

В процессе перемещения электрода с заданной скоростью, надо не забывать учитывать показатели мощности дуги. Если подавать электрод слишком быстро и при этом использовать маленькую мощность, то металл не прогреется до нужной температуры и в итоге необходимая глубина не будет достигнута. А это означает, что шов будет тонким и некачественным.

Если же перемещение электрода будет осуществляться с недостаточной скоростью, то изделие может перегреться и привести к дефектам на линии сваривания. Если вы свариваете деталь, толщина которой слишком маленькая, то используя мощную дугу, вы просто прожжете металл.

Значение силы тока и скорость перемещения электрода – значимые факторы, оказывающие влияние на качество шва. Сварка большими токами сопровождается прогревом металла до большой глубины, что позволяет наращивать скорость перемещения электрода. При условии оптимального соотношения тока и скорости движения электрода получают ровный качественный шов.

{amp}gt;Таблица соответствия тока, электрода, толщины металла

Сила тока, А	Диаметр электрода, мм	Толщина металла, мм
35-50	1,6	1-2
45-80	2	2-3
65-100	2,5	3-4
85-150	3	4-5
125-200	4	5-6

Перемещая электрод с определенной скоростью, следует учитывать величину мощности дуги. Чрезмерно быстрая подача электрода при малой мощности не сможет обеспечить достаточной температуры прогрева. Как результат – не удастся проварить металл до нужной глубины. Шов просто «ляжет» на поверхности, едва «прихватив» границы кромок.

Прожженный металл в точке недопустимо медленного продвижения электрода. Часто встречающийся дефект на сварке тонкостенных металлов дугой повышенной мощности

Напротив, в условиях чрезмерно медленного продвижения электрода создастся атмосфера перегрева, что грозит деформацией металла на линии сваривания. Если металлические элементы имеют тонкую структуру, мощная дуга попросту прожжёт металл.

Таблица соответствия тока, электрода, толщины металла

Инструкция для начинающего сварщика

Сварочные работы допустимо выполнять только при условии применения соответствующей экипировки. Стандартный комплект содержит:

1. Куртку, брюки, перчатки, обувь из несгораемых прочных крепких материалов.
2. Головной убор, полностью закрывающий заднюю часть головы.
3. Специальную защитную маску для лица и глаз.

Для производства сварки следует применять исправный аппарат, электрическая часть которого закрыта надёжным корпусом. Входящие в состав аппарата электрические кабели должны иметь целую изоляцию и соответствовать электрическим характеристикам прибора.

Место сварщика необходимо оснастить рабочим столом, источниками света, шиной заземления, средствами защиты от поражения электрическим током и противопожарными средствами.

Способы сварки труб

Для качества сварки вертикальных швов очень важно правильно зажигать дугу. И неважно, варите вы инвертором, трансформатором или полуавтоматом. Если электрод закончился, то его нужно быстро поменять, потому что задержка – это снижение температуры в ванне.

Но даже в этом случае начинать поджиг надо с самой верхней точки кратера. Кстати, это может быть центр кратера или сбоку, все зависит от того, где сварка была до этого закончена. Первый проход в глубину надо делать быстро. Именно таким образом можно избежать зашлакованности зазора. Потому что дуга еще нестабильна, а температура ванны не на необходимом уровне.

Варить вертикальный шов достаточно сложно. Не зря столько вариантов предлагается. Начинающим сварщикам придется потратить немало времени, чтобы научиться этому. Поэтому предлагаем посмотреть видео – как правильно варить электросваркой вертикальный шов.

Для качества сварки вертикальных швов очень важно правильно зажигать дугу. И неважно, варите вы инвертором, трансформатором или полуавтоматом. Если электрод закончился, то его нужно быстро поменять, потому что задержка – это снижение температуры в ванне.

Но даже в этом случае начинать поджиг надо с самой верхней точки кратера. Кстати, это может быть центр кратера или сбоку, все зависит от того, где сварка была до этого закончена. Первый проход в глубину надо делать быстро. Именно таким образом можно избежать зашлакованности зазора. Потому что дуга еще нестабильна, а температура ванны не на необходимом уровне.

В этом случае происходит азотирование и окисление расплавившегося металла. Он разбрызгивается каплями, шов при этом получается пористый и недостаточно прочный. При слишком короткой дуге может произойти непровар.

Для выполнения сварки используются разные методики. Подробно рассмотрим основные.

Самый распространенный и простой способ соединения деталей. При толщине металла до 0,8 см используется двусторонняя сварка. Для соединений из металла тоньше 0,4 см выполняется только односторонняя сварка.

Для работы выбираются электроды, диаметр которых равен толщине металла. Если она превышает 8 мм, сварку проводится с разделкой кромок. При этом угол разделки составляет порядка 30°.

Сварка выполняется в несколько проходов. Желательно использовать съемные подкладки из стали или меди во избежание прожогов. Первый проход выполняют электродом малого диаметра, не более 4 мм.

В процессе выполнения первого шва очень важна его точность и глубина провара. После его наложения за кромками не должно быть проплавленного металла.

Для второго и всех последующих проходов используют электродные стержни большего диаметра. Их выбирают для качественного заполнения выемки, образовавшейся между кромками.

Электрод медленно двигают вдоль шва, выполняя при этом колебательные движения, как бы раскачивая электрод из стороны в сторону, чтобы полностью заполнить пустоты расплавленным металлом.

Опытные сварщики утверждают, что хороших результатов можно добиться, если сваривать углы «в лодочку». Это означает, что соединяемые детали устанавливаются под углом в 45° или другим.

Таким образом обеспечивается максимально качественное проплавление стенок изделия, а опасность подреза и непровара уменьшается. Такой способ сварки позволяет за один проход наплавлять швы большого сечения.

Различают два вида сварки «в лодочку» – в симметричную и в несимметричную:

1. Наклон деталей составляет 45°. Вероятность наплывов или подрезов одной из стенок минимальна. Сварку обратной и прямой полярности проводят на максимальных значениях тока. При проведении обратной по полярности сварки длина электрической дуги должна быть минимальной.
2. Наклон деталей под углом в 60° или 30° – несимметричная «лодочка». Такой вариант очень удобен, если работы выполняют в труднодоступных местах, поскольку амплитуда движения электрода невелика. Сварщик направляет дугу в самый корень шва, при этом нужно следить, чтобы она не вышла за пределы будущего шва. Также не разрешается наплавлять за один проход слишком большое количество металла.

Угловые соединения могут быть таврового типа, поэтому необходимо научиться, как правильно и без ошибок сваривать металл электросваркой в несколько проходов.

Использование одного прохода возможно только в том случае, когда свариваются простые конструкции со сторонами, которые образуют угол 45° при угловом шве. Диаметр электрода в этом случае не может превышать толщину металла больше, чем на 0,15-0,3 см.

Стандартная многопроходовая тавровая сварка выполняется следующим образом. Для первого прохода берется электрод большего диаметра, чем те, что выбраны для последующих проходов. Например, используется электрод, размеры которого варьируются в пределах от 0,4 до 0,6 см.

Сварка проводится плавно, без поперечных колебательных движений. При выполнении остальных проходов они обязательно выполняются. Важно, чтобы амплитуда колебаний находилась в пределах допустимой ширины шва.

Еще один значимый момент. При выполнении тавровой сварки углового соединения электрическую дугу следует всегда поджигать на полке, расположенной горизонтально.

При выполнении своими руками электросварки углов можно применять нахлесточный тип соединения. В этом случае свариваемые детали располагаются одна на другой с нахлестом. Дуга при прямой по полярности сварке должна быть короткой, при обратной – максимально короткой. Направляют дугу точно в корень соединения.

В процессе сваривания необходимо выполнять электродом небольшие по амплитуде возвратно-поступательные движения. Таким образом удастся равномерно разогреть всю область соединения. В этом случае сварочная ванна равномерно наполнится, и шов получится выпуклый и полноразмерный.

Швы, направленные вертикально, выполняют только короткой дугой. Рабочая сила тока при этом должна быть на 10%-20% меньше, чем в процессе выполнения сваривания деталей в нижнем положении. Эти требования легко объяснимы.

Меньшая сила тока предполагает, что расплавленный жидкий металл не станет стекать из сварочной ванны. Меньшая по размеру дуга более удобна в работе.

Опытные сварщики предпочитают варить вертикальные швы по направлению снизу вверх. Дугу поджигают в самой нижней точке будущего шва. После чего готовят небольшую горизонтально расположенную площадку, размеры которой соответствуют сечению будущего шва.

Затем медленно продвигают электродный стержень вверх. При этом обязательно выполняются движения поперек соединения.

Они могут быть в виде елочки, угла или полумесяца. Последний вариант наиболее прост в выполнении. Кроме того, важно соблюдать правильное положение электрода. Теоретически лучше всего выполняется провар, если стержень расположен перпендикулярно шву, то есть горизонтально.

Практика показывает, что в таком положении электродного стержня жидкий металл стекает по шву. Чтобы этого избежать, угол наклона стержня выбирают в пределах 45°-50°. Это оптимальный при вертикальной сварке вариант. Для сваривания деталей в направлении снизу вверх выбирают электроды, диаметр которых не превышает 0,4 см.

В домашних условиях часто приходится вспоминать, как заваривать электросваркой металлическую трубу. Сбоку детали обычно выполняется вертикальный шов, по окружности – горизонтальный. Трубы из стали сваривают встык. Все кромки обязательно хорошо провариваются.

Выводы и полезное видео по теме

Необязательно иметь квалификацию профессионального сварщика, но владеть техникой сварки желательно. Благодаря имеющимся навыкам сварного дела, у человека появляется больше возможностей для реализации различных бытовых проектов. При желании изучить технологию можно всегда, а практический опыт поможет овладеть техникой производства работ на высоком уровне.

При желании любой домашний мастер сможет освоить азы сварки. Это не так уж и сложно. Потребуется терпение, аккуратность и, безусловно, точное исполнение всех инструкций. Все будет намного проще, если процесс освоения нового навыка будет проходить под руководством опытного специалиста.

Работа инвертором

Инверторное устройство получило свое название из-за принципа работы. На корпусе устройства имеется выключатель питающей сети, индикаторы наличия напряжения питания и перегрева, специальные разъемы для подключения кабелей, регулировочное устройство плавного или же ступенчатого переключения тока. Все модели оснащены ручками для удобства переноски.

В инверторном аппарате электроток переменного напряжения 220 В преобразуется в постоянный, после чего сглаживается специальным электрофильтром. После этого, в расположенном внутри устройства блоке, происходит преобразование постоянного тока в высокочастотный переменный. Он понижается до необходимого значения напряжения для возможности получения электросварочной силы тока в 120-200 А.

Для такого двойного преобразования необходимы небольшие по габаритам трансформаторы, что позволяет значительно снизить массу аппарата. Данная техника обладает высоким КПД (порядка 90 %), а также значительно экономит электроэнергию. Для питания используется домашняя электросеть с напряжением 220 В или же промышленная 380 В для применения на производстве. Профессиональные экземпляры работают в нескольких режимах и предназначены для длительной эксплуатации без перерыва.

Работа на электросварочном приспособлении данного типа проводится по аналогии с обычным аппаратом. Перед тем как варить инвертором, необходимо подробно изучить технологию работы. Расплавление металла происходит под воздействием горячей электрической дуги. Она образуется между свариваемым металлическим изделием и электродом.

Специальным регулятором на корпусе устройства устанавливается требуемый сварочный ток. Его величина зависит от значения толщины свариваемого изделия и его материала. Токовая величина контролируется при помощи стрелочной или же электронной индикации на корпусе электросварочного приспособления. Зажигание дуги проводится при подношении электрода к свариваемой детали под небольшим углом. Активация происходит при касании его к металлическому участку.

После появления сварочной дуги стержень располагается на небольшом расстоянии от детали, равном ориентировочно его диаметру и выполняется сваривание металла. По окончании процесса накипь, а также шлак с поверхности шва удаляются при помощи постукивания молотка или же другого металлического предмета.

Чтобы основы использования инверторной электросварки были более понятными, необходимо понять физическую суть образования соединительного шва. Металлические изделия завариваются при помощи электродов. Они состоят из металлического сердечника и специального покрытия – обмазки. Этот состав применяется для закрытия сварочной области от попадания кислорода.

При контакте электродного сердечника с металлической поверхностью возникает электрическая дуга. Под тепловым воздействием начинает плавиться обмазка и покрывать свариваемый участок. При этом ее часть испаряется, превращаясь в газы. Расплавленная в процессе работы обмазка сверху покрывается жидким металлом, который создает еще один защитный слой от кислородного воздействия. По окончании остывания получившийся шлак на месте сварки необходимо удалить.

Розжиг дуги

Разжигание электродуги начинается только после надевания специальной защитной маски. Это требуется для защиты сетчатки глаз от возможного ожога. Болевые симптомы появляются спустя некоторое время и сопровождаются жжением, а также прочими неприятными ощущениями. Если планируете работать со сварочным аппаратом, то необходимо знать, что делать при ожоге глаз.

Розжиг выполняется одним из двух методов: чирканьем и касанием. Выполняя чиркающие движения по поверхности, провоцируется запуск дуги.

Чирканье проводится непосредственно в месте соединения металлов или же поблизости от него. После этого движения электродный стержень приподнимается над поверхностью на необходимое расстояние для удержания дуги.  При касании производится постукивание по металлическому участку в начале будущего шва до появления электрической дуги.

После розжига сварочной дуги проводится обучение движениям. На пластине из металла проводится мелом линия, имитирующая стык. После зажигания дуги начинает плавиться металл и появляется пленка расплавленного шлака. Этот участок именуется сварочной ванной. Именно ее начинает учиться двигать начинающий электросварщик. Для передвижения электродный стержень наклоняется под углом порядка 45-50°. Эта величина условная и влияет на ширину сварочной ванны.

Ведение электросварочного шва выполняется тремя способами:

• под прямым углом;
• углом назад;
• углом вперед.

Движение под прямым углом используется при электросварке в труднодоступных местах. При этом получается симметричная ванна, которая не слишком удобна. Заваривание углом назад предоставляет возможность для лучшего наблюдения за процессом и контроля за качеством. Этот способ используется для нижних швов, а также при выполнении прихваток.

Наложение шва широкого типа требует выполнения циклических движений. Передвижение электродного стержня выполняется одним из нескольких способов, представленных на рисунке.

Учтите, что заваривать широкие швы необходимо с постоянным наклоном. При этом перемещается не сам кончик стержня ручкой электрододержателя, а весь электрод.

Одним из важнейших факторов, влияющих на качество электросварочных работ, является дуговой промежуток. При его малой величине (до 2-х мм) получается укороченная дуга. Она не прогревает место соединения, из-за чего образуется неглубокий провар. При расстоянии более 3-х мм увеличивается длина электрической дуги.

Для начинающего электросварщика существует непреложное правило – дуговой промежуток составляет 2-3 мм. При использовании инверторных моделей с соответствующими функциями для облегчения электросварочного процесса, необходимость выдерживания этого расстояния отпадает. В этом случае требуется всего лишь вести электрод по металлической поверхности.

На качество сварного соединения влияет правильность наложения шва. Оно зависит правильности подобранного электрода, его угла наклона, а также длины дуги. Оптимальная величина расстояния от металлической поверхности до кончика стержня – 2-3 мм. При меньшей длине шов получается чересчур выпуклым из-за малой площади прогрева.

1. Снизу-вверх.
2. Сверху-вниз.

Удобнее вести электрод снизу-вверх. Расплавленный металл стекает вниз под воздействием силы притяжения, а дуга в этом случае будет толкать его вверх, что препятствует сползанию.

Несколько полезных рекомендаций:

• Сварка ведется только на короткой дуге – можно вообще опереть электрод на деталь, если он не залипает.
• Электрод по отношению к вертикальной плоскости наклонен в пределах 80-90°.
• Манипулирование лучше выполнять методом «дугой вперед» или «лестница», начинающим сварщикам рекомендова способ «полумесяц» – ширина валика при этом должна быть не менее 2-4 диаметров электрода.

Неопытным исполнителям будет легче выполнять сварку вертикальных швов инвертором с отрывом дуги. В период отрыва (1-2 секунды) металл будет остывать, что предотвратит его вытекание из сварочной ванны. Также этот способ применяется при сварке тонколистового металлопроката – исключается сквозное проплавление материала.

Варить вертикальный шов инвертором сверху-вниз – хлопотный процесс, требующий повышенного контроля над сварочной ванной и немалого опыта от сварщика. Поэтому новичкам в этом деле рекомендовано направление снизу-вверх.

С чего начинать учиться варить железо

Обучение тому, как правильно варить электросваркой, начинается с самых простых процессов.

• Приготовленные детали фиксируют на горизонтальной поверхности (на столе для сварки).
• Прихватками скрепляют их по краям и в центре.
• Нужно вставить в держатель новую присадку и прикрепить к детали зажим от массы.
• Вначале отрабатывают правильный наклон электрода (около 75 градусов) в направлении дуги. При этом нужно производить движения, которые как бы сгребают расплавленный металл в место стыка.
• Конец электрода должен приходиться на центр шва. Благодаря соблюдению угла наклона капли равномернее стекают с раскаленного электрода и ровным качественным валиком образуют
• После остывания заготовки нужно отбить шлак с поверхности детали.

Раз за разом, по мере приобретения опыта, швы будут получаться все ровнее и аккуратнее.

Подготовка к работе (рабочее место, электроды, оборудование)

Перед началом электросварочного процесса необходимо правильно подготовить рабочую площадку и необходимую оснастку. Варить можно на специальном металлическом сварочном столе или же на небольшой свободной площадке. Заранее подготавливаются зажимы и приспособления для надежной фиксации соединяемых деталей.

Рабочая площадка оснащается хорошим освещением и вентиляцией. Она освобождается от посторонних предметов, а также жидкостей, которые могут воспламениться от случайного попадания искр. Сварщик должен работать на специальном деревянном настиле, являющемся защитной мерой от возможного поражения электротоком.

Электрод следует подобрать по типу свариваемого металла, а также его толщины. Качество электросварки зависит от этого правильного подбора и настройки аппарата. Профессиональные сварщики учитывают еще и положение самого шва (горизонтальный или вертикальный), его глубину и прочие параметры. Под каждую марку металла выпускается свой тип электрода.

Для инверторной электросварки применяются УОНИ, АНО, МР, ОЗС диаметром от 2 до 5 мм. На качество используемых электродов влияют условия их хранения и транспортировки. Подготовительный процесс, а также сама сварка для начинающих показано в видео с инвертором в качестве электросварочного оборудования.

Как сделать вертикальный шов

Как варить вертикальный шов электросваркой? Главное — начать, соблюдая все рекомендации. Сварка вертикальных швов похожа на работу по горизонтали, только немного сложнее. Заготовки прихватывают в двух-трех местах. Затем сварку ведут только снизу вверх, прилепляя каплю за каплей. Постепенно весь зазор заливают горячим металлом.

Можно заваривать шов не каплями, а так называемой «восьмеркой», однако с этим может справиться только опытный специалист. Так что, если интересно знать, как научиться варить вертикальный шов электросваркой, сначала рекомендуется посмотреть на работу опытного сварщика, послушать советы мастеров. А только потом самостоятельно приступать к процессу.

Правильно сделать так называемый «тавровый» шов не так легко, как научиться варить электросваркой. Этим швом пользуются, если требуется скрепить детали под разными углами. Металлические части устанавливаются так, чтобы сварка стекала в самый угол. Зафиксированные «лодочкой» свариваемые части прихватываются с противоположных сторон.

Полярность и установка сварочного тока

Подключение электрода к положительному выводу называется прямым, а к отрицательному – обратным. Оба метода сварки применяются для соединения металлических изделий, однако при различной толщине. Металлы до 3 мм лучше сваривать обратным методом, а толстые – прямым. Однако, этот подход не является непреложным правилом, вследствие чего пользоваться сварочником можно при любом подключении. В целом несложно понять, как именно работать инвертором при ознакомлении с основными правилами и сутью процедуры сваривания.

Физика заключается в передвижении электродов от отрицательного элемента к положительному. При этом они передают энергию поверхности, повышая ее температуру. Это означает, что деталь, подключенная к положительному выводу электросварки, нагревается больше. Данный процесс актуален при сварке изделий значительной толщины.

Величину сварочного тока выбирают исходя из толщины и типа свариваемых изделий. Если при первоначально установленном значении получаются несвязные шовные полоски, необходимо повысить значение электротока. При сложности передвижения ванночки с расплавленным металлом следует снизить токовую величину на аппарате.

Каким сварочным аппаратом лучше пользоваться

1. Старинные сварочные аппараты, имеющие регулируемый магнитный зазор, позволяющий настраивать силу тока, — трансформаторные. Есть множество вариантов и моделей, имеющих реостаты и добавочные дроссели на первичных или вторичных сторонах трансформаторов.
2. Инверторные аппараты — более современные сварочные устройства. Работая от повышенной частоты, трансформатор таких агрегатов имеет меньшие габариты и маленький вес. В таких устройствах плавно можно отрегулировать режимы сварки. Настройку последних нужно проводить тщательно, иначе аппарат может быстро выйти из строя.

Для начинающего сварщика лучшим вариантом станет недорогой и универсальный сварочный аппарат инверторного типа. Кроме них существуют трансформаторные сварочные аппараты и самые дорогие аппараты для полуавтоматической сварки, но мы их трогать не станем, поскольку первые слишком громоздкие и прожорливые, а вторые предназначены для профессионального использования в основном для ремонта автомобилей.

Инвертор сварочный имеет компактные размеры, небольшой вес и может варить металл практически любой толщины. Тонкий металл, трубы, силовые металлические конструкции, листовые металлы — все это можно варить инвертором, причём он не слишком требователен к параметрам сетевого тока и напряжения. Цена сварочного инвертора — в пределах 4-6 тысяч рублей.

• сварочные электроды;
• маска сварщика;
• провод массы;
• держатель электрода с проводом;
• металлическая щётка;
• защитные рукавицы.