Сварка представляет собой сложную, но достаточно востребованную технологию работы с различными металлами и сплавами. Надежность данного метода соединения материалов делает сварку такой распространенной. Знание навыков сварочного дела позволяют исполнителю реализовывать собственными руками разные проекты.Важно! Обучение следует начинать не с соединения двух заготовок, а с наплавки валика. Сварка валика является основополагающим процессом в познании азов. Если начинающий исполнитель не научится выполнять наплавку валика, то ему будет очень сложно (невозможно) проводить сваривание разнообразных изделий и деталей. Практические работы по наплавке рекомендуется выполнять на остатках металла.
Что такое валик в сварке
Сварочный валик – это металл шва, наплавленного в результате однократного перемещения источника тепла, т.е. в результате одного прохода. Представленная далее картинка поможет понять, что называется валиком в сварке (при вертикальном и потолочном пространственном положениях).
Для получения узкого валика следует избегать совершения заметных колебательных движений электродом. Данный тип чаще всего применяется при заварке корня шва, при работе с тонкостенными изделиями, при подварке подрезов.
Уширенный валик (ширина не превышает 14 мм.) получается при сварке, выполняемой поперечными колебаниями; используется при сваривании толстостенных деталей, а также угловых и горизонтальных швов.
Широкий валик (больше 14 мм.) используется при сварке заполняющих слоев. Итак, мы помогли начинающему сварщику узнать, что такое сварочный валик. Теперь поговорим о необходимой теории сварочного процесса.
Основы сварки
После ознакомления с основным понятием электросварки необходимо изучить теоретические основы рабочего процесса.
Прочное соединение заготовок выполняется посредством воздействия температур. Электрическая дуга нагревает металл до температуры плавления. Появляется дуга благодаря току: постоянному или переменному.
Первая разновидность напряжения характерна для сварочных аппаратов инверторного типа. Данное оснащение питается от сети в 220В. Дуга постоянного тока легче перемещается и контролируется. Новичкам в области сварки рекомендуется использовать такие агрегаты. Они характеризуются простотой и удобством в работе.
Сварочные аппараты трансформаторного типа выдают переменный ток. Применение такого оборудования затрудняет процесс. Из-за переменного напряжения электродуга менее стабильна.
Образование дуги становится возможным благодаря наличию металла и электрода.
Чтобы четко понимать как осуществляется сварочный процесс, нужно вникнуть в суть следующих процедур:
- дуга появляется посредством контакта основного изделия и электрода;
- в месте появления дуги металл плавится;
- вместе с металлом плавится и электрод, частицы которого попадают в сварочную ванну;
- покрытие электрода также горит, в результате чего образуется газовое облако, защищающее ванну от вредного взаимодействия с кислородом. Это обеспечивает поддержание необходимой для плавления температуры;
- сохранению нужной температуры также способствует образуемый шлак;
- сварочный валик образуется при движении электрода; несколько движений стержня гарантирует получение шва;
- после окончания работ, шлаковая корка отбивается молотком.
Данная информация позволяет понять теорию сварочного процесса. Также нужно рассмотреть практическую сторону соединения заготовок:
- электрод следует поместить в специальный держатель;
- электрод необходимо держать под углом в 70 градусов к поверхности;
- выставив оптимальный угол наклона, можно прочертить по металлу быструю линию(проверить наличие контакта). Если все сделано правильно, то появятся искры и треск;
- затем оставив нужный угол, следует зажечь дугу (можно электродом коснуться металла и тут же поднять электрод таким образом, чтобы образовалась искра в 3-5 мм, подробнее о зажигании дуги будет ниже) . Если все проделано верно, то дуга начнет гореть, а металл плавиться;
- если электрод залипает, то необходимо его раскачать и оторвать, а после опять зажечь дугу. Залипание электрода может говорить о том, что следует увеличить силу тока;
- как только исполнитель добился стабильного горения дуги, можно приступать к наплавлению валиков.
Зажатую дугу нужно плавно перемещать по сварному шву. При этом совершаются равномерные движения амплитудой 2-3 мм., которыми сварщик как бы загребает наплавленный металл. Чем размереннее движения, тем красивее получится соединение. [ads-pc-2][ads-mob-2]
Способы зажигания сварочной дуги
Процесс зажигания сварочной дуги включает несколько этапов:
- возбуждение дуги осуществляется посредством кратковременного контакта конца электрода и свариваемой детали;
- наличие тока обеспечивает короткое замыкание, торец стержня начинается нагреваться до высоких температур, при которых после отрыва электрода происходит ионизация газового промежутка;
- в результате возникает дуга.
Данные сведения помогут исполнителям понять, как происходит зажигание, выполнение данных процессов поможет определить, выражаясь языком сварщиков, как “поймать дугу”.
Выделяют следующие способы зажигания дуги покрытыми электродами:
1) Прямой отрыв или зажигание впритык или способ касания. 2) Отрыв по кривой или способ чирканьем напоминает движение при зажигании спички.
Как правильно выполнить зажигание изображено на картинке.
Сварщики активно применяют оба метода при ручной дуговой сварке. Первый – зажигание дуги отрывом – используется при работе в узких, труднодоступных и неудобных местах.
Длина дуги при сварке электродами оказывает значительно влияние на формирование соединения, его форму, ширину и чешуйчатость.
При электросварке выделяют очень короткую, короткую, среднюю и длинную дугу. Чем короче дуга, тем выше качество металла шва.
Длину дуги следует вычислять по формуле:
lд = 0,5 (d+2),
где d – диаметр электрода.
Либо есть еще правило: длина дуга равна диаметру электрода. На практике же никто не меряет ее, а выдерживают интуитивно, по опыту.
Сварка очень короткой дуги производится впритык.
Короткая дуга подразумевает расстояние между электродом и основным металлом равное примерно 50% диаметра стержня; применяется при выполнении вертикальных, горизонтальных и потолочных швов, а также при работе со стыковыми и корневыми швами в нижнем положении.
Расстояние при использовании средней дуги – 1-1,2 диаметра электрода. Среднюю дугу следует применять при сваривании и наплавке в нижнем положении, в отдельных случаях и в горизонтальном.
Использование длинной дуги нежелательно, не рекомендуется её применять.
Начинающим и домашним сварщикам также важно знать, как зажечь дугу на инверторе.
Инвертор – металлический ящик компактных размеров и небольшой массы. Аппарат производит ток необходимых параметров. Для этого агрегат преобразует переменный ток из сети в 220В в сварочный.
Инвертор имеет две клеммы: в первую исполнитель должен поместить электрод, а вторая соединяется с изделием (что в какую, см. про прямую или обратную полярность). После подачи тока образуется электрическая цепь. Небольшой разрыв цепи – в несколько миллиметров – приводит к ионизации воздуха в месте разрыва, возникает сварочная дуга.
Важно знать, как зажигать дугу электродом, чтобы не прилипал. Залипание прутка может быть вызвано несколькими причинами:
- Хранение электродов не в оптимальных условиях приводит к их отсыреванию. Сырые расходники нужно прокалить, иначе они будут залипать.
- Прилипание возможно из-за неверного подбора электрода к свариваемым деталям. Для определенных материалов (таких как чугун, нержавейка, алюминий и другие) нужно применять специальные расходники. Для выбора используйте меню в правой колонке сайта.
- Использование некачественных или дешевых прутков, а также электродов неизвестного происхождения может привести к проблемам.
- Параметры на сварочном аппарате установлены неправильно, низкая сила тока приводит к залипанию.
- Неочищенная поверхность также может привести к залипанию.
- Отсутствие опыта у исполнителя иногда приводит к неправильному возбуждению дуги.
Чтобы избежать проблем во время сварочных работ необходимо использовать качественные электроды, выставить оптимальный режим сваривания, тщательно подготовить рабочую поверхность и попрактиковаться в правильном поджигании дуги.
Выполнение всех рекомендаций позволит произвести зажигание дуги и поддержание её горения на протяжении всего рабочего процесса.
Важно! В случае обрыва нужно знать, в каком месте производится последующее зажигание дуги. Потребность в повторном зажигании также может возникнуть в том случае, если у исполнителя закончился электрод. Возбуждение дуги следует осуществлять на металле шва, на расстоянии в 12-15 мм. от кратера (места обрыва).
Повторное зажигание дуги: 1. возбуждение; 2. перенос дуги на начало кратера; 3. продолжение валика через кратер.
Данные сведения помогут исполнителю проанализировать способы зажигания сварочной дуги, в зависимости от поставленных целей и имеющегося оборудования.
Геометрические характеристики
Как уже было сказано выше, геометрия швов зависит от вида соединения. Основные геометрические размеры сечений стыковых и угловых сварочных швов представлены на следующем рисунке:
Читать также: Очки для кварцевой лампы
- где S – толщина деталей;
- е – ширина сварного шва;
- g – выпуклость;
- m – вогнутость;
- h – глубина проплавления;
- t – толщина сварного шва;
- b – зазор в соединении;
- k – катет углового шва;
- p – высота;
- a – толщина.
На геометрические размеры влияет тип соединения и толщина свариваемых изделий. Эти показатели приведены в следующей таблице.
Из представленной информации понятно, что все геометрические размеры сварных швов и соединяемых деталей связаны между собой. Особняком стоит длина этих элементов сварных конструкций. Она зависит только от нагрузки на соединение и совершенно не зависит от геометрии сечения шва. Минимальная длина сварного шва должна обеспечивать прочность соединения, при превышении максимального значения общей нагрузки на 20%. Часто проварка изделий осуществляется по всей длине контакта, но во многих случаях сварка выполняется короткими отрезками, обеспечивающими необходимую прочность соединения. Для строительных конструкций расчет длины сварного шва по СНиП II-23-81 осуществляется исходя из этих критерий.
Расчет геометрии стыкового шва
Методика проверки швов для этого вида полностью расписана в следующих нормативных документах: СНиП II-23-81 п.11.1 и СП 16.13330.2011 п.14.1.14. В этих документах представлены разные способы расчета, но все они являются производными от следующей математической формулы:
- где N – максимальная сила растяжения или сжатия;
- t – минимальная толщина свариваемых деталей;
- lw – длина шва;
- Rwy – сопротивление нагрузке;
- γс – табличный коэффициент.
При таком виде соединения оно проваривается на всю длину контакта, следовательно длина шва равна длине стыков свариваемых деталей, уменьшенной на 2t, удвоенную толщину металла. Ширина шва зависит от формы разделки кромок и толщины деталей. Схемы расчетных варианты соединений встык показаны на следующих рисунках.
Если в ходе сварочных работ используются материалы в соответствии с приложением 2 СНиП II-23-81 в расчет не производится, только осуществляется визуальный контроль качества выполненных соединений.
Расчет геометрии углового шва
Расчет геометрических размеров угловых сварных швов при воздействии нагрузки, проходящей по оси центра тяжести производится по выбранному сечению, наиболее опасному в этом соединении. Это может быть расчет по сечению металла шва или границ сплавления материалов. На ниже приведенном рисунке представлены оба сечения.
В таком виде сварных соединений действуют напряжения различного характера, но доминирующей нагрузкой является срезающая сила. Проверка угловых сварных швов производится по следующим формулам.
где N – максимальная сила растяжения или сжатия; βf и βz – табличные коэффициенты для стали; kf – длина катета сварного шва; lw – длина; Rwf – расчетное сопротивление на срез; Rwz – то же но в зоне сплавления; γс – табличный коэффициент условий эксплуатации; γwf и γwz – то же, но для разных условий эксплуатации.
Главной геометрической характеристикой всех угловых швов является размер их катета, т. е. толщина по границам сплавления. Размер катета зависит от толщины деталей, материала и способа сварки. Выбрать значение этого геометрического параметра можно в нижеприведенной таблице.
Для стальных конструкций с предельными характеристиками текучести материала выше 590 Н/кв.мм или толщине соединяемых деталей свыше 80 мм, значение минимального размера катета следует брать в специальных ТУ.
Для конструкций четвертой группы, размер катета углового шва следует сокращать на 1 мм для деталей с толщиной не более 40 мм и уменьшать на 2 мм для деталей толще 40 мм.»
Инструменты для контроля размеров швов
Измеритель геометрических параметров сварных швов – это специализированный инструмент, с помощью которого можно произвести замер основных характеристик этих элементов сваренных конструкций. Среди всего разнообразия таких измерительных инструментов можно выделить следующие группы изделий: шаблоны, универсальные измерители и устройства, специализированные на замере одного параметра. В набор профессионального сварщика состоит из нескольких таких инструментов, позволяющих произвести замер как подготовленных к сварке деталей, так и самого сварного шва.
Техника наплавки валиков
Дуговая наплавка валиков может осуществляться в различных пространственных положениях: нижнее, горизонтальное, вертикальное и потолочное. В зависимости от этого существуют отличительные правила сварки, которые мы рассмотрим далее.
Однако, нужно выделить и общие рекомендации:
- наилучшее качество работ достигается при ширине валика, равной примерно 2,5 диаметрам электрода;
- амплитуда движение электрода должна быть равна 1,5-2 диаметрам стержня;
- каждый последующий валик должен перекрывать предыдущий на 1/3-1/2 его ширины.
У новичков после первых практических опытов возникает вопрос: почему сварочный валик высокий? Высота валика сварного шва зависит от силы тока, а также от скорости перемещения электрода. Быстрое движение электрода и малая величина тока обеспечивают получение узких и высоких валиков. Такие валики быстрее застывают, но они обладают одним существенным недостатком – наличие пор. Также сварщик может столкнуться с непроваренными участками.
Еще один важный параметр – углубление или западание между валиками сварного шва представляет собой продольную впадину между двумя расположенными рядом валиками. Данный параметр следует измерять в том случае, если высота валиков разнится. Измерение осуществляется относительно валика, имеющего меньшую высоту; выполняется визуально или с помощью штангенциркуля. [ads-pc-3][ads-mob-3]
Наплавка валиков в нижнем положении
Наплавка валиков в нижнем пространственном положении выполняется с помощью совмещения трех перемещений электрода одновременно:
- равномерная и непрерывная подача электрода к детали, обеспечивает постоянство длины дуги и скорости плавления;
- прямолинейное перемещение проводится вдоль оси шва, гарантирует оптимальную скорость работ и качественное формирование соединения, угол наклона стержня – 15-30 градусов относительно оси, перпендикулярной рабочей поверхности;
- колебательные движения выполняются поперек оси шва с целью прогрева кромок, применяется для получения валика нужной ширины, выделяют поступательное движение и движения полумесяцем.
Наплавка валиков в нижнем положении шва выполняется тем способом, который в большей степени подходит для решения поставленных задач.
Видео
Обратный валик сварного шва
Обратный валик при сварке – валик корневого шва, сформированный с противоположной стороны ведения сваривания. Для его формирования следует выполнять постоянные поступательные движения электрода, с применением короткой дуги, горящей с обратной стороны (на картинке). При этом следует устанавливать минимальные или средние величины тока.
Электродный металл растекается в виде зонтика. Таким образом производится сварка труб с обратным валиком для стыковых и угловых соединений. При этом соединение изделий в основном осуществляется в потолочном положении. В формировании обратного валика “участвуют” сила тяжести расплавленного металла, воздействие дуги, сила поверхностного натяжения расплавленного металла с обеих сторон.
Наплавка валиков на пластины
Сварной валик может быть наплавлен на пластину следующими способами: электрод перемещается слева направо или справа налево. Первый метод является наиболее удобным для исполнителя. Кроме этого, выделяют два направления движения электрода: на себя и от себя. Работы следует проводить по тщательно зачищенной поверхности.
При наплавке валика на пластину следует придерживаться общих правил сварки. Наплавка на пластины чаще всего осуществляется в нижнем положении. Поэтому исполнителю следует принимать во внимание рекомендации, касающиеся работ в данном положении.
Сварка облицовочных валиков
Облицовочный валик – последний шов при многослойной технологии соединения. Перед свариванием следует произвести разделку кромок, которые не должны иметь острых углов. Данный слой варится узкими валиками в два прохода: сначала заваривают разделительный слой, а затем основной (облицовочный). Исполнитель выполняет поперечные колебания электрода.
При этом сила тока должна быть на 10-20А ниже, чем при работе с предыдущими валиками. Также можно применять электрод меньшего диаметра. Верхний валик укладывается на более высокой скорости, чтобы он получился плоским, имел плавные очертания, без подрезов. Валик сварного шва выполняется с целью улучшения внешних характеристик соединения.
Сварка ниточного валика
Ниточный валик формируется путем подачи электрода в направлении его оси и прямолинейном перемещении прутка вдоль шва, без колебательных движений. Таким образом исполнитель получает узкое сварное соединение. Электрод нужно наклонять к поверхности изделия. Изменяя угол наклона сварщик может регулировать глубину проплавления металла.
Сварка валика в подобных случаях обеспечивают его ширину, величина которой колеблется в диапазоне 0,8-1,5 диаметра стержня. Необходимость получения ниточного валика возникает при работе с тонким металлом, а также при заварке корня шва и подварке подрезов.
Сварка в потолочном положении
Сварка происходит в несколько этапов, первый из них – проварка корня шва.
Корень шва
Используйте электрод диаметром 3 мм и силу тока минимального или среднего диапазона.
В зависимости от условий, сварку можно выполнить несколькими способами:
Если возможна выборка и подварка с обратной стороны, то при сварке следует обратить внимание на формирование валика с нижней стороны. Не должно быть нависаний и подрезов.. Лучше всего такой шов выполнить колебательными движениями от кромки к кромке, с задержкой на них
Таким образом, не потребуется дополнительная выборка, и после очистки соединения от сварки можно будет накладывать второй валик (читать далее Пластиковые потолки: особенности монтажа)
Лучше всего такой шов выполнить колебательными движениями от кромки к кромке, с задержкой на них. Таким образом, не потребуется дополнительная выборка, и после очистки соединения от сварки можно будет накладывать второй валик (читать далее Пластиковые потолки: особенности монтажа).
Потолочный сварочный шов
- Если есть необходимость формирования валика с обратной стороны, нужно совершать постоянные поступательные движения электрода внутрь зазора на минимально короткой дуге. Добейтесь того, чтобы дуга горела с обратной стороны, тогда металл будет застывать в форме зонтика (читать далее Потолочная плита байкал).
Основное внимание при такой сварке должно быть сосредоточено на обратном валике. При возможности выдерживайте скорость сварки в зависимости от нижнего валика, чтобы не было сильной выпуклости
Если всё-таки внутренний валик получился слишком выпирающим, то необходима выборка до чистого металла.
Корень шва с обратной стороны
Заполнение разделки
Сварка 2 и 3 валика происходит электродом 3 мм. на средне-максимальном токе, либо 4 мм. на среднем. Выбор зависит в зависимости от ширины первого валика. Чтобы не образовалось выпуклости, следует задерживаться на краях, затем немного смещать дугу по кромке и переходить лесенкой на другую кромку.
Если необходимо изменить форму валика при сварке, изменяйте скорость, наклоняйте электрод другим углом, увеличивайте величину шага.
Влияние угла наклона электрода на форму шва
4 и 5 слой зависят от ширины предыдущих валиков – во всю ширину, или в 2 валика. Следующие слои выполняются в виде наплавки без колебательных движений. При подходе к кромке нужно оставлять расстояние диаметром электрода с покрытием, между предпоследним валиком и кромкой.
Как правильно варить потолочный шов — схема
Лицевой слой
Лицевой слой варится в углубление 0.5-2 мм.
В зависимости от толщины металла и ширины последнего слоя, может потребоваться несколько проходов.
При сварке в 1 проход и углублении предпоследнего слоя на 0.5-1 мм. необходимо производить сварку методом «вперед дугой». Шаг подбирайте в зависимости от формирования валика.
Если углубление от 1 до 2 мм, используйте метод «лесенкой».
При сварке в несколько проходов, боковые валики проходящие у кромки, в каждом случае варятся разными способами: с манипулированием или без него, лесенкой или дугой вперед. Последний валик по центру варится так, чтобы ровно соединить 2 боковых.
Подробная схема показана на картинке выше.
https://youtube.com/watch?v=0-WoYkM3wRc
В заключение стоит добавить, что не стоит заниматься сваркой потолка без опыта. Это достаточно трудное дело, требующее определенных знаний и навыков, которые приходят со временем. Начинайте сварку с более простых видов соединений.
Заварка кратера
У начинающих исполнителей часто возникает вопрос: почему нужна заварка кратера? Горение электрической дуги вызывает образование углубления – кратера. Резкий обрыв дуги приводит к тому, что кратер оказывается не заполнен металлом. Также в кратерах концентрируются напряжения, которые могут вызвать образование трещин. Поэтому важно знать, как заваривать кратер.
После завершения шва необходима тщательная и качественная заварка сварочного кратера. Заварка кратера производится следующим образом: электрод поднимается вверх возвратно-поступательными движениями, затем выполняется обрыв. Также существует второй способ: в конце сварного шва нужно произвести обрыв, после паузы произвести дополнительное зажигание и осуществить обрыв дуги. При необходимости повторить данные действия несколько раз. Следует отметить, что заварка кратера сварочного шва таким образом может привести к загрязнению металла окислами. Данные способы применяются при сварке одиночных и прерывистых швов, а также при осуществлении наплавки.
Заварка кратера шва при выполнении соединения по замкнутому кругу осуществляется следующим образом: нужно выполнить плавный заход на первый валик и добиться выполнения так зазываемого “замка”.
Кратеры могут образовываться не только в конце сварочного соединения, но и при замене электрода, когда тот закончился. В подобных ситуациях следует соблюдать требования к заварке кратера перед гашением дуги: дефект заполняется путем постепенного отвода электрода и вывода дуги на только что наложенное соединение. Последующее возбуждение дуги проводится на основном металле в 12-15 мм. от кратера (см выше про повторное зажигание дуги).
Данные сведения помогут начинающим исполнителям понять, как заварить кратер и применить знания на практике.
Особенности сварки труб
Любая сварка труб подразумевает такие технологические операции – разработка чертежей, подготовка, сборка и сварка. Если трубопровод находится под давлением, то сварку проверяют избыточным давлением.
Разработка рабочих чертежей делается конструкторами заводов, научных институтов, конструкторских бюро и частных фирм. Для разработки сварки труб конструктор должен иметь соответствующее образование и сертификат, который разрешает проектирование трубопроводов. Всякая сварка труб производится на основании схемы трубопровода, чертежей деталей и узлов сборки, технологической карты.
Подготовка к сварочным работам — закупка труб, деталей и оборудования, материалов. Доставка их на место сварки труб. Любые трубы должны иметь сертификат, где указывается марка, качество и материал изготовления труб.
Перед сваркой труб, все трубы проходят входной контроль. Их проверяют на толщину стенки, дефекты (зазоры, трещины, форму). При невозможности исправления дефектов трубы не используют для сварки. Если трубы пришли в смазке, то их очищают. При необходимости трубы “протавливают” в специальных растворах, так убирают коррозию, получают хорошее качество сварки труб.
Перед самой сваркой на трубах снимают фаску. После нее трубы готовы к сборке.
Сборка труб может делаться двумя способами встык и враструб. Сборка труб враструб подразумевает , когда меньший диаметр трубы вставляют в больший и производят сварку. Такая сварка труб эффективная при малых диаметрах труб, так как обратный валик сварочного шва не “съедает” внутренний диаметр трубы. Сейчас такую сварку стараются не применять. Для этого при сборке труб используют переходы.
