Виды ручной дуговой сварки. высокопроизводительные способы ручной дуговой сварки

Классификация

Все современные виды сварки металла, которые наиболее активно используются, имеют свои особенности, которые следует учитывать при выборе. Ведь может происходить сварка черного металла аргоном или обыкновенными электродам, что заметно повлияет на качество итогового результата и при этом будет иметь различную себестоимость и трудоемкость.

Дуговая сварка. Этот метод основан на плавлении электрода. Между кромками заготовки и электродом образуется электрическая дуга, которая расплавляет как сами кромки заготовки, так и металл в электроде, благодаря чему они образуют однородную массу. Технология проводится плавящимися и неплавящимися электродами. При использовании неплавящегося электрода силы тока не хватает, чтобы расплавить, к примеру, вольфрам, но кромки заготовки становятся жидкими. После этого их можно перемешивать электродом, чтобы образовать неразъемное соединение. Таким способом, при наличии специальных электродов, может проходить сварка бронированной стали.

Аргонно-дуговая сварка металла

Автоматическая. В данном случае имеется специальный механизм, который производит подачу электрода на сварочную ванну. Также он передвигает его вдоль кромки, на которой производится процесс соединения. Таким образом, здесь автоматизированы все основные операции, что отлично подходит для серийного производства.

Автоматическая сварка металла под флюсом

Полуавтоматическая. Здесь автоматизирована только подача электрода в зону дуги, ее скорость регулируется мастером.

Полуавтоматическая сварка металла

В среде защитных газов. Эта разновидность во многом напоминает электродуговую, только вместо электрода здесь используется присадочный материал, а вместо покрытия защитой выступает газ, который подается по специальной дополнительной горелке.

Газовая сварка металла

Электрошлаковая. Здесь защитой выступает расплавленный шлак. Эта разновидность применяется в случае потребности в создании вертикальных швов, или расположенных под углом. Металл плавится от тока, который проходит через шлак, что обеспечивает должный уровень защиты. Это актуально, когда происходит сварка закаленной стали и прочее.

Электрошлаковая сварка металла

Плазменная. Для тугоплавких металлов во время таких процессов как сварка рельсовой стали, или для химически активных материалов используются плазменную среду, в которой низкое содержание водорода, кислорода и азота, основных негативных элементов, мешающих процессу надежного соединения.

Плазменная сварка металла

Электронно-лучевая. Применяется благодаря кинетической энергии, которая получается за счет направления концентрированного потока электронов на место сваривания. Для обеспечения среды их передвижения используется вакуум. Устройство для данного способа напоминает кинескоп.

Электронно-лучевая сварка металла

Выбор способа

Среди всех имеющихся разновидностей достаточно сложно запутаться при выборе подходящего варианта. Здесь все зависит от итоговой цели, но стоит опираться на простые вещи, которые помогут сделать нужный выбор

Следует обратить внимание на доступность. Сюда включается понятие стоимости самого аппарата, расходных материалов, а также, как легко их можно найти

Не все сварочные материалы можно легко найти в свободной продаже. Стоит помнить о себестоимости процесса. Конечно же, когда происходит сварка аустенитных сталей, которая проводится в сложных условиях, чтобы достичь нужной температуры плавления, то здесь более дешевые материалы и не стоит брать. Но когда речь идет о домашней сварки черных металлов, то не имеет смысла брать дорогостоящие аппараты и использовать специальные защитные газы, так как материал не столкнется со столь высокими нагрузками.

Сварка на короткой дуге или методом опирания (что это значит на практике)

Фактически, работая в таком режиме, вы электродом касаетесь металла – обмазка скользит по изделию. Формулы, приведенные выше, представляют собой теоретическое обоснование. Они полезны для понимания сварочного процесса де-юре. Некоторые пускаются в вычисления, какую дугу нужно получить, этого делать не нужно. Сварка на короткой дуге – 1-2 мм – это расстояние от металлического стержня электрода до металла, но, в большинстве случаев, стержень горит быстрее, чем обмазка. Получается юбочка или козырек – это и есть вышеупомянутое расстояние. А если так, то и варить нужно, упираясь в металл. Отсюда и второе название метода.

Чем короче дуга, тем лучше для изделия и для вас.

Еще раз, что дает короткая дуга?

• Лучшее проплавление и защита шва;
• Меньшее тепловложение (потому что валик получается более узким и концентрированным).

Зачем нужна более более длинная дуга?

Когда вы удлиняете дугу, сварочный ток (амперы) уменьшаются и в шов меньше вкладывается тепла. Соответственно, если вы видите, что металл на гране прожога, дугу нужно увеличить.

Плюсы короткой дуги:

Сварочному аппарату в таком режиме варить гораздо легче, потому что вольтаж на дуге небольшой. Когда вы дугу удлиняете, ток падает, а вольтаж возрастает и в этом режиме аппарату сложнее работать (читайте подробно в статье «История про сварщика Джо и ВАХ инвертора»). Особенно это заметно, если у вас бюджетный инвертор, который собран с учетом того, что на всем сэкономлено. Злоупотребление длиной дуги в таком случае может закончиться просто-напросто его поломкой. Хорошему оборудованию, конечно, все равно как вы будете варить, но многие ли могут позволить себе такую роскошь?

При резке электродом этот опыт становится еще более актуальным!

Юбку перед сваркой нужно отломить. Токи на короткой дуге выставляют повыше. Особенно короткую дугу любят электроды с основным покрытием.

Понятно, что сварщик сам регулирует тепловложение в металл, но для этого ему нужен нормальный сварочный аппарат и качественные электроды.

Особенности проведения работ

Электродуговая сварка чугуна и других видов металла должна проводиться правильно. Соблюдение всех принципов и правил позволит получить прочный и качественный сварной шов.

Технология ручной электродуговой сварки включает несколько особенностей:

• На начальном этапе производится зачистка и обезжиривание заготовок, может выполняться их разрезание. К ним требуется приставить раскаленный электрод. Торцевая часть электрода делит область поверхности свариваемого элемента на ионы и электроны;
• Для того чтобы сварка была быстрее, а результат был качественным, на поверхность сварного материала (электрода) следует нанести специальные элементы. В качестве него рекомендуется использовать кальций, калий, натрий. Они ускоряют разделение металла на частицы;
• Сварочный процесс может осуществляться с использование открытой или закрытой дуги. В открытом состоянии в металлическую основу будет проникать много азота, это окажет пагубное влияние на структуру сварного шва. Для снижения этого негативного воздействия на электроды требуется нанести слой металла. В условиях промышленности наиболее оптимальным вариантом будет использование закрытого метода, при его проведении зона сварки будет защищена от воздействия кислорода;
• Далее необходимо установить электрод в оборудование для электродуговой сварки — инвертер. При помощи конца прута требуется провести два раза по торцам свариваемых металлических компонентов — это произведет разжигание дуги. После того как будет включен сварочный аппарат необходимо установить ток на требуемом уровне;
• Во время сварочного процесса электрод опирается на поверхность свариваемых деталей и медленно водится по области зазора. В сварочную ванну поступает жидкий металл, который во время застывания образует прочный и ровный сварной шов. Использование специальной технологической карты позволит точно рассчитать мощность, ток и продолжительность воздействия дуги;
• Сваривание вертикальных швов производится при помощи дуги. Уровень угла соприкосновения электрода и свариваемой поверхности должен быть прямым. Допускается небольшое отклонение на 10 градусов;
• Чтобы предотвратить наплавление жидкого металла в одной области может применяться техника елочки, треугольника или многослойное прохождение тонкой дуги.

Важно! Сварщик во время электродуговой сварки обязательно должен соблюдать все правила и этапы. Каждый метод сваривания подбирается в зависимости от используемого металла и условий проведения сварки (в промышленных или бытовых условиях)

Особенности и типы

Сварка — процесс получения неразъемных соединений. Достигают этого, нагревая металл посредством электрического тока. Выделяются такие типы электродуговой сварки:

1. Ручная.
2. Автоматическая.
3. Полуавтоматическая.

Первый вариант наиболее распространенный. Сварщиком подбирается необходимый рабочий режим, весь процесс контролируется им самостоятельно. Если используется полуавтомат, сварочную проволоку подает специальное устройство. Автоматизация соединения металла позволяет получить высококачественные изделия. Все процессы выполняются сварочным аппаратом. Материалы расплавляются под действием высоких температур на поверхность. Во многих случаях она достигает 5000 градусов Цельсия. В зависимости от источников тока сварка производится посредством как постоянного, так и переменного тока с прямой или обратной полярностью.

Обязательный атрибут подобных работ — аппарат для сварки. В последнее время все чаще используются агрегаты инверторного типа. Они отличаются компактностью и простотой использования. В отдельных случаях пользуются трансформаторами и выпрямителями. Для ручной электродуговой сварки (как и любой другой) понадобятся электроды или проволока. Они могут быть плавящимися либо неплавящимися. Процесс происходит таким образом, чтобы работник мог видеть процесс горения дуги, и лишь в отдельных случаях процесс будет полностью закрытым. Цветные металлы такие как медь и алюминий соединяют, используя защитные газы (речь идет преимущественно об аргоне и углекислом газе).

https://youtube.com/watch?v=0LpV4CBdbaM

Ручная электродуговая сварка

Трубы преимущественно соединяются в ручном режиме. Материалы плавятся под воздействием дуги, образованной между электродом и изделиями. Технология электродуговой сварки определяется в зависимости от опыта сотрудника. Решающее значение отводится подготовительному этапу. Начинают с организации рабочего места (поста). Там размещают сам агрегат вместе с дополнительными материалами и инструментами. Недалеко от поста — источник тока. Перед началом работ приступают к подготовке металлических поверхностей.

Необходимо провести комплексную очистку. Делают ее, используя ветошь и металлическую щетку

Важно правильно подобрать комплект электродов и настроить режим работы. Рекомендуется приобрести комплект со специальным покрытием для получения действительно надежных швов

Толщину подбирают в зависимости от характеристик металла — если его толщина составляет 1−2 мм, то у электрода должно быть 2−3 мм и так далее.

Сама технология отличается простотой: электрическую дугу зажигают сразу после того как электрод прикоснулся к поверхности изделия. Затем быстро отводят рукоять назад на пару миллиметров. Передвижения совершают в зависимости от того, какие швы необходимо получить (вертикальные, горизонтальные, по окружности — при работах с трубопроводами). Если требуется вертикальный шов, рукоять ведут снизу до верхней части, не оставляя при этом непроваренных мест. Стоит совершать небольшие колебательные движения по сторонам.

В идеале дуга должна гореть постоянно, а перерывы — только для смены электрода. Ближе к концу шва потребуется задержка на считаные секунды для предотвращения появления дефектов (трещин) в кратерной зоне.

С применением полуавтоматов

Данной тип занимает особое место среди подобных работ. Может применяться защитный газ. Если его нет, пользуются специальной флюсовой проволокой. Она постепенно плавится, и в зону работ попадает содержимое. Результат плавления флюса — формирование газового облака, препятствующего окислению металлов. Главное достоинство — нет необходимости покупать газовые баллоны.

Защитные газы гарантируют надежность швов, дают возможность отслеживать процесс. Устройство полуавтомата составлено из таких элементов как:

1. Горелка.
2. Устройство, отвечающее за подачу проволоки.
3. Редуктор.
4. Шланг.

Перед началом обязательно проводят очистку поверхностей. Затем сварщик занимается организацией заземления, после проверяет напряжение электросети. Далее — настройка режима, который зависит от типа металла и его толщины.

Нельзя забывать о технике безопасности. Вне зависимости от разновидности работ сотрудник должен пользоваться защитной маской либо щитком. Оборудование нельзя переносить, придерживая только за шланг. Под ногами помещают диэлектрические коврики для предотвращения поражения током.

Что используется?

Из оборудования, конечно, обязательно придется покупать сварочный аппарат. Системы на переменном электропитании просты конструктивно и могут выдавать необходимую дугу долгое время. Регулировка рабочих параметров тоже упрощена. Однако все больше электросварщиков для дома и для работы выбирают установки постоянного тока. Они обеспечивают как прямую, так и обратную полярность, разные металлы требуют или одного, или другого подхода, и путать поляризацию нельзя.

Стоит разобраться и с употребляемыми материалами. Электроды, рассчитанные на переменный ток, успешно работают и от источников питания дуги, выдающих постоянное электричество

Но обратная совместимость отсутствует, и это правило необходимо применять досконально! Критически важно также учесть маркировку таких приспособлений. Все плавящиеся изделия выпускают из металла, неплавящиеся могут быть сделаны из вольфрама, но есть также угольные и графитовые образцы

Расшифровка марки происходит так:

• А — покрытие кислым составом;
• Р — используется рутил;
• Ц — целлюлоза;
• Б — основной тип состава обмазки электродов (употребляется практически в универсальном формате);
• П — слой с легирующими добавками (необходимость в нем возникает редко);
• С — они же специальные — изделия предназначены для сварки под водой.

Обязательно надо оценивать и диаметры электродов. Они подбираются сообразно силе и плотности тока, а также толщине заготовок. Самые тонкие электродные инструменты (2 мм) могут делать стыковое соединение толщиной 1 мм. В случае с соединением внахлест этот показатель достигает уже 2,5 мм как минимум.

Что касается порошковой проволоки, то хороший сварщик должен уметь использовать ее медные, алюминиевые и стальные варианты одинаково эффективно.

Разновидности оборудования

Оборудование для ручной дуговой сварки, как правило, представляет собой сварочный аппарат трансформаторного или инверторного типа, снабженный шнуром подключения к источнику питания и двумя контактными шнурами с держателями для электрода и для массы.

Разница между аппаратами в том, что трансформатор варит только переменным током, а инвертор или полуавтомат имеет функцию выпрямления тока для лучшего качества дуговой сварки и возможности работать в прямой или обратной полярности.

При прямой полярности проводящий стержень подключают к минусу, а деталь — к плюсу. Обратная, соответственно, наоборот. Разные виды металлов и сплавов требуют сварки либо в прямом, либо в обратном режиме.

Сварочный трансформатор

Ручную дуговую сварку обеспечит сварочный трансформатор. При работе с ним применяется электрический ток переменного значения. Ручная сварка для начинающих будет представлять некоторую трудность, обусловленную скачками дуги. Управлять этими скачками можно, но все-таки для этого потребуется хотя бы небольшой опыт.

Помимо этого возникающие скачки напряжения могут привести к тому, что из строя выйдет бытовая техника. Неприятен сильный шум при работе сварочного трансформатора. Большой размер приведет к тому, что понадобится много места для его хранения, а значительный вес вызовет трудности при необходимости перемещения в другое место.

Однако, если в хозяйстве уже имеется этот сварочный агрегат, то пренебрегать этим не стоит и освоить именно на нем все необходимые азы сварки.

Сварка металла для начинающих на трансформаторе должна проходить согласно следующим этапам:

1. Выбрать достаточно толстый кусок металла.
2. Взять один электрод и зажечь дугу. Больше подойдет метод чирканьем. После появления искры отвести электрод назад на два-три миллиметра от поверхности элемента.
3. Круговыми вращательными движениями электрода добиться появления сварочной ванны.
4. Держа электрод под углом 45°, начинать движение его движение по ровной линии, символизирующей шов.

Можно считать, что руку уже немного набили и приступать к соединению двух металлических элементов. Сварка металла для чайников начинается с подготовительных операций. С помощью болгарки убрать с деталей имеющуюся на них грязь и заусенцы. Обезжирить торцы, подлежащие сварке. Делать это надо не только непосредственно на самих торцах, но и на расположенной рядышком поверхности.

Выполнением прихваток можно обеспечить надежную фиксацию свариваемых элементов друг относительно друга. Между деталями допустимо оставлять небольшой зазор. Поскольку шов предполагается делать небольшим, то будет достаточно двух прихваток — в начале шва и в его конце.

Во время выполнения шва необходимо следить за тем, чтобы сохранялся небольшой зазор между электродом и деталями. Также надо выдерживать выбранный угол наклона.

Если тренировка дошла до того, что сваривается вертикальный шов, то делать это надо с регулярным отрывом электрода. Шов будет осуществляться точечно сверху вниз.

Полученный шов следует оценить визуально и сделать соответствующие выводы о возможных совершенных ошибках. К основным из них относятся:

• несоответствующая ширина шва;
• неправильная форма;
• трещины на поверхности;
• участки, оставшиеся непроваренными;
• наличие посторонних инородных частиц.

К наиболее распространенным просчетам также относится неподходящая длина дуги. Эту оплошность новички делают часто. Короткая дуга даст грубый неравномерный шов с большим содержанием шлака. При длинной дуге шов получится неравномерным, а количество раскаленных брызг большим. Нестабильность горения дуги может привести к непроварам.

Неправильно выбранная слишком большая скорость даст неравномерность и большое содержание шлака. При медленном перемещении шов становится неуклюжим. Чересчур маленький ток приведет к неполному сплавлению деталей.

Губительным является недостаточно хорошее проведение подготовительных операций, в частности некачественная очистка поверхностей. Остатки грязи, пятен краски и жира приведут к неполному сплавлению, пробелов в шве и неравномерным участкам. В дальнейшем при эксплуатации возможны деформации.

Свое негативное воздействие окажет неправильно выбранный угол при ведении электродом. Сильный наклон даст неравномерность шва, а при положении, ближе к перпендикулярному, валик получится слишком высоким и с повышенным содержанием шлака. Многие погрешности можно отнести не к недочетам начинающего сварщика, а к неисправному оборудованию.

Такую тренировку на ненужных кусочках металла следует повторить несколько раз до получения удовлетворительного результата.

Виды сварочного оборудования

Покупка дуговой сварки сопряжена с выбором оптимального варианта оборудования. На решение влияет не столько цена, сколько функциональные возможности и рабочие параметры установки. До того, как перейти к сравнению характеристик, следует определиться с наиболее подходящим видом оборудования. На рынке представлены:

• трансформаторы. Полностью механические, с ручным управлением, неприхотливые в использовании и очень надежные аппараты. Основу установки составляет катушка с намотанной проволокой. Она преобразует энергию из сети электроснабжения в сварочный ток. Область использования ограничивается тем, что сваривание возможно только на переменном токе. В большинстве случаев аппараты используются стационарно, поскольку имеют большие габариты и вес;
• выпрямители. Оборудование переменный ток преобразует в постоянный. Это дает возможность получить на выходе аккуратный, ровный и прочный шов. Установки имеют приличные габариты, а для работы с ними требуются хотя бы минимальные навыки сварщика;
• инверторы. Современный вариант сварочного оборудования, использование которого максимально упрощено за счет дополнительного функционала. Массивную катушку преобразователя разработчики заменили маленькой электронной платой. Выпрямитель изначально встроен в корпус, благодаря чему на выходе постоянный ток. Стабильность выходного напряжения контролируется микропроцессором. Большая часть представленного на рынке оборудования оснащена функциями антизалипания, форсажа сварочной дуги и быстрого розжига. По сравнению с трансформаторными аналогами оборудование имеет в разы меньший вес.

Для бытовых потребностей идеально подходят именно инверторы, обладающие хорошим функционалом и небольшим весом.

Что варим с помощью РДС

Да практически все. Если говорить о сталях, то это и легированные, и нелегированные марки. Правда, есть ограничения в толщине, он должна быть не больше до 5-ти см. Слишком тонкие листы металла тоже не пойдут: если заготовка тоньше 1,5 мм, металл при РДС мгновенно прогорит.

Больше всего РДС подходит для работы с заготовками толщиной от 3,0 до 20,0 мм.

Где ручная дуговая только не применяется, вот только некоторые из примеров:

• производство труб самого разного вила и назначения;
• машиностроение;
• судостроение;
• все ремонтные работы на многочисленных СТО;
• все виды коммунальных работ, где необходимо соединение металлов.

Сварка неповоротного вертикального стыка

Сварной шов выполняется за два приема. Периметр стыка условно делится вер тикальной осевой линией на два участка, каждый из которых имеет три характерных положения:

• потолочное (позиции 1-3);
• вертикальное (позиции 4-8);
• нижнее (позиции 9-11).

Каждый участок сваривается с потолочного положения. Сварка ведется только короткой дугой:

lmin=0,5 dэ, мм,
где dэ — диаметр электрода.

Оканчивают шов в нижнем положении.

Сварку каждого из участков начинают со смещением на 10-20 мм от вертикальной осевой. Участок перекрыт ия швов — «замковое» соединение — зависит от диаметра трубы и может быть от 20 до 40 мм. Чем больше диаметр трубы, тем длиннее «замок»

Начальный участок шва выполняют в потолочном положении «углом назад» (поз. 1,2). При переходе на вертикальное положение (поз. 3-7) сварка ведется «углом вперед». По достижении позиции 8 электрод ориентируют под прямым углом, а, перейдя в нижнее положение, сварку вновь ведут «углом назад».

Перед сваркой второго участка нужно зачистить начальный и конечный участки шва с плавным переходом к зазору или к предыдущему валику. Сварку второго участка следует выполнять так же, как и первого.

Для корневого шва применяют электрод диаметром 3 мм. Сила тока в потолочном положении 80-95 А. На вертикали ток рекомендуется уменьшить до 75-90 А. При сварке в нижнем положении ток увеличивают до 85-100 А.

При сварке труб с качественным формированием корня шва без подварки проплавление достигается путем постоянной подачи электрода в зазор. Добиваясь проплавления внутри трубы, можно получить шов с выпуклой поверхностью, что по требует последующей механической его зачистки в потолочном положении.

Заполнение разделки труб с толщиной стенки более 8 мм происходит неравномерно. Как правило, отстает нижнее положение. Для выравнивания заполнения разделки необходимо дополнительно наплавить валики в верхней части разделки. Предпоследние слои должны оставить незаполненную разделку на глубину не более 2 мм.

Облицовочный шов сваривают за один или несколько проходов.

Предпоследний валик заканчивают так, чтобы разделка осталась незаполненной на глубину 0,5-2 мм, а основной металл по краям разделки был переплавлен на ширину 1/2 диаметра электрода.

При сварке труб диаметром менее 150 мм с толщиной стенки менее 6 мм, а также в монтажных условиях, когда источник питания удален от места работы, сварку ведут при одном и том же значении сварочного тока. Рекомендует ся подбирать токовый режим но потолочному положению, ток в котором достаточен и для нижнего положения. При сварке на подъеме из потолочною положения в вертикальное, чтобы не было чрезмерного проплавления, следует прибегнуть к прерывистому формированию шва. При этом способе периодически прерывают процесс горения дуги на одной из кромок.

В зависимости от толщины стенки трубы, зазора и притупления кромок рекомендуется выполнять сварку «мазками» одним из способов: