Технология сварки электрической дугой

Качество сварного соединения зависит от подготовки сборки заготовок под сварку и режима сварки. Основной металл в разделке свариваемых кромок и на 20—30 мм от них должен быть тщательно очищен от ржавчины и других загрязнений. Режим сварки характеризуется совокупностью параметров, определяющих условия процесса. При ручной электродуговой сварке основными параметрами являются: диаметр электрода, сила тока, его род и полярность, напряжение на дуге, скорость перемещения электрода. К дополнительным факторам относятся: положение электрода и шва в пространстве, состав и толщина электродного покрытия, начальная температура свариваемых деталей.

Ширина сварного шва зависит от диаметра электрода. Диаметр электрода при сварке горизонтальных швов выбирают, пользуясь следующими, установленными практикой, данными из табл. 3.

Таблица 3. Выбор диаметра электрода для сварки горизонтальных швов в зависимости от толщины металла

При сварке вертикальных швов не следует пользоваться электродами диаметром более 5 мм, а при сварке потолочных швов — более 4 мм. Электроды диаметром более 6 мм применяют редко. Тип и марку электрода можно выбрать по справочным таблицам в зависимости от марки свариваемого металла и условий сварки. Химический состав металла электрода должен быть одинаковым с химическим составом свариваемого металла или близким к нему.

Силу сварочного тока I_св (А) можно ориентировочно определить по формуле:

I_св = Kd_эл,

где d_эл — диаметр электрода, К — опытный коэффициент, равный 40—60 мм для электродов со стержнем из низкоуглеродистой стали и 35—40 мм для электродов со стержнем из высоколегированной стали. Величина сварочного тока зависит также от вида сварочного соединения: нахлесточные и тавровые соединения выполняют повышенным током по сравнению со стыковым. Сварочный ток зависит от марки электрода и может быть определен более точно по справочным таблицам.

Для возбуждения дуги необходимо электродом коснуться поверхности изделия — получается короткое замыкание, затем отвести его на нужное расстояние (2—4 мм), при этом нагретый воздух становится проводником. Существует еще один способ зажигания электрической дуги — так называемое чирканье электродом по металлу, как спичкой, но его нельзя применять в неприспособленных для сварки местах.

Качество сварного шва зависит от длины дуги. Умение поддерживать ее в оптимальном состоянии приходит с опытом, но рекомендуется придерживаться существующего правила: расстояние от электрода до кромки свариваемой поверхности должно составлять 0, 5—1, 1 диаметра применяемого электрода. Это расстояние между электродом и свариваемыми кромками необходимо поддерживать, поскольку при их касании происходит короткое замыкание, а при слишком большом зазоре дуга гаснет.

Перемещение электрода необходимо для поддержания горения сварочной дуги и получения сварного шва. Сварщик в процессе работы должен делать три движения электродом: непрерывное равномерное вниз по мере расплавления электрода, в направлении сварки и поперек шва. Поперечные колебательные движения конца электрода можно не делать при сварке тонких листов.

Сварку можно производить в направлении слева направо (рис. 4, а), справа налево (рис. 4, б), от себя (рис. 4, в) и к себе (рис. 4, г). Независимо от направления сварки положение электрода должно быть определенным, электрод должен быть наклонен к оси шва так, чтобы металл свариваемого изделия проплавлялся на наибольшую глубину. При сварке на горизонтальной плоскости для получения ровного и плотного шва угол наклона электрода должен быть равен 15° от вертикали в сторону ведения шва.

Рис. 4. Направления сварки:

а — слева направо; б — справа налево; в — вверх, или от себя; г — вниз, или к себе.

Скорость сварки выбирают с таким расчетом, чтобы получить сварной шов шириной около полутора диаметров электрода, с хорошим проваром и плавным переходом наплавленного металла к поверхности свариваемого изделия.

Очень важно правильно закончить сварной шов. Нельзя резко обрывать дугу. Следует медленно вести ее до обрыва, при этом расплавленный электродный металл должен заполнять кратер шва.

Существует три основных вида швов: горизонтальный, вертикальный и потолочный. Вертикальный шов можно делать на спуск и на подъем. Наиболее эффективна сварка на подъем. Она позволяет проварить корень шва и кромок. Недостаток этого способа — грубая поверхность шва. Сварка на спуск легче, но качество провара ниже. Более сложным в исполнении является горизонтальный шов. Для его выполнения делается скос верхней кромки, а нижняя при этом помогает удерживать расплавленный металл в месте сварки. Самым сложным является потолочный шов. При его выполнении сварка должна производиться очень короткой дугой, а оптимальный диаметр электрода — 4 мм. В процессе работы происходят короткие замыкания в месте соприкосновения конца электрода с изделием и расплавленный металл заполняет сварочную ванну изделия.

В зависимости от того, сколько проходов понадобится для заполнения сечения шва, он может быть однослойным, многослойным и многослойно-многоходным. Шов называется многослойным, если число слоев равно количеству проходов дугой (используется в стыковых соединениях). Многопроходным называется шов, в котором некоторые слои делаются за несколько проходов (применяется в угловых и тавровых соединениях). По длине швы делятся на короткие (до 300 мм), средние (300—1000 мм) и длинные (более 1000 мм).

Сварка может выполняться несколькими способами. Самой простой является сварка напроход — от начала до конца шва (рис. 5, а). Обратноступенчатым способом (от середины к концам) делается шов средней длины (рис. 5, б). Для выполнения длинных швов применяется вышеназванный способ (при этом весь шов разбивается на небольшие участки — рис. 5, в), а также сварка вразброс. Способы «горка» (рис. 5, г) или «каскад» (рис. 5, д) используются для соединения конструкций, несущих большую нагрузку. В этом случае вся сварочная зона должна пребывать в горячем состоянии во избежание появления трещин.

Рис. 5. Схемы различных способов сварки:

а — сварка напроход; б — обратноступенчатая сварка; в — сварка блоками; г — «горка»; д — «каскад».

Каждый способ сварки осуществляется в определенном режиме. Его параметры делятся на основные (величина и полярность тока, диаметр электрода, скорость сварки, напряжение на дуге) и дополнительные (положение электрода и изделия, состав электрода). В своей совокупности они оказывают большое влияние на весь сварочный процесс.

В любительской практике наиболее распространенный способ сварки — сварка встык. Для усиления стыковых соединений в ответственных конструкциях применяют накладки с одной или двух сторон. Накладки делают в форме вытянутого шести- или восьмиугольника. Применять накладки прямоугольной формы нецелесообразно, так как по углам возникают большие внутренние напряжения. Накладка должна перекрывать сварной шов не менее чем на 100 мм. При установке накладок с двух сторон их следует брать различной величины, чтобы кромки их не совпадали и одна из них перекрывала другую на 20-30 мм.

При сварке внахлестку величина перекрытия должна быть не менее пятикратной толщины свариваемого металла.

Важно помнить, что некоторые металлы требуют сварки только с использованием постоянного тока прямой полярности, а магний, алюминий и бериллий — переменного.

Чтобы проверить качество шва, удаляют окалину молотком сварщика. У начинающих наиболее часто встречается непровар (не полностью проваренный сварной шов). Если такое случилось, изъян устраняют.