Азы сварщика для начинающего. Потолочный сварочный шов

Дата: 29.09.2019

Чтобы иметь возможность в любое время осуществлять в домашней мастерской или на приусадебном участке работы, связанные с соединением элементов металлических конструкций, достаточно приобрести современный сварочный аппарат и узнать, как варить сварочным инвертором.

Сварочные работы уже давно получили широкое распространение не только на серьезном производстве, но и в быту

Конструкция и преимущества инверторных сварочных аппаратов

Большая популярность инверторного оборудования у домашних мастеров объясняется тем, что с помощью таких компактных аппаратов, отличающихся также и небольшим весом, можно выполнять качественные, надежные и аккуратные сварные соединения, даже не имея высокой квалификации.

Конструкция любого сварочного инвертора состоит из таких элементов, как:

блок питания с выпрямительным блоком и фильтром;
инверторный блок, преобразующий постоянный ток в высокочастотный переменный;
трансформатор для понижения величины напряжения высокочастотного тока;
силовой выпрямитель, предназначенный для получения постоянного тока на выходе устройства;
электронный блок, выполняющий функции управления устройством.

Инновационные технологии, реализованные в конструкции инверторов, позволяют без особых проблем получать качественные сварные соединения. Такие аппараты из-за своей компактности не занимают много места, а благодаря легкому весу (5–15 кг) их без особого труда можно перемещать куда угодно.

Если научиться правильно работать на , с его помощью можно варить любые конструкции из металла. В комплект к каждому новому инвертору прикладывается инструкция, из которой собственник оборудования может почерпнуть много полезных сведений: как правильно подключить устройство, какой электрод выбрать для того, чтобы варить изделия из того или иного металла и др.

Схемы движения электрода в зависимости от типа шва (нажмите для увеличения)

Однако нередко в руки домашнего мастера попадает инверторный аппарат, инструкция на который не переведена на русский язык или вообще отсутствует. Очень важно научиться правильно , потому что при действиях наугад будет сложно качественно варить металл. Кроме того, можно столкнуться с выходом оборудования из строя.

Однако, если следовать общепринятым правилам, можно работать на любых моделях инверторов и эффективно решать все поставленные задачи. Внимательно изучив эти правила, посмотрите обучающее видео, которое поможет подкрепить теоретический материал наглядным.

Как подготовить оборудование к работе

Перед тем как вы начнете варить металл, подготовьте все необходимое оснащение, чтобы обеспечить свою безопасность: сварочную маску, специальную одежду из плотной ткани, рабочую обувь и перчатки, которые также должны быть выполнены из плотного материала.

Для того чтобы сварной шов получился качественным, необходимо правильно подобрать электроды. Их тип и диаметр выбираются в зависимости от металла, из которого изготовлены соединяемые детали, от толщины последних, а также от режимов выполнения сварки. Поскольку поверхности заготовок, которые предстоит сваривать, необходимо тщательно зачистить, вам также необходимо подготовить щетку с щетинками из металлической проволоки.

Перед тем как подключить инвертор к электрической сети, надо проверить, соответствуют ли параметры сети характеристикам подключаемого оборудования.

К таким параметрам относятся сила электрического тока и величина напряжения, которая должна находиться в интервале, оговоренном в паспорте на инвертор. Подключать аппарат к питающей сети следует через автомат, который предотвратит поломку оборудования, если в его электрической цепи произойдет короткое замыкание или величина напряжения резко увеличится по другой причине.

Перед началом сварки необходимо позаботиться и о состоянии рабочей площадки. Инвертор следует установить на ровную поверхность, а вокруг его корпуса должно быть достаточно пространства для того, чтобы обеспечить свободное движение воздуха, за счет которого происходит естественная вентиляция устройства. Не следует накрывать корпус аппарата тканью, которая ограничит поступление воздуха к его вентиляционным решеткам.

Процесс сварки сопровождается высокой температурой и разбрызгиванием расплавленного металла, поэтому на рабочей площадке не должно находиться никаких легковоспламеняющихся, огне- и взрывоопасных веществ.

После того как все подготовительные мероприятия выполнены, требования по безопасности соблюдены, можно приступать к следующим действиям:

подключению силового кабеля и кабеля массы к соответствующим разъемам инвертора;
фиксации кабеля массы на деталях, которые предстоит варить (для этого используется специальный зажим);
подключению аппарата к питающей сети и выставлению на нем рабочих режимов сварки;
фиксации электрода в сварочном держателе.

Последовательность и правильность выполнения таких действий хорошо демонстрирует обучающее видео. Теперь, когда инвертор подключен к электрической сети, а электрод в его держателе готов к работе, можно приступать к выполнению сварки.

Особенности выполнения сварочных работ с помощью инверторных устройств

Первое, что необходимо сделать, чтобы начать варить с помощью инвертора, – это зажечь электрическую дугу между поверхностью детали и кончиком электрода. Для этого последним совершают чиркающее движение по поверхности заготовки, в результате чего должна появиться яркая вспышка. Металл в зоне действия дуги начнет плавиться. Научиться правильно зажигать дугу и делать это быстро можно, просмотрев обучающее видео.

Выполняя сварку, важно следить за длиной дуги, которая должна примерно соответствовать диаметру используемого электрода (в таком случае детали будут равномерно проплавляться, что позволит сформировать качественный сварной шов). Следить за тем, чтобы такое проплавление проходило равномерно, необходимо на протяжении всего сварочного процесса.

На качество и надежность сварного шва оказывает влияние и полярность подключения силового кабеля инвертора и кабеля массы. Чтобы правильно выбрать такую полярность, необходимо точно знать, из какого материала изготовлены соединяемые детали. Большинство марок сталей и других металлов лучше варить на прямой полярности, лишь некоторые сплавы соединяют на обратной.

Конструкция современных сварочных инверторов обеспечивает плавное и эффективное регулирование рабочего тока, что делает работу с такими устройствами простой и комфортной даже для начинающих сварщиков. Судить о том, что сварочный ток выбран неправильно, можно по ряду факторов. Так, если он слишком мал, то сварной шов получается слишком выпуклым и узким, детали в таких случаях плохо проплавляются. Если же ток слишком большой, то происходит интенсивное разбрызгивание расплавленного металла, а на поверхности соединяемых деталей могут появиться прожиги.

Зависит выбор силы сварочного тока и от того, электродом какого диаметра вы собираетесь варить. Так, при сварке металла толщиной от одного до трех миллиметров электродами диаметром до 1,5 мм сила сварочного тока выбирается в интервале 20–60 А. В том случае, если используются прутки большего диаметра, которыми можно варить металл толщиной 4–5 мм, силу сварочного тока выбирают в пределах 100 А.

Просматривая обучающее видео или следя за работой квалифицированного специалиста, начинающие сварщики часто интересуются, зачем с поверхности готового сварного шва сбивают шлак. Делается это для того, чтобы, во-первых, проверить качество выполнения сварного шва, а во-вторых, придать готовому соединению привлекательный внешний вид. На шве, очищенном от шлака, видны все ошибки, допущенные при выполнении сварки.

Конечно, не стоит рассчитывать на то, что у начинающих сварщиков (или у так называемых чайников) сразу будут получаться красивые и качественные сварные швы. Мастерство, в том числе и в сварочном деле, не приходит сразу после ознакомления с теоретическим материалом и просмотра видео, оно нарабатывается только опытом.

Как правильно выбрать сварочный инвертор и электроды для него

Правильно подобранные электроды играют большую роль в формировании качественного и надежного сварного соединения. Научиться выбирать их невозможно по видео, для этого следует придерживаться общепринятых рекомендаций и следующих принципов.

При работе со средне- и низкоуглеродистыми сталями используют углеродистые электроды.
Легированные стали варят при помощи электродов, выпускаемых по ГОСТ 10052-75 и 9466-75.
Для сварки изделий из чугуна применяют изделия марки ОЗЧ-2.

Классификация электродов по тину и назначению (нажмите для увеличения)

Профессия: «Электросварщик ручной дуговой сварки» Электросварщик

Сварочные работы используются практически во всех отраслях промышленности. Сложно назвать какой-либо сегмент производства, где не требовался бы труд сварщика. В качестве профессии для начинающих предоставляет возможность получения перспективной работы. Сварщики работают на стройплощадках, создавая системы различных коммуникаций и конструкций, в промышленности, применяя свои навыки и опыт, в кораблестроении, машиностроении, энергетике, сельском хозяйстве, нефтеперерабатывающей промышленности.

В первую очередь сварщик в совершенстве должен владеть сварочным оборудованием. При этом от него, как специалиста, требуется доскональное знание принципов его действия, подготовки оборудования к работе и выявления возможных неисправностей. Сварщик должен владеть технологией проведения сварочных работ от подготовки соединяемых поверхностей до зачистки сварного шва и обнаружении .

Специалист, выполняющий сварочные работы, должен знать, как правильно сваривать электросваркой, определить оптимальный режим для сварки различных материалов, выставить значение тока. Сложность работы газоэлектросварщика также заключается в том, что в процессе проведения сварочных работ изменение режима сварки может отрицательно влиять на их качество, поэтому крайне важно с самого начала правильно определить скорость сварки. Квалифицированные сварщики выполняют ручную дуговую сварку, и могут создавать довольно сложные металлоконструкции и трубопроводы. Сварщик должен знать, как обращаться с разными видами металлов: сплавами, сталями, (в том числе с ограниченной свариваемостью).

Как научиться варить электросваркой

Профессии сварщика обучают в колледжах, профессионально-технических училищах, курсах. Обучение проводится три года на базе девятых и два года на базе одиннадцатых классов.

Если же вы не собираетесь работать сварщиком, но хотите узнать, как научиться работать электросваркой, чтобы самому, при необходимости, уметь что-либо заварить, можете воспользоваться советами этой статьи, или литературой из серии «Электросварка самоучитель». Конечно при этом вы не станете сварщиком экстра класса, но этого ведь и не требуется. Главное — понять как правильно пользоваться электросваркой, изучить основы электросварки, научиться основным приемам работы.

Азы электросварки

Прежде всего, надо приобрести сварочный аппарат и электроды, которыми надо запастись в приличном количестве, так как в процессе обучения, их много придется испортить, прежде чем вы добьетесь первого положительного результата. Электроды для сварки своими руками выбирайте диаметром 3 мм. Для обучения в домашних условиях они самые подходящие, так как более тонкие подходят для очень тонкого металла, варить который могут только опытные сварщики, а более толстые сильно нагружают электросеть.

Электросварка своими руками

Для начинающих — нелегкое, но вполне осуществимое дело, хотя и требует большой усидчивости. Нужно только побольше практиковаться. А процесс обучения лучше проводить под присмотром профессионалов, которые могут помочь советом и исправить ошибки.

Чтобы понять, как правильно варить металл, воспользуйтесь каким-нибудь ненужным металлическим куском. Заранее поставьте рядом ведро воды. Ни в коем случае не выполняйте работу на деревянном верстаке. Соблюдайте осторожность, так как даже маленькие остатки уже использованного электрода могут вызвать пожар.

Надежно прикрепите зажим «заземления» к детали. Кабель должен быть хорошо изолирован и заправлен в держатель. После этого можете выставить значение мощности тока на сварочном аппарате. Оно должно соответствовать диаметру электрода.

Пространственные положения сварного шва

Теперь можно попробовать зажечь дугу. Для этого установите электрод под углом около 60 градусов по отношению к заготовке. Очень медленно проведите по поверхности электродом. После появления искр прикоснитесь электродом к заготовке и приподнимите его так, чтобы зазор не превышал 5 миллиметров. Если все сделано правильно, то зажжется дуга. Такой зазор нужно поддерживать на протяжении всего времени работы. Учтите, что электрод будет выгорать. Перемещать его надо медленно. Если произойдёт залипание электрода, то качните им в сторону. Если дуга длиной 2 — 3 миллиметра не зажигается, то необходимо увеличить силу тока на . Старайтесь получить устойчивую дугу длиной 3 — 5 миллиметров между деталью и концом электрода.

Если у вас все получилось с зажиганием и поддержанием дуги, то можете попробовать наплавить валик. Для этого надо зажечь дугу и плавно перемещать электрод по горизонтали, выполняя при этом колебательные движения (подробнее смотрите ниже). Расплавленный металл как бы «подгребайте» к центру дуги. В итоге должен получиться красивый шов, имеющий маленькие волны из наплавленного металла.

Для образования и удержания электрической дуги к свариваемому изделию и электроду от источника питания поступает сварочный ток (постоянный или переменный).

Схема движения электрода

При подсоединении положительного полюса источника питания (анода) к изделию, производится ручная дуговая сварка прямой полярности. Если к изделию подключен отрицательный полюс, то выполняется сварка обратной полярности. Под действием дуги металлический стержень электрода (так называемый электродный металл), его покрытие и материал изделия (основной металл) расплавляются. Электродный металл, теперь представляющий собой отдельные капли, покрытые шлаком, поступает в сварочную ванну, в которой смешивается с основным металлом, при этом расплавленный шлак выходит на поверхность.

Величина сварочной ванны зависит от пространственного положения и режимов сварки, конструкции сварного соединения, скорости перемещения дуги на поверхности изделия, размеров и формы разделки соединяемых кромок и т. д. Она обычно колеблется в следующих пределах: ширина 8 — 15 мм, глубина до 6 мм, длина 10 — 30 мм.

Длиной дуги называется расстояние от одного активного пятна на поверхности сварочной ванны до другого на расплавленной поверхности электрода. При плавлении покрытия электрода над сварочной ванной и около дуги образуется газовая атмосфера, вытесняющая воздух из сварочной зоны сварки и предотвращающая его взаимодействие с расплавленным металлом. В ней также находятся пары легирующих элементов электродного и основного металлов.

Покрывающий поверхность сварочной ванны и капель расплавленного электродного металла, шлак препятствует их взаимодействию с атмосферным воздухом и способствует очищению от примесей расплавленного металла.

При постепенном удалении дуги металл в сварочной ванне кристаллизуется, образуя шов, соединяющий свариваемые детали. На его поверхности образуется слой застывшего шлака.

Техника ручной дуговой сварки

Залогом качественной сварки является правильное поддержание и перемещение электрической дуги. При слишком длинной дуге происходит окисление и азотирование расплавленного металла, разбрызгивание его капель и создание пористой структуры шва.

Ровный, красивый и качественный шов получается только при правильном размере дуги и ее равномерном перемещении. Оно может происходить по трем основным направлениям.

Сварка с опиранием электрода

В результате все три движения, накладываясь друг на друга, создают достаточно сложную траекторию движения электрода. На практике у каждого опытного мастера есть свои навыки выбора траектории перемещения электрода. Классические траектории движения электрода, выполняемые при ручной дуговой сварке, представлены ниже на рисунках. Но в любом случае, траектория перемещения дуги должна выбираться так, чтобы кромки соединяемых деталей проплавлялись, образуя необходимое количество наплавленного металла и заданную форму шва.

Нижние многослойные швы

В процессе выполнения электродуговой сварки металлов электрод может выгорать почти полностью — остается только небольшой кусочек стержня в зажиме держателя. Если к этому моменту шов не удается закончить, то сварку следует временно прекратить. После замены электрода надо удалить шлак и снова возобновить сварку.

Схема движения электрода при выполнение вертикальных швов

Чтобы завершить оборванный шов, дугу зажигают на расстоянии 12 миллиметров от углубления, которое образовалось на конце шва и называется кратером. Для этого электрод возвращают к кратеру с целью образования сплава нового и старого электродов, а потом снова начинают его перемещать по первоначально выбранной траектории.

Горизонтальный шов на вертикальной плоскости

Преимущества ручной дуговой сварки:

возможность выполнения работ в местах с ограниченным доступом;
возможность сварки различных видов сталей благодаря очень широкому выбору выпускаемых типов электродов;
возможность сравнительно быстрого перехода от одного соединяемого материала к другому;

возможность проведения сварки из любых пространственных положений;
простота и достаточно легкая транспортабельность сварочного оборудования.

К недостаткам электродуговой сварки металлов можно отнести:

вредные условия процесса выполнения сварки;
низкие производительность и КПД в сравнении с другими

Благодаря надежности и долговечности сварочных соединений не осталось ни одной отрасли промышленности, в которой бы не использовалась эта технология. В домашнем хозяйстве также порой невозможно обойтись без сварочных работ. Владение навыками работы с электрическим сварочным аппаратом позволит создавать любые конструкции из металла, начиная от незатейливого заборчика на дачном участке и заканчивая ажурными садовыми качелями или многофункциональным мангалом. Мы расскажем о том, как правильно варить сваркой, и раскроем все хитрости и секреты этого ремесла, чтобы ваш первый шов был не только прочным, но и аккуратным.

Учимся варить электросваркой. Видеопособие

Для того чтобы научиться варить электросваркой, недостаточно изучить теоретические основы и узнать секреты мастерства. Только опыт, который приобретается с каждым сантиметром сварочного шва, сможет приблизить вас к умению сваривать металлы.

Видео, как варить электросваркой, поможет разобраться во всех нюансах этого ремесла, расскажет о том, какие еще материалы и инструмент, кроме сварочного аппарата, понадобятся при проведении работ.

Выполненное в виде пошаговых уроков видео процесса сварки начинается с рассказа о подготовке поверхностей перед свариванием. Далее вы научитесь выполнять простейшие швы и только после этого сможете приступить к соединению деталей.

Благодаря рекомендациям из видео, сварка вашей первой конструкции не вызовет большого труда, а контроль качества швов покажет, насколько правильно вы овладели техникой сваривания. Посмотрите видео, как варить электросваркой, подготовьтесь теоретически, а затем берите в руки электрод и начинайте творить.

Технология сварочного процесса

Для того чтобы научиться варить сваркой, необходимо знать о том, что электрическая дуговая сварка представляет собой процесс соединения металлов при помощи электрической дуги между поверхностью свариваемой детали и электродом . Возникающая при этом высокая температура способствует одновременному плавлению электрода и металлической основы. При этом образуется так называемая сварочная ванна , в которой металл основы смешивается с расплавленным электродом.

Размер ванны напрямую зависит от сварочного режима сварки , формы кромок соединяемых поверхностей, скорости движения электрода , положением деталей в пространстве и т.д. и составляет от 7 до 15 мм в ширину, 10-30 мм длиной и глубиной до 6 мм.

Сгорать от высокой температуры металлу не дает газовый слой , образующийся при плавлении обмазки электрода, который вытесняет весь кислород из зоны плавления. После удаления электрической дуги металл кристаллизуется и образует общий для свариваемых поверхностей шов , покрытый защитным слоем шлака, который после остывания удаляют.

Достоинствами электродуговой сварки являются :

высокая производительность;
возможность сварки различных материалов без необходимости переналадки оборудования;
хорошее качество сварного шва;
недорогие расходные материалы;
доступность.

В недостатки данного метода сваривания можно записать обязательное наличие электропитания и необходимость предварительной подготовки свариваемых кромок.

Готовимся к сварке. Выбор материалов и оборудования

Прежде чем начать варить сваркой, необходимо уяснить для себя, что этот процесс сопровождается образованием искр и брызг расплавленного металла, выделением токсичных газов и опасностью для глаз.

Поэтому для того, чтобы безопасно варить металл, необходимо запастись не только хорошим оборудованием, но и соответствующей экипировкой. Чтобы начать варить электросваркой вам понадобятся:

сварочный аппарат;
набор стержневых покрытых электродов;
молоток сварщика;
металлическая щетка;
сварочная маска;
спецодежда, замшевые перчатки.

Варить дуговой сваркой можно и без заводского комплекта спецодежды. Важно, чтобы защитный костюм был из плотной ткани с длинными рукавами, а брюки лучше заправить в ботинки.

Выбираем сварочный аппарат

Научиться правильно варить сваркой поможет хороший сварочный аппарат с возможностью регулировки силы тока от 10 до 200А. Конечно, собрать простенький сварочный трансформатор можно и своими руками, но тогда о том, как варить тонкий металл, можно даже не задумываться, ведь для такой работы нужны минимальные значения мощности. Аппараты же заводского изготовления подразделяются на:

Сварочные трансформаторы . Предназначены для понижения напряжения сети с одновременным повышением силы тока. Являясь недорогими и производительными устройствами, они могут довольно неплохо сваривать металл, однако имеют недостатки в виде нестабильной дуги, сильной «просадки» питающего напряжения и большой массы.

Сварочные выпрямители . Такие аппараты представляют собой те же сварочные трансформаторы, оснащенные диодным выпрямителем, благодаря которым переменное напряжение сети преобразуется в постоянное напряжение, необходимое для появления электрической дуги. Сваривать металл при помощи выпрямителей немного проще благодаря более высокой стабильности дуги. В остальном такому типу сварочных аппаратов присущи те же недостатки, что и трансформаторам.

Сварочные инверторы . Настоящая электронная сварка возможна благодаря современной технологичной начинке таких аппаратов. Они предоставляют массу возможностей для того, чтобы варить электродами с самыми оптимальными параметрами. Электронные компоненты схемы современных инверторов позволяют регулировать не только силу тока, но и скорость зажигания, форсирование дуги и т.д., что обеспечивает отличную свариваемость деталей. Кроме того, инверторы компактны и имеют небольшой вес.

О том, какой сваркой варить лучше всего, споры среди сварщиков идут не утихая. Кому-то нравится простота и надежность трансформатора, кого-то устраивает ручная сварка выпрямителем. Однако научиться варить сваркой лучше всего при помощи сварочного инвертора. Возможность точной регулировки параметров позволит правильно сваривать металл буквально с первых же шагов.

Выбор электродов для сварки

Для ручной дуговой сварки применяют стержневые электроды с защитной обмазкой . Металл стержня должен соответствовать типу свариваемых металлов, поэтому для сварки стальных, бронзовых или магниевых сплавов используют различные электроды.

Обмазка стержня в процессе сварки плавится и превращается в шлак, который, всплывая на поверхность сварочной ванны, защищает расплав от влияния кислорода и азота воздуха. Некоторые обмазки имеют газообразующие добавки, которые в процессе сварки выделяют газ, ограничивающий доступ воздуха к зоне плавления.

Чаще всего вопрос о том, какими электродами варить, у начинающих сварщиков не стоит, так как учиться ремеслу обычно начинают сваркой простых низкоуглеродистых конструкционных сталей.

Применение сварочных выпрямителей позволяет использовать для таких, а также нержавеющих сплавов, электроды марки УОНИИ , предназначенные для работы прямым током.

Электроды другой марки - АНО , можно применять для сварки как выпрямителями, так и трансформаторами, они позволяют варить как с прямым, так и с обратным током, поэтому любители используют их намного чаще, чем УОНИИ.

Между тем, профессионалы в вопросе о том, какие электроды лучше, отдают предпочтение именно УОНИИ . Они приводят в качестве аргумента тот факт, что данный тип стержней оставляет за собой значительно меньше шлака, следовательно, очистка шва требуется намного реже, что значительно увеличивает скорость работы.

В зависимости от толщины свариваемых деталей применяют электроды диаметром от 1,6 до 5мм. Кроме того, 4-5мм стержни применяют для резки металлов, устанавливая максимальную силу тока.

Определить требуемый диаметр электрода можно по таблицам зависимости этого параметра от толщины деталей, а также при помощи математических формул. Начинающие сварщики редко используют стержни толщиной более 4мм .

Вид сварочных работ (горизонтальная, нависающая, стыковая сварка и т.д.) практически не зависит от диаметра электродов, чего не скажешь о глубине сварной ванны и ширине шва .

Так как удельный ток сварки зависит от сечения электрода, то концентрация силы тока более высокая на конце тонкого стержня, поэтому глубина провара будет больше, чем при использовании толстого электрода. В свою очередь, применение стержней диаметром 4-5мм проплавляет металл меньше, образуя более широкий шов .

Как видите, невозможно точно ответить, какими электродами варить, так как правильный выбор должен учитывать массу факторов, начиная от типа сварочного аппарата и заканчивая необходимой шириной сварного шва. Кроме того, следует учитывать, что качество электродов даже одной марки может существенно отличаться среди изделий разных заводов, поэтому перед тем как начинать варить сваркой, спросите совета у специалистов.

Выбираем силу тока и его полярность для сварки электродом

Просмотрев видео о том, как варить сваркой, вы, наверное, обратили внимание на необходимость регулировки силы тока в зависимости от толщины деталей и диаметра электрода. Как правило, опытным сварщикам не составляет труда выставить необходимую величину. Начинающим же лучше обратиться к специальным таблицам . Часто необходимые параметры производители электродов указывают на их упаковке.

Чтобы правильно сваривать металл, требуемую силу тока определяют расчетным путем или из таблиц, а затем устанавливают этот параметр на панели управления инвертора. Чем больше сила тока, тем выше мощность дуги и глубже сварочная ванна . Однако не стоит превышать оптимальную величину - металл начнет выгорать и шов будет некачественным.

Устанавливая величину тока для того, чтобы варить электросваркой, обязательно учитывают расположение места работы. Максимальный ток выставляют для горизонтальных поверхностей. При сварке вертикальных швов его уменьшают на 15% , а потолочные потребуют уменьшения силы тока на 20% и более.

Если варить инверторной сваркой или выпрямителем, то на качество работы оказывает влияние не только сила тока, но и его полярность , то есть направление потока электронов.

Из курса физики всем известно, что электроны движутся из области отрицательного заряда в область положительного. Чтобы правильно варить электродом, полярность изменяют, устанавливая как прямой ток (электрод подключен к минусу инвертора, а деталь к плюсу), так и обратный. Чаще всего используют прямое подключение, так как деталь в этом случае прогревается сильнее, однако для сварки тонких изделий полярность меняют, переключая клеммы инвертора. Обратную полярность применяют и для сварки легированных сплавов, склонных к выгоранию легкоплавящихся лигатур.

Хорошей новостью для тех, кто хочет знать, как варить сваркой электродами, является то, что обратное подключение позволяет легче поджечь дугу . К тому же она характеризируется более высокой стабильностью, что при сварке электродом тонких деталей, к примеру, листовой стали, является неоценимым преимуществом.

Техника безопасности при проведении сварочных работ

Каждому начинающему сварщику хочется напомнить о правилах техники безопасности. Помните, что сварка является одной из самых опасных способов монтажа металлических конструкций, поэтому не стоит пренебрегать следующими правилами:

Запрещается проведение сварочных работ при высокой влажности, а также на морозе.
Обязательно использование маски сварщика и защитного щитка. Это позволит избежать ожога роговицы глаз.
Одежда должна исключить попадание брызг металла на открытые участки кожи. На руки лучше надеть замшевые перчатки, а лучшим материалом для костюма сварщика является плотный брезент.
Сварочные работы связаны с высокой температурой и риском возгорания, поэтому на рабочем месте сварщика должна обязательно присутствовать емкость с водой и огнетушитель.

Кроме того, помните о риске поражения электрическим током, поэтому исключите возможность попадания влаги на сварочный аппарат, следите, чтобы кабели не прикасались к горячим поверхностям .

Техника ручной дуговой сварки. Как правильно варить сваркой

Прежде чем приступить к практическим занятиям, хочется еще раз напомнить о технике безопасности. Никаких деревянных верстаков и горючих материалов рядом с местом работы. Обязательно поставьте на рабочем месте емкость с водой. Помните об опасности возникновения пожара.

Для того чтобы разобраться, как правильно варить сваркой, представляем вашему вниманию подробную инструкцию и видео сварочного процесса.

Сначала попробуйте зажечь дугу и удерживать ее в течение необходимого времени. Для этого следуйте нашим советам:

При помощи металлической щетки требуется очистить поверхности свариваемых деталей от грязи и ржавчины. При необходимости их кромки подгоняют друг к другу.
Учиться правильно варить электросваркой лучше всего прямым током, поэтому подключите «плюсовую» клемму к детали, установите в зажим электрод, а на сварочном аппарате выставьте требуемое значение силы тока.
Наклоните электрод по отношению к заготовке на угол около 60° и медленно проведите им по поверхности металла. При появлении искр поднимите край стержня на 5 мм для поджога электрической дуги. Возможно, добыть искры вам не удалось из-за слоя обмазки или шлака на краю электрода. В таком случае постучите кончиком электрода по детали, как это предлагают в видео о том, как правильно варить электросваркой. Появившуюся дугу поддерживают при помощи 5-мм сварочного зазора на протяжении всего сварочного процесса.
Если дуга загорается очень неохотно, а электрод все время липнет к поверхности металла, увеличьте на 10-20 А силу тока. При прилипании электрода покачайте держателем из стороны в сторону, возможно даже с применением силы.
Помните о том, что стержень все время будет выгорать, поэтому только соблюдение зазора 3-5 мм позволит держать устойчивую дугу.

Научившись зажигать дугу , попробуйте медленно перемещать электрод по направлению «к себе», при этом совершая движения амплитудой 3-5мм из стороны в сторону. Старайтесь направлять расплав из периферии к центру сварочной ванны. Проварив шов длиной около 5 см, уберите электрод и дайте детали остыть, после чего постучите молотком по месту стыка для того, чтобы сбить шлак. Правильный шов имеет монолитную волнистую структуру без кратеров и неоднородностей.

Чистота шва напрямую зависит от размера дуги и правильного движения электрода во время сварки. Посмотрите видео о том, как варить сваркой, снятое при помощи защитных светофильтров. В таких роликах хорошо видно, как надо поддерживать дугу и перемещать электрод для получения качественного шва. Мы же можем дать следующие рекомендации:

Поступательным движением стержня вдоль оси поддерживают необходимую длину дуги. Во время плавления, длина электрода уменьшается, поэтому требуется постоянно приближать держатель со стержнем к детали, соблюдая требуемый зазор. Именно на этом делают акцент и в многочисленных видео о том, как научиться варить.
Продольным перемещением электрода создают наплавление так называемого ниточного валика, ширина которого обычно на 2-3 мм превышает диаметр стержня, а толщина зависит от скорости перемещения и силы тока. Ниточный валик - это самый настоящий узкий сварной шов.
Для увеличения ширины шва электрод перемещают поперек его линии, осуществляя колебательные возвратно-поступательные движения. От величины их амплитуды и будет зависеть, какой ширины получится сварочный шов, поэтому величину амплитуды определяют исходя из конкретных условий.

В процессе сварки используется комбинация из этих трех движений, образуя сложную траекторию.

Ознакомившись с видео, как варить электросваркой и изучив схемы таких траекторий, вы сможете разобраться, какие из них можно применить для сварки внахлест или встык, при вертикальном или потолочном расположении деталей и т.д.

Во время работы электрод рано или поздно расплавится полностью. В таком случае сварку прекращают и заменяют стержень в держателе. Для продолжения работы сбивают шлак и на расстоянии 12мм от кратера, образованного на конце шва, поджигают дугу. Затем сплавляют конец старого шва с новым электродом и продолжают работу.

Особенности электрической сварки металлических труб

Учиться сваривать профильные трубы лучше всего на толстостенных изделиях, используя сварочный выпрямитель или инвертор. В зависимости от диаметра труб, толщина их стенки может достигать более 16мм, но вам, скорее всего, понадобится сваривать изделия из конструкционных сталей с толщиной стенки до 12 мм. Чтобы сварить трубу часто используют однослойную сварку, но для увеличения прочности соединения лучше выполнять два и более проходов.

При сваривании труб швы выполняют двумя полукольцами сверху вниз или снизу вверх.

Если направление движения электрода соответствует первому варианту, то применяют 4-мм стержни с низким шлакообразованием и органической обмазкой. Такое покрытие выгорает медленней, образуя на конце электрода козырек, на который опираются, выполняя поперечные колебания малой амплитуды.

При сварке снизу вверх амплитуду увеличивают до 3-5мм, а скорость проводки стержня уменьшают.

Соединения труб выполняют:

Встык (точное ориентирование торцев одной трубы относительно другой);
Внахлест (наложением труб или деталей друг на друга);
Углом;
Тавровый стык (одна труба перпендикулярна относительно другой).

Для того чтобы сварить одну трубу с другой, предварительно зачищают и подготавливают их торцы и укладывают изделия на рабочем месте. Далее центрируют элементы друг относительно друга и прихватывают в нескольких местах точечными швами. После проверки центровки трубы можно сваривать одним из указанных способов.

При невозможности проворачивать трубы, их стыки выполняют многослойно . Первый, корневой слой, служит для первоначального соединения деталей. Следующие, заполняющие слои, призваны создать собственно прочный, монолитный шов. И, при необходимости, выполняют финишный, облицовочный шов, которым закрывают все дефекты и неровности. Видео о том, как сварить трубу, поможет лучше разобраться с особенностями такой работы.

После очистки швов от шлака, поверхность тщательно осматривают на предмет выявления непроваров, пор, трещин и прожогов. При необходимости дефекты устраняют при помощи сварки. Если же шов удовлетворяет всем требованиям, то его зачищают при помощи угловой шлифмашины.

Защита металла от коррозии после сварки

Помните, в самом начале статьи говорилось о том, что для того, чтобы правильно варить электросваркой, недостаточно посмотреть видео, а надо еще и подготовиться теоретически? Согласитесь, что текст позволяет лучше усвоить теорию. Кроме того, видеоролики почему-то упускают необходимость защиты деталей в дальнейшем. Мы же попробуем устранить этот недочет.

Всем известно, что металл под воздействием кислорода воздуха быстро начинает ржаветь. Поверьте, сварные швы корродируют еще быстрее.

Для того чтобы металлические поверхности защитить от коррозии чаще всего применяют окрашивание. Чтобы не повторять эту работу каждый год, выполните ее по всем правилам.

Прежде всего, необходимо удалить старую краску и ржавчину . Для этого лучше всего воспользоваться металлическими щетками-насадками к дрели или болгарке, но можно работать и обычной металлической щеткой. Не забудьте при этом защитить глаза при помощи очков или щитка.

После очистки поверхности обработайте ее преобразователем ржавчины, а затем покройте слоем грунтовки . Выбирайте состав грунтовки, специально предназначенный для работы по металлу. После высыхания этого слоя можно приступать к окрашиванию. Хороший результат дают акриловые и пентафталевые эмали, предназначенные для наружных работ.

Лучше всего в целях окрашивания использовать не кисточку или валик, а пульверизатор. С его помощью можно нанести равномерный, тонкий слой краски, который со временем не будет растрескиваться и отслаиваться.

Текущая страница: 1 (всего у книги 17 страниц)

Евгений Максимович Костенко

Сварочные работы: Практическое пособие для электрогазосварщика

Введение

В условиях научно-технического прогресса особенно важно развитие определяющих его областей науки, техники и производства. К ним могут быть отнесены сварка и резка металлов, которые во многих отраслях промышленности являются одними из основных факторов, определяющих темпы технического прогресса, и оказывают существенное влияние на эффективность общественного производства. Практически нет ни одной отрасли машиностроения, приборостроения и строительства, в которой не применялись бы сварка и резка металлов.

Сварное исполнение многих видов металлоконструкций позволило наиболее эффективно использовать заготовки, полученные прокаткой, гибкой, штамповкой, литьем и ковкой, а также металлы с различными физико-химическими свойствами. Сварные конструкции по сравнению с литыми, коваными, клепаными и т. п. являются более легкими и менее трудоемкими. С помощью сварки получают неразъемные соединения почти всех металлов и сплавов различной толщины – от сотых долей миллиметра до нескольких метров.

Основоположниками электрической дуговой сварки металлов и сплавов являются русские ученые и изобретатели.

По уровню развития сварочного производства СССР являлся ведущей страной в мире. И впервые осуществил эксперимент по ручной сварке, резке, пайке и напылению металлов в открытом космосе.

Успешно ведутся работы в специализированном институте сварочного профиля – Институте электросварки им. Е. О. Патона АН Украины (ИЭС).

Рост технического прогресса – введение в эксплуатацию сложного сварочного оборудования, автоматических линий, сварочных роботов и т. д. – повышает требования к уровню общеобразовательной и технической подготовки кадров рабочих-сварщиков. Цель настоящей книги – помочь учащимся профессионально-технических училищ, учебно-курсовых комбинатов, а также учащимся при подготовке на производстве освоить профессию электрогазосварщика.

Раздел первый

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРКЕ, СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ И ШВАХ

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ВИДОВ СВАРКИ

1. Общие сведения об основных видах сварки

Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их нагревании или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого (в соответствии с существующими стандартами).

Различают два основных наиболее распространенных вида сварки: сварку плавлением и сварку давлением.

Сущность сварки плавлением состоит в том, что металл по кромкам свариваемых частей оплавляется под действием теплоты источника нагрева. Источником нагрева могут быть электрическая дуга, газовое пламя, расплавленный шлак, плазма, энергия лазерного луча. При всех видах сварки плавлением образующийся жидкий металл одной кромки соединяется и перемешивается с жидким металлом другой кромки, создается общий объем жидкого металла, который называется сварочной ванной. После затвердевания металла сварочной ванны получается сварной шов.

Сущность сварки давлением состоит в пластическом деформировании металла по кромкам свариваемых частей путем их сжатия под нагрузкой при температуре ниже температуры плавления. Сварной шов получается в результате пластической деформации. Сваркой давлением хорошо свариваются только пластические металлы: медь, алюминий, свинец и др. (холодная сварка).

Среди большого разнообразия различных видов сварки плавлением ведущее место занимает дуговая сварка, при которой источником теплоты является электрическая дуга.

В 1802 г. русский ученый В. В. Петров открыл явление электрического дугового разряда и указал на возможность использования его для расплавления металлов. Своим открытием Петров положил начало развитию новых отраслей технических знаний и науки, получивших в дальнейшем практическое применение в электродуговом освещении, а затем при электрическом нагреве, плавке и сварке металлов.

В 1882 г. ученый-инженер Н. Н. Бенардос, работая над созданием крупных аккумуляторных батарей, открыл способ электродуговой сварки металлов неплавящимся угольным электродом. Им был разработан способ дуговой сварки в защитном газе и дуговая резка металлов.

Ученый-инженер Н. Г. Славянов в 1888 г. предложил производить сварку плавящимся металлическим электродом. С именем Славянова связано развитие металлургических основ электрической дуговой сварки, создание первого автоматического регулятора длины дуги и первого сварочного генератора. Им были предложены флюсы для получения высококачественного металла сварных швов. (В Московском политехническом музее имеется подлинный сварочный генератор Славянова и экспонируются образцы сварных соединений.)

В 1924-1935 гг. применяли в основном ручную сварку электродами с тонкими ионизирующими (меловыми) покрытиями. В эти годы под руководством академика В. П. Вологдина были изготовлены первые отечественные котлы и корпуса нескольких судов. С 1935-1939 гг. стали применяться толстопокрытые электроды. Для электродных стержней использовали легированную сталь, что позволило использовать сварку для изготовления промышленного оборудования и строительных конструкций. В процессе развития сварочного производства, под руководством Е. О. Патона (1870-1953), была разработана технология сварки под флюсом. Сварка под флюсом позволила увеличить производительность процесса в 5-10 раз, обеспечить хорошее качество сварного соединения за счет увеличения мощности сварочной дуги и надежной защиты расплавленного металла от окружающего воздуха, механизировать и усовершенствовать технологию производства сварных конструкций. В начале 50-х годов Институтом электросварки им. Е. О. Патона была разработана электрошлаковая сварка, что позволило заменить литые и кованые крупногабаритные детали сварными; заготовки стали более транспортабельными и удобными при сборке-монтаже.

Промышленное применение с 1948 г. получили способы дуговой сварки в инертных защитных газах: ручная – неплавящимся электродом, механизированная и автоматическая – неплавящимся и плавящимся электродом. В 1950-1952 гг. в ЦНИИТмаше при участии МВТУ и ИЭС им. Е. О. Патона была разработана сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей в среде углекислого газа – процесс высокопроизводительный и обеспечивающий хорошее качество сварных соединений. Сварка в среде углекислого газа составляет около 30 % объема всех сварочных работ в нашей стране. Разработкой этого способа сварки руководил доктор наук, профессор К. Ф. Любавский.

В эти же годы французскими учеными был разработан новый вид электрической сварки плавлением, получивший название электроннолучевой сварки.

Этот способ сварки применяется и в нашей промышленности. Впервые в открытом космосе была осуществлена автоматическая сварка и резка в 1969 г. космонавтами В. Кубасовым и Г. Шониным. Продолжая эти работы, в 1984 г. космонавты С. Савицкая и В. Джанибеков провели в открытом космосе ручную сварку, резку и пайку различных металлов.

К сварке плавлением относится также газовая сварка, при которой для нагрева используется тепло пламени смеси газов, сжигаемой с помощью горелки (в соответствии с существующими стандартами). Способ газовой сварки был разработан в конце прошлого столетия, когда началось промышленное производство кислорода, водорода и ацетилена. В этот период газовая сварка являлась основным способом сварки металлов и обеспечивала получение наиболее прочных соединений. Наибольшее распространение получила газовая сварка с применением ацетилена. С развитием сети железных дорог и вагоностроения газовая сварка не могла обеспечить получение конструкций повышенной надежности. Большее распространение получает дуговая сварка. С созданием и внедрением в производство высококачественных электродов для ручной дуговой сварки, а также разработкой различных методов автоматической и механизированной дуговой сварки под флюсом и в среде защитных газов, контактной сварки газовая сварка вытеснялась из многих производств. Тем не менее, газовая сварка применяется во многих отраслях промышленности при изготовлении и ремонте изделий из тонколистовой стали, сварке изделий из алюминия и его сплавов, меди, латуни и других цветных металлов и их сплавов; наплавочных работах. Разновидностью газопламенной обработки является газотермическая резка, которая широко применяется при выполнении заготовительных операций при раскрое металла.

К сварке с применением давления относится контактная сварка, при которой используется также тепло, выделяющееся в контакте свариваемых частей при прохождении электрического тока. Различают точечную, стыковую, шовную и рельефную контактную сварку.

Основные способы контактной сварки разработаны в конце прошлого столетия. В 1887 г. Н. Н. Бенардос получил патент на способы точечной и шовной контактной сварки между угольными электродами. Позднее эти способы контактной сварки, усовершенствованные применением электродов из меди и ее сплавов, стали наиболее распространенными.

Контактная сварка занимает ведущее место среди механизированных способов сварки. В автомобилестроении контактная точечная сварка является основным способом соединения тонколистовых штампованных конструкций. Кузов современного легкового автомобиля сварен более чем в 10 000 точек. Современный авиалайнер имеет несколько миллионов сварных точек. Стыковой сваркой сваривают стыки железнодорожных рельсов, стыки магистральных трубопроводов. Шовная сварка применяется при изготовлении бензобаков. Рельефная сварка является наиболее высокопроизводительным способом сварки арматуры для строительных железобетонных конструкций.

Особенность контактной сварки – высокая скорость нагрева и получение сварного шва. Это создает условия применения высокопроизводительных поточных и автоматических линий сборки узлов автомобилей, отопительных радиаторов, элементов приборов и радиосхем.

Контрольные вопросы:

1. Что называется сваркой и какие основные два вида сварки вы знаете?

2. Расскажите о сущности сварки плавлением и сварки давлением.

3. Расскажите о новых видах сварки.

4. Что вы знаете о применении газовой сварки?

5. Что вы знаете о контактной сварке и ее достоинствах?

2. Классификация сварки плавлением

Сварку плавлением в зависимости от различных способов, характера источников нагрева и расплавления свариваемых кромок деталей можно условно разделить на следующие основные виды:

электрическая дуговая, где источником тепла является электрическая дуга;

электрошлаковая сварка, где основным источником теплоты является расплавленный шлак, через который протекает электрический ток;

электронно-лучевая, при которой нагрев и расплавление металла производится потоком электронов;

лазерная, при которой нагрев и расплавление металла происходит сфокусированным мощным лучом микрочастиц – фотонов;

газовая, при которой нагрев и расплавление металла происходит за счет тепла пламени газовой горелки.

Более подробную классификацию можно провести и по другим характеристикам, выделив сварку плавящимся и неплавящимся электродом, дугой прямого и косвенного действия; открытой дугой, под флюсом, в среде защитного газа, дуговой плазмой.

Классификация дуговой сварки производится также в зависимости от степени механизации процесса сварки, рода и полярности тока и т. д.

По степени механизации различают сварку ручную, механизированную (полуавтоматом) и автоматическую. Каждый из видов сварки в соответствии с этой классификацией характеризуется своим способом зажигания и поддержания определенной длины дуги; манипуляцией электродом для придания свариваемому шву нужной формы; способом перемещения дуги по линии наложения шва и прекращения процесса сварки.

При ручной сварке указанные операции выполняются рабочим-сварщиком вручную без применения механизмов (рис. 1).

При сварке на полуавтомате плавящимся электродом механизируются операции по подаче электродной проволоки в сварочную зону, а остальные операции процесса сварки осуществляются сварщиком вручную (рис. 2).

При автоматической сварке механизируются операции по возбуждению дуги и перемещению ее по линии наложения шва с одновременным поддержанием определенной длины дуги (рис. 3). Автоматическая сварка плавящимся электродом производится, как правило, сварочной проволокой диаметром 1-6 мм; при этом режимы сварки (сварочный ток, напряжение дуги, скорость перемещения дуги и др.) более стабильны. Этим обеспечивается качество сварного шва по его длине, однако требуется более тщательная подготовка к сборке деталей под сварку.

Рис. 1. Схема ручной сварки покрытым электродом: 1 – сварочная дуга; 2 – электрод; 3 – электрододержатель; 4 -сварочные провода; 5 – источник питания (сварочный трансформатор или выпрямитель); 6 – свариваемая деталь, 7 – сварочная ванна; 8 -сварной шов; 9 – шлаковая корка

Рис. 2. Схема механизированной (полуавтоматом) сварки под слоем флюса: 1 – держатель; 2 – гибкий шланг, 3 – кассета со сварочной проволокой; 4 – подающий механизм; 5 -источник питания (выпрямитель), 6 – свариваемая деталь; 7 – сварной шов; 8 – шлаковая корка; 9 -бункер для флюса

Рис. 3. Схема автоматической дуговой сварки под слоем флюса: 1 – дуга; 2 – газовый пузырь (полость); 3 – сварочная головка; 4 – тележка (сварочный трактор); 5 – пульт управления; 6 -кассета со сварочной проволокой; 7 – свариваемая деталь; 8 – сварочная ванна; 9 – сварной шов; 10 – шлаковая корка; 11 – расплавленный флюс; 12 – нерасплавленный флюс

Контрольные вопросы:

1. Назовите основные виды сварки плавлением.

2. Что вы знаете о механизированных способах сварки?

3. Каковы особенности автоматической сварки?

3. Сущность основных способов сварки плавлением

При электрической дуговой сварке энергия, необходимая для образования и поддержания дуги, поступает от источников питания постоянного или переменного тока.

В процессе электрической дуговой сварки основная часть теплоты, необходимая для нагрева и плавления металла, получается за счет дугового разряда (дуги), возникающего между свариваемым металлом и электродом. При сварке плавящимся электродом под воздействием теплоты дуги кромки свариваемых деталей и торец (конец) плавящегося электрода расплавляются и образуется сварочная ванна. При затвердевании расплавленного металла образуется сварной шов. В этом случае сварной шов получается за счет основного металла и металла электрода.

К плавящимся электродам относятся стальные, медные, алюминиевые; к неплавящимся – угольные, графитовые и вольфрамовые. При сварке неплавящимся электродом сварной шов получается только за счет расплавления основного металла и металла присадочного прутка.

При горении дуги и плавлении свариваемого и электродного металлов необходима защита сварочной ванны от воздействия атмосферных газов – кислорода, азота и водорода, так как они могут проникать в жидкий металл и ухудшать качество металла шва. По способу защиты сварочной ванны, самой дуги и конца нагреваемого электрода от воздействия атмосферных газов дуговая сварка разделяется на следующие виды: сварка покрытыми электродами, в защитном газе, под флюсом, самозащитной порошковой проволокой и со смешанной защитой.

Покрытый электрод представляет собой металлический стержень с нанесенной на его поверхность обмазкой. Сварка покрытыми электродами улучшает качество металла шва. Защита металла от воздействия атмосферных газов осуществляется за счет шлака и газов, образующихся при плавлении покрытия (обмазки). Покрытые электроды применяются для ручной дуговой сварки, в процессе которой необходимо подавать электрод в зону горения дуги по мере его расплавления и одновременно перемещать дугу по изделию с целью формирования шва (см. рис. 1).

При сварке под флюсом сварочная проволока и флюс одновременно подаются в зону горения дуги, под воздействием теплоты которой плавятся кромки основного металла, электродная проволока и част флюса. Вокруг дуги образуется газовый пузырь, заполненный парами металла и материалов флюса. По мере перемещения дуги расплавленный флюс всплывает на поверхность сварочной ванны, образуя шлак Расплавленный флюс защищает зону горения дуги от воздействия атмосферных газов и значительно улучшает качество металла шва Сварка под слоем флюса применяется для соединения средних и больших толщин металла на полуавтоматах и автоматах (см. рис. 3).

Сварку в среде защитных газов выполняют как плавящимся элек тродом, так и неплавящимся с подачей в зону горения дуги присадоч ного металла для формирования сварного шва.

Сварка может быть ручной, механизированной (полуавтоматом и автоматической. В качестве защитных газов применяют углекислый газ, аргон, гелий, иногда азот для сварки меди. Чаще применяются смеси газов: аргон + кислород, аргон + гелий, аргон + углекислый газ + ккислород и др. В процессе сварки защитные газы подаются в зон горения дуги через сварочную головку и оттесняют атмосферные газы от сварочной ванны (рис. 4). При электрошлаковой сварке тепло, идущее на расплавление металла изделия и электрода, выделяется под воздействием электрического тока, проходящего через шлак. Сварк осуществляется, как правило, при вертикальном расположении свариваемых деталей и с принудительным формированием металла шв (рис. 5). Свариваемые детали собираются с зазором. Для предотвращения вытекания жидкого металла из пространства зазора и формирования сварного шва по обе стороны зазора к свариваемым деталям прижимаются охлаждаемые водой медные пластины или ползуны. По мере охлаждения и формирования шва ползуны перемещаются снизу вверх.

Рис. 4. Схема сварки в среде защитных газов плавящимся (а) и неплавящимся (б) электродом. 1 – сопло сварочной головки; 2 – сварочная дуга; 3 – сварной шов; 4 – свариваемая деталь; 5 – сварочная проволока (плавящийся электрод); 6 – подающий механизм

Рис. 5. Схема электрошлаковой сварки:

1 – свариваемые детали; 2 – фиксирующие скобы; 3 – сварной шов; 4 – медные ползуны (пластины); 5 – шлаковая ванна; 6 – сварочная проволока; 7 – подающий механизм; 8 – токоподводящий направляющий мундштук; 9 – металлическая ванна; 10 – карман – полость для формирования начала шва, 11 – выводные планки

Обычно электрошлаковую сварку применяют для соединения деталей кожухов доменных печей, турбин и других изделий толщиной от 50 мм до нескольких метров. Электрошлаковый процесс применяют также для переплава стали из отходов и получения отливок.

Электронно-лучевая сварка производится в специальной камере в глубоком вакууме (до 13-105 Па). Энергия, необходимая для нагрева и плавления металла, получается в результате интенсивной бомбардировки места сварки быстро движущимися в вакуумном пространстве электронами. Вольфрамовый или металлокерамический катод излучает поток электронов под воздействием тока низкого напряжения. Поток электронов фокусируется в узкий луч и направляется на место сварки деталей. Для ускорения движения электронов к катоду и аноду подводится постоянное напряжение до 100 кВ. Электронно-лучевая сварка широко применяется при сварке тугоплавких металлов, химически активных металлов, для получения узких и глубоких швов с высокой скоростью сварки и малыми остаточными деформациями (рис. 6).

Лазерная сварка – эта сварка плавлением, при которой для нагрева используется энергия излучения лазера. Термин «лазер» получил свое название по первым буквам английской фразы, которая в переводе означает: «усиление света посредством стимулированного излучения».

Современные промышленные лазеры и системы обработки материалов показали существенные преимущества лазерной технологии во многих специальных отраслях машиностроения. Промышленные СО2-лазеры и твердотельные снабжены микропроцессорной системой управления и применяются для сварки, резки, наплавки, поверхностной обработки, прошивки отверстий и других видов лазерной обработки различных конструкционных материалов. С помощью СО2-лазера производится резка как металлических материалов, так и неметаллических: слоистых пластиков, стеклотекстолита, гетинакса и др. Лазерная сварка и резка обеспечивают высокие показатели качества и производительности.

Рис. 6. Схема формирования пучка электронов при электронно-лучевой сварке: 1 – катодная спираль; 2 – фокусирующая головка; 3 – первый анод с отверстием; 4 – фокусирующая магнитная катушка для регулирования диаметра пятна нагрева на детали; 5 – магнитная система отклонения пучка; 6 – свариваемая деталь (анод); 7 – высоковольтный источник постоянного тока; 8 – сфокусированный пучок электронов; 9 – сварной шов

Контрольные вопросы:

1. Что такое сварочная ванна?

2. Из чего состоит металл сварного шва при сварке плавящимся и неплавящимся электродами?

3. Какие функции выполняют плавящиеся и неплавящиеся электроды?

4. Для чего необходима защита сварочной ванны, дуги и конца нагретого электрода?

5. На какие виды подразделяется электрическая сварка плавлением по способу защиты?

6. Расскажите, в чем сущность сварки покрытыми электродами?

7. За счет чего осуществляется защита зоны горения дуги при сварке под слоем флюса?

8. В чем сущность сварки в защитных газах?

9. Кратко охарактеризуйте электрошлаковую сварку.

10. Каковы достоинства электронно-лучевой и лазерной сварки?

Проведение ручной сварки с помощью инвертора набирает всё большую популярность среди домашних мастеров, что обусловлено широким предложением различных моделей с разным ценовым диапазоном. Для соединения изделий из железа при помощи сварки инвертором требуется минимум оборудования, характеризующегося своей многофункциональностью наравне с низким энергопотреблением и компактными габаритами, что ещё больше привлекает внимание неопытных мастеров. Изучение технологии сварки инвертором для начинающих не составит ни малейшей трудности.

Принцип работы сварочного инвертора

Сварочный инвертор – мощнейший блок питания, который по способу преобразования энергии аналогичен импульсному блоку питания.

Основные стадии преобразования энергии в инверторе:

Приём и выпрямление тока сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
Преобразование полученного выпрямленного тока в переменный с высокой частотой от 20 до 50 кГц.
Понижение и выпрямление высокочастотного переменного тока в ток, сила которого находится в пределах 100…200 А, и напряжение от 70 до 90 В.

Преобразование высокочастотного электротока до тока нужной величины позволяет уйти от неудобных габаритов и большого веса инвертора, которые имеют обычные трансформаторные аппараты, в которых значение тока достигается путём преобразования ЭДС в индукционной катушке. Также при включении сварочного инвертора в сеть не будет наблюдаться резких скачков электрической энергии, и более того, устройство содержит в своей схеме специальные аккумуляционные конденсаторы, которые защищают аппарат при сварке в период неожиданного отключения электричества и позволяют произвести розжиг дуги инвертора более мягко.

Получение качественного шва при сварке зависит от многих факторов, поэтому, до начала работ, мастеру в обязательном порядке необходимо ознакомиться с тем, как правильно пользоваться инвертором согласно прилагаемой инструкции, а также основными правилами и нюансами выполнения сварочных работ, которые будут подробно описаны ниже.

Особое внимание следует обратить на диаметр электродов для сварки. Важно знать, что количество потребляемой энергии напрямую зависит от толщины сварочных стержней, и, соответственно, чем больше их диаметр, тем выше и энергопотребление. Эта информация поможет правильно рассчитать максимальное потребление электрической энергии инвертором, что предупредит неблагоприятные последствия от его работы в отражении на бытовой технике. Также существует зависимость диаметра электрода от выбираемой для работы силы тока, уменьшение которой приведёт к ухудшению качества шва, а увеличение – к излишней скорости сгорания сварного стержня.

Конструкция инвертора для сварки

С целью понимания, как правильно пользоваться сварочным аппаратом, начинающему мастеру следует ознакомиться с конструкцией инвертора.

Сварочный инвертор – это металлическая коробка с внутренним составляющим, общим весом около 7 кг, которая для удобства переноски снабжена ручкой и наплечным ремнём. Корпус сварочного инвертора может содержать в себе вентиляционные отверстия, которые способствуют лучшему оттоку воздуха при охлаждении агрегата. Передняя панель имеет кнопки переключения рабочего состояния, ручки-регуляторы для выбора необходимого напряжения и тока, выходы для подключения рабочих кабелей, а также индикаторы, сигнализирующие о наличии питания и перегреве инвертора при сварке. Кабель для подключения аппарата к электросети обычно подсоединяется в разъём, расположенный с задней стороны инвертора.

При контакте электрода во время сварки со свариваемыми металлическими пластинами образуется высокотемпературная дуга, вследствие чего происходит расплавление и элементов сварного стержня, и металла сварного соединения. Ванна, образованная в области дуги расплавленными металлами пластин и электрода, защищается от окисления разжиженной обмазкой электрода. После полного охлаждения металла, верхняя поверхность шва, защищаемая электродной обмазкой в течении проведения сварки, превратится в затвердевший шлак, который достаточно легко устранится легким механическим воздействием (например, постукиванием). Важно соблюдать одинаковое расстояние-зазор между металлом сварного соединения и электродом (длину дуги), что предупредит её угасание. Для этого, подача электрода в область сплавления должна осуществляться с постоянной скоростью, а ведение сварного стержня по стыку сварного шва должно быть ровным.

Техника безопасности

Перед тем, как приступить к домашней сварке, электросварщику необходимо позаботиться о технике безопасности:

надеть защитный костюм из прочной натуральной ткани высокой плотности, которая не подвержена возгоранию и оплавлению при попадании на неё искр. Костюм должен скрыть область шеи, и иметь рукава, которые плотно застёгиваются на запястье.
защитить руки рукавицами из грубого полотна;
обуть удобную кожаную обувь с толстой подошвой;
защитить глаза маской сварщика со светофильтром, который зависит от силы тока при сварке.

Место, где будет проводиться сварка, также должно быть тщательно подготовлено:

уложен деревянный настил, выполняющий защитную функцию от возможного поражения током;
место проведения сварки освобождено от всего лишнего (для предупреждения попадания сварочных брызг);
освещение должно быть качественным;
движения сварщика не должны быть стеснены.

Азы сварки инвертором

Научиться варить сварочным инвертором несложно. Самым первым этапом овладения техникой сварки будет подготовка свариваемых металлических пластин:

очищение кромки пластин от следов коррозии металлической щёткой;
обезжиривание кромки растворителем.

Полагаясь на диаметр электродов, выбор которых основывается на марке свариваемого металла, необходимо выбрать величину тока для сварки. Значение сварочного тока также будет обусловлено и сечением свариваемых элементов. Чтобы качество шва при сварке инвертором не пострадало, предварительно сварные стержни следует просушить в духовом шкафу с температурой нагрева 200 º в течении 2-3 ч.

Для того, чтобы сварить металл, клемму массы нужно подключить к плоскости свариваемого элемента. Далее нужно разжечь дугу. Сделать это можно двумя способами:

чиркая по металлической поверхности пластины, по аналогии с розжигом спичечной головки;
постукивая электродом по свариваемой поверхности.

Работа сварочным инвертором будет более удобной, если при сварке кабель держака прижать к телу, предварительно обмотав его вокруг предплечья рабочей руки. В таком положении кабель не будет тянуть в сторону держак и регулировка его положения будет более сподручной. Поэтому, при выборе инвертора особое внимание необходимо уделить длине и гибкости кабелей, ведь именно от этих показателей будет зависеть удобство работы сварщика.

После розжига дуги, электрод нужно отвести от плоскости металлической пластины на расстояние, равное длине дуги (примерно 2-3 мм) и можно приступать к сварке. Чтобы сделать качественную сварку, необходимо постоянно следить за длиной электродуги. Короткая дуга (около 1 мм) способна вызвать сварочный дефект, носящий название «подрез». Этот изъян сварки характеризуется возникновением неглубокой канавки, параллельной сварному шву, и приводящей к снижению показателей прочности шва. Длинная дуга нестабильна, обеспечивает более низкую температуру в зоне сварки, и, как следствие, такой шов имеет слишком малую глубину и «размазанность». Сварщик, который умеет правильно регулировать длину дуги, получит шов высокого качества.

После окончания сварки, следует аккуратно отбить молотком застывшую поверх шва окалину.

Полярность при сварке инвертором

Плавление металла обуславливается воздействием на него высокой температуры сварочной дуги, которая возникает в результате присоединения противоположных клемм инвертора к металлической пластине и к сварному стержню. В зависимости от порядка подключения клемм сварочного инвертора, различают прямую и обратную полярность.

Полярность– это задание направления движения электронов. И прямая, и обратная полярность применяется при сварке инвертором, поэтому начинающему сварщику важно знать отличия этих видов подключений.

Прямая полярность – это полярность, возникающая после подсоединения электрода к клемме «минус», а металлопластины — к клемме «плюс». При таком подключении движение тока идёт от электрода к металлу, в результате чего металл прогревается более интенсивно, и зона расплавления становится резко ограниченной и глубокой. Прямая полярность подключения сварочного инвертора выбирается при сварке толстостенных элементов и при инверторной резке.

Обратная полярность характеризуется подключением «минуса» к металлической пластине, а «плюса» — к электроду. Зона сплавления при таком подключении более широкая и имеет малую глубину. Направление тока направлено от металлической заготовки к электроду, в результате чего происходит более сильный нагрев электрода. Такой порядок уменьшает риск возникновения прожога и применяется при сваривании тонкостенных металлических изделий.

Работа с тонким металлом

Сварку тонкостенных металлических изделий инвертором проводят путём подключения клемм по схеме, соответствующей обратной полярности, и расположения электрода углом вперёд. Эта техника сварки обеспечивает получение меньшей зоны нагрева при достаточной ширине шва.

Розжиг электрода следует производить предельно аккуратно, ведь начало ведения ванны при сварке тонкого металла зачастую сопровождается прожогом. Сварку тонкого металла инвертором необходимо проводить постепенно, заваривая небольшие участки с кратковременным отводом электрода от ванны. В этот момент требуется следить, чтобы жёлтое свечение кончика электрода не погасло.

Качество сварного шва напрямую зависит от качества электродов, которые помогут избежать излишнее образование шлака в шве малого сечения. Также использование электродов малого диаметра позволяет избежать прожога металла.

При завершении шва не следует резко отрывать электрод для гашения дуги, ведь в таком случае на конце шва образуется заметный кратер, который ухудшит показатели прочности металла сварного соединения и результат работы оборудования сварочный аппарат окажется неудовлетворительным.

Ещё один дефект, часто возникающий при сварке тонкого металла – это деформация изделия. Для предупреждения её появления, необходимо перед сваркой тщательно закрепить свариваемые детали.

Сварщик с малым опытом часто задаётся вопросом о том, как правильно сваривать металл электросваркой. Общие советы по работе с инвертором и правила сварки металла электродом будут приведены в разделе ниже.

Сваривая металл инвертором, необходимо тщательно контролировать, чтобы сварной шов шёл вровень с металлом. Электродуга, проникающая в металл с интенсивной скоростью и достаточной глубиной, заставляет ванну двигаться назад и создаёт сварной шов, который способен стать дефективным, если скорость движения электрода будет слишком высока. Идеальный шов получится, если электрод будет совершать зигзагообразные и круговые колебания.

При изменении направления движения электрода следует помнить, что ванна следует за теплом. Формирование подреза происходит на фоне недостаточности металла электрода, поэтому стоит строго следить за границами ванны и контролировать их.

Располагая электрод под определённым углом можно управлять направлением движения ванны, при этом вертикальное положение электрода будет способствовать достаточному проплавлению. Ванна при таком положении будет вдавлена вниз и иметь хорошие границы, а шов будет иметь меньшую выпуклость. Слишком большой наклон электрода не позволит управлять ванной.

Сварка инвертором также применима и при выполнении работ по свариванию труб. Сварка проходит в достаточно сложных условиях, поэтому необходимо большое внимание обращать на качество провара на поворотных стыках. Угол, равный 30º, является стандартным углом наклона электрода к поверхности трубы. На трубах из низколегированных сталей с сечением стенки до 12 мм шов будет однослойным. Для труб с большей толщиной стенки следует наложить повторный шов, за счёт чего общая прочность сварного шва повысится. После каждого нового наложения шва следует в обязательном порядке очистить затвердевший шлак. Трубы с диаметром до 0,5 м необходимо проваривать непрерывно.

Инвертор – простой сварочный аппарат, который идеально подойдёт начинающему сварщику для проведения сварочных работ в домашних условиях. При выборе инвертора необходимо полагаться на собственные нужды, и соответствие им выбираемого аппарата, таким образом обеспечивая свои потребности.