Сварка – это одна из достаточно сложных, но крайне востребованных технологий работы с металлами. Куда не кинешь взгляд – обязательно используются сварные соединения. Без этого процесса не обходится ни одно промышленное производство, строительная компания, ремонтное или сервисное предприятие. Незаменимой становится сварка и при строительстве и благоустройстве собственного жилья.

Но вот проблема – сварные работы требуют определенной подготовленности. Можно, конечно, при необходимости обращаться к мастерам сварщикам по объявлениям, или к своим знакомым, владеющим необходимыми навыками. Но лучше все же поставить перед собой вопрос — как научиться работать электросваркой самостоятельно, чтобы не быть ни от кого зависимым. Сегодня, когда домашнее сварочное оборудование перестало быть проблемой, умение проводить такие работы, особенно для собственника индивидуального жилья – неоценимый плюс, так как множество проблем просто перестанет существовать.

Но прежде всего необходимо разобраться с основными понятиями электросварки и приобрести и снаряжение. Сварка – это такой технологический процесс, где от оснащенности рабочего места напрямую зависит и качество работы.

Сама суть электросварки заключается в следующем. Силовая установка вырабатывает мощный сварочный ток, который по кабелям подводится к рабочему посту. Между электродом и поверхностью свариваемого металла создается электрическая сварочная дуга – устойчивый разряд, характеризующийся высочайшими температурными показателями. Это приводит к плавлению металла и присадочного материала. Образуется так называемая сварочная ванна – область расплава, контролируя и направляя которую сварщик формирует шов. После снятия дуги происходит кристаллизация расплавленного металла и создается прочное монолитное соединение деталей.

Эта очень упрощенно описанная схема реализуется в нескольких сварочных технологиях:

• Самой распространенной является ручная дуговая сварка, которая по существующей терминологии имеет аббревиатуру ММA (от английского названия «Mаnuаl Metаl Arс »). Главная особенность – использование плавких электродов со специальной обмазкой. Преимущества – не требуется особо сложного технического обеспечения , газобаллонного оборудования. Недостаток – возможность сварных работ только с черными металлами или нержавейкой.

В подавляющем числе случаев, если рассматривается сварка на бытовом уровне, то имеется в виду именно эта технология.

• Сварка по технологии ТIG позволяет работать с легированными сталями и некоторыми цветными металлами. Термин «Tungstеn Inеrt Gаs » говорит сам за себя: вольфрам и инертный газ. Дуга в этом случае создается между свариваемой поверхностью и неплавким вольфрамовым электродом, а в качестве заполнения вводится присадочный пруток того или иного типа. Одновременно через сварочную горелку с жаростойким керамическим соплом постоянно подается защитный инертный газ, который обеспечивает чистоту шва.

Сварка по по добной технологии имеет массу достоинств, но требует и специального оборудования, и высокой квалификации работника.

Мetаl Inert Gаs – Metаl Aсtive Gаs ) – одна из самых передовых современных технологий, которая все чаще используется и домашними мастерами. Процесс с варки проходит также в среде инертных или активных газов с автоматической подачей присадочного материала (сварочной проволоки) которая играет роль электрода.

Эта технология позволяет выполнять швы высокого качества в любой плоскости и с очень большой производительностью. В какой-то мере она даже проще, чем М МА , но требует сложного и достаточно громоздкого оборудования – самого сварочного аппарата, механизма подачи проволоки, газобаллонного устройства, горелки с со специальным рукавом, через который полается проволока и защитный газ.

• Существует еще и точечная электросварка – SPOT, которая находит широчайшее применение в частности , на кузовных участках предприятий автосервиса. Она тоже потребует особого сложного оборудования, и в домашних условиях практически не применяется.

Ручная дуговая сварка ММА – что потребуется для работы?

Любой новичок всегда начинает с освоения приемов именно ручной дуговой сварки (MMА ), поэтому все рассматриваемые ниже вопросы будут посвящены именно ей.

Чтобы начать самостоятельно практиковаться, необходимо подготовить определённое оборудование, оснащение и расходные материалы.

Сварочный аппарат для дуговой сварки

Для проведения сварочных работ по технологии ММА используется один из трех типов аппаратов:

• Сварочный трансформатор – один из простейших видов оборудования. Принцип работы элементарен – сетевое напряжение 220 В (или 380, для трехфазной сети) преобразуется в более низкое, порядка 25 – 50 В , но за счет этого резко возрастает значение силы тока.Достоинства такой схемы – ее простота, высокая надежность и простота в обслуживании, высокие показатели мощности. Подобные аппараты недороги, что, наверное, во многом и предопределяет их распространённость.

Недостатков же у трансформатора гораздо больше – сварочная дуга от переменного тока не отличается стабильностью, нередки случаи залипания электродов, большое разбрызгивание металла, швы не отличаются аккуратностью. Помимо этого, потребуются специальные электроды именно для «переменки». Сварочные трансформаторы весьма зависимы от сетевого напряжения, а сами в процессе работы могут серьезно «просаживать» сеть. Не отличаются они компактностью и легкостью . Одним словом, начинать обучение с таким оборудованием – нежелательно. Как правило, для работы на подобных аппаратах потребуются хорошие навыки.

• Сварочные ММА-выпрямители отличаются от т рансформаторов тем, что дают на выходе постоянный ток. Работать с ними намного легче, так как «постоянная» дуга намного стабильнее, и швы получаются более аккуратными.

Однако, недостатки остаются – та же массивность и габаритность , даже побольше, нежели у сварочных трансформаторов, зависимость от напряжения питания и большая нагрузка на сеть. По цене они дороже, чем трансформаторные аппараты.

• Без преувеличения можно сказать , что буквально революцию в сварочных технологиях произвели аппараты, работающие по инверторной схеме. Сетевое переменное напряжение 220 В с частотой 50 Гц проходит целый каскад частотных и амплитудных трансформаций, и на входе получается требуемый постоянной ток с высочайшей степенью стабилизации. Всеми процессами управляет микропроцессорная сборка, что позволяет проводить требуемые регулировки с высокой степенью точности.

Самое современное решение — сварочный инвертор

Все это дает целый «букет» достоинств такого аппарата:

— Оборудование спокойно переносит достаточно серьезные колебания м=сетевого напряжения, что особо бывает важно в загородных поселках , где подобные проблемы — весьма частое явление.

— Вместе с этим, у инверторов, по сравнению с другими аппаратами, минимальное потребление энергии — они практически не перегружают сеть.

— Стабилизированный ток и возможность его точной регулировки позволяют выполнять точные и аккуратные швы. Разбрызгивание практически отсутствует.

— Аппарат отличается компактностью и малыми весом.

Выпускается широкий ассортимент подобных аппаратов – от инверторов бытового класса до профессионального оборудования. Для начинающих сварщиков – это самое оптимальное решение.Цены на качественные инверторы достаточно высоки, но, во-первых, имеют тенденцию к снижению, а во-вторых, подобная разовая покупка полностью себя оправдает. А продаже появилось немало и недорогих аппаратов весьма сомнительной сборки. Поэтому очень важно правильно подойти к проблеме выбора инвертора — нужно обязательно обратить внимание на ряд важных нюансов:

• Максимальный сварочный ток. Если аппарат планируется применять в условиях домашнего хозяйства, то, как правило, останавливаются на моделях с величиной 150 – 200 А. этого вполне достаточно для работы с электродами диаметров до 4 мм.
• Устойчивость электронной схемы к перепадам сетевого напряжения. Качественные инверторы должны выдерживать колебания в пределах ± 20 ÷ 25 % .
• Инвертор должен иметь систему принудительного охлаждения, работающую постоянно при включенном питании, или же оснащенную автоматикой, запускающую вентиляцию при определенном значении температуры радиаторов.
• Не следует забывать о потребляемой мощности аппарата – она может быть порядка 2 ÷ 3 кВт у небольших моделей, но может достигать и более значительных величин у аппаратов полупрофессионального или профессионального класса.
• То, о че м м ногие просто не знают: параметр, определяющий допустимую длительность сварочного процесса – продолжительность включения (ПВ). Никакой аппарат не может работать без перерывов, и в параметрах обязательно указывается ПВ, выраженное в процентах от общей длительности работы оборудования. У моделей бытового класса это обычно составляет порядка 40% — ничего не поделаешь, такова плата за компактность аппарата. На практике это означает, что период «отдыха», в данном случае, в 1,5 раза дольше, нежели время сварки, например, 1 минута непрерывной работы потребует затем не менее, чем полутора минутной паузы.
• Для начинающих сварщиков будут очень удобно, если в схеме аппарата реализованы некоторые полезные функции:

— «НotStаrt » существенно облегчает первоначальный розжиг сварочной дуги. Электроника автоматически импульсно повышает значение тока в момент розжига.

— «АrcFоrce » поможет справиться с извечной проблемой новичков – залипанием электрода к металлической поверхности. При уменьшении требуемого зазора между электродом и металлом повышается ток, предотвращая эту неприятность.

— «AntiStick» — функция, которая предотвратит перегрев автомата, если залипания избежать все же не удалось. В этом случае питание просто автоматически отключится.

Еще один важный совет. «Ахиллесовой пятой» инверторов является определенная сложность проведения ремонтных работ в случае выхода схемы из строя. При выборе аппарата лучше отдать предпочтение моделям с многоплатной компоновкой электронной схемы. Покупать подобные аппараты немного дороже, но диагностика поломок становится проще, ремонтопригодность — намного выше.

Видео: как выбрать сварочный инвертор

Сварочные провода, держатель электродов, зажим массы

Сварочные инверторы, как правило, уже укомплектованы проводами, держателем электродов и зажимом массы. Однако, при покупке на эти элементы тоже стоит обратить пристальное внимание – иногда можно нарваться на некачественные изделия.

• Сварочные провода должны быть в гибкой резиновой изоляции, иметь надежные латунные контактные вилки, подходящие к разъемам конкретного аппарата. Сечение кабеля должно быть не менее 16 мм², если аппарат рассчитан на ток до 150 А , 25 мм² – при 200 А и даже 35 мм², если предполагается работа с токами 250 А и выше. Не следует гнаться за большой длиной проводов или самостоятельно удлинять их – это может привести к перегрузке электроники и выходу инвертора из строя.
• Электрододержатель – важнейший элемент экипировки сварщика, так как именно им мастер манипулирует в процессе работы. Не стоит использовать для работы самодельные «вилки» — это достаточно опасно в плане получения световых ожогов глаз или поражения током. Самыми распространенными и удобными на сегодняшний день являются держатели пассатижного типа – «прищепки». Одни удобны, позволяют легко и быстро произвести замену электрода, хорошо изолированы со всех сторон и обеспечивают должную безопасность.

Одни из самых распространенных — держатели-«прищепки» пассатижного типа

Держатель должен иметь надежный зажим для электродов, позволяющий размещать из не только перпендикулярно, но и под углом 45 º. Нужно не полениться и проверить материал контактной части – там должна быть медь или латунь, но никак не омедненная сталь. Это – явный признак дешевой подделки, который легко выявить с помощью маленького магнитика. Необходимо проверить надежность фиксации электродов, особенно малого диаметра (2 мм) – с этим нередко бывают проблемы у некачественных держателей пассатижного типа.

Важным фактором является и удобность держателя, его сбалансированность, «развесовка » – работа с ним не должна вызывать быстрой усталости рук. Он должен иметь достаточно длинную рукоятку, позволяющую принять наиболее удобное положение руки, рифленую поверхность, чтобы исключить проскальзывание в ладони, одетой в рукавицу. Не забываем и о том, что для держателей также определено максимальное значение сварочного тока.

• Зажим для подключения массы должен иметь мощную пружину, надёжное соединение с проводом, латунные контакты для обжима металлической заготовки, соединенные медной шиной.

Оснащение сварщика

• Прежде всего, для сварочных работ потребуется маска или щиток. Щитки часто идут в комплекте инверторов, но у них есть неудобство – его необходимо удерживать свободной рукой, а это далеко не всегда возможно. Лучше приобрести полноценную маску.

Этот предмет экипировки предохраняет глаза от световых ожогов, прикрывает лицо от попадания брызг металла или искр, а органы дыхания, в определенной степени, от поднимающихся газов. Вместе с тем , светофильтр должен обеспечивать хорошую видимость накладываемого шва при зажигании дуги — подбор производится индивидуально. Светофильтр должен быть прикрыт защитным стеклом.

Сама маска изготавливается из термостойкого пластика. Она не должна быть тяжелой и громоздкой, вызывающей быструю усталость. Необходимо проверить удобство наголовника и его фиксацию в нужном положении, возможность регулировки под требуемый размер.

Большой популярность стали пользоваться маски — «хамелеоны», оснащенные специальными жидкокристаллическими светофильтрами, мгновенно меняющими светопроводимость в момент зажигания дуги. Удобство бесспорное – нет необходимости постоянно откидывать маску для визуального контроля исполненного шва, упрощается и процесс розжига дуги. Такие маски имеют определенные степени регулировки быстроты срабатывания и степени затемнения – это еще одно их значимое преимущество. Недостаток у них – достаточно высокая цена.

• Для работы потребуется специальная одежда, сшитая их прочной плотной такни , исключающей моментальное проплавление или прожиг при попадании искр (например, брезент) Категорически запрещены накладные карманы на куртке или штанах.

Обувь должна быть кожаная, полностью закрытая, ее верх должен надежно прикрываться штанинами. Руки необходимо защитить кожаными или плотными брезентовыми рукавицами или перчатками (крагами) с длинными манжетами, полностью закрывающими область запястья.

• Для производства сварочных работ, кроме того, понадобится специальный молоток для скалывания шлака – секач , железная щетка для зачистки поверхности металла. Нарезка заготовок и разделка деталей (снятие фаски и т.п .) потребует машинки-«болгарки» с отрезным и шлифовальным кругами.

Какие электроды использовать?

Электрод представляет из себя стальной стержень, покрытый слоем обмазки. Стержень является и проводником для сварочного тока, и присадочным материалом. Обмазка при воздействии высоких температур создает защитный слой шлаков и газа, предохраняющий сварной шов от мгновенного окисления кислородом и азотом воздуха.

Очень важно — правильно подобрать электроды

Случаются ситуации, когда и оборудование хорошее, и все вроде делается по правилам, но сварной шов не получается. Возможно, причина кроется в неправильной подборке электродов. Увы, но многие начинающие мастера подбирают их, ориентируясь лишь на толщину сечения стержня, выпуская из виду остальные характеристики. А между тем , классификация электродов достаточно сложна и многообразна. Конечно, можно получить консультацию при покупке, если конечно сам продавец в этом понимает. Но можно попытаться разобраться с некоторыми вопросами и самостоятельно.

Для примера – электрод Э42 A-У OHИ -13/45— 3,0-УД (ГOСТ 9966— 75) или E-432(5) – Б 1 0 (ГOСТ 9967— 75). О чем могут рассказать цифры и буквы?

• Э42 A– специальное обозначение, говорящее о механических и прочностных качествах создаваемого шва. Характеристика, больше требующаяся для инженерных расчетов .
• УOHИ -13/45 – здесь зашифрована марка изделия. которая присвоена ему производителем.
• 3,0 – диаметр металлического стержня – 3 мм.
• Буква «У» говорит о том, что он предназначен для сварки углеродистых или низколегированных сталей – то, что чаще всего требуется в домашних условиях. Можно встретить обозначения «Л», «Т», «В» — это электроды для легированных и ин струментальных сталей различного типа, а «Н» — для создания наплавочного слоя на поверхности металла.
• Буква «Д» в данном примере говорит о толстой обмазке. Тонкий слой будет обозначен «М» , средний – «С» и очень толстый – «Г». Предпочтение следует отдать толстой обмазке.

По следующему ГОСТУ расшифровка такова:

• E-432(5) – информация для специалистов о физико-химических свойствах наплавляемой присадки.

«Б» — это классификация обмазочного покрытия. В приведенном примере – основное. Кроме того можно встретить такие обозначения:

— «А» — покрытие кислого типа , подходит и для постоянки , и для переменки, для любых типов швов, но дает сильное разбрызгивание.

— «Б» — основное, применяется для сварки мощных толстых деталей с использованием обратной полярности.

— «Р» — рутиловая обмазка – одна из самых распространённых, отлично подойдет для начинающего сварщика и для работ в домашних условиях.

— «Ц» — обмазка с целлюлозной составляющей. Очень удобна при работах большого масштаба, но требует особой квалификации сварщика, так как не терпит перегрева.

— «РЦ », «РЦЖ » — комбинированный тип. Буква «Ж», помимо этого, говорит о включении в состав железного порошка. В основном используется квалифицированными специалистами для особого вида работ.

• Следующая цифра говорит о пространственном расположении швов, которые можно исполнять данным электродом.

— «1» — универсальные;

— «2» — все, кроме вертикальных сверху-вниз ;

— «3» — недопустимы «потолок» и вертикаль, так же, как в п.2;

— «4» — электрод может выполнять исключительно нижние швы.

• Последняя цифра маркировки – индекс, говорящий о параметрах требуемого сварочного тока. Данные сведены в специальную таблицу, учитывающие и тип тока, и величину напряжения холостого хода аппарата, и нужную полярность. Чтобы не углубляться в подробности – только несколько слов о том, что необходимо учитывать. Всего градаций десять, от «0» до «9» . Для переменного тока могут применяться любые, кроме «0» . При «постоянке » полярность подключения не будет иметь значения для индексов «1», «4», «7» . Электроды «2», «5» и «8» — исключительно для прямой полярности, а «0», «3», «6» , и «9» — только для обратной.

Диаметр электродов подбирается в зависимости от толщины свариваемых деталей. Упрощенно можно ориентироваться на следующие параметры:

— Для заготовок толщиной до 2 мм — Ø 1.5 ÷ 2.5 мм;

— 3 мм – Ø 3.0;

— 4 ÷ 5 мм – Ø 3.0 ÷ 4.0;

— 6 ÷ 12 мм – Ø 4.0 ÷ 5.0;

— свыше 12 мм – Ø 5.0.

Видео: классификация электродов для ручной дуговой сварки

Подготовка рабочего места

Чтобы приступить к практическим занятиям, необходимо подготовить себе рабочее место:

• Работать лучше всего на свежем воздухе и открытом пространстве – исключается вероятность возгорания конструкций здания, меньше воздействие токсичных испарений.
• Около рабочего места не должно быть никаких легковоспламеняющихся материалов или жидкостей.
• На случай возгорания следует приготовить средства пожаротушения – воду, трудновоспламеняемую накидку из плотной ткани, песок. При этом применять для тушения пламени воду можно только при полном обесточивании аппарата.

Оптимальное решение — металлический сварочный верстак

• Работать лучше всего на металлическом верстаке. Следует продумать вопрос фиксации заготовок (тиски, струбцины и т.п .)
• Удлинитель должен иметь сечение кабеля, отвечающее пиковой потребляемой мощности сварочного аппарата.
• Перед началом работы необходимо предусмотреть меры, чтобы исключить появление посторонних людей, а в особенности – детей.

Первые практические шаги

Если все готово, можно переходить к практическим действиям. Для начала лучше всего приготовить лист металла, зачищенный от грязи и ржавчины – первые шаги лучше отрабатывать на нем , не торопясь сразу сваривать какие-либо детали.

К заготовке присоединяется зажим массы. Очень важен хороший контакт в месте соединения – его следует зачистить металлической щеткой

Начинать обучение лучше всего с электродами Ø 3 мм – с ними легче «набить руку». Величина сварочного тока в этом случае будет порядка 80 – 100 А. электрод вставляется в держатель, проверяется надежность его крепления.

• Первым «упражнением» будет зажигание и удержание сварочной дуги. Для этого, после включения аппарата и опускания маски, нужно либо чиркнуть электродом по по верхности металла, либо несколько раз постучать по одному месту. Обязательно должна появиться искра, и теперь самое важное – удержать горящую дугу. Для этого необходимо строго выдерживать зазор между электродом и поверхностью металла. Положение электрода – примерно 30 º от перпендикуляра к поверхности.

Нормальным зазором считается такой, которые примерно равен толщине стержня электрода – это называется короткой дугой. При инверторной сварке с использованием качественных и сухих электродов обычно со стабильностью дуги проблем не возникает. При увеличении зазора до 4 – 5 мм получается длинная дуга, которая уже качественного шва не даст. Чрезмерное приближение электрода к поверхности может окончиться его залипанием . В этом случае следует сразу же качнуть держатель в сторону, пока не начался перегрев стержня.

При поддерживании дуги следует помнить, что электрод постоянно выгорает, и нужно корректировать его положение относительно поверхности металла.

• Теперь нужно четко разобраться со структурой расплавляемого металла в области дуги. В начале нагрева появляется красное жидкое пятно – это еще не металл , а расплавившаяся обмазка электрода, которая создала защитный слой. Через 2— 3 секунды в центре этого пятна появится ярко-оранжевая или даже беловатая капля с легким дрожанием или рябью на своей поверхности – это и есть сварочная ванна, область расплавленного металла. Важно научиться четко различать жидкий шлак и саму ванну – от этого будет зависеть и качество накладываемого шва.
• Как только ванна сформировалась, начинаем пробовать осуществить ее перемещение, плавно перемещая электрод, не меняя при этом зазора. Капля металла всегда перемещается в область повышенной температуры, поэтому и ванна будет стремиться за дугой. Со своей стороны, давление дуги несколько отталкивает ванну в противоположном направлении. Поработав практически и поняв этот принцип, можно попробовать сформировать валик наплавленного металла на поверхности листа.
• Для некоторого усложнения задачи лучше всего наметить на поверхности металла линию, которую выдерживать при создании сварного валика. Электрод будет перемещаться вдоль линии с небольшими колебательными движениями в стороны – так как показано на схеме.

После наложения этого «шва» необходимо дать ему остыть, а затем сколоть слой шлака, чтобы визуально оценить качество. Возможно, потребуются корректировки силы тока. Это, например, будет заметно по непроваренным участкам – ток явно недостаточен. Повышенное значение может привести к прожигу листа. Все это определяется только экспериментальным путем , какие-либо четкие рекомендации давать сложно.

Первое упражнение — создание ровных валиков

Не допускается пористости швов, включения в металлическую структуру частиц шлака – это соединение не отличается прочностью.

В ходе практики можно будет определиться какое направление сварки будет наиболее удобным – на себя или от себя, протягивая ванну за электродом или наоборот , толкая ее вперед . Многие мастера советуют все же проводить сварку если ровные и качественные валики начали получаться, можно переходить к следующему этапу – свариванию двух заготовок.

• Сварные швы по пространственному положению бывают нижними, на вертикальной плоскости (горизонтальные или вертикальные) и потолочными. Начинать, конечно, нужно с нижних – умение выполнять остальные придет далеко не сразу, по мере накопления опыта.

• По расположению сопрягаемых деталей швы подразделяют на стыковые, угловые, тавровые и нахлесточные . Каждый из них имеет свои особенности наложения, движения электрода, разделки и выставления заготовок.
• Сварку двух деталей начинают с прихваток, которые обеспечат стабильное положение деталей при наложении основного шва. Обычно для прихватки ток вставляют на 20— 30% больше, работая при этом на короткой дуге. При этом прихватки не должны быть ближе 10 мм от края заготовок или вблизи от от верстий. После наложения прихваток есть возможность проконтролировать правильность положения деталей и внести необходимые корректировки.

• Вначале следует научиться накладывать однослойные швы на тонких, 3— 4 мм заготовках. Более сложные варианты, с корневой проваркой и заполнением, могут быть освоены, года с простейшими приемами будут достигнуты устойчивые навыки.

Не следует пугаться вот таких первых неудач — опыт обязательно придет

Одним словом, все остальное будет зависеть только от старания и регулярных практических тренировок начинающего сварщика. Хорошо, если будет возможность обратиться к специалисту, чтобы он смог оценить получаемые результаты. Если нет – можно сравнить итоги своей работы с демонстрируемыми в интернете видеороликами с мастер-классами по дуговой сварке. Опыт, твердость руки, умение правильно выбирать параметры и уверенность в своих силах обязательно придут.

Видео: мастер-класс по ручной дуговой сварке

Сейчас многие желают научиться азам сварочных работ. Это может всегда пригодиться в быту. Сварка для начинающих не требует профессиональных навыков и специальных знаний. Такого уровня достаточно для работ в гараже или на хозяйственном подворье.

Изучая основы сварки, нужно использовать электроды, диаметр которых не более 3 мм.

Азы и основные понятия об электросварке

В первую очередь, для того чтобы освоить ручную сварку, следует приобрести аппарат сварочный и запастись электродами. Их должно быть как можно больше, поскольку они будут часто портиться до тех пор, пока не получится первый положительный результат. Изучая основы сварки, лучше использовать электроды диаметром в 3 мм. Более тонкие применяются специалистами для работы с тонким металлом, а толстые перегружают электросеть.

Универсальный и самый простой тип соединения металлических поверхностей — метод ручной дуговой сварки. Он заключается в переходе электрического тока из источника с образованием дуги между электродом и обрабатываемым материалом. При такой технологии сварки горение обмазки на поверхности электрода обеспечивает выделение газа, который не допускает контакта обрабатываемой области с кислородом из воздуха.

В любом пособии по сварке указано: первое, чему следует научиться, это правильное ведение сварочного шва. Поэтому введение содержит информацию о применяемом оборудовании. Среди источников питания выделяют следующие конструкции:

• сварочные трансформаторы;
• сварочные выпрямители;
• сварочные инверторы.

Для тех, кто изучает основы сварки, третий вариант — оптимальный выбор. Сваривать металл можно полуавтоматом. Часто при этом используется сварочная проволока.

После того как оборудование приобретено, нужно предварительно обеспечить себя защитой от вредных воздействий. Техника безопасности при сварке требует наличия специальной маски, защищающей кожу лица и глаза, со встроенным светофильтром, подобранным в соответствии с определенными критериями. К ним относятся сила тока, окружающее освещение и особенности зрения сварщика. Порядок сварки подразумевает собой точное следование правилам безопасности.

Для того чтобы пользоваться сваркой, из спецодежды следует выбрать брезентовый фартук или костюм с огнеупорной пропиткой, а также краги из спилка. Обувь должна быть прочной и устойчивой.

Вернуться к оглавлению

Во время сварки электрод нужно держать над поверхностью металла. Образующийся при этом промежуток называют дуговым. Контроль над ним особенно важен при работе, поэтому его следует освоить в первую очередь. Электрод опускают, потому что он расходуется, продвигаясь в направлении шва. Постоянно удерживайте на одинаковом уровне зазор между металлом и краем рабочего инструмента. Варить электродами нужно аккуратно, чтобы не испортить расходный материал.

Особенности работы:

1. Если размер зазора недостаточен, времени для прогрева обрабатываемого материала не хватит. Шов получится выпуклым, а края — несплавленными.
2. При большем зазоре наблюдаются значительные скачки дуги. Качество провара будет плохим, а управление укладкой металла, который наплавляется, тяжелым.
3. Удерживая оптимальную величину зазора на постоянном уровне, можно легко управлять ванной, сформировать хороший шов.

Технология сварки током заключается в следующем: во время прохода сквозь зазор дуга создает сварочную ванну, перенося в нее расплавленный металл, находящийся на поверхности электрода. В случае когда значение тока недостаточно, основной металл не прогреется, а электрод будет идти быстрее сварочной ванны. При большем показателе тока дуга проникнет в металл на определенную глубину, отталкивая его назад. Когда значения оптимальные, ванна растекается и имеет тонкие края, поэтому ее можно расширять и двигать при помощи электрода, контролируя рабочий процесс.

Установки тока часто меняются в зависимости от технологии сварки и дополнительных опций. Например, свойства толстого металла, основанные на рассеивании тепла, потребует большего значения тока. Для меньшей толщины нужен не такой высокий уровень. Точная установка показателей тока для того, чтобы правильно варить, будет зависеть только от того, как поведет себя ванна. Поэтому начинать нужно с рекомендаций производителя, а после этого экспериментировать с уменьшением или увеличением силы тока.

Заканчивая шов, перед тем как убирать электрод, нужно сделать чуть большее наплавление металла.

Это поможет избежать всплеска из нижних слоев шва, который приведет к возникновению кратера. Для этого достаточно сделать один круг, а после чиркнуть в обратную сторону направления шва.

Вернуться к оглавлению

Ручная дуговая сварка: особенности технологического процесса

Поступление как постоянного, так и переменного тока из источника питания в направлении электрода и металла обеспечивает образование дуги, удерживает ее. Такой тип ручной сварки с прямой полярностью производят при подсоединении анода к изделию. При подключении полюса отрицательного значения делается сварка с обратной полярностью.

При сварке руки и лицо должны быть защищены.

Металл, из которого состоит стержень электрода, под воздействием дуги расплавляется вместе с его покрытием, а также с поверхностью свариваемого изделия. С этого момента электродный материал представляет собой капли в шлаке, которые поступают внутрь сварочной ванны, смешиваются с обрабатываемым металлом.

Величина ванны находится в прямой зависимости от следующих критериев:

• режим, в котором проводится сварка;
• конструкция свариваемого соединения;
• форма разделки и размеры соединительных кромок.
• положение в пространстве;
• скорость движения дуги по изделию.

Стандартная величина ванны находится — 6 мм в глубину, 8-15 мм в ширину и 10-30 мм в длину.

Расстояние между двумя активными участками (на сварочной ванне и конце электрода) называется длиной дуги. В процессе плавления покрытия вокруг дуги и ванны образуется слой газа, который вытесняет кислород из рабочей зоны, не дает ему воздействовать с расплавленным материалом.

Шлак, который покрывает капли металла электрода, а также сварочной ванны, не допускает воздействия атмосферного воздуха на обрабатываемый материал. Постепенное удаление дуги обеспечивает кристаллизацию металла, отчего образуется соединительный шов, покрытый слоем затвердевшего шлака.

К преимуществам этого вида сварки относится следующее:

• работы можно выполнять при ограниченном доступе;
• множество типов электродов позволяет делать сварку разных типов стали;
• относительно быстрая смена соединяемых материалов;
• процесс может проходить в любом положении;
• рабочее оборудование легкое и транспортабельное.

Из недостатков выделяются низкая производительность относительно других типов сварки, вредные условия и необходимость квалификации работника при высоких требованиях к качеству.

Не обязательно знать все о сварке, для простых бытовых ситуаций достаточно соблюдать правила и основные требования к работе.

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?

На сегодняшний день в промышленности научились создавать очень крепкие неразъёмные соединения при помощи различных техник сварки. Этот процесс изобрели в начале прошлого столетия, и за довольно короткий срок он не только прочно утвердился в промышленном производстве, но и нашёл огромное применение во всех отраслях нашей жизни.

В данном материале в доступной форме рассматриваются основы сварочных работ на примере одного из видов сварки - ручной электрической дуговой, так как она - самый популярный способ сварки в домашней хозяйстве. Естественно, это и наиболее доступный способ для освоения большинством желающих.

Что такое сварка?

Классическое определении сварочного процесса звучит так: «Процесс создания неразрывных соединений через установление межатомных взаимосвязей между частями, которые соединяют в процессе их нагревания или (и) пластической деформации» . Помня явление диффузии, известно, что в горячей воде процесс взаимопроникновения ускоряется. Сварка очень напоминает диффузию, только нагревание двух деталей происходит с помощью высокотемпературной электродуги, вырабатываемой сварочным аппаратом. Под её воздействием происходит плавление и взаимопроникновение материалов деталей. Появляется сварной шов, который состоит из материалов обеих деталей и других химических веществ, которые привнёс плавящийся электрод (элемент сварочного аппарата). О прочности этого шва ходит много версий, кто-то считает, что 1 см сварочного шва выдерживает 100 кг, кто-то утверждает, что больше, но все согласны в одном: прочность сварочного шва не уступает прочности основных металлов деталей. Кроме определения главного понятия, теоретические основы сварочных работ также включают физико-химические процессы, происходящие во время сварки.

Что же происходит во время сварки с точки зрения химии и физики?

Рассмотрим схему сварочного процесса на примере электрической дуговой сварки.

Электрическое напряжение подается на электрод и на деталь, но только разной полярности. Как только электрод подносится к детали, сразу зажигается электродуга, плавящая всё в своём поле действия. В это время материал электрода покапельно перемещается в сварочную ванну. Для того чтоб процесс не останавливался, а это произойдёт при неподвижном положении электрода, необходимо двигать электродом сразу в трёх направлениях: поперечном, поступательном и стабильно вертикальном (рис.2).

После всех манипуляций сварщик убирает сварочный аппарат и сварочная ванна, застывая, образует тот самый сварочный шов. Вот такая химия и физика происходит во время электрической дуговой сварки. Естественно, при других видах сварки, механизмы будут другие. Например, в упомянутом виде главное - механизм плавления, а при сварке давлением свариваемые поверхности не только нагревают, но ещё и сдавливают при помощи осадочного давления. Рассмотрим подробнее классификацию разновидностей сварки.

Разновидности сварки.

Существует три основных класса сварочных работ, каждый из которых имеет множество подвидов.

Первый класс - тепловая сварка. К ней относятся:

• лучевая сварка;
• электро-лучевая;
• плазменная;
• электрошлаковая;
• газопламенная;
• электрическая дуговая.

Второй класс - это термомеханическая сварка. В её составе следующие разновидности:

• сварка высокочастотным током;
• кузнечная;
• диффузионная;
• контактная.

Третий класс - механическая сварка. К ней относятся:

• холодная сварка;
• ультразвуковая;
• сварка взрывом;
• сварка трением.

Каждый из видов применим к разным металлам и деталям, например, сваркой трением сваривают свёрла, резцы и разнородные металлы, а холодной сваркой (ковкой) - пластичные металлы: медь, олово, алюминий и др. Каждый из трёх классов сварки также имеет свою специфику, например, для каждого типа электрической сварки нужны разные электроды. Они бывают:

• плавящиеся (стержни из меди, никеля, сплавов алюминия, стали);
• неплавящиеся (вольфрамовые, графитовые и угольные стержни).

Также они различаются по типам обмазки: рутиловые, целлюлозные, основные и кислые. Все они актуальны для сварки различных материалов и для работы в различном пространственном положении самого сварщика.

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:

1. При помощи металлической щетки требуется очистить поверхности свариваемых деталей от грязи и ржавчины. При необходимости их кромки подгоняют друг к другу.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.