Как варить горизонтальные швы сваркой?

Как варить вертикальный и горизонтальные швы электросваркой

Электросварка является одним из технологических решений по объединению различных частей металлов. Предусматривается нагрев заготовок до температуры плавления при помощи электрической дуги. Аппараты электрической дуговой сварки нашли свое применение в самых разных областях производства и в частном секторе.

Изменяя температуру электрической дуги, пользователь может сваривать между собой практически любые идентичные металлы. Но перед тем, как начать воплощать свои идеи в реальность, будущий сварщик должен внимательно изучить технику формирования сварочных швов. Ниже детально рассматриваются вопросы, как правильно варить вертикальный шов электросваркой и приемы, позволяющие правильно положить горизонтальный шов.

• Общие определения сварных швов
• Как варить вертикальный шов
  • Техника сварки снизу вверх
  • Техника сварки сверху вниз
• Технология сварки горизонтального шва
• Контроль длины электрической дуги
• Управление электродом
• Перемещение электрода и сила тока
• Инструкция начинающего сварщика
• Выводы

Классификация сварочных соединений

По способу выполнения швы бывают:

• односторонние;
• двухсторонние;
• однослойные;
• многослойные.

Подробнее про классификацию сварных соединений читайте в этой статье.По расположению в пространстве и протяженности существуют следующие виды сварки:

• В нижнем положении. Когда сварочный шов располагается под углом 0°к поверхности земли;
• В горизонтальном. Сваривание ведется горизонтально, а деталь размещена под углом от0 до 60 °;
• В вертикальном положении. Сваривание ведется вертикально, а конструкция располагается в плоскости от 60до 120 °;
• В потолочном. Шов находится над сварщиком, а работы ведутся под углом 120-180 °;
• В “лодочку”. Сварка выполняется «в угол», а деталь расположена под наклоном.

Сварочные работы в нижнем положении даже для начинающих не представляют трудностей. Как они проводятся рассказывалось здесь. Для всех остальных необходимы технологические знания.

Как варить вертикальный шов?

Существует довольно много правил, соблюдение которых позволяет повысить качество получаемого шва. Исключить вероятность стекание капель раскаленного металла довольно сложно.

Основными рекомендациями можно назвать нижеприведенные моменты:

1. Электрическая дуга должна быть исключительно короткой. Длинная может привести к расплыванию сплава, так как он стекает под воздействием силы притяжения.
2. На момент поджога рабочая часть размещается исключительно перпендикулярно обрабатываемой поверхности. При этом важно, чтобы он располагался перпендикулярно обоим обрабатываемым поверхностям, за счет чего и обеспечивается высокое качество обработки.
3. При работе рекомендуется наклонять электрод немного вниз. За счет выдерживания острого угла можно обеспечить задержку раскаленного металла, не давая ему стекать вниз.
4. В некоторых случаях исключить вероятность стекания металла невозможно. Тогда рекомендуется увеличить показатель силы тока и ускорить перемещение рабочей части. Однако, при увеличении этого показателя нужно быть осторожным, так как это приводит к увеличению дуги. Кроме этого, рекомендуется увеличить ширину шва, перемещая инструмент со стороны в сторону.

Способы сварки в вертикальном положении

Приведенная выше технология намного проще в исполнении, если сравнивать вариант проведения электрода снизу вверх.

Главный признак, по которому производится классификация сварных соединений, это их пространственное положение. При этом их делят на следующие виды:

Для того, чтобы понимать, как варить вертикальный шов, необходимо ознакомиться с особенностями такой сварки. Основная особенность состоит в постоянной склонности к стеканию расплавленного металла вниз. Сварочная ванна будет стремиться вниз под действием силы земного притяжения. Остановить его может повышенная вязкость. Чтобы увеличить вязкость расплава, необходимо уменьшить его температуру до определенной величины.

Но, при низкой температуре не произойдет расплавление и сваривание деталей. Здесь и начинаются основные особенности вертикальных швов. При ММА сварке вертикальных швов расплавление производят короткими касаниями электрода с последующим его отводом в сторону. Во время этих отводов уменьшается поступление энергии в зону сварки и происходит ускоренная кристаллизация металла. Кристаллизованный металл создает своеобразную полочку, на которую ложится следующая порция расплавленного металла.

Технология сварки вертикальных швов

Как мы уже выяснили ранее, для удержания расплавленного металла на вертикальной поверхности необходима ускоренная кристаллизация металла. Этого эффекта достигают путем поддерживания малой длины дуги. В идеале, длина дуги должна равняться половине диаметра электрода. Но, для такой «ювелирной» работы необходимо иметь сварщиков очень высокой квалификации.

Реально можно говорить о расстоянии, равном диаметру электрода. Вертикальные швы принято варить, в основном, электродами диаметром 3 мм. Такой же будет и длина дуги. Наилучшим направлением сварки вертикального шва принято считать направление снизу-вверх. При этом застывший внизу объем металла будет поддерживать сварочную ванну.

Два хорошо закрепленных листа металла прихватывают один к другому короткими прихватками, что гарантирует отсутствие их смещения в процессе сварки и частично предохраняет от деформирования. Электрод должен быть направлен вверх под углом не менее 45 градусов. При увеличении угла (ближе к перпендикулярному) между электродом и свариваемой велика вероятность прожога свариваемого металла.

Для наиболее надежного процесса сварки величину сварочного тока снижают на 10 – 20% в сравнении с аналогичными условиями при сварке в нижнем положении. Скорость сварки поддерживается низкая с постоянным контролем размеров сварочной ванны, не позволяя ей выходить за определенные размеры.

Сварка листов толщиной 4 и более миллиметров необходимо проводить с поперечными движениями электрода. Эта техника оказывает существенное влияние на прочность сварного соединения. Поперечные движения производятся по определенным схемам, самая распространенная — «ёлочка».

Процесс плавления металла электрической дугой

Для лучшего понимания процесса образования вертикального сварного шва, есть смысл рассмотреть физическую сущность и особенности плавления металлов электрической дугой, которая загорается в промежутке между электродом и свариваемым изделием при соблюдении определенных условий.

При касании электродом металлической поверхности, к которой подсоединен сварочный кабель другой полярности, замыкается электрическая цепь, что является одним из условий протекания электрического тока. Вторым условием является наличие электродвижущей силы, которую дает источник питания: сварочный трансформатор, выпрямитель или инвертор.

Когда эти условия соблюдены, мы имеем электрический ток в этой цепи. При оттягивании электрода назад мы разрываем электрическую цепь. В этот момент под действием сложных физических явлений загорается электрическая дуга. Теоретически её температура может доходить до 7000 С 0 , что позволяет ей расплавить любой металл.

Таким образом, под воздействием электрической дуги происходит расплавление свариваемого изделия и металла электрода, которые перемешиваются в сварочной ванне, и, после остывания, становятся одним целым.

Полуавтоматический режим

Полуавтоматическая сварка более производительный вид в сравнении с ручной дуговой сваркой. Она производится с помощью сварочной проволоки, что подразумевает другие значения сварочных токов и меньшую вероятность стекания ванны при вертикальной сварке. Этот вид сварки не требует высокой квалификации сварщиков и позволяет делать качественные швы даже начинающим. К тому же, производительность полуавтоматической сварки в 3 – 4 раза выше, чем ручной.

Шов, полученный в результате сваривания полуавтоматом, имеет лучший внешний вид и высокое качество. Это связано с воздействием защитных газов на расплавленный металл в области сварочной ванны. Здесь подразумеваются защитные газы, которые подводятся непосредственно к горелке через специальные каналы. Наличие регулировочной аппаратуры позволяет изменять количество подаваемого газа в зависимости от свариваемых металлов и режима сварки.

Защитные газы, применяемые для полуавтоматической сварки разделяют на инертные и активные. В качестве активных газов применяют углекислый газ. Но, наиболее высокое качество шва можно получить только при сварке в среде смеси на основе аргона. Это связано с тем, что эти газы не реагируют с металлами, их относят к инертным.

Вертикальный шов

При сваривании в месте плавления образуется капля жидкого металла, которая под действием силы тяжести будет двигаться по направлению к земле. На вертикальных поверхностях – сверху вниз. Стекание капли металла будет затруднять формирование сварочного шва. Потому «вертикальная» сварка имеет ряд особенностей.

Главный принцип – расплавленный в месте сварки металл должен быстрее, чем обычно, кристаллизоваться. Это возможно, если его капля будет минимального размера. Добиться такого результата можно за счет уменьшения длины электрической дуги и коротким движением электрода вверх или в сторону.

Направление сварного шва может быть как сверху вниз, так и снизу вверх. Необходимо учитывать, что тепло от электрической дуги поднимается. Потому опускаясь вниз, нужно будет увеличить силу тока.

Рекомендуется вести его вверх, тогда застывший кратер металла снизу, будет удерживать верхний. Положение электрода не имеет особого значения. Его наклон может быть как вверх, так и вниз. Удержание его с наклоном вниз обеспечивает больший обзор и возможность контролировать распределение капель и формирование шва. Недостаток такого способа – это грубая чешуйчатая его поверхность.

Наплавленный металл стек вниз

Если условия проведения работ не позволяют сваривать снизу вверх, то применяют обратное направление формирования шва. При этом электрод сначала ставят перпендикулярно по отношению к плоскости свариваемых деталей. При появлении капли жидкого металла положение электрода меняют и держат его с наклоном, так чтобы между свариваемыми поверхностями и ним образовался острый угол, направленный своим концом вверх. Такое положение позволяет удержать каплю от стекания короткой электрической дугой.

Если капля удерживается с трудом или падает, то следует увеличить скорость перемещения электрода и силу тока, а также несколько расширить шов, двигая электрод из стороны в сторону. Это способ «вертикальной» сварки легче, но качество соединения будет хуже. Есть также опасность, что расплавленный металл не удержится дугой и силой поверхностного натяжения, и потечет.

Технология вертикальной сварки

Вертикальная плоскость предусматривает применение разных способов (в зависимости от типа соединяемых металлов, наличия соответствующих навыков).

Варка электродом

Создаваемые подобным способом швы имеют разные виды.

При выборе параметров работы аппарата учитывают характеристики соединяемых материалов.

При сварке электродом применяют следующие способы формирования шва:

• стыковой;
• внахлест;
• тавровый;
• угловой.

Для поддержания устойчивой дуги края деталей очищают от загрязнений. Угловой шов сваривают, правильно подбирая толщину стержня. Она должна быть меньшей, чем ширина обрабатываемой области.

Использование полуавтомата

При использовании инверторного сварочного аппарата учитывают следующие моменты:

1. Способ предварительной обработки деталей выбирают в соответствии с типом предстоящих работ. При этом определяют толщину металла и его обрабатываемость.
2. Дуга должна быть короткой, сила тока – средней.
3. Обработанный специальным составом стержень размещают под наклоном 80º против свариваемых изделий.
4. Создавая вертикальный шов, стержнем водят по всей ширине сварочной ванны.

Качественное сварное соединение получают при отрыве дуги. Этот способ следует использовать новичкам, т.к. он прост и удобен. В период отрыва металл остывает, вероятность образования подтеков снижается. Однако это негативно влияет на производительность.

В процессе сварки важно соблюдать следующие условия:

1. Ставить наконечник на полочку кратера.
2. Рабочую часть сдвигать из стороны в сторону, охватывая всю обрабатываемую область. Можно использовать принцип петель или короткого валика.
3. Снизить показатель силы тока на 5 А от среднего значения, что позволит задать иную форму и другие параметры шва.

Основные показатели выбирают экспериментальным способом. Поэтому качество соединения зависит от того, знает ли работник, как правильно варить вертикальный шов (электросварка помогает сформировать любые соединения).

Типы сварных соединений

Классификация сварных соединений довольно обширна, они различаются по типу и виду сваривания деталей.

По типу соединения сварные швы бывают односторонними и двусторонними. Выбор в пользу одного или другого типа соединения делается в зависимости от технических параметров свариваемого изделия. Как правило, наиболее ответственные конструкции свариваются посредством двустороннего шва, что обеспечивает большую надежность соединению.

По виду соединения сварные швы подразделяются на следующие:

• стыковые
• тавровые
• угловые
• внахлест

Стыковые соединения

Этот вид соединения довольно часто применяется для сварки листовых металлических конструкций и трубопроводов. Между свариваемыми заготовками устанавливается зазор в 1-2 мм, а сами они по возможности жестко фиксируются во избежание смещения. В процессе сваривания зазор заполняется расплавленным металлом.

Металлические листы толщиной до 4 мм свариваются односторонним швом без их предварительной обработки, за исключением обязательной зачистки от коррозии.

При соединении изделий толщиной свыше 4 мм может применяться как односторонний, так и двусторонний шов. В этих случаях проводится предварительная разделка кромок в зоне сваривания.

Стыковая сварка заготовок толщиной свыше 12 мм требует обязательного наложения двустороннего шва, так как одностороннее сваривание не может расплавить такой слой металла. При этом необходимо провести предварительную разделку кромок с обеих сторон. В случае если конструктивные особенности заготовки не позволяют произвести двустороннюю разделку кромок, шов сваривается в несколько проходов, заполняясь многослойным наплавом.

Сварка внахлест

Соединение внахлест применимо для сварки металлических заготовок толщиной до 8 мм. При применении этого вида соединения проварка осуществляется с двух сторон во избежание попадания влаги и возникновения коррозии между листами.

Для получения качественного шва при сварке внахлест, электрод должен находиться под углом от 15 до 45 градусов к рабочей поверхности. При отклонении от этих значений значительна часть расплава растекается в сторону от стыка, что в значительной мере снижает прочность соединения.

Угловые и тавровые соединения

Технология работы при этих видах соединения во многом схожа. Тавровые соединения в разрезе аналогичны букве Т, а угловые — букве Г.

В зависимости от толщины металла, тавровые соединения могут свариваться одним ил двумя швами, с предварительной разделкой или без нее.

Требования к сварке угловых швов такие же, как и в случае с тавровыми, так как, по сути, угловой шов рассматривается как часть таврового.

Для качественного соединения угловых или тавровых элементов, свариваемые плоскости следует расположить под одинаковым углом. Оптимальным является их сваривание «в лодочку». При соединении деталей разной толщины, угол наклона в сторону более толстой заготовке должен составлять порядка 60 градусов. В таком положении большая часть прогрева придется на толстую деталь, что позволит избежать сквозного прогорания тонкого металла.

Приём сварки на просвет

Сварку труб на просвет (в отсутствии непосредственного соприкосновения) начинают с основательной подготовки места соединения заготовок.

Для сваривания по этому методу подходят лишь трубы среднего диаметра с толщиной стенок не менее 6-12 миллиметров. При этом предполагается выборка фаски под углом 65-70 ° с обеспечением приступа в 2 мм.

Для правильной (соосной) фиксации свариваемых трубных заготовок потребуется внутренний центратор, полностью исключающий какое-либо смещение сборки. Зазор в просвете оставляется порядка 2,5 мм (его легко можно выставить, ориентируясь на электрод соответствующего диаметра).

Для сваривания подготовленной сборки подойдёт любое электродуговое оборудование (для этих целей можно воспользоваться инвертором, например).

В итоге можно сказать, что сварка угловых и по-разному ориентированных в пространстве соединений предполагает не только основательную подготовку, но и правильный выбор электродов для неё.

Виды соединений

Сварщик может накладывать шов с одной стороны или с двух, в последнем случае это увеличивает надежность, но бывает иногда затруднительным. Тогда силы компенсируются, не происходит разломов или деформаций. Также есть 4 классических типа сваривания в зависимости от расположения двух частей изделия:

• встык – заготовки находятся двумя краями близко друг к другу, без зазоров;
• тавровое – перевернутая буква «Т», то есть на горизонтальную плоскость прикладывается вертикальная;
• внахлест – одна металлическая плашка накладывается на другую;
• угловое – наиболее трудное, потому что надо добиться правильного угла при соединении.

Расскажем подробнее. Или можно посмотреть этот видеоурок:

Встык

В основном применяется при работе с листами или трубами. Зазор должен составлять не более 1-2 мм (здесь будет находиться расплавленный металл). Сами элементы должны быть жестко зафиксированы. Иногда требуется предварительный задел кромок (их скос, чтобы получилось углубление для наплавления) – при толщине стали более 4 мм. Учтите, что чем глубже полость, чем лучше соединение, но сам процесс затрачивает больше электродов (присадочной проволоки на полуавтомате) и длиться дольше. При очень большой ширине заготовки понадобится сделать несколько последовательных проходов. Многослойный шов может заполняться пластами или точечными приварами, как на этом схематическом изображении:

Внахлест

Подходит для листов, имеющих не более 8 мм в толщину. Они накладываются один на второй и провариваются с двух сторон, в обратном случае образуется зазор, в котором может возникнуть очаг коррозии.

Здесь основная особенность – в угле наклона электрода. Он должен находиться под 15-45 градусов от верхней поверхности. Если меньше, то шов получится на нижней плашке, больше – на верхней. В любом случае не будет надежного контакта.

Как сваривать вертикальный шов при тавровом или угловом соединении

Технология в обоих случаях остается прежней, визуально изделия напоминают букву «Т» в первой ситуации, и «Г» – во второй. Иногда требуется обработка заранее, это зависит от того, насколько толстые заготовки. Рассмотрим в таблице: