Как сварить вертикальный угловой шов?

Способы сварки вертикальных швов

Сварные швы классифицируют по множеству параметров. Главными характеризующими признаками являются тип соединения и положение в пространстве. По типу соединения их делят на стыковые и угловые.

Располагаться в пространстве они могут строго горизонтально (нижние), вертикально или под углом к горизонту. Сварка нижнего шва самая простая. В этом режиме легче всего контролировать состояние сварочной ванны, а значит и качество соединения.

При выполнении прочих швов, в том числе вертикальных, требуется определенный навык и необходимо знать методы сваривания металлов и их сплавов в том или ином положении.

Техника сварки Т-образных соединений

Чтобы получился правильный сварочный шов, нужно одну плоскость поставить горизонтально, а другую — вертикально. Сварка углового шва должна производиться строго под прямым углом. Если вертикальное свариваемое изделие не толще 12 мм, то дополнительной обработки оно не требует. Единственно, нужно смотреть, чтобы нижняя кромка вертикального изделия была обрезана максимально ровно, и зазор стыка не имел больше 2 мм.

В сварочной конструкции тавровых соединениях все детали имеют важное значение, точнее их толщина. Так, например, если вертикальное изделие имеет толщину от 12 до 25 мм, то нужно сделать подготовку в V-образной форме. Если вертикальный лист от 25 до 40 мм толщиной, то скосы кромок нужно обрезать U- образной формы только с одной стороны. А если толщина — больше 40 мм, то делается обрез по обе стороны V- образной формы.

Опасно, когда шов имеет не проваренную одну из сторон или не проваренный угол. Поэтому в процессе сварки углового шва электрод нужно расположить так, чтобы он оказался в плоскости, которая делит угол пополам. А концом электрода выполняются колебательные движения, чтобы расплавились кромки металла. Нужно обязательно заранее определить, чтобы длина сварочного шва была соразмерной углу между изделиями.

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.

Читать еще: Виды и техники выполнения сварочных швов

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.

Есть несколько типов шва в зависимости от того, где они располагаются. По направлению:

вертикальный;
горизонтальный.

нижний;
верхний;.
боковой.

Самый простой проходит по горизонту и находится внизу, на рабочем столе. Тогда очень просто следить за образуемой сварной ванной, а само наплавление ложиться аккуратно и последовательно, вне зависимости от того, как движется электрод.

Контроль длины электрической дуги

Под длиной дуги подразумевается величина зазора между поверхностью заготовки и горящим концом электрода, между которыми держится устойчивый электрический разряд. Один из основных постулатов грамотной работы электросварщика – удержание дуги оптимальной длины.

Руководство говорит о том, что в режиме сварки существует три дуговых промежутка:

1-1,5 мм – короткий;
2-3 мм – нормальной длины;
3,5-6 мм – длинный.

Читать еще: Подходит ли монтажная пена для гидроизоляционных работ

О том, что шов был проварен короткой дугой, свидетельствует так называемый «подрез» по краям. Он представляет собой небольшое углубление и свидетельствует о невысоком качестве сварного соединения в целом. Образуется дефект из-за слабого прогрева из-за слабого прогрева рабочей области в ширину.

Когда работы выполнялись длинной дугой, то плохо прогревался металл в глубину. Возникает это потому, что длинную дугу сложно удержать. Ее периодическое затухание неизбежно. Как результат – дефект прогрева и плохое качество сварного соединения.

Единственный вариант, который поможет сформировать качественный сварной шов – это нормальная дуга. Ее длину можно вычислить по формуле:

Ld = 0.5*1,1 Dэ, где:

Ld – длина сварной дуги;
Dэ – диаметр используемого электрода.

Различные технологии

Техника сварки вертикальных швов имеет три варианта. Их выбор зависит от величины зазора, толщины свариваемых металлов, размера притупления кромок.

Треугольник

Технология основана на наиболее популярном способе ведения процесса снизу наверх. Расплавленный металл находится поверх слоя, который еще только начал застывать. Стекая вниз, он закрывает валик шва. Это не позволяет новым каплям стекать по дорожке.

Способ применяется, когда предстоит соединить детали, имеющие толщину не более 2 мм. Сварка этим методом может обеспечить хороший результат при маленьком зазоре. Также необходимо обеспечить максимальное притупление кромок. Оно должно находиться в диапазоне от 1-2 мм. При сварке расположение ванны должно быть под углом.

Это положение дало название способу — «треугольник». Угол обеспечивается следующим образом:

в начале процесса сварки создают полочку;
при поднятии по стенке сварочной дуги по направлению к зазору происходит притупление кромок с помощью их плавления;
спуск по правой стенке;
переход на левую стенку;
формирование там сварочного шва.

Необходимо выполнять рекомендации по выбору характеристик, как правильно сваривать вертикальный шов способом «треугольника». Диаметр электрода по этому методу должен быть равен 3 мм. Среднее значение электрического тока 90-100 А. До окончания заполнения стыка электрод следует перемещать по указанной траектории. Хорошо подходит для углового вертикального шва.

Елочка

Конец электрода совершает сложные движения. Суть метода состоит в том, что электрод двигается из глубины, по ходу проплавляя поверхность кромки. При возвращении внутрь он начинает проплавление второй кромки. Затем операции повторяют на небольшой высоте.

Такой вид сварочного шва подойдет, когда зазоры между свариваемыми изделиями составляют 2-3 мм. Необходимо притупление кромок. Сечение валика меньше, чем при предыдущем способе. Процесс начинают по выбранной кромке. Электрод подают из глубины зазора «на себя».

Технология проведения сварочного процесса состоит в следующем:

от зазора по одной из кромок, прижимая к ней электрод, подавать его «на себя», пройдя всю толщину заготовки;
совершив небольшой подъем, способом «от себя» вернуть электрод на место зазора;
после поплавки перейти на другую кромку и совершить те же действия;
указанные операции повторять до самого верха сварного шва.

Сварку ведут короткой дугой. Метод обеспечивает равномерность нанесения сварочного материала на всем пространстве зазора. Необходимо следить за тем, чтобы не было образования на кромке шва подрезов, а также подтеков металла. Желательна непрерывность процесса, исключая моменты, когда необходимо заменить электрод. Не должно быть чрезмерного наплавления кромок. Полученный шов по форме напоминает конфигурацию елки.

Лестница

Находит применение, когда между свариваемыми деталями существует большой зазор. Его значение может превышать 2 мм. Также метод возможен при отсутствии или небольшом притуплении кромок.

Читать еще: Виды ручных стежков и строчек

Методика получения в этом случае неплохого вертикального сварочного шва и как его варить является несложной. Движения электрода имеют зигзагообразный характер. Перемещение электрода осуществляются от одной кромки к другой. Величина подъема должна быть небольшой и постоянной. Дугу при сварке следует сохранять короткой. Диаметр электрода — 3 мм. Ток имеет небольшое значение — 80-100 А. Процесс следует вести не прерываясь.

Особенность метода в том, что на кромках электрод останавливается на продолжительное время, а переход с одной кромки на другую происходит быстро. Сечение валика при способе «лесенкой» является небольшим — получается так называемый «легкий» валик. Этот способ особого труда не представляет и подходит начинающим сварщикам.

Принципиальные варианты проведения вертикальной сварки

Чтобы понять, как правильно варить вертикальный шов инвертором, рассмотрим два принципиальных варианта проведения сварочных работ, которые включают в себя следующие принципы работы:

В верхней зоне соединения, металл плавится быстрее, чем в ее нижней части, таким образом, проходит быстрая кристаллизация металлоконструкции в частях стыковки и соединения. Особенности сварки вертикальных швов предусматривают использование мелких дисперсионных частичек раскалённого металла, которые можно добиться только в режиме перемещения электродом вглубь, а также наружу, быстрыми и резкими движениями. При этом обязательно уменьшаем длину дуги сварочного аппарата. Образно говоря, в данной ситуации задача, как варить вертикальный шов полуавтоматом, чем – то напоминает постукивание электродом по поверхности обрабатываемых частей.
Сварочный процесс как варить вертикальный угловой шов при помощи переменного тока осуществляется исключительно снизу вверх. Тут потребуется постепенное заполнение кратера обрабатываемого шва, причём наполняемость будет производиться исключительно снизу. Образно говоря, нижняя плоскость металла будет подставкой для заполнения раскалённого металла, который поступает сверху, рабочая плоскость ванны наполняется постепенно.

Стыковые швы

Сварка стыковых швов выполняется разными способами:

В пространстве;
На съемной подкладке из меди;
С накладыванием предварительного шва.

При сварке швов в пространстве очень сложно проварить его корень по всей длине. Поэтому лучше использовать съемную пластину из меди, которая в силу своей высокой теплопроводности и технических характеристик препятствует оплавлению подкладки в момент соприкосновения с расплавленным металлом. По окончании работ она легко удаляется.

Недостатком таких соединения является высокая вероятность получения непровара. Во избежание этого дефекта, перед тем как подваривать обратную сторону, в металле вырубают канавку глубиной 2-3 мм. После этого её перекрывают подварочным валиком, затем стык усиливают снаружи.