Техника выполнения сварочных швов

Дата: 2015-03-05 23:52
 

Зажигать дугу можно двумя способами. Применение того или иного способа зажигания дуги (как, впрочем, и качество сварного шва) зависит от условий сварки и практических навыков сварщика.

При одном способе электрод приближают перпендикулярно к поверхности изделия до касания металла и быстро отводят вверх на необходимую длину дуги. Прикосновение электрода к изделию должно быть кратковременным, иначе он приварится к изделию («прилипнет»). Отрывать «прилипший» электрод следует резким поворачиванием его вправо и влево.

При другом способе электродом вскользь «чиркают», как спичкой, по поверхности металла. Чиркать надо в направлении сварки, чтобы не оставлять лишних следов. Если электрод «прилип», скорее всего, его обмазка повреждена. В этом случае надо сжечь выступающий из-под обмазки край электрода.

После возбуждения дуги электрод должен выдерживаться некоторое время в точке начала наплавки, пока не сформируется сварной шов и не произойдет расплавление основного металла. Сварочная ванна сначала будет маленькой, потом становится больше. В таком состоянии ее и надо удерживать. При этом не надо прямо смотреть на слепящую дугу. Сфокусируйтесь на зоне дальше дымящихся искр, на расплавленной ванне за электродом.

Очень важно научиться удерживать постоянную длину дуги, т. е. зазор между концом электрода и основным металлом во время продвижения по шву. Длина дуги значительно влияет на качество сварки и зависит от марки и диаметра электрода, пространственного положения сварки, разделки свариваемых кромок и т. п. Нормальной длина дуги считается в пределах 0,5—1,1 диаметра электрода. Показателями оптимальной длины дуги является резкий потрескивающий звук, ровный перенос капель металла через дуговой промежуток, малое разбрызгивание.

Короткая дуга горит устойчиво и спокойно. Она обеспечивает получение высококачественного шва, так как расплавленный металл электрода быстро проходит дуговой промежуток и меньше подвергается окислению и азотированию. При использовании тонкообмазанных электродов короткая дуга обеспечивает наилучшее качество сварки. Но слишком короткая дуга может вызывать «прилипание» электрода, дуга прерывается, нарушается процесс сварки.

Длинная дуга горит неустойчиво с характерным шипением. Глубина проплавления недостаточная, расплавленный металл электрода разбрызгивается и больше окисляется и азотируется. Шов получается бесформенным, а металл шва содержит большое количество оксидов.

Чем лучше вы управляете длиной дуги, тем лучше будете варить. Помните, что интенсивная дуга отталкивает ванну и глубоко прогревает металл. При сварке надо следить, чтобы шов был на уровне свариваемой поверхности.

Выбор длины дуги зависит от типа электрода и положения в пространстве изделия при сварке. При использовании тонкообмазанных электродов длина дуги должна быть минимально короткой, не более диаметра электрода. При шлакообразующих или газообразующих электродах длина дуги может быть от 3 до 5 мм.

В зависимости от длины дуги меняется и напряжение в дуге. При длине дуги до 1,5 мм оно составляет 15—18 В, при длине дуги от 3 до 5 мм — до 22 В и даже 40 В.

Выбирая ту или иную длину дуги, приходится учитывать положение свариваемого изделия. Вертикальная и потолочная сварки требуют более короткой дуги, чем при положении изделия, требующем нижней сварки.

В процессе сварки электрод постоянно находится в движении. Сварщик сообщает ему следующие движения (рис. 22, а):

Перемещения электрода при сварке

Рис. 22. Перемещения электрода при сварке:
а — направления движения; б — угол наклона в горизонтальной и вертикальной плоскости; в — сварка «углом вперед»; г — сварка под прямым углом; д — сварка «углом назад»

1 — поступательное по оси электрода в сторону сварочной ванны (вследствие расплавления электрода), при этом для сохранения постоянства длины дуги скорость движения должна соответствовать скорости плавления электрода;

2 — перемещение вдоль линии свариваемого шва, которое называют скоростью сварки; скорость этого движения устанавливается в зависимости от тока, диаметра электрода, скорости его плавления, вида шва и других факторов;

3 — перемещение электрода поперек шва для получения так называемого уширенного валика — шва шире, чем ниточный сварной валик, получаемый при прямолинейном движении. Этими движениями за один проход получают шов шириной до четырех диаметров электрода.

Сварной шов, образованный в результате двух движений торца электрода — поступательного и вдоль линии шва, называют «ниточным». Его ширина при оптимальной скорости сварки составляет (0,8—1,5)dэ. Ниточным швом заполняют корень шва при многослойной сварке, сваривают тонкие заготовки, выполняют наплавочные работы и производят подварку подрезов.

Задача сварочного процесса — прогреть основной металл до расплавления, формируя сварочную ванну. Если ток мал, то металл не прогреется должным образом и сварочная ванна будет «бегать» за электродом. Если тока много, то основной металл будет слишком горячим, дуга будет прожигать металл, отталкивая его назад. Когда ток нормальный, ванна растекается по поверхности, ее внешние края тонкие. Движением электрода можно расширять и передвигать ванну.

В зависимости от ситуации установки тока могут меняться. Толстый металл рассеивает тепло, поэтому нужен больший ток. Тонкий металл расплавится быстро, поэтому тока надо меньше. Точные установки тока зависят от поведения ванны, а начинать надо с рекомендованных установок.

Но не бойтесь увеличивать или уменьшать ток. Огромное значение для качества шва имеет скорость перемещения дуги. Сварка зависит от температуры основного металла, поэтому нельзя говорить о токе без учета скорости сварки. Двигаем электрод быстрее — меньше тепла поступает в основной металл. Если двигать электрод слишком быстро, металл не будет прогрет, шов будет непроплавленным, узким, с малой выпуклостью, с крупными чешуйками наверху. Если двигаемся слишком медленно, тепла поступает больше, металл слишком сильно прогревается, ванна расплывается и становится трудно управляемой. Сварной валик становится слишком выпуклым, шов — неровным по форме, с наплывами по краям. Вследствие чрезмерно большого ввода теплоты дуги в основной металл часто образуется прожог, и расплавленный металл вытекает из сварочной ванны. В некоторых случаях, например при сварке на спуск, образование под дугой жидкой прослойки из расплавленного электродного металла повышенной толщины, наоборот, может привести к образованию непроваров.

На тонком металле глубокий провар тем более не нужен. Чем тоньше металл, тем быстрее надо двигаться. Можно применить такую технику: расплавить основной металл, затем длинной дугой охладить его и плавить снова. Этот метод можно использовать и для заполнения зазоров в плохо подогнанных соединениях. Двигайте электрод в глубь зазора, потом отводите, чтобы остудить ванну, и так постепенно заполняйте шов. Это же движение используется и при заполнении многослойного шва.

Когда скорость перемещения соответствует току, ванна растекается, но остается управляемой, ее края тонкие и шов одинаковой толщины. Когда вы научитесь хорошо управлять электродом, то сможете поставить чуть больший ток и увеличить скорость сварки. Больший ток обеспечит лучшее проплавление и более гладкий шов в итоге, но контролировать ванну при этом труднее.

Сварка осуществляется в направлении как слева направо, так и справа налево, от себя и на себя. При этом положение электрода может быть «углом вперед», «углом назад» и «под прямым углом» (рис. 22, в—д). Конечно, у каждого сварщика есть излюбленная манера держать электрод, к которой он привык и использует в большинстве случаев. Но как правило, положение «углом вперед» используется чаще всего для сварки горизонтальных, вертикальных, потолочных швов, сварки неповоротных стыков труб и т. д. При сварке таким методом уменьшается глубина провара и высота выпуклости шва, но заметно возрастает его ширина, что позволяет сваривать металл небольшой толщины. Лучше проплавляются кромки, поэтому возможна сварка на повышенных скоростях.

Под прямым углом электрод держат обычно при необходимости варить в труднодоступных местах, а также при потолочной сварке.

Сварка «углом назад» предпочтительна при работе с угловыми и стыковыми соединениями. Она позволяет увеличить глубину провара и высоту выпуклости, но при том уменьшается ширина шва. Прогрев кромок недостаточен, поэтому возможны несплавления и образование пор.

Кроме движений вдоль и в глубь шва перемещать электрод приходится чаще всего и поперек шва. Глубина проплавления основного металла и формирование шва главным образом зависят от вида этих поперечных колебаний, которые обычно совершают с постоянными частотой и амплитудой относительно оси шва (рис. 23). Траектория движения конца электрода зависит от пространственного положения сварки, разделки кромок и навыков сварщика. При сварке с поперечными колебаниями получают уширенный валик, а форма проплавления зависит от траектории поперечных колебаний конца электрода, т. е. от условий ввода теплоты дуги в основной металл.

Основные виды траекторий поперечных движений рабочего конца электрода при слабом (а—б), усиленном (в—з) прогреве свариваемых кромок; усиленном прогреве одной кромки (и—к); прогреве корня шва (л)

Рис. 23. Основные виды траекторий поперечных движений рабочего конца электрода при слабом (а—б), усиленном (в—з) прогреве свариваемых кромок; усиленном прогреве одной кромки (и—к); прогреве корня шва (л)

Зигзагообразные прямые движения по ломаной линии (рис. 23, а, к) применяют для получения наплавочных валиков при сварке встык без скоса кромок в нижнем положении и если нет вероятности прожечь деталь. Чтобы не произошло прогара, смотрите на верхний край сварочной ванны каждый раз, когда меняете направление.

Движения полумесяцем вперед (рис. 23, б) применяют для стыковых швов со скосом кромок и для угловых швов с катетом менее 6 мм, выполняемых в любом положении электродами диаметром до 4 мм.

Такие же движения полумесяцем назад используют для сварки в нижнем положении, а также для вертикальных и потолочных швов с выпуклой наружной поверхностью. При необходимости усилить прогрев свариваемых кромок на краях зигзагов электрод слегка придерживают (рис. 23, в).

Движения треугольником (рис. 23,5) применяют для угловых швов с катетом более 6 мм и стыковых швов со скосом кромок в любом пространственном положении. Дает хороший провар корня шва. Для сварки толстостенных конструкций с гарантированным проплавлением корневого участка в корне шва электрод задерживают.

Петлеобразные и круговые движения (рис. 23, е—и, л) используют для усиленного прогревания кромок шва, особенно при сварке высоколегированных сталей. Электрод задерживают на краях, чтобы не было прожога в центре шва или вытекания металла при сварке вертикальных швов. Во время круговых движений при поперечном перемещении электрода смотрите поверх «мостика» — границы ванны и шлака, потом на другую сторону и распределяйте ванну по кругу.

Нужно понимать, что расплавленная ванна следует за теплом. Когда вы передвигаете электрод вдоль линии сварки, присадочный металл электрода движется позади. Если металла вокруг недостаточно, вы оставляете подрезы. Подрез — это пустое место — канавка на краю шва ниже уровня металла (см. рис. 8, в). Чтобы избежать этого, надо контролировать границы ванны, утоньшая ее на поверхности.

Манипулировать ванной позволяет сила сварочной дуги. Когда электрод стоит вертикально, дуга давит на ванну вниз.

Это приводит к глубокому проплавлению основного металла и равномерно распространяет ванну вокруг кратера. Чем ближе к перпендикуляру по отношению к поверхности металла расположен электрод, тем менее выпуклым будет шов (рис. 24, а). Наклоняя электрод, мы отталкиваем ванну, а шов начнет подниматься — всплывать. Чем больше мы наклоняем электрод, тем шов выпуклее (рис. 24, б).

Манипулирование сварочной ванной с помощью силы дуги

Рис. 24. Манипулирование сварочной ванной с помощью силы дуги:
 а — глубокое проплавление металла; б — «всплывание» шва

Но здесь следует быть осторожным: если наклон слишком велик, дуга будет давить в направлении шва, делая ванну трудно управляемой. Поэтому используются разные углы наклона электрода.

Начинать сварку лучше всего при наклоне электрода от 45° до 90°. С таким углом работать удобнее, хорошо видна сварочная ванна.

Завершая шов, следует правильно заваривать кратер. Кратер является зоной с наибольшим количеством вредных примесей ввиду повышенной скорости кристаллизации металла, поэтому в нем наиболее вероятно образование трещин. Поэтому по окончании сварки не следует обрывать дугу, резко отводя электрод от изделия. Необходимо прекратить все перемещения электрода и медленно удлинять дугу до обрыва; расплавляющийся при этом электродный металл заполнит кратер. Другой метод: в конце шва прекратить перемещение электрода, задержав его на 1—2 с, чтобы заполнить кратер, затем сместиться по шву назад примерно на 5 мм и быстрым движением вверх и назад оборвать дугу.

При случайных обрывах дуги или при смене электродов применяют специальную технику повторного зажигания дуги, обеспечивающую начало сварки с хорошим сплавлением и внешним видом. В таких случаях дуга должна возбуждаться на передней кромке кратера, затем через весь кратер ее переводят на противоположную кромку, на только что наплавленный металл, и после этого снова вперед, в направлении проводившейся сварки. Если электрод при повторном зажигании дуги не будет достаточно далеко отведен назад, между участками начала и конца сварки останется углубление. Если же при повторном зажигании электрод отвести слишком далеко назад, то на поверхности сварного валика образуется высокий наплыв.

Не рекомендуется заваривать кратер, несколько раз обрывая и возбуждая дугу, ввиду образования оксидных и шлаковых загрязнений металла.