Как правильно варить сваркой электродами? алгоритм действий и типы швов, основные ошибки начинающих сварщиков

Возможные дефекты

Если вы решили в домашних условиях заниматься сваркой, тогда следует ознакомиться с возможными дефектами и их происхождением, чтобы избежать подобных ошибок. Рассмотрим самые распространенные дефекты, которые могут случиться во время точечной сварки:

полный или частичный непровар может возникнуть из-за некачественных электродов, которые стоит заменить новыми, малой силой тока, или чрезмерным сжатием. Рассмотреть данную оплошность можно двумя способами: при внешнем осмотре или при использовании специального прибора для контроля сварки (радиационного или ультразвукового;
трещины во время сварки могут возникать из-за сильного тока или некачественно зачищенных изделий, что из-за возникающего сопротивления нарушает температурный режим сварки;
разрывы у кромок при сварке внахлест чаще всего происходят из-за того, что мастер слишком близко от края детали располагает сварную точку. То есть, необходимо рассчитывать так, чтобы нахлеста хватило на качественное соединение;
внутренний выплеск – это такой дефект, при котором расплавленный металл «вылазит» за пределы ядра и создает между заготовками зазор. Основной причиной такой ошибки является длительный импульс или слишком большой ток, из-за чего ядро чрезмерно расплавляется

Чтобы этого избежать, важно ровно устанавливать электроды и контролировать силу тока. Чтобы аппарат настроить, рекомендуется несколько точек попробовать на черновом материале;
наружный выплеск – это дефект, при котором расплавленная масса «вылазит» наружу

Он возникает в результате недостаточного сжатия деталей. То есть, отсутствует момент ковки, позволяющий соединить заготовки.
вмятины от электрода остаются из-за малого диаметра электрода или чрезмерного сжатия. Из-за неправильно установленных проводников может увеличиваться зона расплавления, из-за чего возникают дефекты;
прожог – самая частая ошибка, возникающая у начинающих мастеров при любом виде сварки. Она случается по нескольким причинам: малое усилие сжатия электродов, загрязненная поверхность заготовок или кончика проводника;
смещение ядра происходит из-за неправильно установленных электродов по отношению у заготовкам;
трещины внешние и внутренние бывают от сильного тока и длительного импульса или же от несвоевременного ковочного усилия.

Как исправить дефекты

Контактная или бесконтактная точечная сварка должна выполняться в соответствии с определенной технологией. Но все же этот метод обладает некоторые сложностями, которые могут привести к появлению разных дефектов. А тяжелая и неточная диагностика не дает точной картины о качестве и виде полученного сварного соединения.

Если после проведения сварки будут выявлены вышеперечисленные дефекты, то для их устранения можно воспользоваться следующими рекомендациями:

• провести повторное проваривание точки;
• высверливание и последующая сварка при помощи полуавтомата;
• если отмечаются наружные выплески металла, то их можно аккуратно зачистить;
• проковка горячей точки;
• установка сварной или вытяжной заклепки.

Технология ручной дуговой сварки покрытыми электродами

Технология ручной дуговой сварки включает в себя следующие операций: разделку и подготовку сварочных кромок, возбуждение сварочной дуги, перемещение электрода в время сварки, порядок наложения сварных швов в зависимости от марки материалов и конструкции сварных соединений.

Ручная дуговая сварка требует качественной подготовки кромок и прилегающий поверхности свариваемых деталей. Механическую обработку и зачистку, свариваемых деталей  выполняют на станках или вручную. Свариваемые кромки зачищают до металлического блеска, не должно быть следов ржавчины, рыхлого слоя окалины грязи, масляных пятен, потому что недостаточно качественная подготовка приведет к дефектам и как следствие уменьшению прочностных характеристик  сварного соединения. Обязательной зачистке подлежат свариваемые кромки и прилегающая к ним поверхность металла шириной не менее 20 мм;

Форма подготовки кромок под ручную дуговую сварку покрытыми электродами устанавливается стандартами на конструктивные элементы сварных соединений в зависимости от толщины деталей. Угол скоса кромок, притупление и зазор между соединяемыми деталями должны быть равномерными и не выходить за пределы установленных допусков.

Конструктивные элементы сварных соединений

Сборочно-подготовительные работы следует проводить в таком порядке, чтобы конструкция располагалась удобно для работы и проведения сварки в нижнем положении. Все изделия, поступающие на сборку, должна проверятся на соответствие чертежам и правильности подготовки кромок под сварку. Для предотвращения в процессе сварки деформаций сборку следует проводить на прихватках или в жестко закрепленных кондукторах. Для прихватки применяются те же электроды что и для сварки если иное не оговорено в технической документации. Длина прихваток должна быть не менее 50 мм с шагом не менее 500 мм. Для избежания дефектов в конце сварки необходимо использовать выводные планки.

Зажигание сварочный дуги производится двумя способами, сварщик касается концом покрытого электрода до поверхности свариваемого изделия, или чиркает концом электрода по поверхности металла и быстро отводит его в сторону примерно на 2-4 мм. Так возбуждается дуга. При сварке длину дуги следует поддерживать постоянной, минимально возможной, для чего сварщик подает покрытый электрод по мере его плавления. Слишком длинная дуга не обеспечивает необходимой глубины проплавления основного металла, идет чрезмерно сильное разбрызгивание металла, и плохая защита от атмосферного воздуха, в результате возможно образование недопустимых дефектов. Короткая сварочная дуга обеспечивает, мелко капельный перенос металла, покрытый электрод расплавляется равномерно процесс сварки идет более стабильно чем при длинной дуге.

Если сварочная дуга обрывается, следует зачистить место обрыва. Возобновлять сварку следует отступив от места обрыва 5 — 10 мм на ранее наплавленный валик, и тщательно заварить кратер образовавшийся в месте обрыва.

При сварке электрод нужно держать под определенным углом к свариваемым деталям. Наклон электрода зависит от пространственного положения, толщины и марки основного металла, диаметра электрода его вида и толщины покрытия.Сварку можно вести слева направо, справа налево,от себя и к себе. Независимо от направления сварки электрод должен быть наклонен к оси шва так, чтобы основной металл проплавлялся на наибольшую глубину и правильно формировался шов.

Во время сварки следуют соблюдать режимы сварки установленные в технической документации. 

Защитный газ

Основ­ная зада­ча защит­но­го газа – защи­та рас­плав­лен­но­го метал­ла от атмо­сфер­но­го воз­дей­ствия (кис­ло­род окис­ля­ет, а азот и вла­га из воз­ду­ха вызы­ва­ют пори­стость шва) и обес­пе­чить бла­го­при­ят­ные усло­вия зажи­га­ния сва­роч­ной дуги.

Тип защит­но­го газа вли­я­ет на ско­рость плав­ле­ния, про­ник­но­ве­ние сва­роч­ной дуги, на коли­че­ство брызг при свар­ке, фор­му и меха­ни­че­ские свой­ства сва­роч­но­го шва. Опре­де­лён­ная смесь газов даёт суще­ствен­ный эффект ста­биль­но­сти элек­три­че­ской дуги и умень­ша­ет коли­че­ство брызг при свар­ке. Состав газа вли­я­ет на то, как рас­плав­лен­ный металл от про­во­ло­ки пере­да­ёт­ся к месту сварки.

Инерт­ные газы и их сме­си в каче­стве защит­но­го газа (MIG) исполь­зу­ют­ся для свар­ки алю­ми­ния и цвет­ных метал­лов. Обыч­но при­ме­ня­ют­ся аргон и гелий.

Актив­ные газы и сме­си (MAG) при­ме­ня­ет­ся для свар­ки ста­лей. Чаще все­го это чистая дву­окись угле­ро­да (CO2), а так­же в сме­си с аргоном.

Рас­смот­рим виды и сме­си защит­ных газов подробнее:

• Чистая дву­окись угле­ро­да (CO2) или дву­окись угле­ро­да с арго­ном, а так­же аргон в сме­си с кис­ло­ро­дом обыч­но исполь­зу­ют­ся, для свар­ки ста­ли. Если исполь­зо­вать дву­окись угле­ро­да (CO2) в каче­стве защит­но­го газа, то полу­чи­те высо­кую ско­рость плав­ле­ния, луч­шую про­ни­ка­е­мость дуги, широ­кий и выпук­лый про­филь сва­роч­но­го шва. Когда исполь­зу­ет­ся чистая дву­окись угле­ро­да, то про­ис­хо­дит слож­ное вза­и­мо­дей­ствие сил вокруг рас­плав­лен­ных метал­ли­че­ских капель на кон­чи­ке насад­ки. Эти несба­лан­си­ро­ван­ные силы ста­но­вят­ся при­чи­ной обра­зо­ва­ния боль­ших неста­биль­ных капель, кото­рые пере­да­ют­ся в зону свар­ки слу­чай­ны­ми дви­же­ни­я­ми. Это явля­ет­ся при­чи­ной уве­ли­че­ния брызг вокруг сва­роч­но­го шва. Так­же чистый кар­бон диок­сид обра­зу­ет боль­ше испарений.
• Аргон, гелий и аргон­но-гели­е­вая смесь исполь­зу­ют­ся при свар­ке цвет­ных метал­лов и их спла­вов. Эти сме­си инерт­ных газов дают более низ­кую ско­рость плав­ле­ния, мень­шее про­ник­но­ве­ние и более узкий сва­роч­ный шов. Аргон дешев­ле гелия и сме­си гелия с арго­ном, а так­же даёт мень­шее коли­че­ство брызг при свар­ке. В отли­чие от арго­на, гелий даёт луч­шее про­ник­но­ве­ние, более высо­кую ско­рость плав­ле­ния и выпук­лый про­филь сва­роч­но­го шва. Но когда исполь­зу­ет­ся гелий, сва­роч­ное напря­же­ние воз­рас­та­ет при такой же длине сва­роч­ной дуги и рас­ход защит­но­го газа воз­рас­та­ет в срав­не­нии с арго­ном. Чистый аргон не под­хо­дит для свар­ки ста­ли, так как дуга ста­но­вит­ся слиш­ком нестабильной.
• Уни­вер­саль­ная смесь для угле­ро­ди­стой ста­ли состо­ит из 75% арго­на и 25% дву­оки­си угле­ро­да (может обо­зна­чать­ся 74/25 или C25). При исполь­зо­ва­нии тако­го защит­но­го газа обра­зу­ет­ся наи­мень­шее коли­че­ство брызг и умень­ша­ет­ся веро­ят­ность про­жи­га насквозь тон­ких металлов.

Дуговая сварка с использованием защитного газа

Способ дуговой сварки разных металлов с использованием защитного газа выполняется с помощью плавящихся и неплавящихся электродов. Технология сварки такая же, как и при классической ручной дуговой сварке. Но здесь для дополнительной защиты сварочной ванны в зону сварки подается специальный защитный газ, поставляемый в баллонах.

Дело в том, что сварочная ванна легко подвержена негативному влиянию кислорода и под его воздействием шов может окислиться и получиться некачественным. Газ как раз и помогает избежать этих проблем. При его подаче в сварочную зону образуется плотное газовое облако, не дающее кислороду проникнуть в сварочную ванну.

Соединение труб при помощи электросварки

Электросварные фитинги из металла

Электросварные фитинги — это приспособления, которые помогают соединить две части заготовок. Существуют два формата: резьбовые и сварные. Концы резьбового фитинга — резьба выполнена внутри и снаружи соединительной детали. А также фитинг имеет фаску, что облегчает выполнение электросварного шва.

Многие из этих приспособлений прикрепляются к детали с помощью двух элементов: колена и приклада. В первом варианте диаметр больше, чем во втором, а второй, как правило, совпадает со свариваемой деталью.

Электрический фитиновый полиэтилен

Эти детали позволяют увеличить электрофузию соединяемых деталей. Обычно полиэтиленовые вспомогательные соединительные детали используются для полиэтиленовых водопроводных труб, которые предназначены для систем с низким давлением.

Фитинги из HDPE устанавливаются на трубах при помощи приклада или перекрытия. Элементы удерживаются специальным держателем. Устанавливают соединение и трубку, затем нагревают, вводя в фитинг.

Примечательно, что оба варианта электросварки основаны на химическом воздействии — разрушении молекулярных цепей полимеров при температуре 170 градусов Цельсия и образовании новых в процессе упрочнения пластика.

Сцепление и электроопыление

Современные электрические технологии достигли уровня, на котором легко обойтись без громоздкого, сложного в использовании и устаревшего оборудования.

Наружная оболочка и её фитинг расплавляются, а после падения температуры создаётся новая полимерная цепь. В результате гарантируется качественная электросварка полиэтиленовых труб, которую можно безопасно использовать как для домашних систем, так и для промышленных трубопроводов.

Эти фитинги характеризуются следующими преимуществами:

• они соединяют трубы диаметром от 20 до 400 мм;
• соединение установлено внутри и способно выдерживать работу при высоком давлении;
• они инертны ко всем химическим веществам и, таким образом, безопасны даже для воды;
• выдерживают любые скачки давления.

У фитингов есть большой ассортимент — от маленького до большого диаметра. Их можно использовать даже на крупных химических заводах.

Для установки арматуры вы можете использовать трансформатор.

Как приготовить электросварку труб

Подготовка: сварщик, заготовка, соединительный элемент, трансформатор в полной готовности и целостности.
Труба под прямым углом.

С фаской кромки детали, для точной резки.
Труба проходит в фитинг и фиксирует место, где ранее отмечалось.
Обезжирить части.
После подключения сварочного трансформатора к источнику питания сформируйте сварное соединение.
Сварочный аппарат выключен, и включён режим прогрева в течение 30 минут.
Важно не перемещать какое-либо соединения или держатель! После выключения ожидайте полного охлаждения.
Устройство готово для использования и дальнейшего подключения!

Организация рабочего места и надежная экипировка сварщика

При сварке электродами происходит сильное инфракрасное излучение. Для защиты глаз и кожи необходимо использовать специальную сварочную маску и защитную одежду из плотного материала.

Сварочную маску лучше покупать со стеклом хамелеоном, с возможностью регулировки степени затемнения стекла. На руки нужно одевать спилковые перчатки или варежки. Защитной одеждой надо пользоваться независимо от того, начинающий ты сварщик или специалист.

Место сварки нужно огораживать защитными экранами, для предохранения поражения глаз окружающих, особенно в домашних условиях. Сварочная обувь не должна быть подбита гвоздями.

В такой обуви сварщик будет постоянно пританцовывать даже при незначительной сырости воздуха. Перед сваркой обязательно убедитесь в надлежащем заземлении рабочего места.

Закончив подготовительные работы можно приступать к обучению сварочному делу и получению азов.

Автоматы для сварки

И, наконец, так называемый «сварочный автомат» обеспечивает получение устойчивой дуги, формируемой под слоем специального порошка (флюса).

Сущность этого процесса заключается в автоматическом её поддержании в специально созданной среде, называемой сварочной ванной.

С учётом специфики автоматического процесса дуга сгорает внутри расплавленной зоны, в которой давление металла достигает 9 грамм на сантиметр квадратный. За счёт этого, сплавляемый материал надёжно удерживается в пределах ванны и практически не разбрызгивается.

Указанным способом можно организовать сварку металла в домашних условиях (при необходимости обработки заготовок небольшой толщины)

Подобно инверторному способу в этом случае важно правильно выбрать режим сваривания деталей, определяемый значениями заданных токовых параметров

В заключение коснёмся вопроса сваривания железобетонных несущих и ограждающих конструкций, которое проводится в соответствии с положениями СНИП 3.03.01-87.

Согласно этому документу при его организации особое внимание уделяется подготовительным работам, а также контролю всех этапов сварочных операций, позволяющему подготовить любую конструкцию к госприёмке

Резка

Это обязательная процедура подготовки деталей, если сварка делается по чертежам. Для работы с металлом применяют различное оборудование:

• ручное (резак, ножницы по металлу), используется для простых геометрических форм из листового или ленточного проката;
• электроинструмент (пила, болгарка, дрель или шуруповерт с фрезой-насадкой);
• термическое (кислородный или газовый резак, дуговую сварку, плазмотрон), можно делать прямые и кривые резы.

Термическая резка состоит в расплавлении металла по заданному контуру. При поточном производстве используют полуавтоматы и автоматы.

При резке металла делают припуски для зачистки и разделки кромок. Раскрой ножницами – самый кропотливый и малопродуктивный. Сварщики чаще применяют термическую резку.

При резке металла делают припуски для зачистки и разделки кромок

Способ сварки мп

При сборке стыков с односторонней разделкой кромок и свариваемых без подкладных колец и подварки корня шва смешение внутренних кромок не должно быть выше, чем установлено технической документацией на трубопровод.

Подготовленные кромки и прилегающие к ним участки должны был, зачищены механическим способом до металлического блеска и обезжирены на ширину не менее 20 мм с наружной и не менее 10 мм с внутренней стороны.

При сборке стыков труб под сварку следует пользоваться центровочными приспособлениями, предпочтительно инвентарными, непривариваемыми к трубам.

Прямолинейность труб в стыке (отсутствие переломов) и смещение кромок проверяют линейкой длиной 400 мм, прикладывая ее в трехчетырех местах но окружности стыка.

В правильно собранном стыке просвет между концом линейки и поверхностью трубы должен быть не более 1,5 мм, а в сваренном стыке — не более 3 мм.

При сборке труб и других элементов, имеющих продольные и спиральные швы. последние должны быть смещены один относительно другого. Смещение — не менее трехкратной толщины стенки свариваемых труб, но не менее 100 мм.

Последовательность сборки стыка с подкладным кольцом:

• устанавливают кольцо в одну из труб с зазором между ним и внутренней поверхностью трубы не более 1 мм;
• делают прихватку кольца с наружной стороны трубы в двух местах, а затем приваривают его к трубе ни точным швом с катетом не более 4 мм;
• зачищают ниточный шов от шлака и брызг;
• надвигают на выступающую часть подкладного кольца стыкуемую трубу;
• устанаваливают зазор 4-5 мм между ниточным швом и стыкуемой трубой;
• проверяют правильность сборки;
• приваривают подкладное кольцо ниточным швом к стыкуемой трубе.

Приварка подкладного кольца

Корневой шов сваривают электродами диаметром 2,5-3,0 мм. Размеры подкладного кольца: ширина 20-25 мм, толщина 3-4 мм.

Перед прихваткой и началом сварки качество сборки должен проверять сварщик. Качество сборки стыков трубопроводов под давление выше 2,2 MПа или диаметром более 600 мм независимо от рабочего давления проверяет мастер или контролер. При контроле качества сборки стыков паропроводов с рабочей температурой 450°С и выше необходимо убедиться в наличии заводского номера плавки, номера трубы.

Конструкция стыков трубных элементов по РД 153-34.1-003-01

Подготовленные кромки свариваемых деталей	Способ сварки	Наружный диаметр, мм	Конструктивные размеры
S, мм	a, мм	b, мм	α, град
Разделка без скоса кромок и без подкладного кольца	РД	≤ 159	2 — 3	0,5 — 1,5	—	—
РАД	≤ 100	1 — 3	≤ 0,3; (0,5 — 1,5)	—	—
Г	≤ 100	1 — 3	0,5 — 1,5	—	—
ААД	≤ 159	≤ 4	≤ 0,3	—	—
АФ	≥ 200	4 — 8	1,5 — 2,0	—	—
V-образная разделка без подкладного кольца	РД, МП	любой	3 — 5	1,0 — 1,5	0,5 — 1,5	30±3; (25 — 45)
РД, МП	любой	6 — 14	1,0 — 2,0	0,5 — 1,5	30±3; (25 — 45)
АФ	≥ 200	15 — 25	2,0 — 2,5	0,5 — 1,5	30±3; (25 — 45)
КСС	≥ 32	4 — 25	≤ 0,5;(1 -2)	0,5 — 1,5	30±3; (25 — 45)
РАД, АДД	≤ 630	2 — 10	≤ 0,5; (1 — 2)	0,5 — 1,5	30±3; (25 — 45)
Г	≤ 159	3 — 8	1 — 2	0,5 — 1,5	30±3; (25 — 45)
V-образная разделка с подкладным кольцом	РД	>100	£ 16	7 — 9	—	15 ±2
РД	> 100	£ 16	7 — 9	—	7 ±1
РД	>100	£5	2,5 — 3,5	—	30+3; (25 — 45)
МП	>100	>5	8 — 9	—	30±3; (25 — 45)
МП	≥ 133	2 10 .	8 — 9	—	15 ± 2
АФ	>200	4 — 5	4 — 5	—	15 ± 2
АФ	>200	>5	6 — 7	—	15 ± 2
Двухскосная разделка без подкладного кольца	Зазор a без скобок — при выполнении корневого слоя аргонодуговой сваркой без присадочной проволоки, в скобках — с присадочнойУглы скоса кромок α в скобках — предельно допустимые
МП	≥ 133	≥ 16	1,5 — 2,5	1,5 — 2,0	10 ± 2
КСС	≥133	≥ 10	≤ 0,5; (1 — 2)	1,5 — 2,0	10 ± 2
Чашеобразная разделка без подкладного кольца	КСС	≥ 108	≥5	≤ 0,5; (1 -2)	3 ±0,2	15 ± 2
РД — ручная дуговая сварка РАД — ручная аргонодуговая сварка ААД — автоматическая аргонодуговая Г — ручная газовая ацетиленокислородная МП — полуавтоматическая в углекислом газе АФ — автоматическая дуговая сварка под флюсомКСС — комбинированная: корень шва выполняется РАД, а остальные слои — РД или МП

Энергия воздействия

По типу энергии воздействия, благодаря которой образуется требуемое сварное соединение, все виды сварки металлов делятся на следующие категории:

• термическая обработка, предполагающая оплавление места стыка с выделением большого количества тепловой энергии;
• термомеханическая сварка, осуществляемая за счёт внешнего давления с использованием элементов нагрева электросваркой;
• и, наконец, чисто механическая (обработка под давлением).

Согласно первой методике свариваемые заготовки подлежат расплавлению, после чего они образуют так называемую «сварочную ванну».

По завершении работ (после затвердевания) на месте ванны остаётся сварной шов, металл в котором имеет литую структуру. К разновидностям термических сварочных работ по металлу следует отнести газовую, электрошлаковую, дуговую, лазерную, плазменную, термитную (химическую) и подобные им виды сварки.

При газовом способе сваривания металлов и сплавов рабочая смесь подаётся на специальную горелку от двух баллонов, содержащих горючий состав и кислород. При этом качество пламени горелки регулируется соответствующими вентилями подачи обеих составляющих. Помимо этого к месту сварки подаётся особый присадочный материал, обеспечивающий получение качественного шва.

В случае химической или термитной обработки металлов рабочая зона формируется под воздействием теплоты, выделяемой при сгорании компонентов специальной порошковой смеси (термита). Отметим также, что на практике наиболее распространены термитные составы на основе обычного алюминия.

Термомеханической обработка места стыка включает в себя диффузионную, контактную, а также газопрессовую сварочные методики. Принцип так называемой «» интуитивно понятен, хотя технологии сварочных работ по металлу могут отличаться.

Кузнечная сварка металла: технология

Технология кузнечной сварки металла заключается в соединении заготовок при помощи силового воздействия ударными инструментами. Она подходит для работы с низкоуглеродистыми стальными конструкциями. Предварительно заготовки следует очистить от загрязнений и окисляющих веществ. После этого металл подогревается таким образом, чтобы не допустить окисления. Оптимальны для топлива — древесный уголь, кокс. Нагревание стали производится до температуры 1350-1400 °С. Непосредственно перед ударной обработкой металл покрывается флюсом, чтобы исключить риск прожига.

Оборудование для кузнечной сварки:

• переносные и стационарные горны;
• наковальни;
• кузнечные клещи;
• большие и компактные молоты;
• емкости для охлаждения деталей.

Изображение №6: кузнечная сварка