Высококачественная ручная сварка


Ручная сварка – это самый распространенный вид дуговой сварки, но у новичков она может вызывать большие проблемы. В отличие от сварки проволокой, когда оператору по сути приходится лишь «прицелиться и нажать на курок», ручная сварка требует более высокого уровня навыков и техники сварки.

 

В этой статье мы постараемся дать советы, которые помогли бы новичкам повысить качество ручной сварки. Также мы перечислим самые распространенные проблемы и способы их решения.


1. Старайтесь использовать распространенные марки стали
Сюда входят стали марок AISI-SAE от 1015 до 1025 с максимальным содержанием кремния 0,1% и серы 0,035%. Они позволяют вести сварку на высокой скорости и с минимальной вероятностью растрескивания, что значительно упрощает работу сварщика.

Низколегированные и углеродистые стали с более «необычным» химическим составом имеют тенденцию растрескиваться во время сварки, что особенно характерно для толстопрофильных материалов и жестких конструкций. Кроме того, стали с высоким содержанием серы и фосфора не рекомендуются для массового производства. Для сварки таких материалов нужно использовать электроды небольшого диаметра с низким содержанием диффузионного водорода в металле наплавления. Также попробуйте снизить скорость сварки, чтобы дольше поддерживать сварочную ванну в жидком состоянии. Это позволит пузырькам газа полностью выкипеть и тем самым повысить качество сварки.

Высокое качество ручной дуговой сварки


 

2. Выбирайте типы соединения и электроды с учетом состава основного металла
Качество сварки в большой мере зависит от типа соединения. При сварке листовой стали толщиной 1,3-3,4 мм максимальная скорость сварки достигается при расположении рабочего изделия под углом 45-75° на спуск. Также нельзя допускать наложения швов излишне большого сечения – это может привести к прожиганию материала.

При сварке пластин углеродистой стали толщиной 4,8 мм изделие лучше располагать в нижнем положении, потому что так оператору проще всего работать с электродом. Наконец, высокоуглеродистые и низколегированные стали лучше всего сваривать в горизонтальном положении.

Высокое качество ручной дуговой сварки


 

3. Следуйте основным принципам геометрии и подгонки соединений
Скорость и качество сварки зависят от геометрических размеров соединения. Геометрия соединения должна соответствовать ряду простых принципов:

  1. Соединение должно быть подогнано по всей своей длине. Так как во время сварки листовой металл и большинство угловых и нахлесточных соединений жестко стягиваются по всей длине, при этом нужно тщательно контролировать зазоры и скосы кромок. Любые отклонения будут вынуждать оператора снижать скорость сварки, чтобы сместить электрод в соответствии с изгибом и предотвратить прожигание материала.
  2. Скосы кромок нужно контролировать для того, чтобы обеспеченить должную форму шва и глубину проплавления. Недостаточный скос не позволит электроду проникнуть вглубь соединения. Слишком большая или маленькая глубина проплавления может вызвать недостаточное сплавление материала и растрескивание.
  3. Для того, чтобы обеспечить адекватное проплавление, требуется достаточно большой зазор между свариваемыми кромками. В то же время если зазор будет слишком большим, на сварку уйдет больше времени и сварочных материалов. Помните, что зазор между кромками должен соответствовать диаметру электрода.
  4. Для повышения скорости и качества сварки необходимо провести притупление корня шва или использовать керамические подкладки. Сглаживание кромки шва требует медленной и дорогостоящей обработки. Сварные соединения с двумя скосами кромки без фасок практичны только тогда, когда стоимость такой обработки оправдана более простой подготовкой кромок и меньшей шириной зазора – 2,4 мм.
  5. Как правило, для сварных швов на плоских изделиях используются электроды класса AWS E6010 диаметром 4,8 мм и постоянный ток обратной полярности силой 150 ампер. Для сварки стыковых соединений в вертикальном, потолочном и горизонтальном положении пользуйтесь электродами диаметром 3,2 мм и постоянным током обратной полярности силой 90 ампер. При сварке сталей с низким содержанием водорода и сварных швов пользуйтесь электродами класса AWS EXX18 и силой тока 170 ампер.


4. Избегайте наплавления слшком большого объема металла
Угловые соединения должны иметь одинаковые катеты и практически плоскую поверхность шва. В большинстве случаев тощина наплавки не должна превышать 1,6 мм. Избыточная толщина наплавления мало способствует укреплению шва, повышает риск возникновения деформаций и значительно увеличивает расход сварочных материалов. Например, для удвоения размера углового шва требуется в 4 раза больше металла наплавления. При сварке стыковых соединений с V-образной подготовкой кромок с зазором 3,2 мм и раскрытием корня шва 0,8 мм чрезмерное наплавление толщиной 3,2 мм увеличивает стоимость на 2/3.

 

Высокое качество ручной дуговой сварки


 

5. Проведите предварительную очистку поверхности
Чтобы избежать возникновения пористости и добиться идеальной скорости сварки, с рабочей поверхности очень важно удалить окалину, ржавчину, влагу, краску, масла и смазку. Если это не представляется возможным, воспользуйтесь электродами классов AWS E6010 (Fleetweld® 5P+) или AWS E6011 (Fleetweld® 35 или Fleetweld® 180), которые способны испарить загрязнение и проникнуть вглубь материала основы. Также Вы можете уменьшить скорость сварки, чтобы дать пузырькам газа время выкипеть из расплавленного металла.

 


6. Используйте электроды подходящего диаметра
Электроды большого диаметра позволяют вести сварку на высоких токах с большей производительностью наплавки, поэтому всегда старайтесь использовать электроды как можно большего диаметра. Однако максимальный диаметр может быть ограничен, особенно при сварке листового металла и корневых проходов из-за большого риска прожигания. Обычно для сварки в вертикальном и потолочном положении практичнее всего использовать электроды диаметром 4,8 мм, а для сварки сталей с низким содержанием углеродистых сталей – 4.0 мм. Кроме того, максимальный диаметр электрода может быть ограничен размером соединения.



Устранение дефектов сварки

Самые распространенные проблемы ручной дуговой сварки и способы их решения:

Разбрызгивание
Хотя разбрызгивание никак не влияет на прочность шва, оно ухудшает его внешний вид и увеличивает затраты на очистку. Существует несколько методов борьбы с разбрызгиванием. Во-первых, попробуйте снизить силу тока. Проверьте, что она находится в допустимых пределах для электродов данного типа и размера и имеет подходящую полярность. Также разбрызгивание можно снизить, уменьшив длину дуги. Если расплавленный металл стекает перед дугой, измените угол наклона электрода. Наконец, убедитесь в отсутствии отклонения дуги и сухости электродов.

Высокое качество ручной дуговой сварки

 

 

 

 

 

 



Подрезание

Как правило, подрезание влияет только на внешний вид, но когда соединение находится под постоянной нагрузкой или накапливает усталость, оно также может привести к падению прочности. Чтобы избавиться от подрезания, нужно снизить силу тока и скорость сварки или просто уменьшить размер сварочной ванны. После этого попробуйте изменить угол наклона электрода, чтобы давление дуги удерживало металл в углах соединения. Сохраняте постоянную скорость сварки и избегайте слишком широких колебаний электрода.

Влага в электродах
Если полярность и сила тока соответствуют рекомендациям производитедля, но поведение дуги по-прежнему остается нестабильным, возможно, проблема заключается во влажных электродах. Воспользуйтесь сухими электродами из только что открытой упаковки. Если проблема возникает регулярно, храните вскрытые упаковки электродов в обогреваемом шкафу.

Отклонения дуги
В случае сварки на постоянном токе дуга может отклоняться от заданного пути из-за посторонних магнитных полей. Этот эффект усугубляется при сварке соединений сложной формы или на высоких токах. Чтобы решить эту проблему, лучше всего перейти на сварку на переменном токе. Если это не помогает, попробуйте снизить силу сварочного тока, уменьшите длину дуги или воспользуйтесь электродами меньшего диаметра. Кроме того, Вы можете изменить электрический контур, сместив рабочий зажим к противоположному краю изделия или воспользовавшись несколькими зажимами. Также для этого можно вести сварку по направлению к прихваточным швам или используя стальные блоки или небольшие прихваточные пластины в концах швов, чтобы изменить электрический контур внутри рабочего изделия.

Пористость
Обычно пористость никак себя не проявляет. Но так как в тяжелых случаях она может ослабить прочность соединения, Вы должны знать о причинах ее возникновения и уметь с ней бороться. Во-первых, удалите с поверхности окалину, ржавчину, влагу и грязь. Дольше удерживайте сварочную ванну в расплавленном состоянии, чтобы позволить выкипеть из нее пузырькам газа. Если сталь имеет низкое содержание углерода или марганца или высокое содержание серы (например, конструкционная сталь повышенной обрабатываемости) или фосфора, нужно использовать электроды с низким содержанием диффузионного водорода. Иногда содержание серы в конструкционной стали повышенной обрабатываемости может оказаться настолько высоким, что это затруднит сварку. В таком случае Вы можете снизить примешивание основного металла в сварочную ванну за счет меньшей глубины проплавления, т. е. уменьшив силу тока и увеличив скорость сварки. Также попробуйте уменьшить длину дуги. Для сварки электродами с низким содержанием диффузионного водорода рекомендуется техника сварки с небольшим отставанием электрода. Для устранения углублений на поверхности используются такие же методы. Если Вы используете электроды класса AWS E6010 или 11, также нужно убедиться, что они не слишком сухие.

Недостаточное сплавление
Сплавление считается достаточным, когда наплавление оказывается физически соединено с обеими стенками соединения и образует сплошной шов по всей длине соединения. Недостаточное сплавление часто можно определить невооруженным глазом. Его обязательно нужно устранить, чтобы обеспечить необходимую прочность соединения. Чтобы избавиться от недостаточного сплавления, попробуйте увеличить силу сварочного тока или воспользуйтесь техникой прямолинейной сварки. Убедитесь, что края соединения достаточно чистые, или удалите загрязнение с помощью электродов класса AWS E6010 или 11. Если зазор слишком широкий, проведите подгонку или заполните его, применяя технику волнообразной сварки.

Недостаточная глубина проплавления
Глубина проплавления обозначает величину, на которую сварное соединение проникает в основной металл. Обычно ее нельзя определить визуально. Чтобы обеспечить достаточную прочность сварного соединения, необходимо обепечить достаточное сплавление материала по всей глубине соединения. Чтобы решить проблемы с недостаточным проплавлением, попробуйте использовать большую силу тока или меньшую скорость сварки. Для проникновения в глубокие узкие зазоры используйте электроды небольшого диаметра. Не забудьте оставить некоторый зазор в нижней части соединения.

Высокое качество ручной дуговой сварки

 

 

 

 

 


Растрескивание

Растрескивание – это достаточно сложная проблема, потому что существует множество типов трещин, которые могут образовываться в разных точках соединения. Любая трещина представляет собой потенциальную проблему, потому что она может привести к полному разрушению соединения. В большинстве случаев растрескивание бывает вызвано высоким содержанием углерода, серы или легирующих элементов в основном металле.

Бороться с трещинами можно следующими способами:

  1. Используйте электроды с низким содержанием диффузионного водорода
  2. При сварке по большим толщинами и жестких соединений проводите предварительный подогрев
  3. Уменьшите глубину проплавления, снизив силу тока и используя электроды меньшего диаметра. Тем самым Вы снизите объем проникшего в металл наплавления основного материала.
  4. Проводите заварку каждого кратера
  5. Во время многопроходной и угловой сварки убедитесь, что первый шов имеет достаточно большой размер и плоскую или выпуклую форму, которая увеличит стойкость к трещинообразованию во время наплавки последующих слоев. Чтобы увеличить размер шва, воспользуйтесь техникой сварки короткой дугой на низкой скорости или сварки под углом 5 градусов на подъем. Во время сварки пластина обязательно должна быть нагрета.
  6. Жестко зафиксированные детали всегда более склонны к растрескиванию. По возможности ведите сварку по направлению к незафиксированному краю изделия. Оставляйте между пластинами зазор 0,8 мм для усадки во время остывания. Проводите проковку каждого шва, пока он не успел остыть, чтобы уменьшить остаточное напряжение.


Заключение

Эти рекомендации помогут даже начинающим сварщикам создавать высококачественные сварные швы. Также Вы сможете определять причины тех или иных дефектов и самостоятельно их устранять.