Ручная дуговая сварка электродами с основным видом покрытия

Обновлено: 10.01.2025

Электроды должны храниться в отапливаемых помещениях при температуре не ниже +15 С и влажности воздуха не выше 60%(нормальные условия). При соблюдении условий хранения, срок годности электродов не ограничен.

Должны проходить обязательный входной контроль. При входном контроле должны проверяться:

наличие сертификата;
сохранность упаковки и наличие на каждом упаковочном месте этикетки (бирки);
сварочно-технологические свойства;
для легированных электродов соответствие химического состава наплавленного металла данной марки;

Перед применением электроды должны быть прокалены по режиму, указанному на этикетке.

Основные характеристики покрытых электродов ГОСТ 9466-75

1. Тип электрода:

для конструкционных и теплоустойчивых сталей по ГОСТ 9467 (Э– покрытый электрод, число-гарантированный предел прочности наплавленного металла (в кг\на мм), буква А улучшенные пластические свойства (например, Э42,Э50А);
для высоколегированных сталей по ГОСТ 10052 примерный химический состав наплавленного металла (например, Э-07Х20Н9)

2. Марка электрода, устанавливается разработчиком ТУ на электроды (например МТГ-01К,ТМЛ-3У, УОНИ 13\55)

3. Диаметр электрода

5. Род и полярность тока

По видам покрытия электроды подразделяются

с кислым покрытием – А;
с основным покрытием – Б;
c целлюлозным покрытием – Ц;
с рутиловым покрытием – Р;
с покрытием смешанного вида – соответствующее двойное условное обозначение (РА, РБ, РЦ);
с прочими видами покрытий – П.

При наличии в составе покрытия железного порошка в количестве более 20% к обозначению вида покрытия электродов добавляется буква Ж.

По допустимым пространственным положениям сварки или наплавки электроды подразделяются:

для всех положений — 1;

для всех положений, кроме вертикального сверху вниз — 2;

для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх — 3;

для нижнего и нижнего в лодочку — 4.

По назначению электроды подразделяются:

для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 60 кгс/мм2 — У (условное обозначение);

для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 60 кгс/мм2 — Л;

для сварки легированных теплоустойчивых сталей — Т;

для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами — В;

для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами — Н.

По толщине покрытия электроды подразделяются:

В зависимости от отношения D/d (D — диаметр покрытия, d — диаметр электрода, определяемый диаметром стержня)

с тонким покрытием (D/d≤1,20) — М;

со средним покрытием (1,20

с толстым покрытием (1,45

с особо толстым покрытием (D/d>1,80) — Г.

Этикетка коробки с электродами

Каждая коробка (пачка) с электродами снабжаются этикеткой или маркировкой, на которой указано:

наименование или товарный знак предприятия-изготовителя;

полное обозначение электродов по ГОСТ 9466-75;

номер партии и дата изготовления;

область применения электродов;

режимы сварочного тока в зависимости от диаметра электродов и положения сварки или наплавки;

особые условия выполнения сварки или наплавки;

свойства металла шва, наплавленного металла или сварного соединения (специальные механические свойства, не указанные в условном обозначении электродов);

допустимое содержание влаги в покрытии на момент использования электродов;

рекомендуемый режим прокаливания электродов перед сваркой;

масса электродов в упаковке.

Условное обозначение электродов по ГОСТ 9466-75 Пример обозначения электрода по ГОСТ 9466-75

Условное обозначение положений сварки

Сварочно-технологические свойства электродов ГОСТ 9466

Сварочно-технологические свойства электродов должны удовлетворять следующим требованиям:

дуга должна легко возбуждаться и стабильно гореть;
покрытие должно плавиться равномерно, без чрезмерного разбрызгивания, отваливания кусков и образования чехла или козырька, препятствующих нормальному плавлению электрода при сварке во всех пространственных положениях, рекомендованных для электродов данной марки;
образующийся при сварке шлак должен обеспечивать правильное формирование валиков шва и легко удаляться после охлаждения;
металле шва не должно быть трещин, надрывов и поверхностных пор;

Максимальные размеры и число внутренних пор и шлаковых включений в металле шва не должны превышать норм, указанных в стандарте

При проверке сварочно-технологических свойств электродов выполняют сварку одного одностороннего таврового образца и одного двухстороннего. Вместо одностороннего таврового образца, если оговорено в ТУ на электроды, выполняют трубный стыковой образец. Односторонний тавровый образец разрушают для контроля наличия внутренних дефектов. Трубный образец подвергают радиографическому контролю или послойной обработке. На двусторонних тавровых образцах проверяют склонность швов к образованию трещин.

Сварку угловых швов тавровых образцов производят за один проход

При получении неудовлетворительных результатов проверки поп. 4.6 стандарта, а также по п. 4.7 стандарта в части прочности или коэффициента массы покрытия проводят повторную проверку на удвоенном количестве электродов, отобранных от партии. Результаты повторной проверки являются окончательными и распространяются на всю партию

При получении неудовлетворительных результатов проверки по п. 4.7 стандарта в части содержания влаги в покрытии или по п. 4.8 стандарта в части размеров и количества пор (п. 3.12), выявленных в металле шва или наплавленном металле при проверке сварочно-технологических свойств, допускается повторное прокаливание всех электродов контролируемой партии с последующей проверкой соответствующих показателей.

При получении неудовлетворительных результатов проверки по п. 4.8 стандарта в части химического состава наплавленного металла, механических и специальных свойств и характеристик металла шва, наплавленного металла или сварного соединения допускается повторное выполнение соответствующих проб и удвоенного числа образцов для проверки показателей, по которым был получен неудовлетворительный результат.

Результаты повторной проверки являются окончательными.

Прокалка сварочных электродов

Прокалка производится для уменьшения содержания влаги в покрытии и, как следствие, снижения количества водорода в наплавленном металле, а так же для улучшения сварочно-технологических свойств .

Режим прокалки указывается на этикетке (коробке)

Режим прокалки включает: температуру прокалки, время выдержки. Температура прокалки электродов с основным видом покрытия должна быть не менее 340 С

Срок хранения прокаленных электродов в обычных условиях (температура не ниже +15С и влажность не более 60%) не более 5 суток, в термо шкафах при температуре 80-115 С срок хранения не ограничен.

Количество прокалок не более 3-х раз.

Нарушение режимов прокалки и сроков хранения приведет к появлению пор и снижению ударной вязкости металла сварных швов.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Технология ручной дуговой сварки электродами с основным видом покрытия

9.7.1.1 Ручная дуговая сварка электродами с основным видом покрытия методом «на подъем» предназначена для сварки всех слоев шва стыков труб прочностных классов до К70 включительно в случаях технической невозможности или нецелесообразности использования автоматических и механизированных способов сварки в нитку магистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов, технологических трубопроводов в пределах НПС, при выполнении специальных сварочных работ, а так же на трубопроводы в пределах НПС не связанных с транспортировкой нефти и нефтепродуктов организаций системы МН
ОАО «АК «Транснефть».

9.7.1.2 Сварку корневого слоя шва следует осуществлять на постоянном токе прямой или обратной полярности.

9.7.1.3 Сварку заполняющих и облицовочного слоев шва электродами с основным видом покрытия следует осуществлять на постоянном токе обратной полярности электродами диаметром 3,0/3,2/4,0 мм.

9.7.1.4 Подварка (если она регламентирована) должна осуществляться электродами с основным видом покрытия на постоянном токе обратной полярности методом «на подъем».

9.7.1.5 Подварочный шов должен иметь ширину от 8 до 10 мм, усиление от 1 до 3 мм с плавным переходом к основному металлу, кроме случая сварки соединения деталь трубопровода-переходная катушка оговорённого в разделе 10 настоящего РД. Подварку выполняют до начала сварки заполняющих слоев шва. Режимы сварки должны соответствовать таблице 9.34.

9.7.1.6 При выполнении сварки стыков с толщинами стенок от 10 до 12 мм. с углом наклона трубы к горизонту более 25° применяется валиковая сварка облицовочного слоя.

9.7.1.7 Облицовочный слой шва выполняется:

- при толщине трубы до 16 мм – за один-два прохода;

- при толщине трубы от 16 до 24 мм – за два-три прохода;

- при ширине раскрытия от 24 и выше – за три-четыре прохода.

9.7.1.8 Минимальное число слоев шва при сварке электродами с основным видом покрытия «на подъем» приведено в таблице 9.35. Число слоев указано без учета подварочного слоя.

Таблица 9.34 – Режимы ручной дуговой сварки электродами с основным видом покрытия методом «на подъем»

Сварочные слои	Диаметр электрода, мм	Сварочный ток, А
Нижнее положение сварки	Вертикальное положение сварки	Потолочное положение сварки
Корневой	2,5/2,6 3,0/3,2	80-90 90-120	70-90 90-110	70-80 80-110
Подварочный	3,0/3,2 2,5/2,6	90-120 70-90	90-110 70-80	80-110 70-80
Заполняющие первый последующие	3,0/3,2 3,0/3,2 4,0	90-120 100-120 130-160	90-110 90-110 120-160	80-110 80-110 120-150
Облицовочный	3,0/3,2 4,0	100-120 130-160	90-110 120-160	80-110 120-150

Таблица 9.35 –Минимальное число слоев шва при сварке электродами с основным видом покрытия «на подъем»

- Толщина стенки трубы, мм	- Минимальное число слоев
От 3 до 7
От 7 до 11,8
От 12 до 15,3
От 15,7 до 18,7
От 19 до 20
> 20	В соответствии с операционной технологической картой

9.7.1.9 Электроды с основным видом покрытия («на подъем») используются для ремонта кольцевых стыков труб, выполненных любыми методами сварки, в соответствии с положениями раздела 12 настоящего РД.

9.7.1.10 Технология ручной дуговой сварки электродами с основным видом покрытия методом «на спуск» выполняют в соответствии с требованиями 9.7.1.12 - 9.7.1.19.

9.7.1.11 Сварку корневого и подварочного слоев шва электродами с основным видом покрытия следует осуществлять в соответствии с требованиями раздела п. 9.7.1.2.

9.7.1.12 Сварку заполняющих и облицовочного слоев шва электродами с основным видом покрытия следует осуществлять на постоянном токе обратной полярности.

9.7.1.13 Сварку следует вести на короткой дуге.

9.7.1.14 Не допускается повторное зажигание одного и того же электрода.

9.7.1.15 Сварка всех слоев, начиная со второго заполняющего, выполняется методом «слой за два-три прохода».

9.7.1.16 Режимы сварки должны соответствовать таблице 9.36.

Таблица 9.36 – Режимы ручной дуговой сварки при использовании электродов с основным видом покрытия (сварка на спуск)

Сварочные слои	Диаметр, мм	Полярность	Сварочный ток, А
Заполняющие	4,0 4,5	обратная	От 180 до 200 От 200 до 230
Облицовочный	4,0	От 180 до 200

9.7.1.17 Электроды с основным видом покрытия («на спуск») могут быть использованы при выполнении специальных сварочных работ – сварке разнотолщинных соединений, захлестов, соединений труба-деталь и труба - запорная арматура.

9.7.1.18 Ремонт сварных стыков, выполненных электродами с основным видом покрытия «на спуск», осуществляется электродами с основным видом покрытия «на подъем» либо «на спуск» в соответствии с положениями раздела 12.

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами

Ручная дуговая сварка покрытым электродом это – дуговая сварка, при которой возбуждение дуги, подача электрода и его перемещение производятся вручную, защита сварочной ванны обеспечивается расплавлением и разложением компонентов покрытия.

Сварка покрытыми электродами наиболее распатроненный в России способ сварки, занимает самый большой объем в сравнении другими методов сварки. Способ позволяет производить сварку практически любых конструкций и деталей разной сложности, в труднодоступных местах, при разных пространственных положениях сварного шва .

Качество сварных соединений, выполненных ручной дуговой сваркой нельзя гарантировать без строгого соблюдения технологии сварки и операционного контроля за всеми процессами. Начиная от входного контроля материалов сварочных и основных, проверки квалификации сварщиков, соблюдения режимов сварки и окончательного контроля готового сварного соединения.

РД – ручная дуговая сварка;

MMA – Manual Metal Arc (Welding) – ручная металлическая дуговая сварка;

SMAW – Shielded Metal Arc Welding – металлическая дуговая сварка в защитной атмосфере;

E – международный символ ручной дуговой сварки.

Сущность ручной дуговой сварки покрытыми электродами

При ручной дуговой сварке покрытыми электродами дуга возбуждается при касании электродом свариваемой детали, в результате замыкании электрической сварочной цепи.

В процессе сварки покрытый электрод подается к свариваемой детали по мере плавления электрода и перемешается вдоль соединения с поперечными колебаниями для придания заданной формы и размеров шва.

Движения покрытым электродом при сварке

В процессе ручной дуговой сварке происходит плавление покрытия и электродной металлической проволоки. Расправляющееся покрытие образует шлак и выделяются газы. Шлак обволакивает капли расплавленного металла, появляющиеся при плавлении стержня электрода. В ванне шлак всплывая на ее поверхность, образует защитный слой, предохраняющий металл от взаимодействия с атмосферным воздухом. Кроме того, поднимаясь на поверхность сварочной ванны, шлак очищает расплавленный металл от вредных примесей. Образующиеся при расплавлении покрытия сварочные газы вытесняют воздух из зоны сварки и, тем самым, защищают сварочную ванну от взаимодействия с кислородом и азотом.

Жидкий шлак затвердевает и образует на поверхности шва твердую шлаковую корку, которая удаляется после сварки. То есть, компоненты входящие в покрытие сварочного электрода обеспечивает защиту сварочной ванны и застывающего металла сварного соединения от реакций с атмосферными газами и очистку металла в процессе химических реакций происходящих в сварочной ванне.

Покрытыми электродами применяют для сварки сталей, чугунов и цветные металлов различной толщины. Так же покрытые электроды используется для наплавки с целью восстановление изношенных деталей и получения покрытий со специальными свойствами главным образом антикоррозионных и износостойких.

Перемещение сварочного электрода вдоль сварного шва и его подачу в зону сварке по мере его расплавления производит сварщик. В связи с этим стабильность процесса и качество сварки зависит от квалификации сварщика и его зрительно моторной координации, так как изменятся длина дуги, наклон электрода, скорость его перемещения, что приводит к изменению параметров режима — напряжения дуги и силы сварочного тока. При ручной дуговой сварке покрытыми электродами для обеспечения стабильности режимов сварки используют источники сварочного тока с крутопадающими вольт-амперными характеристиками.

Преимущества ручной дуговой сварки:

применение ручной возможно в различных, самых неудобных пространственных положениях;
сварки может производится в трудно доступных местах;
универсальность способа, возможность сваривать изделия различной конфигурации;
применимость к широкому диапазоны различных марок сталей;
высокая мобильность.

Недостатки способа:

мало высококвалифицированных сварщиков;
невозможно гарантировать качество сварного соединения;
невысокая производительность сварки;
неблагоприятные условия труда.

Рациональные области применения:

сварка металлоконструкций, трубопроводов;
рационально использовать при сварка коротких швов.

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.

Режим ручной дуговой сварки покрытыми электродами

Режим ручной дуговой сварки включают следующие параметры:

величина сварочного тока;
род и полярность сварочного тока;
диаметр покрытого электрода;
напряжение дуги;
скорость сварки;

Выбор величины сварочного тока зависит от разных параметров — диаметра покрытого электрода, вида его покрытия и пространственного положения шва. Величина сварочного тока предопределяет производительность сварки (количество металла, наплавленного за единицу времени) и глубину провара.

При малом токе количества выделяющегося тепла, может быть недостаточно, чтобы расплавить сварочные кромки или ранее наплавленные валики, что может привести к несплавлению и непровару, что приведет к браку.

При слишком большой величине сварочного тока, электрод и основной металл будут быстро сильно плавиться, что может привести к прожогу и наплывам, которые являются недопустимыми дефектами.

На упаковке с покрытии электродами содержатся рекомендации завода изготовителя по выбору сварочного тока, но можно воспользоваться и формулой для расчета:

I — сварочный ток,

D — диаметр электрода.

С учетом толщины стенки свариваемых деталей и пространственного положения шва при сварке, значение сварочного тока поправляют: при сварке деталей толщиной до 3 мм. и при вертикальных и потолочных положениях шва, значение сварочного тока должно быть уменьшено на 10-15% ниже заданного.

Форма и размер шва зависят от рода и полярности тока, которые выбирают в зависимости от типа электродного покрытия, марки и толщины основного металла. При постоянного тока обратной полярности количество теплоты выделяющиеся на электроде на 20-40% больше, чем на основном металле и наоборот при сварке на прямой полярности, количество теплоты больше выделятся на основном металле.

Так при сварке переменным током глубина проплавления будет на 15-20 % меньше по сравнению со сваркой на постоянным током обратной полярности.

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемых деталей, марки стали, формы разделки кромок, пространственного положения, в котором осуществляется сварка, и вида сварного соединения. Применение покрытых электродов большего диаметра не рекомендуется, поскольку это приводит к возникновению ряда дефектов, непроваров и зашлаковыванию сварного шва. Лучше использовать электроды диаметром 3-4 мм. Когда толщина металла превышает 12 мм и сварку ведется в нижнем положении, можно применять электроды диаметром 4-5 мм.

При сварке в других вертикальных, горизонтальных и потолочных швов а также корня шва следует использовать электроды диаметром не более 3 мм, при сварке заполняющих слоев и облицовочного, можно применять электроды диаметром до 4 мм.

В зависимости от прочностных и других механических характеристик свариваемых сталей выбирают электроды соответствующего типа и марка.

В процессе ручной дуговой сварки электрод должен совершать определенные поступательно колебательные движения, смотрите рисунок выше.

Если перемещать электрод исключительно в направлении сварки без поперечных колебательных движений, то наплавленный валик будет узким (ниточным). Такой способ применяется при сварке тонколистового металла, и подварке дефектов, а также при сварке когда не допускаются большие тепловложения.

Число слоев шва при сварке

Толщина отдельного слоя не должна превышать 3…5 мм. Последними проходами создается небольшая выпуклость шва высотой 2-3 мм над поверхностью основного металла.

Количество слоев шва при сварке стыковых и уголовных соединений:

О технике ручной дуговой сварки читайте в статье Техника ручной дуговой сварки покрытыми электродами

Техника ручной дуговой сварки покрытыми электродами

Сварочная дуга возбуждается от прикосновением электрода к детали. Происходит короткое замыкание, конец электрода нагревается до высокой температуры. После отрыва электрода от изделия происходит ионизация газового промежутка и загорается сварочная дуга.

Зажигание сварочной дуги можно производить двумя основными способами. Тычком — электродом прикасаются к свариваемой детали и быстро отводят назад, на расстояние в несколько миллиметров, как правило равное диаметру электрода. Этот способ наиболее простой, но имеется большая вероятность «прилипания» электрода если сварщик не успел своевременно отвезти электрод от поверхности металла. Чирканьем — электродом как спичкой чиркают по металлу и также быстро отводят на расстояние в несколько миллиметров. Конец электрода трется о металл и во время движения возбуждается сварочная дуга. Недостаток этого метода в сложности точно попасть в разделку шва или ранее наплавлены валик. Как известно зажигать дугу на основном металле нельзя.

Способы зажигание сварочной дуги

Важно! Контакт электрода с металлом должен быть кратковременным иначе электрод «прилипнет». Отрывать приплавившейся сварочный электрод нужно, резким, сильным движением поворачивая его в стороны. Сварочный электрод нельзя отводить слишком далеко от свариваемого материла иначе дуга не зажжется.

Перемещение дуги должно производится так чтобы обеспечить расплавление свариваемых кромок и плотное формирование сварного шва. Это возможно при поддержания необходимой длины дуги и правильной техники сварки.

Длина сварочной дуги

Длина дуги являться важным теологическим параметром процесса сварки. От нее зависит качество формирования шва, защита сварочной ванны, величина разбрызгивание металла, величина тепловложения.

Сварочная дуга

В зависимости от вида покрытия электродов в процессе сварки необходимо поддерживать дугу определенного размера. Как правило от 0,5 до 1,5 диаметра покрытого электрода. При сварке электродами с основным видом покрытия следует производить сварку на как можно короткой дуге, не более диаметра электрода. При сварке слишком длинной дугой, процес горение становится неустойчивым, идет сильное разбрызгивание металла, ухудшаться защита сварочной ванны. Длинная дуга способствует более интенсивному окислению и азотированию расплавляемого металла, а при сварке покрытыми электродами с основным видом покрытия приводит к образованию пор. При короткой дуге обеспечивается мелко капельный перенос металла, что обеспечивает более качественный процесс сварки. Поддержание сварочной дуги нужной длины один из ключевых показателей техники сварки.

Движение электрода при ручной дуговой сварке

Во время сварки электрод движется в трех направлениях.

Первое – подача электрода в сварочную ванну. По мере плавления электрода его длина уменьшается, а длина дуги увеличивается. Для поддержания заданной длины дуги электрод равномерно двигают вдоль оси в сварочную ванну. Таким образом поддерживается определенная длина дуги. Важность контроля длины дуги рассмотрено выше.

Второе – движение электрода вдоль свариваемых кромок. Скорость перемещения выбирается сварщиков в зависимости от величины сварочного тока, толщины металла и диаметра электрода по мере заполнения разделки.

Третье – поперечные колебания электрода, производится для заполнения разделки по ширине шва. От техники этих движений зависит формирование шва, отсутствие дефектов, несплавлений и подрезов.

Все три движения образуют определенную траекторию перемещения электрода. В зависимости от толщины металла, пространственного положения и двигательных навыков сварщика траектории движения электрода могут быть различны

Траектория движения электродом

Техника ручной дуговой сварки в различных пространственных положениях

В зависимости от пространственного положения сварного шва приемы сварки и техника будут отличаться

Сварка в нижнем положении

Сварка в нижнем положении наиболее удобна и проста. В таком положении могут варить сварщики не высокой квалификации. Поэтому при сборке по возможности детали и конструкции следует располагать так, чтобы сварка выполнялась в нижнем положении Шов в таком положении хорошо формируется, жидкий металл не вытекает из сварочный ванны, шлак хорошо вплывает защищая металл.

Сварка в вертикальном и горизонтальном положении

Сварка в вертикальном и горизонтальном положении сложнее и техника ее ведения отличается от нижнего. Расплавленный метал под действием силы тяжести начинает растекаться и вытекать из сварочной ванны. Для недопущения вытекания металла сварку ведут с поперечными колебаниями электрода, на как можно короткой дуге с уменьшив значение сварочного тока. Важно, удерживать сварочную ванну не большого размера, потому что жидкий металл удерживается только за счет сил поверхностного натяжения и при слишком большой сварочной ванне вытечет. Для этого сварку ведут как правило ниточными валиками, ширина валиков не должна превышать 2 — 3 диаметра электрода.

Сварка вертикальных швов возможно производить на подъем и сварку вниз. Сварка снизу вверх предпочтительней так обеспечивает более глубокое проплавление и удобней формировать шов наплавляя металл на ранее застывший. При сварке сверху вниз швы получатся визуально более красивыми но возникает большая вероятность несплавлений и наплывов. На спуск применяют сварку только для деталей небольшой толщины.

Сварка в потолочном положении

Сварка в потолочном положении наиболее неудобная ее доверяют только сварщикам высокой квалификации. Сварка ведут как можно короткой дугой для обеспечения мелкокапельного переноса металла, электродами диаметром три миллиметра. Кроме того при сварке в потолочном положении нужно следить, чтобы шлак выходил из расплавленного металла. Также как и при сварке горизонтальных и вертикальных швов, нельзя допускать слишком большой сварочной ванны иначе удержать ее не удастся .

Технология и режимы ручной дуговой сварки, подробней раскрыты в статье Ручная дуговая сварка покрытыми электродами

Окончание сварки. Заварка кратера

Начало и конец сварного шва являются зоной наибольшей вероятности образования дефектов. Поэтому правильно завершать процесс сварки очень важно. Если нет возможности закончить сварку на выводных планках, то нужно использовать специальные приемы заварки кратеров.

Кратером называет воронкообразное углубление в месте обрыва дуги, образующиеся в результате усадки металла. При завершении наплавки валика (шва) кратер должен быть обязательно заправлен. Чтобы правильно заварить кратер нужно задержать электрод в месте окончания сварного шва на несколько секунд, а затем отвезти его назад на ранее наплавленный валик на 5-10 мм и медленно растягивая дугу отвезти электрод. Если не получилось правильно закончить сварку то нужно в месте обрыва дуги, вновь произвести зажигание и полностью заплавить кратер.

Дуговая сварка

Дуговая сварка является наиболее распространённым способом сварки плавлением, при котором нагрев осуществляется электрической дугой, горящей между электродом и заготовкой. Дуга – это мощный разряд электричества в ионизированной газовой среде, сопровождаемый выделением большого количества теплоты и света.

В зависимости от типа электрода, а также типа дуги различают следующие виды дуговой сварки:

1) сварку неплавящимся электродом (графитовым или вольфрамовым) с помощью дуги прямого действия, при которой соединение получается либо путём расплавления только основного материала, либо с добавлением присадочного материала (рис. 5.5-а); этот распространённый вид сварки впервые предложен в 1882 г. русским учёным Н. Н. Бенардосом;

2) сварку плавящимся электродом (металлическим) с помощью дуги прямого действия, при которой соединение получается путём одновременного расплавления основного материала и электрода, который пополняет сварочную ванную жидким металлом (рис. 5.5-б); этот наиболее распространённый вид сварки впервые предложен в 1888 г. русским учёным Н. Г. Славяновым;

3) сварку косвенной дугой, горящей между двумя, как правило, неплавящимися электродами и не имеющей электрической связи со свариваемой заготовкой, в результате чего основной материал нагревается и расплавляется выделяемой теплотой близко расположенной дуги (рис. 5.5-в); этот вид используется при сварке неэлектропроводных материалов, например, стекла, а также при необходимости уменьшить расплавление основного материала, например, при пайке, наплавке, металлизации или напылении;

4) сварку трёхфазной дугой, горящей между двумя электродами, а также между каждым из них и основным металлом (рис. 5.5-г); этот вид используется для увеличения мощности сварки и повышения производительности, например, при наплавке.

Электропитание дуги осуществляется постоянным и переменным током. При применении постоянного тока различают сварку на прямой и обратной полярности. При сварке на прямой полярности электрод подключают к отрицательному полюсу (катод, рис. 5.5-а, б), а при сварке на обратной полярности – к положительному (анод, рис. 5.5-б, справа). Последнее позволяет проводить сварку материалами с тугоплавкими покрытиями и флюсами, поскольку тепловыделение в области анода значительно больше, чем в области катода. Кроме того, сварка на обратной полярности используется для получения качественных соединений алюминия и его сплавов, на поверхности которых образуется прочная и тугоплавкая плёнка оксида Al₂O₃, плавящегося при температуре 2050°С и препятствующего соединению. Эта плёнка разрушается, если её бомбардировать не лёгкими электронами, летящими с катода, а обладающими намного большей энергией тяжёлыми ионами, летящими с анода.

Источниками постоянного тока являются сварочные выпрямители и генераторы. Источниками переменного тока являются сварочные трансформаторы, которые более распространены, поскольку проще в эксплуатации, значительно долговечнее и обладают более высоким КПД, чем выпрямители и генераторы постоянного тока. Однако постоянный ток более предпочтителен в технологическом отношении, так как при его применении повышается устойчивость горения дуги, улучшаются условия сварки в различных пространственных положениях, появляется возможность вести сварку не только на прямой, но и на обратной полярности.

Рис. 5.5.Основные виды дуговой сварки:

а – неплавящимся электродом; б – плавящимся электродом; в – косвенной дугой; г – трёхфазной дугой: 1 – неплавящийся электрод; 2 – дуга прямого действия; 3 – основной материал; 4 – присадочный материал; 5 – плавящийся электрод; 6 – косвенная дуга; 7 – трёхфазная дуга

Процесс зажигания дуги в большинстве случаев включает в себя три этапа: 1) короткое замыкание электрода на заготовку; 2) отвод электрода на расстояние 3…6 мм; 3) возникновение устойчивого дугового разряда. Во время зажигания дуги происходит ионизация дугового промежутка, которая непрерывно поддерживается в процессе её дальнейшего горения.

Короткое замыкание (рис. 5.6-а) выполняется для разогрева торца электрода 1 (катода) и заготовки 2 (анода) в зоне её контакта с электродом. После отвода электрода (рис. 5.6-б) с его разогретого торца под действием электрического тока начинается термоэлектронная эмиссия электронов 3. Столкновение быстро движущихся от катода к аноду электронов с молекулами газов и паров металла приводит к их ионизации и появлению ионов 4. По мере разогрева столба дуги и повышения кинетической энергии атомов и молекул вследствие их соударения происходит дополнительная ионизация. В результате дуговой промежуток становится электропроводным. Процесс зажигания дуги заканчивается возникновением устойчивого дугового разряда (рис. 5.6-в). Температура столба дуги 5 зависит от материала электрода и состава газов в дуге и при сварке стальным электродом примерно равна 6000°С, а температуры катода и анода в зонах наибольшего разогрева 6 и 7, соответственно, 2700°С и 2900°С. При этом в области анода, как правило, выделяется значительно больше тепловой энергии, чем в области катода (но при сварке дугой переменного тока температуры анода и катода выравниваются вследствие периодической смены полярности).

Возможно зажигание дуги и без короткого замыкания и отвода электрода. Для этого в сварочную цепь на короткое время подключают осциллятор, т.е. источник высокочастотного переменного тока высокого напряжения, который создаёт высокочастотный электрический разряд через дуговой промежуток, обеспечивая его первоначальную ионизацию. Такой способ применяют для зажигания дуги при сварке неплавящимся электродом.

Рис. 5.6.Последовательность процесса зажигания дуги:

а – короткое замыкание; б – отвод электрода; в – возникновение устойчивого дугового разряда: 1 – электрод; 2 – заготовка; 3 – электроны; 4 – ионы; 5 – дуга; 6 – зона наибольшего разгорева катода; 7 – зона наибольшего разгорева анода

Виды дуговой сварки различают также по степени механизации процесса и способу защиты дуги и расплавленного материала.

Ручную дуговую сварку выполняют плавящимися сварочными электродами, которые вручную подают в дугу и перемещают в направлении получаемого шва. Электроды представляют собой проволочные стержни с нанесёнными на их боковую поверхность покрытиями, которые предназначены для обеспечения стабильного горения дуги, защиты расплавленного металла от воздействия воздуха и получения шва заданного состава и свойств. В состав покрытия электродов входят стабилизирующие, газо- и шлакообразующие, раскисляющие, легирующие и связующие составляющие.

В процессе сварки металлическим покрытым электродом (рис. 5.7) дуга 1 горит между электродом 2 и основным металлом 3. Электрод плавится, и расплавленный металл каплями падает в сварочную ванну 4. Вместе с электродом плавится и его покрытие 5, образуя защитную газовую атмосферу 6 вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну 7 на поверхности расплавленного металла. По мере движения дуги сварочная ванна затвердевает, формируя сварной шов 8, на поверхности которого застывший шлак образует твёрдую шлаковую корку 9.

При толщине стали до 6 мм можно сваривать по зазору без разделки кромок заготовок. При бόльших толщинах для обеспечения полного провара выполняют одно- или двустороннюю разделку кромок путём их скоса под углом. Стыки толщиной более 10 мм сваривают многослойным швом, в котором толщина каждого слоя составляет около 6 мм.

.Сварка металлическим покрытым электродом: 1 – дуга; 2 – электрод; 3 – основной металл; 4 – сварочная ванна; 5 – покрытие электрода; 6 – защитная газовая атмосфера; 7 – жидкая шлаковая ванна; 8 – сварной шов; 9 – шлаковая корка; v_св – скорость сварки; v_п – сорость подачи сварочного металла

а)

Рис. 5.8.Возможные пространственные

положения сварного шва:

а – нижнее; б – потолочное; в – горизонтальное на вертикальной поверхности; г – вертикальное на вертикальной поверхности

Недостатками ручной сварки по сравнению с рассматриваемой далее автоматической сваркой являются низкая производительность, неоднородность качества шва по длине и необходимость высокой квалификации сварщика.

Рис. 5.9.Автоматическая дуговая сварка под флюсом:

1 – дуга; 2 – электродная проволока; 3 – основной металл; 4 – сварочная ванна; 5 – слой флюса; 6 – жидкая шлаковая ванна; 7 – сварной шов; 8 – шлаковая корка; 9 – механизм подачи; 10 – токопровод; v_св – скорость сварки; v_п – скорость подачи сварочного металла

Для автоматической дуговой сварки используют непокрытую электродную проволоку и флюс для защиты дуги и сварочной ванны от воздуха. Подача и перемещение электродной проволоки в направлении образуемого шва, а также процессы зажигания дуги и заварки кратера в конце шва полностью автоматизированы.

В процессе автоматической сварки под флюсом (рис. 5.9) дуга 1 горит между проволокой 2 и основным металлом 3, при этом как дуга, так и сварочная ванна жидкого металла 4 со всех сторон плотно закрыты слоем флюса 5 толщиной 30…50 мм. Часть флюса расплавляется, в результате чего вокруг дуги образуется газовая полость, а на поверхности расплавленного металла – жидкая шлаковая ванна 6.

Для сварки под флюсом характерно глубокое проплавление основного металла. Вследствие весьма быстрого движения электрода вдоль заготовки и одновременного отталкивания мощной дугой расплавленный металл оказывается сдвинутым назад, т.е. в сторону, противоположную перемещению дуги. По мере поступательного движения электрода металлическая и шлаковая ванны застывают с образованием сварного шва 7, покрытого твёрдой шлаковой коркой 8. Проволока автоматически перемещается вдоль шва с помощью механизма перемещения и с нужной скоростью подаётся в дугу с помощью механизма подачи 9. Ток к ней подводится через токопровод 10.

Основные преимущества автоматической сварки под флюсом по сравнению с ручной состоят в повышении производительности процесса в 5–20 раз, улучшении качества, повышении стабильности сварных соединений и уменьшении себестоимости 1 м сварного шва. Автоматическая сварка позволяет сваривать за один проход без разделки кромок металл толщиной порядка 20 мм, что даёт существенную экономию наплавляемого металла по сравнению со сваркой в разделку. Флюс надёжно защищает сварочную ванну, обеспечивает её интенсивное раскисление и легирование вследствие увеличения объёма жидкого шлака, а также сравнительно медленное охлаждение шва под толстым слоем флюса и твёрдой шлаковой коркой, что обуславливает получение более высоких механических свойств наплавленного металла.

Автоматическую сварку под флюсом применяют в серийном и массовом производстве для выполнения длинных прямолинейных и кольцевых швов на металле толщиной до 100 мм. Её используют при производстве сварных прямошовных и спиралешовных труб, котлов, резервуаров, корпусов судов, мостовых балок и других изделий.

Но автоматическую сварку под флюсом экономически невыгодно применять для получения коротких швов сложной траектории. Она также неприменима для получения вертикальных швов вследствие вытекания расплавленных металла и шлака. Неровности свариваемых кромок и колебания зазора при ручной сварке компенсируются сварщиком путём ускорения или замедления процесса сварки. При автоматической сварке это сделать невозможно, шов при этом получается с протёками или чрезмерным усилением и другими дефектами. Поэтому автоматическая сварка требует значительно более тщательной подготовки свариваемых кромок и сборки, чем ручная.

Разновидностью дуговой сварки под флюсом является полуавтоматическая сварка, при которой подача электрода со скоростью v_п (рис. 5.9) осуществляется автоматически, а перемещение его по направлению сварки – вручную. Этот способ применяют для получения коротких и криволинейных швов. Производительность полуавтоматической сварки примерно в 4 раза выше, чем ручной.

.Сварка в защитных газах

Ещё одной разновидностью дуговой сварки является сварка в защитных газах, в качестве которых обычно используют аргон или более дешёвый углекислый газ. Такую сварку выполняют как неплавящимся, так и плавящимся электродом, причём как ручным, так и автоматическим или полуавтоматическим способом. Если не применять защиту флюсом или шлаком, то расплавленный металл сварочной ванны взаимодействует с кислородом и азотом воздуха, теряя при этом механические свойства по всем показателям прочности и пластичности. Поэтому в данном способе применяют защиту путём создания специальной газовой атмосферы вокруг дуги и зоны сварки. Для этого электрод помещают в сопло, которое под давлением подаёт защитный газ в зону дуги (рис. 5.10). Дуговую сварку в защитных газах выполняют в любых пространственных положениях (например, вертикальном или потолочном, не допускающих использование флюса) и применяют как для соединения достаточно толстого металла, так и для сварки листового металла толщиной 0,2…1,5 мм. Этот вид сварки используют для соединения неповоротных стыков труб газо- и нефтепроводов, элементов ядерных установок, узлов летательных аппаратов, зубьев и ковшей экскаваторов. Дуговую сварку в защитных газах применяют даже под водой. По сравнению с ручной дуговой сваркой сварка в защитных газах обладает более высокой степенью защиты расплавленного металла от воздействия воздуха и более высокой производительностью.

Читайте также: