Сварка в различных положениях: правильный выбор угла наклона сварочного электрода

Кратковременное касание конца электрода металла приводит к зажиганию сварочной дуги и к началу процесса сварки. Под каким углом по отношению к изделию следует далее держать электрод, зависит от многих факторов. Но именно этот угол по направлению к сварке непосредственно влияет на качество формирующегося шва. Выбор положения и метода сваривания для различных металлов так же в различной степени требует правильного поддержания наклона электрода.

Техника выполнения дуговой сварки

Процесс дуговой сварки

По металлу электрода протекает электрический ток, что вызывает короткое замыкание и образует сварочную дугу. Длинной дуги называется расстояние от точки горения до активной точки на электроде (торец электрода). Ее величина так же влияет на выбор положения наклона электрода.

В процессе сваривания происходит разогрев торца электрода до высоких температур и плавление его покрытия. Специальное покрытие, из сварочных газообразующих элементов, сгорая, формирует газовый пузырь, а то, что не догорает, превращается в жидкий шлак. Газовые образования и шлак помогают защитить жидкую ванну металла и сварочную дугу от влияния кислорода. Следует следить, чтобы жидкий шлак постоянно укрывал сварочную ванну, поддерживая необходимую температуру и сохраняя тепло.

Для образования надежного соединения достаточно поддержать расплавленный металл в жидком состоянии около трех секунд. За это время из шва успеваю выйти шлаки и газы. Трех секунд хватает и для формирования правильного сварочного валика, который со своими равномерными чешуйками позволяет выполнить плавный переход между краями проплавленного металла основания.

Поэтому, исходя из выше указанного, является очевидным требование, чтобы жидкий шлак точно следовал за дугой, сразу укрывал расплавленный металл. Этот процесс регулирует время проплавления, оттягивая начала кристаллизации металла. Добиться такого контроля над процессом сваривания можно только при правильном угле наклона электрода по отношению к направлению сварки.

Основные движения торца электрода

При ручной сварке важным показателем является степень необходимых усилий (количество наплавленного металла) для выполнения соединения. Сварные швы условно делятся на:

• нормальные — с ровной или не значительно деформированной поверхностью;
• усиленные — с выпуклой поверхностью;
• ослабленные — с вогнутой поверхностью.

Для достижения качественного шва, кроме получения необходимого количества наплавленного металла, важным является и метод проплавления свариваемых кромок. Это достигается поддержанием дуги постоянной длины и соответствующей техникой перемещения торца электрода.

Длина дуги

Длина дуги должна соответствовать диаметру электрода и его марке, но в основном составляет 0,5—1,2 его диаметра. Значительные отклонения от данного условия приводят к образованию дефектов:

• увеличение дуги — вызывает снижение глубины провара шва, порообразование в соединении и увеличение разбрызгивания металла;
• уменьшение дуги — вызывает короткое замыкание и ухудшение условий формирования шва.

Движения торца электрода

• Техника “треугольником”. Обеспечивает хороший провар корня шва, применяется для усиленного прогрева середины шва. Выполняется: для угловых швов с катетом более 6 мм; для стыков труб в любом пространственном положении.
• Зигзагообразная ломаная линия. Выполняется: для угловых швов с катетом менее 6 мм; при сварке встык для нижнего пространственного положения. Он удобен для сваривания частей труб без скоса кромок.
• Петлеобразная техника. Обеспечивает усиленный прогрев обеих кромок металла. Выполняется: для сваривания легированных металлов; для выполнения вертикальных швов.

Виды одновременных движений электрода

• Поступательное движение. Вдоль оси электрода. Обеспечивает постоянство длины сварочной дуги и скорости сварки.
• Прямолинейное движение. Вдоль оси шва. Контролирует скорость процесса плавления и качество формирования шва.
• Колебательное движение. Поперек оси шва под углом наклона — 45°. Необходимо для прогрева кромок, контроля ширины шва. Не выполняется при сваривании тонких металлов или при выполнении корневого шва (первого шва многослойного метода сваривания).

Качественно выполнить подобные техники сваривания можно только при условии изначально правильной установки угла электрода по отношению к поверхности металла и направлению сварки.

Различные условия и методы соединения металлов

Виды пространственных положений сварки

Нижнее горизонтальное положение. Самое удобное положение для получения качественного шва любой сложности. Этому сопутствует сила тяжести, которая переносит расплавленный металл в сварную ванну и комфортное положение для наблюдения за процессом сварки.

Вертикальное положение. Сила тяжести препятствует точному перенесению расплавленного металла, поэтому сварка в таком положении имеет ряд особенностей. Ее необходимо выполнять короткой дугой и обязательно держать электрод под углом и быстро отводить для затвердения металла.

Сварка вертикальных швов выполняется двумя способами:

1. “Снизу — вверх”. Более удобный способ, который основывается на удержании жидкой капли металла над предыдущей каплей, уже успевшей затвердеть.
2. “Сверху — вниз”. Неудобный способ, но применяется для сварки тонких металлов. Электрод располагается под углом 90⁰ и постепенно перемещается под углом 10— 15°, а дуга направляется на расплавленный металл.

Потолочное положение шва. Самое трудное положение для выполнения шва, поэтому возможно только при небольшом количестве металла сварочной ванны. При выполнении шва в таком положении используется меньшая сила тока, поддерживается короткая дуга и формируется узкий валик для шва.

Положение сварки имеет большое влияние на производительность труда: на скорость выполнения сварных соединений и качество получаемых сварочных швов. Всегда следует стремиться расположить детали конструкции так, чтобы максимальное число соединений находилось в нижнем горизонтальном положении.

Основные способы сварки швов

Для выбора способа формирования сварного шва руководствуются двумя критериями: толщиной метала и необходимой длинной шва.

Выбор способа по длине шва

Классификация швов по длине:

• короткие — швы длиной до 250 мм;
• средние — от 250 до 1000 мм;
• длинные — более 1000 мм.

Способы выполнения швов по длине:

• Сварка «на проход». Используется для коротких швов и тонкого металла.
• Обратноступенчатый способ (сварка от середины к краям). Эффективный способ получения качественной сварки, который уменьшает эффект остаточной деформации. Используется для швов средней длины.
• Сварка от середины к краям. Используется для сварки швеллера встык, для однопроходного стыкового соединения труб и первого слоя многопроходных швов.

Выбор способа по толщине металла

При выполнении соединений металлов толщиной более 12 мм, швы необходимо изготовить в несколько слоев, используя один из методов соединения.

1. Каскадный метод. Заключается в сваривании участков “пунктиром” с шагом не более 200 мм. Таким образом, после окончания первого слоя первого, третьего, пятого и т. д. участков необходимо вернуться и продолжать сваривать первый слой второго, четвертого, шестого и т. д. участков. При выполнении данной методики от середины к краям двумя сварщиками она называется сварка “горкой”.
2. Блочный метод. Заключается в работе нескольких сварщиков одновременно. Весь шов делиться на одинаковые по длине блоки и выполняется в несколько проходов (слоев). Первый сварщик начинает с среднего блока, а остальные идут друг за другом.

Способы сварки для угловых швов

Использование ручной сварки для выполнения угловых швов является более удобным чем примирение автоматической сварки. В данной ситуации поддержания правильного угла наклона сварочной проволоки весьма затруднительная задача. Использование сварки под флюсом позволяет сделать катет сварного шва значительно меньше, чем при ручной сварки.

Виды соединений, свариваемых угловым швом:

• тавровые;
• нахлесточные;
• угловые подварочные.

При сварке на повышенных токах или толстыми электродами образуется большая ванна расплавленного металла, поэтому для выполнения угловых соединения и поддержания правильного сечения шва рекомендуется расположить части конструкции в нижнем положении “лодочкой”.

Свариваемые части располагаются под углом в 45⁰ относительно горизонта, при этом катеты угловых швов колеблются в пределах 5-25 мм.

Виды расположений:

• Симметричная “лодочка” (а). Вероятность непровара минимальная. Электрод располагают в плоскости шва и, расплавляя металл, сообщают ему поперечные колебательные движения.
• Не симметричная “лодочка” (б). Возможен непровар угла и одной из сторон. Отклонение электрода к вертикальной стенке приводит к образованию подреза, а отклонение к горизонтальной — к наплыву.
• Сварка в прямой угол (в). Вертикальное положение электрода без установки “в лодочку” используется, если катет менее 8 мм.

Если для соединения частей конструкции необходим угловой шов с катетом более 10 мм, то используется многослойная техника его выполнения.

Основные положения наклона электрода

Для каждого отдельного случая при выборе различных методик сварки устанавливают особые углы наклона для электрода. Основными считаются три положения электрода относительно плоскости сваривания.

Положение “углом вперед” (наклон от 30⁰ до 60⁰)

Описание: При данном положении жидкий шлак двигается за сварочной ванной и успевает накрывать расплавленный металл. Незначительное количество попадающего наперед жидкого шлака выталкивается по обе стороны шва более тяжелым жидким металлом.

Если же шлака впереди становиться больше, то необходимо еще уменьшить угол наклона электрода. Если же жидкого шлака становиться много и он не успевает застывать, а сварочная дуга начинает гаснуть, то необходимо выровнять угол до 90⁰ и медленно наклонять электрод, искать баланс для восстановления нормального процесса.

Применяется для:

• получения минимальной глубины проплава основного металла;
• выполнения соединений в потолочном положении;
• вертикальных швов швеллера;
• неповоротных стыков труб;
• выполнения корневых швов при зазоре между кромками в 2 мм и более.

Положение “под прямым углом” (угол 90⁰)

Описание: Для выполнения соединения держание электрода под прямым углом представляет некую сложность. Способ рекомендуется к использованию только для труднодоступных мест, где нет возможности создать любой другой угол наклона.

Применяется для:

• получения средней глубины проплава основного металла.

Положение “углом назад” (наклон от 30⁰ до 60⁰)

Описание: При использовании такого угла наклона жидкий шлак с силой оттесняется назад, находится позади жидкой сварочной ванны. Необходимо подобрать угол наклона электрода, чтобы шлак успевал тянуться за электродом и накрывать расплавленный металл.

Применяется для:

• получения наибольшей глубины проплава основного металла;
• сварки электродами с рутиловым покрытием (всегда только такой угол наклона);
• выполнения корневых швов в нижних и горизонтальных положениях;
• узких мест разделки металлов;
• стыковых швов швеллера;
• угловых соединений труб;
• сварки электродом “впритык”;
• сварочных работ чрезмерно короткой дугой.

Во всех остальных случая угол наклона электрода выбирается по правилу баланса: жидкий шлак не должен забегать перед электродом, но и не должен в большом количестве оставаться позади.

Суммируя выше изложенное можно сделать вывод, что подбор угла наклона для электрода — это дело техники, которая осваивается с опытом работы. Все общие рекомендации выполняются сварщиком с учетом собственных субъективных критериев оценки качества и удобства работы. На процесс работы сварщика влияет еще много факторов, которые нельзя учесть в теории.

Похожие статьи

• Положение при сварке — как располагается шов и электрод
• Сварка труб под давлением — сложно ли это на практике?
• Швы сварки: виды и основные классификационные признаки
• Сварочные швы: виды соединений