Текущая страница: 1 (всего у книги 17 страниц)

Евгений Максимович Костенко

Сварочные работы: Практическое пособие для электрогазосварщика

Введение

В условиях научно-технического прогресса особенно важно развитие определяющих его областей науки, техники и производства. К ним могут быть отнесены сварка и резка металлов, которые во многих отраслях промышленности являются одними из основных факторов, определяющих темпы технического прогресса, и оказывают существенное влияние на эффективность общественного производства. Практически нет ни одной отрасли машиностроения, приборостроения и строительства, в которой не применялись бы сварка и резка металлов.

Сварное исполнение многих видов металлоконструкций позволило наиболее эффективно использовать заготовки, полученные прокаткой, гибкой, штамповкой, литьем и ковкой, а также металлы с различными физико-химическими свойствами. Сварные конструкции по сравнению с литыми, коваными, клепаными и т. п. являются более легкими и менее трудоемкими. С помощью сварки получают неразъемные соединения почти всех металлов и сплавов различной толщины – от сотых долей миллиметра до нескольких метров.

Основоположниками электрической дуговой сварки металлов и сплавов являются русские ученые и изобретатели.

По уровню развития сварочного производства СССР являлся ведущей страной в мире. И впервые осуществил эксперимент по ручной сварке, резке, пайке и напылению металлов в открытом космосе.

Успешно ведутся работы в специализированном институте сварочного профиля – Институте электросварки им. Е. О. Патона АН Украины (ИЭС).

Рост технического прогресса – введение в эксплуатацию сложного сварочного оборудования, автоматических линий, сварочных роботов и т. д. – повышает требования к уровню общеобразовательной и технической подготовки кадров рабочих-сварщиков. Цель настоящей книги – помочь учащимся профессионально-технических училищ, учебно-курсовых комбинатов, а также учащимся при подготовке на производстве освоить профессию электрогазосварщика.

Раздел первый

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРКЕ, СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ И ШВАХ

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ВИДОВ СВАРКИ

1. Общие сведения об основных видах сварки

Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их нагревании или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого (в соответствии с существующими стандартами).

Различают два основных наиболее распространенных вида сварки: сварку плавлением и сварку давлением.

Сущность сварки плавлением состоит в том, что металл по кромкам свариваемых частей оплавляется под действием теплоты источника нагрева. Источником нагрева могут быть электрическая дуга, газовое пламя, расплавленный шлак, плазма, энергия лазерного луча. При всех видах сварки плавлением образующийся жидкий металл одной кромки соединяется и перемешивается с жидким металлом другой кромки, создается общий объем жидкого металла, который называется сварочной ванной. После затвердевания металла сварочной ванны получается сварной шов.

Сущность сварки давлением состоит в пластическом деформировании металла по кромкам свариваемых частей путем их сжатия под нагрузкой при температуре ниже температуры плавления. Сварной шов получается в результате пластической деформации. Сваркой давлением хорошо свариваются только пластические металлы: медь, алюминий, свинец и др. (холодная сварка).

Среди большого разнообразия различных видов сварки плавлением ведущее место занимает дуговая сварка, при которой источником теплоты является электрическая дуга.

В 1802 г. русский ученый В. В. Петров открыл явление электрического дугового разряда и указал на возможность использования его для расплавления металлов. Своим открытием Петров положил начало развитию новых отраслей технических знаний и науки, получивших в дальнейшем практическое применение в электродуговом освещении, а затем при электрическом нагреве, плавке и сварке металлов.

В 1882 г. ученый-инженер Н. Н. Бенардос, работая над созданием крупных аккумуляторных батарей, открыл способ электродуговой сварки металлов неплавящимся угольным электродом. Им был разработан способ дуговой сварки в защитном газе и дуговая резка металлов.

Ученый-инженер Н. Г. Славянов в 1888 г. предложил производить сварку плавящимся металлическим электродом. С именем Славянова связано развитие металлургических основ электрической дуговой сварки, создание первого автоматического регулятора длины дуги и первого сварочного генератора. Им были предложены флюсы для получения высококачественного металла сварных швов. (В Московском политехническом музее имеется подлинный сварочный генератор Славянова и экспонируются образцы сварных соединений.)

В 1924-1935 гг. применяли в основном ручную сварку электродами с тонкими ионизирующими (меловыми) покрытиями. В эти годы под руководством академика В. П. Вологдина были изготовлены первые отечественные котлы и корпуса нескольких судов. С 1935-1939 гг. стали применяться толстопокрытые электроды. Для электродных стержней использовали легированную сталь, что позволило использовать сварку для изготовления промышленного оборудования и строительных конструкций. В процессе развития сварочного производства, под руководством Е. О. Патона (1870-1953), была разработана технология сварки под флюсом. Сварка под флюсом позволила увеличить производительность процесса в 5-10 раз, обеспечить хорошее качество сварного соединения за счет увеличения мощности сварочной дуги и надежной защиты расплавленного металла от окружающего воздуха, механизировать и усовершенствовать технологию производства сварных конструкций. В начале 50-х годов Институтом электросварки им. Е. О. Патона была разработана электрошлаковая сварка, что позволило заменить литые и кованые крупногабаритные детали сварными; заготовки стали более транспортабельными и удобными при сборке-монтаже.

Промышленное применение с 1948 г. получили способы дуговой сварки в инертных защитных газах: ручная – неплавящимся электродом, механизированная и автоматическая – неплавящимся и плавящимся электродом. В 1950-1952 гг. в ЦНИИТмаше при участии МВТУ и ИЭС им. Е. О. Патона была разработана сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей в среде углекислого газа – процесс высокопроизводительный и обеспечивающий хорошее качество сварных соединений. Сварка в среде углекислого газа составляет около 30 % объема всех сварочных работ в нашей стране. Разработкой этого способа сварки руководил доктор наук, профессор К. Ф. Любавский.

В эти же годы французскими учеными был разработан новый вид электрической сварки плавлением, получивший название электроннолучевой сварки.

Этот способ сварки применяется и в нашей промышленности. Впервые в открытом космосе была осуществлена автоматическая сварка и резка в 1969 г. космонавтами В. Кубасовым и Г. Шониным. Продолжая эти работы, в 1984 г. космонавты С. Савицкая и В. Джанибеков провели в открытом космосе ручную сварку, резку и пайку различных металлов.

К сварке плавлением относится также газовая сварка, при которой для нагрева используется тепло пламени смеси газов, сжигаемой с помощью горелки (в соответствии с существующими стандартами). Способ газовой сварки был разработан в конце прошлого столетия, когда началось промышленное производство кислорода, водорода и ацетилена. В этот период газовая сварка являлась основным способом сварки металлов и обеспечивала получение наиболее прочных соединений. Наибольшее распространение получила газовая сварка с применением ацетилена. С развитием сети железных дорог и вагоностроения газовая сварка не могла обеспечить получение конструкций повышенной надежности. Большее распространение получает дуговая сварка. С созданием и внедрением в производство высококачественных электродов для ручной дуговой сварки, а также разработкой различных методов автоматической и механизированной дуговой сварки под флюсом и в среде защитных газов, контактной сварки газовая сварка вытеснялась из многих производств. Тем не менее, газовая сварка применяется во многих отраслях промышленности при изготовлении и ремонте изделий из тонколистовой стали, сварке изделий из алюминия и его сплавов, меди, латуни и других цветных металлов и их сплавов; наплавочных работах. Разновидностью газопламенной обработки является газотермическая резка, которая широко применяется при выполнении заготовительных операций при раскрое металла.

К сварке с применением давления относится контактная сварка, при которой используется также тепло, выделяющееся в контакте свариваемых частей при прохождении электрического тока. Различают точечную, стыковую, шовную и рельефную контактную сварку.

Основные способы контактной сварки разработаны в конце прошлого столетия. В 1887 г. Н. Н. Бенардос получил патент на способы точечной и шовной контактной сварки между угольными электродами. Позднее эти способы контактной сварки, усовершенствованные применением электродов из меди и ее сплавов, стали наиболее распространенными.

Контактная сварка занимает ведущее место среди механизированных способов сварки. В автомобилестроении контактная точечная сварка является основным способом соединения тонколистовых штампованных конструкций. Кузов современного легкового автомобиля сварен более чем в 10 000 точек. Современный авиалайнер имеет несколько миллионов сварных точек. Стыковой сваркой сваривают стыки железнодорожных рельсов, стыки магистральных трубопроводов. Шовная сварка применяется при изготовлении бензобаков. Рельефная сварка является наиболее высокопроизводительным способом сварки арматуры для строительных железобетонных конструкций.

Особенность контактной сварки – высокая скорость нагрева и получение сварного шва. Это создает условия применения высокопроизводительных поточных и автоматических линий сборки узлов автомобилей, отопительных радиаторов, элементов приборов и радиосхем.

Контрольные вопросы:

1. Что называется сваркой и какие основные два вида сварки вы знаете?

2. Расскажите о сущности сварки плавлением и сварки давлением.

3. Расскажите о новых видах сварки.

4. Что вы знаете о применении газовой сварки?

5. Что вы знаете о контактной сварке и ее достоинствах?

2. Классификация сварки плавлением

Сварку плавлением в зависимости от различных способов, характера источников нагрева и расплавления свариваемых кромок деталей можно условно разделить на следующие основные виды:

электрическая дуговая, где источником тепла является электрическая дуга;

электрошлаковая сварка, где основным источником теплоты является расплавленный шлак, через который протекает электрический ток;

электронно-лучевая, при которой нагрев и расплавление металла производится потоком электронов;

лазерная, при которой нагрев и расплавление металла происходит сфокусированным мощным лучом микрочастиц – фотонов;

газовая, при которой нагрев и расплавление металла происходит за счет тепла пламени газовой горелки.

Более подробную классификацию можно провести и по другим характеристикам, выделив сварку плавящимся и неплавящимся электродом, дугой прямого и косвенного действия; открытой дугой, под флюсом, в среде защитного газа, дуговой плазмой.

Классификация дуговой сварки производится также в зависимости от степени механизации процесса сварки, рода и полярности тока и т. д.

По степени механизации различают сварку ручную, механизированную (полуавтоматом) и автоматическую. Каждый из видов сварки в соответствии с этой классификацией характеризуется своим способом зажигания и поддержания определенной длины дуги; манипуляцией электродом для придания свариваемому шву нужной формы; способом перемещения дуги по линии наложения шва и прекращения процесса сварки.

При ручной сварке указанные операции выполняются рабочим-сварщиком вручную без применения механизмов (рис. 1).

При сварке на полуавтомате плавящимся электродом механизируются операции по подаче электродной проволоки в сварочную зону, а остальные операции процесса сварки осуществляются сварщиком вручную (рис. 2).

При автоматической сварке механизируются операции по возбуждению дуги и перемещению ее по линии наложения шва с одновременным поддержанием определенной длины дуги (рис. 3). Автоматическая сварка плавящимся электродом производится, как правило, сварочной проволокой диаметром 1-6 мм; при этом режимы сварки (сварочный ток, напряжение дуги, скорость перемещения дуги и др.) более стабильны. Этим обеспечивается качество сварного шва по его длине, однако требуется более тщательная подготовка к сборке деталей под сварку.

Рис. 1. Схема ручной сварки покрытым электродом: 1 – сварочная дуга; 2 – электрод; 3 – электрододержатель; 4 -сварочные провода; 5 – источник питания (сварочный трансформатор или выпрямитель); 6 – свариваемая деталь, 7 – сварочная ванна; 8 -сварной шов; 9 – шлаковая корка

Рис. 2. Схема механизированной (полуавтоматом) сварки под слоем флюса: 1 – держатель; 2 – гибкий шланг, 3 – кассета со сварочной проволокой; 4 – подающий механизм; 5 -источник питания (выпрямитель), 6 – свариваемая деталь; 7 – сварной шов; 8 – шлаковая корка; 9 -бункер для флюса

Рис. 3. Схема автоматической дуговой сварки под слоем флюса: 1 – дуга; 2 – газовый пузырь (полость); 3 – сварочная головка; 4 – тележка (сварочный трактор); 5 – пульт управления; 6 -кассета со сварочной проволокой; 7 – свариваемая деталь; 8 – сварочная ванна; 9 – сварной шов; 10 – шлаковая корка; 11 – расплавленный флюс; 12 – нерасплавленный флюс

Контрольные вопросы:

1. Назовите основные виды сварки плавлением.

2. Что вы знаете о механизированных способах сварки?

3. Каковы особенности автоматической сварки?

3. Сущность основных способов сварки плавлением

При электрической дуговой сварке энергия, необходимая для образования и поддержания дуги, поступает от источников питания постоянного или переменного тока.

В процессе электрической дуговой сварки основная часть теплоты, необходимая для нагрева и плавления металла, получается за счет дугового разряда (дуги), возникающего между свариваемым металлом и электродом. При сварке плавящимся электродом под воздействием теплоты дуги кромки свариваемых деталей и торец (конец) плавящегося электрода расплавляются и образуется сварочная ванна. При затвердевании расплавленного металла образуется сварной шов. В этом случае сварной шов получается за счет основного металла и металла электрода.

К плавящимся электродам относятся стальные, медные, алюминиевые; к неплавящимся – угольные, графитовые и вольфрамовые. При сварке неплавящимся электродом сварной шов получается только за счет расплавления основного металла и металла присадочного прутка.

При горении дуги и плавлении свариваемого и электродного металлов необходима защита сварочной ванны от воздействия атмосферных газов – кислорода, азота и водорода, так как они могут проникать в жидкий металл и ухудшать качество металла шва. По способу защиты сварочной ванны, самой дуги и конца нагреваемого электрода от воздействия атмосферных газов дуговая сварка разделяется на следующие виды: сварка покрытыми электродами, в защитном газе, под флюсом, самозащитной порошковой проволокой и со смешанной защитой.

Покрытый электрод представляет собой металлический стержень с нанесенной на его поверхность обмазкой. Сварка покрытыми электродами улучшает качество металла шва. Защита металла от воздействия атмосферных газов осуществляется за счет шлака и газов, образующихся при плавлении покрытия (обмазки). Покрытые электроды применяются для ручной дуговой сварки, в процессе которой необходимо подавать электрод в зону горения дуги по мере его расплавления и одновременно перемещать дугу по изделию с целью формирования шва (см. рис. 1).

При сварке под флюсом сварочная проволока и флюс одновременно подаются в зону горения дуги, под воздействием теплоты которой плавятся кромки основного металла, электродная проволока и част флюса. Вокруг дуги образуется газовый пузырь, заполненный парами металла и материалов флюса. По мере перемещения дуги расплавленный флюс всплывает на поверхность сварочной ванны, образуя шлак Расплавленный флюс защищает зону горения дуги от воздействия атмосферных газов и значительно улучшает качество металла шва Сварка под слоем флюса применяется для соединения средних и больших толщин металла на полуавтоматах и автоматах (см. рис. 3).

Сварку в среде защитных газов выполняют как плавящимся элек тродом, так и неплавящимся с подачей в зону горения дуги присадоч ного металла для формирования сварного шва.

Сварка может быть ручной, механизированной (полуавтоматом и автоматической. В качестве защитных газов применяют углекислый газ, аргон, гелий, иногда азот для сварки меди. Чаще применяются смеси газов: аргон + кислород, аргон + гелий, аргон + углекислый газ + ккислород и др. В процессе сварки защитные газы подаются в зон горения дуги через сварочную головку и оттесняют атмосферные газы от сварочной ванны (рис. 4). При электрошлаковой сварке тепло, идущее на расплавление металла изделия и электрода, выделяется под воздействием электрического тока, проходящего через шлак. Сварк осуществляется, как правило, при вертикальном расположении свариваемых деталей и с принудительным формированием металла шв (рис. 5). Свариваемые детали собираются с зазором. Для предотвращения вытекания жидкого металла из пространства зазора и формирования сварного шва по обе стороны зазора к свариваемым деталям прижимаются охлаждаемые водой медные пластины или ползуны. По мере охлаждения и формирования шва ползуны перемещаются снизу вверх.

Рис. 4. Схема сварки в среде защитных газов плавящимся (а) и неплавящимся (б) электродом. 1 – сопло сварочной головки; 2 – сварочная дуга; 3 – сварной шов; 4 – свариваемая деталь; 5 – сварочная проволока (плавящийся электрод); 6 – подающий механизм

Рис. 5. Схема электрошлаковой сварки:

1 – свариваемые детали; 2 – фиксирующие скобы; 3 – сварной шов; 4 – медные ползуны (пластины); 5 – шлаковая ванна; 6 – сварочная проволока; 7 – подающий механизм; 8 – токоподводящий направляющий мундштук; 9 – металлическая ванна; 10 – карман – полость для формирования начала шва, 11 – выводные планки

Обычно электрошлаковую сварку применяют для соединения деталей кожухов доменных печей, турбин и других изделий толщиной от 50 мм до нескольких метров. Электрошлаковый процесс применяют также для переплава стали из отходов и получения отливок.

Электронно-лучевая сварка производится в специальной камере в глубоком вакууме (до 13-105 Па). Энергия, необходимая для нагрева и плавления металла, получается в результате интенсивной бомбардировки места сварки быстро движущимися в вакуумном пространстве электронами. Вольфрамовый или металлокерамический катод излучает поток электронов под воздействием тока низкого напряжения. Поток электронов фокусируется в узкий луч и направляется на место сварки деталей. Для ускорения движения электронов к катоду и аноду подводится постоянное напряжение до 100 кВ. Электронно-лучевая сварка широко применяется при сварке тугоплавких металлов, химически активных металлов, для получения узких и глубоких швов с высокой скоростью сварки и малыми остаточными деформациями (рис. 6).

Лазерная сварка – эта сварка плавлением, при которой для нагрева используется энергия излучения лазера. Термин «лазер» получил свое название по первым буквам английской фразы, которая в переводе означает: «усиление света посредством стимулированного излучения».

Современные промышленные лазеры и системы обработки материалов показали существенные преимущества лазерной технологии во многих специальных отраслях машиностроения. Промышленные СО2-лазеры и твердотельные снабжены микропроцессорной системой управления и применяются для сварки, резки, наплавки, поверхностной обработки, прошивки отверстий и других видов лазерной обработки различных конструкционных материалов. С помощью СО2-лазера производится резка как металлических материалов, так и неметаллических: слоистых пластиков, стеклотекстолита, гетинакса и др. Лазерная сварка и резка обеспечивают высокие показатели качества и производительности.

Рис. 6. Схема формирования пучка электронов при электронно-лучевой сварке: 1 – катодная спираль; 2 – фокусирующая головка; 3 – первый анод с отверстием; 4 – фокусирующая магнитная катушка для регулирования диаметра пятна нагрева на детали; 5 – магнитная система отклонения пучка; 6 – свариваемая деталь (анод); 7 – высоковольтный источник постоянного тока; 8 – сфокусированный пучок электронов; 9 – сварной шов

Контрольные вопросы:

1. Что такое сварочная ванна?

2. Из чего состоит металл сварного шва при сварке плавящимся и неплавящимся электродами?

3. Какие функции выполняют плавящиеся и неплавящиеся электроды?

4. Для чего необходима защита сварочной ванны, дуги и конца нагретого электрода?

5. На какие виды подразделяется электрическая сварка плавлением по способу защиты?

6. Расскажите, в чем сущность сварки покрытыми электродами?

7. За счет чего осуществляется защита зоны горения дуги при сварке под слоем флюса?

8. В чем сущность сварки в защитных газах?

9. Кратко охарактеризуйте электрошлаковую сварку.

10. Каковы достоинства электронно-лучевой и лазерной сварки?

Чтобы разобраться в том, как научиться , следует сначала выяснить, что же именно представляют собой подобные аппараты. Сварочный инвертор имеет довольно компактную конструкцию, переносить его с одного места на другое значительно легче по сравнению с обыкновенным сварочным аппаратом, работающим на основе трансформатора. Кроме того, работать с современным устройством значительно удобнее.

Сваривать металлические элементы при помощи инвертора достаточно надежно можно только в случае, если знать хотя бы приблизительное его устройство. Прежде всего, конструкция данного оборудования занимает не слишком много места: все необходимые детали помещаются в малогабаритном металлическом ящике, который в длину не превышает полуметра, в ширину обычно не больше 20 см, а в высоту – порядка 30 см. Общая масса конструкции составляет порядка 10 кг.

Принцип его работы заключается в выдаче электрического тока с подходящей силой и напряжением. Инвертор выдает в районе свариваемой поверхности постоянный ток, формируемый из переменного напряжения, находящегося в бытовой сети, – 220 В.

У аппаратов всегда имеются две клеммы – катод, или отрицательно заряженный проводник, и анод – положительный. Одна из них используется для подключения электрода, а другая соединяется с металлом, который будет свариваться. После того как начинает подаваться напряжение, формируется единая электрическая цепь. Если сделать ей незначительный разрыв, величина которого будет составлять всего лишь несколько миллиметров (как правило, не больше 8), то в этом месте осуществляется ионизация воздуха и возникает соответствующая электрическая дуга.

Чтобы правильно , следует понимать, что основная масса тепла выделяется именно в электрической дуге, которая горит при температуре порядка 7000 градусов. Это позволяет качественно расплавить кромки свариваемых металлических заготовок.

Когда дуга искрит, происходит расплавление не только кромок металла, но и самого электрода, в результате все эти материалы перемешиваются друг с другом. Если сварочные работы проводятся плохо, то шлак, который, как правило, значительно меньше по плотности по сравнению с металлом, будет оставаться в толще металла. Это значительно снижает качество получаемого сварного соединения.

Обычно шлак выходит на поверхность и не допускает, чтобы свариваемые элементы окислялись кислородом, содержащимся в воздухе, или же начинали поглощать азот из окружающей среды. После того как расплавленный металл начнет застывать, происходит формирование сварного соединения.

Основные параметры сварных работ

Чтобы перенять опыт видавших виды сварщиков, нужно разобраться с таким понятием, как полярность тока, потому что она бывает прямой и обратной. Первая формируется в случае, если ток протекает от катода к аноду. Обратная полярность получается при противоположной ситуации.

Если человек знает, как правильно варить, то он поймет, что наивысшая температура будет формироваться на клемме, от которой начинает проистекать электрический ток. При использовании прямой полярности температура будет выше непосредственно на заготовках. Как правило, подобной технологией пользуются сварщики, которые только начинают постигать азы данного ремесла.

При обратной полярности более высокая температура формируется на электроде. Данная технология полезна при проведении работ с листами металла незначительной толщины, а также при работе с металлами, которые не слишком хорошо реагируют на перегрев, что может привести к порче заготовки.

Немаловажную роль играет толщина электрода или сварной проволоки. Этот показатель напрямую зависит от того, насколько толстыми будут свариваемые детали. В принципе, от этого показателя следует отталкиваться при выборе силы тока. Получается, что чем выше толщина электрода, тем большую силу электрического тока нужно подавать на него.

Также следует учитывать, что на показатель силы тока оказывает непосредственное влияние местоположение шва – горизонтального, вертикального, потолочного и так далее. Для постепенного освоения инверторной сварки следует тщательно изучить таблицу, где приводятся соответствующие силы тока, диаметры электродов и другие немаловажные показатели, касающиеся проведения сварных работ.

Каковы главные положительные качества инвертора?

Инверторный аппарат гораздо удобнее для проведения сварочных работ. Даже большинство профессиональных сварщиков говорят о том, что подобная технология значительно лучше и проще по сравнению с примитивным трансформатором. Благодаря применению данного изделия можно не только с легкостью сформировать дугу, но и получить ее в конечном счете максимально устойчивую.

Подобный эффект позволяет не допустить чрезмерно сильного разбрызгивания металла. Инвертор хорош еще и тем, что в нем предусмотрен целый ряд разного рода дополнительных характеристик. В частности, одной из наиболее полезных функций является так называемый «Горячий старт», который позволяет сделать сварочный ток в самом начале проведения работ как можно более сильным. Это позволяет сформировать дугу значительно проще и быстрее.

Еще одной функцией является «Сильная дуга». Данный элемент активируется только в случае, если электрод чересчур близко подошел к свариваемым элементам. При подобном развитии событий аппарат будет увеличивать силу тока в автоматическом режиме. Это позволяет расплавлять металл как можно быстрее, чтобы электрод не прилипал к заготовкам.

Третьим полезным качеством является опция «Антизалип». В случае необходимости она делает электрический ток наиболее низким, чтобы электрод можно было очень быстро оторвать от поверхности металла и продолжить выполнение работ. Функция очень полезна для тех, кто пока полностью не разобрался в том, как правильно оторвать электрод от заготовки.

Инвертор представляет собой довольно экономичный аппарат. Если рассматривать электроды с диаметром 3 мм, то для их качественного использования вполне достаточно установить напряжение с мощностью 4 кВт – это в полной мере соответствует нормальному параллельному подключению двух электрических чайников.

Экономичность конструкции в плане потребления электрического тока позволяет буквально в течение одного сезона оправдать довольно высокую стоимость инверторного сварочного аппарата.

Какие меры, касающиеся техники безопасности, необходимо соблюдать?

Чтобы разобраться, как варить инверторной сваркой, сначала следует уяснить основные нормы безопасности. Дело в том, что сварочные работы отличаются особой опасностью для здоровья и жизни человека, поэтому к ним следует подходить с осторожностью.

• Перед тем как приступить к выполнению работ, нужно очистить прилегающее пространство от деревянных предметов и других вещей, способных быстро воспламениться. Этот момент очень важен именно для тех людей, которые только начинают осваивать сварку. Электроды, шлак, расплавленный металл отличаются очень высокой температурой, что может стать причиной быстрого возгорания.
• На себя следует надеть плотную одежду, по возможности закрывающую все тело: длинные плотные брюки, куртку или кофту с длинными рукавами. Это делается для того, чтобы капли расплавленного металла не смогли попасть на кожу и вызвать сильный термический ожог.
• Глаза и лицо необходимо защитить специальной маской со встроенным темным стеклом или светофильтром. Оно не будет пропускать солнечный свет, но горение дуги будет прекрасно видно, также этот фильтр позволит хорошенько рассмотреть, как происходит расплавление металла и заполнение сварного шва.
• Если дуга горит, но сваривания металла не происходит, то это может сказать о неисправности аппарата или недостаточной силе тока. Прибавить ее можно на рабочей панели оборудования. Если это не помогло, то инструмент следует сразу обесточить, так как наверняка внутри него произошла какая-то поломка. Она может вызвать поражение электрическим током.
• Категорически запрещается работать во влажную погоду, при слишком низких температурах и других неблагоприятных атмосферных явлениях, потому что это также зачастую вызывает удар током.
• Не следует наблюдать за проведением или выполнением сварных работ без защитного стекла – это вызывает сильный ожог роговицы, от которого придется восстанавливаться в течение нескольких дней. Ожоги этого плана бывают различными: слабая степень характеризуется возникновением перед глазами светлых пятен; средняя степень начинается с ощущения песка в глазах; сильная может вызвать частичную или абсолютную потерю зрения.

Как правильно зажечь дугу?

Люди, стремящиеся выяснить, как научиться варить сварочным инвертором, должны сначала потренироваться правильно зажигать дугу и поддерживать ее горение в течение всего периода проведения работ.

На первом этапе следует подключить клеммы в зависимости от того, с какой полярностью планируется работать – прямой или обратной. Если опыта в сварке на настоящий момент совсем нет, то нужно использовать только прямое подключение. Начинающему сварщику лучше брать универсальные электроды, подходящие для большинства металлов: их диаметр составляет 3 мм.

Применять более толстые электроды нежелательно, так как они могут вызвать серьезное колебание дуги и нестабильное ее горение. Работа с подобными расходными материалами требует лучших навыков.

Поначалу нужно установить силу тока, равную 100 А. Использование маски с непривычки может вызвать некоторый дискомфорт, однако для сохранения зрения им можно и пожертвовать. Перед непосредственным розжигом дуги нужно слегка постучать электродом по металлу, чтобы сбить обмазку с его края.

Поджигать дугу можно одним из следующих способов:

• чирканье;
• легкое касание.

Если принять во внимание все рассмотренные моменты, то разобраться, как варить сварочным инвертором, будет не слишком сложно. Тем более, что он может использоваться для различных материалов.

Сварку применяют во многих отраслях экономики РФ. Сварщики работают на строительных площадках, при этом занимаясь созданием подземных и наземных конструкций. Они работают на автомобильных заводах, энергетических комплексах, сельском хозяйстве и на нефтеперерабатывающих предприятиях.

Многие мужчины время от времени используют сварку при решении ремонтных работ в своих жилищах, сварочный шов считается одним из надежнейших способов для соединения деталей

Кроме того, оцинкованные трубы имеют приятный внешний вид, поэтому их часто используют при создании оригинального дизайна того или иного здания или сооружения.

Таким же образом делается сварка оцинкованного металла, который применяют в строительстве.

Самостоятельная сварка считается сложным занятием. Прежде чем приступить к такой работе, надо изучить правила сварочного процесса и научиться выполнять лёгкие сварочные работы для начинающих специалистов в этом деле.

Самостоятельно научится владеть техникой получения сварочного шва достаточно несложно, а данный навык принесёт немало пользы. Хорошо изученный процесс позволит выполнять работы разного уровня сложности от сваривания двух материалов до изготовления мангала, скамеек, каркаса теплиц. Но перед реализацией задуманного необходимо изучить теорию, подобрать необходимое оборудование и материалы, просмотреть учебное видео и наконец-то приступать к практике.

Сварочный шов - самый простой, быстрый и надёжный способ соединения металлических деталей. Сварка используется не только в промышленности, но и доступна для начинающих мастеров. Начинать необходимо с простых приёмов и постепенно совершенствовать мастерство.

Подготовительный этап.

Прежде всего понадобится подобрать и приобрести необходимое для выполнения работ оборудование:

• сварочный аппарат
• электроды
• защитный щиток или так называемая маска сварщика
• рукавицы или защитные перчатки, костюм

Сварочные аппараты бывают нескольких типов: сварочный трансформатор, более сложный сварочный выпрямитель, наиболее подходящий сварочный инвертор. Сварочный инвертор - лучший вариант для начинающего. Легкий, что еще важно, компактный, имеет плавную, как говорят профессионалы, регулировку тока, лёгкое зажигание.

Электроды необходимы для подведения тока для сваривания ко шву и путём расплавления, благодаря высокой температуре, скрепляют детали. Профессионалы считают оптимальным для начинающих электроды- металлические стержни со специальной обмазкой диаметром 3 мм.

Защитный щиток бережет глаза сварщика от термальных ожогов, которые можно получить из-за воздействия яркого и опасного для зрения излучения, а лицо от раскаленных, разлетающихся в разные стороны брызг металла. Существует огромное количество технологий и разновидностей защитных щитков и масок, разобраться в них поможет профессиональный сайт http://svarochnyemaski.ru. Большой ассортимент данного ресурса поможет выбрать щитки любой сложности и ценовой категории.

Рукавицы выбирают из брезента, либо подойдут замшевые перчатки. ХБ и трикотажные не подойдут.

Первые шаги начинающего сварщика.

Как и во всём начинать необходимо с простого. Взять ненужный кусок металла, очистить его от ржавчины и загрязнений. Вставить электрод в держатель сварочного аппарата и выставить необходимый ток.
Зажечь дугу несильными постукиваниями по материалу и выдерживать расстояние до детали от 3 до 5 мм. Электрод вести плавно, без прерываний, при этом совершая колебания между свариваемыми деталями.
Отбить шлак от шва. Шов должен быть равномерным и без дефектов.

От постоянства зазора и его величины напрямую зависит качество шва. Получать первый опыт желательно под присмотром опытного сварщика, но и без него вполне можно получить положительный результат.

Квартира, а тем более частный дом, нуждаются в регулярном проведении обслуживающих и ремонтных работ. Домашнему умельцу приходится быть универсалом, способным выполнять множество различных работ. Именно поэтому мастера хотят освоить как можно больше технологий.

Одной из наиболее востребованных является сварка. Практика показывает, что электросварка для начинающих проста и доступна любому, кто хочет научиться ее использовать.

Электрическим называют один из методов сварки, когда для нагрева и последующего расплавления металлов применяется электрическая дуга. Температура последней доходит до 7000 градусов С, что намного превышает температуру плавления большинства металлов.

Процесс электросварки протекает следующим образом. Для образования и поддержания в рабочем состоянии электрической дуги подается ток от сварочного прибора к электроду.

В процессе сварки основной металл и металлическая сердцевина электрода расплавляются и перемешиваются, образуя прочный и неразрывный шов

Когда электродный стержень касается свариваемой поверхности, проходит сварочный ток. Под его воздействием и воздействием электрической дуги электрод и металлические кромки свариваемых элементов начинают плавиться. Из расплава образуется, как говорят сварщики, сварочная ванна, в которой расплавленный электрод перемешивается с основным металлом.

На поверхность ванны всплывает расплавленный шлак, который образует защитную пленку. После отключения дуги металл постепенно остывает, образуя шов, покрытый окалиной. После полного остывания материала ее счищают.

Для сварки могут использоваться неплавящиеся и плавящиеся электроды. В первом случае для образования сварочного шва в расплав вводят присадочную проволоку, во втором этого не требуется. Для образования и последующего поддержания в рабочем состоянии электрической дуги используется специальное оборудование.

Что нужно для сварки в домашних условиях?

Для проведения работ потребуется, прежде всего, сварочный аппарат. Существует несколько его разновидностей. Определимся, какому из них отдать предпочтение.

• . Отличительная особенность заключается в возможности вырабатывать электрическую энергию и использовать ее на создание дуги. Будет полезен там, где нет источника тока. Имеет внушительные габариты, поэтому не очень удобен в работе.
• Сварочный трансформатор . Прибор преобразует переменное напряжение, подающееся от сети, в переменное напряжение другой частоты, что необходимо для сварки. Аппараты просты в эксплуатации, но имеют значительные габариты и негативно реагируют на возможные скачки сетевого напряжения.
• Сварочный выпрямитель . Устройство, которое преобразовывает подающееся от сети напряжение в постоянный ток, необходимый для образования электрической дуги. Отличаются компактностью и высокой эффективностью работы.

Для работы в домашних условиях предпочтителен выпрямитель инверторного типа. Их обычно называют просто инверторами. Оборудование имеет весьма компактные размеры. При работе его вешают на плечо. Принцип работы устройства достаточно прост. Оно преобразует высокочастотный ток в постоянный. Работа с током такого типа обеспечивает максимально качественный сварной шов.

Сварочный генератор может работать при отсутствии сети. Он сам вырабатывает ток. Система очень громоздкая, работать с нею достаточно сложно

Инверторы экономичны, работают от бытовой сети. Помимо этого, именно с ними лучше работать новичку. Они предельно просты в эксплуатации и обеспечивают стабильную дугу.

К недостаткам инверторов можно отнести более высокую, чем у других приборов, стоимость, чувствительность к попаданию пыли, влаги и к скачкам напряжения. При выборе инвертора для домашней сварки обращают внимание на диапазон значений сварочного тока. Минимальное значение – 160-200А.

Дополнительные функции оборудования могут облегчить работу для новичка. Из таких приятных «бонусов» стоит отметить Hot Start, что означает повышение начального тока, подающегося в момент поджига сварочной дуги. Благодаря этому дугу активировать намного легче.

Функция Anti-Stick автоматически уменьшает сварочный ток если электродный стержень залип. Это облегчает его отрыв. Функция Arc Force увеличивает сварочный ток, если электрод подносят к изделию слишком быстро. Залипания в таком случае не происходит.

Кроме сварочного аппарата любого типа понадобятся электроды. Их марку лучше всего подобрать по специальной таблице, в которой указывается тип свариваемого материала.

Потребуется также сварочная маска. Лучше всего та, что надевается на голову. Модели, которые требуется держать в руке, крайне неудобны.

Работать со сваркой нужно только в защитном костюме. Специальная маска защитит глаза от ультрафиолета и брызг, плотный костюм и брезентовые перчатки предотвратят ожоги

В маске может быть простое затемненное стекло или так называемый «хамелеон». Последний вариант предпочтительнее, поскольку при появлении дуги стекло автоматически затемняется. Работать необходимо только в специальной одежде, защищающей от брызг и ультрафиолета. Это может быть плотная х/б спецовка, сапоги или высокие ботинки, брезентовые или прорезиненные перчатки.

Технология электрической сварки

Учиться, как правильно варить детали электросваркой, лучше под руководством опытных сварщиков. Если это по каким-либо причинам не получается, можно пробовать самому. Для начала нужно грамотно организовать рабочее место. Это очень важно, поскольку сварка относится к высокотемпературным, а потому и пожароопасным процессам.

Для работы нужно выбрать верстак или любое другое основание, выполненное из негорючего материала. Деревянные столы и им подобные изделия категорически запрещены. Желательно, чтобы рядом с местом, где будет проводиться сварка, отсутствовали легко воспламеняемые предметы.

Около себя обязательно поставьте ведро с водой для ликвидации возможных очагов возгорания. Кроме того, нужно определить безопасное место, где будут складываться остатки использованных электродов. Даже самый маленький из них способен спровоцировать пожар.

В продаже можно найти сварочные электроды разных диаметров. Нужный размер стержня подбирается исходя из толщины свариваемого металла

Для первых самостоятельных швов нужно приготовить ненужный кусок металла и подобрать для него электроды. Специалисты рекомендуют в таких случаях использовать 3 мм стержни. Меньший диаметр используется для сваривания тонких листов, учиться на которых неудобно. Электроды большего диаметра требуют высокой мощности оборудования.

Начинаем с зачистки участка металла, на котором будет располагаться шов. Здесь не должно быть ржавчины и каких-либо загрязнений. После того, как деталь подготовлена, берем электрод и вставляем его в зажим сварочного аппарата. Затем берем зажим «заземление» и прочно крепим его на детали. Еще раз проверяем кабель. Он должен быть заправлен в держатель и хорошо изолирован.

Теперь нужно выбрать рабочую мощность тока для сварочного аппарата. Она подбирается по диаметру электрода. Выбранную мощность выставляем на панели сварочного оборудования.

Следующий шаг – поджиг дуги. Для этого электрод нужно поднести к детали под углом около 60° и очень медленно провести им по основанию. Должны появиться искры. Как только это произойдет, слегка прикасаемся электродом к детали и тут же приподнимаем его на высоту не более 5 мм.

Сварочный инвертор готов к работе. К нему подключены два кабеля: один с зажимом для электрода, второй с креплением заземления

В этот момент вспыхивает дуга, которую нужно поддерживать в течение всего времени работы. Ее длина должна составлять 3-5 мм. Это расстояние между концом электрода и заготовкой.

Поддерживая дугу в рабочем состоянии нужно помнить, что в процессе работы электрод выгорает и становится короче. При чрезмерном приближении электрода к заготовке может произойти залипание. В этом случае нужно слегка качнуть им в сторону. Дуга может и не зажечься с первого раза. Возможно, не хватает силы тока, тогда ее нужно увеличить.

После того, как начинающий сварщик научился поджигать дугу и удерживать ее в рабочем состоянии, можно приступать к наплавлению валика. Это простейшая из всех операций. Поджигаем дугу и начинаем очень плавно и аккуратно перемещать электрод вдоль будущего шва.

При этом выполняем колебательные движения, напоминающие полумесяц с небольшой амплитудой. Мы как бы «подгребаем» расплавленный металл к центру дуги. Таким образом должен получиться ровный шов, похожий на валик. На нем будут присутствовать небольшие волнообразные наплывы из металла. После остывания шва нужно сбить в него окалину.

Методики дуговой сварки — способы сваривания

Чтобы получить качественный шов, нужно научиться поддерживать, а затем и перемещать дугу. Особенно влияет на качество длина электрической дуги. Если она больше 5 мм, то считается длинной. В этом случае происходит азотирование и окисление расплавившегося металла. Он разбрызгивается каплями, шов при этом получается пористый и недостаточно прочный. При слишком короткой дуге может произойти непровар.

Электродный стержень может двигаться по разным траекториям. С опытом каждый сварщик выбирает «свой» вариант, а чаще комбинацию нескольких движений

Для выполнения сварки используются разные методики. Подробно рассмотрим основные.

Вариант #1: нижние стыковые соединения

Самый распространенный и простой способ соединения деталей. При толщине металла до 0,8 см используется двусторонняя сварка. Для соединений из металла тоньше 0,4 см выполняется только односторонняя сварка. Для работы выбираются электроды, диаметр которых равен толщине металла. Если она превышает 8 мм, сварку проводится с разделкой кромок. При этом угол разделки составляет порядка 30°.

Сварка выполняется в несколько проходов. Желательно использовать съемные подкладки из стали или меди во избежание прожогов. Первый проход выполняют электродом малого диаметра, не более 4 мм. В процессе выполнения первого шва очень важна его точность и глубина провара. После его наложения за кромками не должно быть проплавленного металла.

Для второго и всех последующих проходов используют электродные стержни большего диаметра. Их выбирают для качественного заполнения выемки, образовавшейся между кромками. Электрод медленно двигают вдоль шва, выполняя при этом колебательные движения, как бы раскачивая электрод из стороны в сторону, чтобы полностью заполнить пустоты расплавленным металлом.

Вариант #2: нижние угловые соединения

Опытные сварщики утверждают, что хороших результатов можно добиться, если сваривать углы «в лодочку». Это означает, что соединяемые детали устанавливаются под углом в 45° или другим. Таким образом обеспечивается максимально качественное проплавление стенок изделия, а опасность подреза и непровара уменьшается. Такой способ сварки позволяет за один проход наплавлять швы большого сечения.

Мастера напоминают, что сваривая угловое соединение таврового типа, поджигать электрическую дугу следует только на горизонтальной плоскости

Различают два вида сварки «в лодочку» – в симметричную и в несимметричную:

• В первом случае наклон деталей составляет 45°. Вероятность наплывов или подрезов одной из стенок минимальна. Сварку обратной и прямой полярности проводят на максимальных значениях тока. При проведении обратной по полярности сварки длина электрической дуги должна быть минимальной.
• Несимметричная «лодочка» предполагает, что детали наклоняют под углом в 60° или 30°. Такой вариант очень удобен, если работы выполняют в труднодоступных местах, поскольку амплитуда движения электрода невелика. Сварщик направляет дугу в самый корень шва, при этом нужно следить, чтобы она не вышла за пределы будущего шва. Также не разрешается наплавлять за один проход слишком большое количество металла.

Угловые соединения могут быть таврового типа, поэтому необходимо научиться, как правильно и без ошибок сваривать металл электросваркой в несколько проходов. Использование одного прохода возможно только в том случае, когда свариваются простые конструкции со сторонами, которые образуют угол 45° при угловом шве. Диаметр электрода в этом случае не может превышать толщину металла больше, чем на 0,15-0,3 см.

Стандартная многопроходовая тавровая сварка выполняется следующим образом. Для первого прохода берется электрод большего диаметра, чем те, что выбраны для последующих проходов. Например, используется электрод, размеры которого варьируются в пределах от 0,4 до 0,6 см.

Некоторые сварочные швы выполняются в несколько проходов. При этом размер электрода для первого прохода и для всех последующих отличается

Сварка проводится плавно, без поперечных колебательных движений. При выполнении остальных проходов они обязательно выполняются. Важно, чтобы амплитуда колебаний находилась в пределах допустимой ширины шва. Еще один значимый момент. При выполнении тавровой сварки углового соединения электрическую дугу следует всегда поджигать на полке, расположенной горизонтально.

При выполнении своими руками электросварки углов можно применять нахлесточный тип соединения. В этом случае свариваемые детали располагаются одна на другой с нахлестом. Дуга при прямой по полярности сварке должна быть короткой, при обратной – максимально короткой. Направляют дугу точно в корень соединения.

В процессе сваривания необходимо выполнять электродом небольшие по амплитуде возвратно-поступательные движения. Таким образом удастся равномерно разогреть всю область соединения. В этом случае сварочная ванна равномерно наполнится, и шов получится выпуклый и полноразмерный.

Вариант #3: вертикальные швы

Швы, направленные вертикально, выполняют только короткой дугой. Рабочая сила тока при этом должна быть на 10%-20% меньше, чем в процессе выполнения сваривания деталей в нижнем положении. Эти требования легко объяснимы. Меньшая сила тока предполагает, что расплавленный жидкий металл не станет стекать из сварочной ванны. Меньшая по размеру дуга более удобна в работе.

Сварка вертикальных швов имеет свои особенности. Они объясняются тем, что в таком положении жидкий металл может стекать по шву. Поэтому должен быть правильно выбран сварочный ток и угол наклона электрода

Опытные сварщики предпочитают варить вертикальные швы по направлению снизу вверх. Дугу поджигают в самой нижней точке будущего шва. После чего готовят небольшую горизонтально расположенную площадку, размеры которой соответствуют сечению будущего шва. Затем медленно продвигают электродный стержень вверх. При этом обязательно выполняются движения поперек соединения.

Они могут быть в виде елочки, угла или полумесяца. Последний вариант наиболее прост в выполнении. Кроме того, важно соблюдать правильное положение электрода. Теоретически лучше всего выполняется провар, если стержень расположен перпендикулярно шву, то есть горизонтально.

Практика показывает, что в таком положении электродного стержня жидкий металл стекает по шву. Чтобы этого избежать, угол наклона стержня выбирают в пределах 45°-50°. Это оптимальный при вертикальной сварке вариант. Для сваривания деталей в направлении снизу вверх выбирают электроды, диаметр которых не превышает 0,4 см.

Вариант #4: детали трубопровода

В домашних условиях часто приходится вспоминать, как заваривать электросваркой металлическую трубу. Сбоку детали обычно выполняется вертикальный шов, по окружности – горизонтальный. Трубы из стали сваривают встык. Все кромки обязательно хорошо провариваются.

Для того чтобы наплывы внутри трубы были минимальны, электрод подносится к изделию под углом не больше 45°. Ширина шва должна составить 0,6-0,8 см, высота – 0,2-0,3 см.

Сваривание труб проводится различными швами и на разных участках. В зависимости от толщины стенки детали и ее расположения выбирается диаметр электрода и тип шва

Перед началом сварочных работ соединяемые детали тщательно очищаются. Осматриваются торцы трубы. Если они деформированы, их выправляют или обрезают. Затем зачищают до металлического блеска кромки деталей изнутри и снаружи на расстояние как минимум 1 см от края. Затем приступают к сварке.

Стык сваривают не прерываясь до тех пор, пока он полностью не заварится. Для неповоротных стыков труб со стенками шириной до 0,6 мм выполняется два сварочных прохода, для изделий со стенками шириной от 0,6 до 1,2 см – три прохода, для деталей со стенками шире 1,9 см – четыре прохода. При этом каждый последующий шов накладывается только после того, как с предыдущего снята окалина.

Наиболее важно качество первого шва. В процессе его выполнения должны полностью расплавиться все притупления и кромки. Трещин, даже самых маленьких, быть не должно. Если они есть, их выплавляют либо вырубают. После чего фрагмент снова заваривается. Аналогично выполняется сварка поворотных труб.

Возможные дефекты сварочных соединений и швов

Электрическая сварка –это сложный процесс и не всегда все идет гладко. В результате ошибок в работе швы и соединения могут иметь различные дефекты, среди которых:

• Кратеры. Небольшие углубления в валике сварочного шва. Могут появляться в результате обрыва дуги или ошибки в выполнении конечного фрагмента шва.
• Поры. Сварочный шов становится пористым в результате загрязнения кромок деталей ржавчиной, маслом и др. Кроме того, пористость может появиться при слишком быстром охлаждении шва, при высокой скорости сварки и при работе непросушенными электродами.
• Подрезы. Выглядят как небольшие углубления с обеих сторон шовного валика. Появляются при смещении электродов в направлении вертикальной стенки при сваривании угловых соединений. Помимо этого, подрезы образуются при работе длинной дугой или если значения сварочного тока слишком высоки.
• Включения шлака. Внутри сварочного валика находятся кусочки шлака. Это может случиться при загрязнении кромок, высокой скорости сварки или в том случае, если сварочный ток слишком мал.

Это наиболее часто встречающиеся дефекты сварочных швов, но могут быть и другие.

Выводы и полезное видео по теме

Особенности сваривания труб:

Как правильно выбрать сварочный инвертор:

При желании любой домашний мастер сможет освоить азы сварки. Это не так уж и сложно. Потребуется терпение, аккуратность и, безусловно, точное исполнение всех инструкций. Все будет намного проще, если процесс освоения нового навыка будет проходить под руководством опытного специалиста.

---