Технология ручной дуговой сварки

На протяжении нескольких последних десятилетий самым распространенным видом соединения деталей многих металлических конструкций является дуговая сварка ручного типа. Конечно, конструкторы постоянно разрабатывают другие виды сварки, которые являются более эффективными, но их доступность и характер проведения работы не могут конкурировать с дуговым методом.

Для домашнего применения технология ручной дуговой сварки является наиболее популярной, так как это самый простой в освоении метод соединения металлов. Все инструменты и материалы этого вида сварки являются доступными и экономически выгодными. В продаже существует огромное количество разнообразных моделей сварочных трансформаторов, инверторов, а также широкий выбор электродов для сварки любых металлов.

Особенности использования сварки

Практически в любой области народного хозяйства применяются сварные соединения ручной дуговой сваркой. Источники питания для этого вида работ находят широкое использование в бытовых условиях, так как работают многие из них от стандартной электрической сети. Качество и надежность получаемого сварного шва являются вполне приемлемыми как для устройства и ремонта многих металлических конструкций в условиях домашней мастерской, так и создания новых изделий на промышленных предприятиях различных сфер деятельности.

Согласно ГОСТ 5264-80, ручная дуговая сварка позволяет соединять металлы из углеродистой стали в любых пространственных положениях, а применение специальных электродов дает возможность сваривать детали из чугуна и различных цветных металлов, в том числе и легированных видов стали. При этом соединительные швы получаются с высокой степенью устойчивости к сопротивлению на излом и разрыв.

Возможность наплавки поверхностей изношенных деталей для последующей их механической обработки является еще одной функциональной особенностью этого метода сварочного процесса.

Принцип сварочного процесса

Технология ручной дуговой сварки основана на расплавлении основного металла и электродного стержня под воздействием электрической дуги. При расплавлении соединяемые материалы и расходные электроды смешиваются, образуя сварочную ванну. После затвердевания этой смеси формируется твердая металлическая структура – сварной шов.

Для защиты сварочной ванны от вредного воздействия азота, кислорода и прочих газов, содержащихся в воздухе, на сварочные электроды наносится специальное покрытие. В процессе сварки эти компоненты, расплавляясь вместе с основным металлом, создают на поверхности сварочной ванны защитную пленку в виде газового облака и шлака.

Для качественного расплавления металлов необходимо постоянно поддерживать электрическую дугу между соединяемыми элементами, которая возникает от специального сварочного аппарата (инвертора). Температура внутри сварочной ванны достигает 4000 ℃. Шлак всплывает на поверхность места соединения, защищая рабочую зону от воздействия кислорода. В дальнейшем, после остывания шва, шлаковая пленка удаляется механическим способом.

Преимущества дуговой сварки

Стоимость ручной дуговой сварки покрытыми электродами напрямую зависит от функциональных возможностей сварочных аппаратов. Чем больше опций, которые способен выдавать используемый агрегат, тем выше его цена. Но не только невысокая стоимость агрегата обуславливает все преимущества ручной дуговой сварки, имеется еще целый ряд достоинств этого способа соединения металлов:

• возможность осуществления сварки деталей в труднодоступных местах;
• проведение сварочного соединения во всех пространственных направлениях;
• быстрая замена соединяемого материала;
• разнообразный спектр выпускаемых электродов позволяет стыковать изделия из различных видов металла;
• сварщик ручной дуговой сварки не обязательно должен обладать техническими знаниями, ведь такое простое оборудование может освоить любой человек;
• небольшие габаритные размеры сварочного аппарата позволяют легко производить его транспортировку к необходимому месту работы;
• возможность выполнять работу в течение всего трудового дня;
• получение сварочного шва высокой прочности.

Некоторые недостатки дугового соединения

Среди минусов дуговой сварки можно отметить:

• вредные условия труда, обусловленные испарениями и воздействием электромагнитного поля;
• относительно низкий коэффициент полезного действия по сравнению с другими видами сварки;
• недостаточный опыт сварщика, что может привести к низкому качеству сварного соединения.

Однако если внимательно следовать параметрам правильного соединения и допустимых размеров шва, согласно ГОСТ 5264 для ручной дуговой сварки, можно качественно и надежно соединять металлические конструкции в условиях гаража, дачи или загородного дома.

Разновидности дуговой сварки

С самого начала развития ручной дуговой сварки и по настоящее время процесс соединения выполняется на двух видах электрического тока:

• переменного;
• постоянного.

Для проведения сварки переменным током используются специальные трансформаторы. Сварочный процесс выполняется с использованием плавящихся электродов. Этот вид сварки наиболее популярен при работе в домашних условиях, так как оборудование не очень сложно изготовить самостоятельно.

Для выполнения соединения на постоянном токе применяют специальные выпрямительные устройства. Этот вид сварки намного уменьшает количество брызг расплавленного металла, что улучшает качество сварного соединения.

Любой из этих видов применяется не только для стыковки изделий, но и для наплавления определенного слоя металла на поверхность изношенной детали, что находит особое применение при выполнении многих ремонтных работ.

Технология сварки в нижнем положении

В первую очередь необходимо провести правильную подготовку свариваемых поверхностей, для чего нужно разделать кромки под углом 45°. В случае сваривания деталей толще 6 мм понадобится выставить зазор 2-3 мм, чтобы произвести хорошее проплавление места стыка.

Розжиг дуги осуществляется несильным постукиванием электрода по массе. Желательно эту операцию выполнять на отдельной металлической пластине, а потом уже разогретый электрод подносить к месту сварки. После выполнения подготовительных операций прихватываем в нескольких местах свариваемые поверхности.

Электрод во время ручной дуговой сварки держится под углом в 45° по отношению к плоскости свариваемой поверхности. При этом корневой шов накладывается первым. Он делается ведением из одной стороны в другую электрода плавными и ровными движениями.

Далее, согласно ГОСТ, сварные соединения ручной дуговой сваркой выполняются поперечно-колебательными движениями, чтобы заполнить всю зону шва и расширить его. При ведении спиралевидным поступательным движением нужно контролировать расстояние между электродом и плоскостью металла (5 мм). Лучше обеспечить небольшой наклон свариваемых деталей, чтобы раскаленный шлак стекал в сторону. Если нет такой возможности, эту операцию выполняет сам сварщик кончиком электрода.

Окончание сварочного шва нужно выполнять внахлест, чтобы избежать воронки.

Технология выполнения вертикального шва

Ручной дуговой сваркой можно соединять изделия и в вертикальном положении. Для этого необходимо выполнять работу технологией прерывистой дуги. Жидкий металл имеет относительно большой вес, поэтому беспрерывный нагрев места соединения приведет к стеканию расплавленного металла вниз. В этом случае шов делается в виде полочек, т. е. накладывается друг на друга слоями. Конечно, при таком соединении увеличивается время выполнения работы, но зато не страдает качество сварки.

По такой же технологии производится и сварка потолочных стыков. Главное в таких условиях - правильно подобрать режим сварки.

Скорость выполнения сварки

Скорость ведения электрода при дуговой сварке выбирается в соответствии с толщиной свариваемых деталей, а также в зависимости от габаритов шва. Основным принципом качества шва является полное заполнение сварочной ванны расплавленным металлом. Если возникли наплывы или подрезы, то скорость сварки была выбрана неверная.

Быстрое перемещение стержня ведет к непроварке соединения, так как температура не успевает достигнуть значения плавления основного металла и шов получается тонкий. После его охлаждения могут возникнуть трещины и деформация шва.

При медленном движении электрода образуется перед дугой масса расплавленного металла, которая также препятствует оптимальному провару шва.

Подбор параметров тока

Увеличение сварочного тока практически не влияет на ширину шва. Основное влияние оказывается на глубину проплава - чем больше ток, тем глубже значение воздействия температуры и, наоборот, при уменьшении силы тока глубина проплава сокращается.

Особое значение следует уделить роду тока. Работа на постоянном токе позволяет получить узкий сварной шов.

Также глубина действия температуры зависит от диаметра электрода. На одинаковом токе меньшее сечение стержня сокращает ширину шва и увеличивает проплав металла. А вот изменение напряжения дуги влияет только на ширину шва, при этом почти не изменяя значения проплава металла. Именно изменением напряжения регулируется ширина наплавки металла в автоматических сварочных устройствах.

Техника безопасности при сварке

Несмотря на то что сварочные работы, на первый взгляд, простое занятие, однако действия с высокой температурой и электрическим током требуют от сварщика ручной дуговой сварки сосредоточенности и внимания.

Для защиты здоровья человека нужно строго соблюдать следующие требования безопасности при проведении сварочных работ.

1. Основным требованием безопасной работы является наличие защитной сварочной маски с затемненным стеклом. Применение этих средств избавит сварщика от поражения металлической окалиной и эффективно защитит глаза от вредного воздействия искрения электрода.
2. Чтобы не попасть под воздействие электрического тока, нужно все работы проводить в резиновых перчатках. При этом необходимо следить, чтобы они были без дыр и не были сырыми.
3. Сварочный кабель не должен иметь трещин в изоляции. Прокладка кабеля по талому снегу или лужам может привести к поражению электрическим током.
4. Так как сварочная ванна содержит расплавленный металл, то необходимо принять все меры, чтобы избежать контакта с жидким материалом.

Технология сварочных работ постоянно совершенствуется, однако, несмотря на это, ручная дуговая сварка была и остается самым востребованным видом соединения металлов - не только на промышленных предприятиях, но и в быту. Если правильно освоить этот вид сварки, то можно быстро и эффективно выполнять практически все работы с металлическими изделиями.