Электроды для вертикальных швов: Сварка вертикальных швов: особенности и основные правила

Сварка вертикальных швов: особенности и основные правила

Самым простым и удобным положением сварки является нижнее положение. С него начинается обучение профессии. По мере роста мастерства и уверенности в себе, сварщики переходят к горизонтальным, вертикальным и потолочным швам. Рассмотрим различные варианты проведения таких работ.

1 / 1

Содержание:

1. Классификация сварных соединений
2. Особенности вертикальных швов

• Технология сварки вертикальных швов
• Процесс плавления металла электрической дугой
• Полуавтоматический режим






Классификация сварных соединений


Главный признак, по которому производится классификация сварных соединений, это их пространственное положение. При этом их делят на следующие виды:


·         стыковые соединения;


·         угловые соединения;


·         тавровые соединения;


·         нахлесточные соединения.


Особенности вертикальных швов


Для того, чтобы понимать, как варить вертикальный шов, необходимо ознакомиться с особенностями такой сварки. Основная особенность состоит в постоянной склонности к стеканию расплавленного металла вниз. Сварочная ванна будет стремиться вниз под действием силы земного притяжения. Остановить его может повышенная вязкость. Чтобы увеличить вязкость расплава, необходимо уменьшить его температуру до определенной величины.


Но, при низкой температуре не произойдет расплавление и сваривание деталей. Здесь и начинаются основные особенности вертикальных швов. При ММА сварке вертикальных швов расплавление производят короткими касаниями электрода с последующим его отводом в сторону. Во время этих отводов уменьшается поступление энергии в зону сварки и происходит ускоренная кристаллизация металла. Кристаллизованный металл создает своеобразную полочку, на которую ложится следующая порция расплавленного металла.


Технология сварки вертикальных швов


Как мы уже выяснили ранее, для удержания расплавленного металла на вертикальной поверхности необходима ускоренная кристаллизация металла. Этого эффекта достигают путем поддерживания малой длины дуги. В идеале, длина дуги должна равняться половине диаметра электрода. Но, для такой «ювелирной» работы необходимо иметь сварщиков очень высокой квалификации.


Реально можно говорить о расстоянии, равном диаметру электрода. Вертикальные швы принято варить, в основном, электродами диаметром 3 мм. Такой же будет и длина дуги. Наилучшим направлением сварки вертикального шва принято считать направление снизу-вверх. При этом застывший внизу объем металла будет поддерживать сварочную ванну.


Два хорошо закрепленных листа металла прихватывают один к другому короткими прихватками, что гарантирует отсутствие их смещения в процессе сварки и частично предохраняет от деформирования. Электрод должен быть направлен вверх под углом не менее 45 градусов. При увеличении угла (ближе к перпендикулярному) между электродом и свариваемой велика вероятность прожога свариваемого металла.


Для наиболее надежного процесса сварки величину сварочного тока снижают на 10 – 20% в сравнении с аналогичными условиями при сварке в нижнем положении. Скорость сварки поддерживается низкая с постоянным контролем размеров сварочной ванны, не позволяя ей выходить за определенные размеры.


Сварка листов толщиной 4 и более миллиметров необходимо проводить с поперечными движениями электрода. Эта техника оказывает существенное влияние на прочность сварного соединения. Поперечные движения производятся по определенным схемам, самая распространенная — «ёлочка».


Процесс плавления металла электрической дугой


Для лучшего понимания процесса образования вертикального сварного шва, есть смысл рассмотреть физическую сущность и особенности плавления металлов электрической дугой, которая загорается в промежутке между электродом и свариваемым изделием при соблюдении определенных условий.


При касании электродом металлической поверхности, к которой подсоединен сварочный кабель другой полярности, замыкается электрическая цепь, что является одним из условий протекания электрического тока. Вторым условием является наличие электродвижущей силы, которую дает источник питания: сварочный трансформатор, выпрямитель или инвертор.


Когда эти условия соблюдены, мы имеем электрический ток в этой цепи. При оттягивании электрода назад мы разрываем электрическую цепь. В этот момент под действием сложных физических явлений загорается электрическая дуга. Теоретически её температура может доходить до 7000 С⁰, что позволяет ей расплавить любой металл.


Таким образом, под воздействием электрической дуги происходит расплавление свариваемого изделия и металла электрода, которые перемешиваются в сварочной ванне, и, после остывания, становятся одним целым.


Полуавтоматический режим


Полуавтоматическая сварка более производительный вид в сравнении с ручной дуговой сваркой. Она производится с помощью сварочной проволоки, что подразумевает другие значения сварочных токов и меньшую вероятность стекания ванны при вертикальной сварке. Этот вид сварки не требует высокой квалификации сварщиков и позволяет делать качественные швы даже начинающим. К тому же, производительность полуавтоматической сварки в 3 – 4 раза выше, чем ручной.


Шов, полученный в результате сваривания полуавтоматом, имеет лучший внешний вид и высокое качество. Это связано с воздействием защитных газов на расплавленный металл в области сварочной ванны. Здесь подразумеваются защитные газы, которые подводятся непосредственно к горелке через специальные каналы. Наличие регулировочной аппаратуры позволяет изменять количество подаваемого газа в зависимости от свариваемых металлов и режима сварки.


Защитные газы, применяемые для полуавтоматической сварки разделяют на инертные и активные. В качестве активных газов применяют углекислый газ. Но, наиболее высокое качество шва можно получить только при сварке в среде смеси на основе аргона. Это связано с тем, что эти газы не реагируют с металлами, их относят к инертным.

Читайте также

Газосварочная резка металла

Сварка в строительстве трубопроводов

Выбор блока жидкостного охлаждения для работы на высоких сварочных токах

Электропечи и термопеналы для прокалки и сушки электродов

Сварка вертикальных швов

Сеть профессиональных контактов специалистов сварки

Сварка одиночных валиков снизу вверх.

Сварка вертикальных швов ведется только на короткой дуге. Сварочный ток в основном минимальный или средний, позволяющий вести непрерывную сварку без отрыва дуги, без подтеков металла шва. Угол наклона электрода к вертикальной плоскости составляет 80°-90°, что способствует более прямому воздействию сварочной дуги на изделие и создает легкость в управлении сварочным процессом (рис. 1). При сварке электродом под углом 45°-60° (рис. 2) искусственно создается «козырек» (неравномерное расплавление покрытия), что мешает управлению сварочным процессом. Обязательно манипулирование электродом на ширину валика в 2-4 диаметра электрода с покрытием.

При сварке вертикальных швов рекомендуется применять два метода манипулирования — «лестница» и «дугой вперед», что позволит выполнить швы нормальной формы (рис. 3).

Рисунок 3.

По мере наполнения сварочной ванны электродным металлом необходимо с каждым переходом из точки 1 в положение 2 и обратно в положение 3 производить подъем, задерживаясь в местах перехода. Задержка по времени должна быть такой, чтобы заполнить кратер электродным металлом и плавно вернуться на противоположную сторону не позднее, чем закристаллизуется там металл шва. Это способствует формированию «нормального» валика без подрезов и с плавным переходом к основному металлу и минимальным перепадам между чешуйками. Поэтому очень важен момент перехода. Ушел раньше — получил подрез и «выпуклый» валик. Передержал — наплыв и грубая чешуйка.

Многие сварщики при сварке вертикальных швов применяют манипулирование электродом «дугой назад», что приводит к чрезмерной выпуклости шва. Это объясняется тем, что большая часть жидкого металла шва стекает в центр сварочной ванны, т.к. в центре шва более высокая температура, чем на краях валика. Методом «дугой назад», спускаясь к центру, увеличиваем количество жидкого металла в центре валика. Такой метод при сварке вертикальных швов исключить.

Сварка корневого валика (рис. 4).

В зависимости от толщины металла, притупления кромок, величины зазора, рекомендуется применять три способа сварки корневого валика:

1. Сварка «треугольником» (рис. 5) позволяет получить хорошее проплавление при малом зазоре (2 мм и меньше) и максимальном притуплении кромки (от 1 до 2 мм). В процессе сварки жидкая ванна должна находиться под углом, т.е. точка «а» (перемычка жидкого металла в зазоре между кромками) выше линии «б» (кристаллизующейся чешуйки), что позволяет жидкому шлаку стекать вниз, закрывая кристаллизующийся валик, и не мешать проплавлению кромок в зазоре. По окончании электрода кратер следует оставить также под углом. Это необходимо для качественного зажигания нового электрода. Сварочная ванна под углом достигается следующим образом: в начале сварки набирается полочка, затем, поднимаясь сварочной дугой по стенке к зазору, проплавляем притупление кромок в зазоре, затем спускаемся по правой стенке, после чего переходим к левой кромке, формируя сварочный шов. Диаметр электрода 3 мм. Сварочный ток в среднем диапазоне — 90-100 А при Х-образной разделке и минимальный — 80…90 А при V-образной разделке.

2. Сварка «елочкой» (рис. 6) при притуплении кромок и зазоре от 2 до 3 мм позволяет получить хорошее проплавление. Сечение валика средней полноты (меньше, чем при сварке «треугольником») дает возможность сформировать «нормальный» валик. Техника сварки вертикальных швов следующая: от зазора по одной из кромок (как бы прижавшись электродом к кромке) спуститься по ней, подавая электрод на себя на небольшое расстояние 5-7 мм, затем с небольшим постоянным подъемом и .подачей электрода от себя вернуться в зазор; проплавить притупление (при необходимости сделать задержку) и спуститься по другой стороне, выполняя те же движения, не допуская подтеков, подрезов, наблюдая за формированием валика и поддерживая точку «а» выше линии «б». Диаметр электрода 3 мм. Сварочный ток для V-образной разделки — 60…90 А, для X-образной разделки — 90…100 А.

Рисунок 6.

«ёлочкой».

3. Сварка вертикальных швов методом «лестница» (рис. 7) применяется при максимальном зазоре более 2 мм и минимальном притуплении кромок (или без притупления), что обеспечивает хорошее проплавление, формирование обратного валика. Переход от кромки к кромке производится по прямой с постоянным минимальным подъемом. Сварка ведется короткой дугой, но без опирания на «козырек» покрытия. Задержка на кромках — максимальная, переход — более быстрый, но плавный; сечение валика малое («легкий» валик). Диаметр электрода 3 мм. Сварочный ток минимальный 80 А ± 5 А — для V-образной разделки кромок и средний 90-100 А для Х-образной. Сварочный процесс вести непрерывно (исключение — замена электрода и сварка тонкого металла).

Рисунок 7.

Большое значение для качества сварного шва имеет зажигание дуги. Начало зажигания дуги рекомендуется производить в нижней части застывшего кратера, сбоку или в центре шва, где есть доступ к выборке (рис. 8). Первый проход (из положения 1 в положение 2) следует производить быстро.

Это необходимо для выполнения более «плоского» валика, что позволяет стекать шлаку вниз и избежать зашлаковки при возвращении между первым и вторым проходом, поскольку дуга еще не стабилизировалась, а ванна не набрала определенную температуру. При возвращении через место зажигания (положение 3) следует сделать короткую задержку для проплавления начала сварки, и только после стабильного зажигания дуги и разогрева ванны, не допуская затекания шлака в зазор, необходимо перейти центром электрода в зазор (в положение 4). В точке 4 обязательно сделать задержку. Дуга короткая, горит в основном с обратной стороны разделки, оплавляя застывший шлак с обратной стороны и металлическую перемычку, что позволяет сформировать обратный валик без «ямочек» на месте стыковки электродов. Как только дуга начнет в основном гореть с лицевой стороны и жидкий металл выйдет на лицевую сторону разделки, необходим спуститься электродом по одной из кромок (или по центру шва, в зависимости от расположения шлака) и, сгоняя дугой жидкий шлак, пройти по предыдущему проходу.

Рисунок 8.

При корневом валике малого сечения (сварка «лестницей») после первого прохода по краю кратера необходимо (не допуская зашлаковки в зазоре) сразу перемещать электрод в точку 4 (в зазор).

Второй корневой валик.

Второй корневой валик с обратной стороны при Х-образной разделке выполняется электродом диаметром 3 мм на среднем или максимально токе 100-110A. Повышенный сварочный ток необходим для хорошего проплавления обратной стороны корня шва. Предварительно нужно произвести зачистку от шлака, а при необходимости — механическую выборку.

В зависимости от полноты первого или второго корневого валика сварку третьего производить со следующей манипуляцией:

а) когда корневой валик легкий (малого сечения) — вариант 2 или 3 — манипулирование производить «лестницей», проплавляя корневой вали и кромки по краям, при этом обязательно центром дуги (электрода) при манипулировании доходить до края предыдущего валика и произвести задержку;

Рисунок 9.

б) когда корневой валик полный (вариант 1), кроме манипулирования электродом для формирования «нормального» или «вогнутого» второго последующего третьего валиков, помогает в процессе сварки разворот электрода к проплавляемой стенке (плоскости). Это достигается разворотом кисти руки. На рис. 9 показано, в какой момент удобней производит изменение угла электрода. В положении 1 дуга горит на плоскости «а» предыдущем валике, центр дуги направлен на край валика. Электрод расположен приблизительно параллельно плоскости «б». Заполнив кратер электродным металлом и не меняя положения электрода, плавно перейти в положение 2 до касания электродом плоскости «б», а дугой до края валика. Почувствовав опору, произвести разворот кисти (не руки) так, чтобы электрод занял положение 3 (параллельное плоскости «а») и центром дуги проплавлял край предыдущего валика и стенку «б». Заполнив кратер элетродным металлом и не меняя угол электрода, перейти в положение 4, проплавляя дугой предыдущий валик. Коснувшись электродом плоскости «а», произвести разворот кисти и электрода в положение 1 и т.д. С каждым переходом производить подъем электрода в зависимости от формирования валика, ширины и полноты (набранной ванны). При минимальном подъеме и недостаточной скорости манипулирования могут быть подтеки (наплывы) жидкого металла шва на закристаллизовавшийся шов. При чрезмерном подъеме и большой скорости перехода от одной кромки к другой появляются западания, пропуски и подрезы на стенке в зоне шва, на краю и в середине валика. Не рекомендуется производить разворот кисти и электрода в момент перехода от одной кромки к другой. В этом случае трудно сформировать валик в центре шва без подрезов, наплывов и пропусков между чешуйками шва.

Многослойная и многопроходная сварка вертикальных швов.

При сварке больших толщин применяется многослойная, многопроходная сварка (рис. 10). После корневого валика второй и третий слой варятся электродом диаметром 3 мм или 4 мм (в зависимости от толщины основного металла и от ширины предыдущего валика) в один проход, при этом каждый валик должен быть «вогнутый» или «нормальный», что позволяет добиться качественной сварки последующих валиков. В следующих слоях, при переходе на два, три и более проходов, валики выполняются с небольшим усилением электродом диаметром 4 мм. Между предпоследним валиком каждого слоя и кромкой разделки необходимо оставлять расстояние не менее диаметра электрода с покрытием.