Техника ручной дуговой сварки. Техника сварки ручной дуговой сварки
1.5. Техника ручной дуговой сварки
Ручная дуговая сварка широко применяется при изготовлении металлоконструкций, а также для сварки самых различных металлов и сплавов толщиной от 2 до 100 мм. Особенно ручная сварка удобна и выгодна при выполнении коротких швов и швов криволинейной формы в любом пространственном положении, а также при наложении швов в труднодоступных местах. Ручная дуговая сварка обеспечивает хорошее качество сварных соединений. Недостатком ручной дуговой сварки является ее малая производительность по сравнению с автоматическими и механизированными способами.
Применяемые при сварке сварные соединения подразделяются на четыре вида: стыковые (рис. 1.11, а, б), тавровые (рис.1.11,в,г), нахлесточные (рис. 1.11, д) и угловые (рис. 1.11,е).
Рис. 1.11. Типы сварных соединений:
а, б - стыковые; в, г - тавровые; д - нахлесточное; е - угловое
Перед сваркой кромки свариваемых деталей тщательно подготавливают: зачищают поверхности до металлического блеска, соединяют детали друг с другом прихватками - короткими швами, служащими для сборки деталей под сварку.
Кромки свариваемых деталей, начиная с 3 мм и выше, подвергаются специальной операции, которая называется разделкой кромок. Эта технологическая операция предшествует сварке. При разделке кромок снимается часть металла посредством строгания, фрезерования или кислородной резки с приданием им заданной формы для последующего заполнения ее присадочным металлом в один или несколько проходов. На рис. 1.11 представлены сварные соединения:
- а, в, д, е, выполненные без разделки кромок,
- б, г - с разделкой кромок.
Положение, в котором выполняется сварка, может быть нижнее, горизонтальное, потолочное, вертикальное, «в лодочку», полувертикальное, полугоризонтальное, полупотолочное.
При движении электрода вниз вдоль своей оси (подача электрода) и оси будущего шва наплавляется ниточный валик, а при дополнительном движении электрода вдоль оси шва с поперечными колебаниями - широкий" валик.
Ручная дуговая сварка углеродистых и низколегированных сталей в нижнем положении осуществляется на следующих рекомендуемых режимах (табл. 1.1).
Таблица 1.1
| Толщина металла, мм | 1-2 | 2-5 | 5-10 | >10 |
| Диаметр стержня электрода, мм | 1,5-2 | 3-4 | 4-6 | >6 |
| Сила тока, А | 45-65 | 80-100 | | 210-240 |
Ручная дуговая сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей, широко применяемых в строительстве, выполняется электродами типа Э42 (Э - электрод; 42 - гарантированное временное сопротивление разрыву наплавленного металла, кгс/мм2), Э42А (A- означает повышенную вязкость и пластичность металла шва), Э46,Э46А, Э50, Э50А.
2. Основы автоматической и механизированной дуговой сварки
2.1. Основы автоматической сварки под флюсом и механизированных способов сварки.
Процесс автоматической сварки под слоем флюса принципиально отличается от сварки открытой дугой.
При автоматической сварке под слоем флюса (рис. 2.1.) дуга 6, горящая между электродной проволокой 10 и изделием, находится под слоем флюса 4. Флюс обеспечивает защиту расплавленного металла от воздуха, стабилизирует горение дуги, обеспечивает условия для удаления газов и неметаллических примесей из сварного шва, а также производит легирование наплавленного металла. Флюс 4, расплавляясь, образует на поверхности жидкого металла 5 слой жидкого шлака 8. Дуга 6 горит в атмосфере 7, состоящей из паров металла, газов и продуктов химических реакций в сварочной ванне. Электродная проволока 10 подается правильно-подающим механизмом 11 (Vп - скорость подачи проволоки). Сварочный ток Iсв от источника питания через мундштук 9 подводится к электродной проволоке 10. По мере перемещения происходит кристаллизация сварочной ванны и образуется шов 2, который соединяет в одно целое свариваемые детали, а расплавленный шлак при остывании образует шлаковую корку 3.
Главным условием устойчивого горения сварочной дуги является равенство скорости плавления сварочной проволоки Vпл и скорости ее подачи в зону дуги Vп. При сварке непрерывно нарушается равенство Vпл=Vп в связи с колебаниями напряжения в сети, изменением длины дуги lд из-за неровностей металла, пробуксовывания проволоки в подающих роликах и т.п.
Рис.2.1. Схема процесса автоматической сварки под флюсом:
1 – изделие; 2 - шов; 3 – шлаковая корка; 4 – флюс; 5 – сварочная ванна жидкого металла; 6 – дуга; 7 – газовая атмосфера; 8 – оболочка из жидкого шлака; 9 – токоподводящий мундштук; 10 – электродная проволока; 11 – ролики подающего механизма.
Основным узлом сварочных автоматов и полуавтоматов является сварочная головка. По принципу работы (способу восстановления равенства Vпл=Vп) различают сварочные головки с постоянной и регулируемой (переменной) скоростью подачи проволоки.
studfiles.net
Техника ручной дуговой сварки
До сих пор ручная дуговая сварка MMA остается самым распространенным подвидом электродуговой сварки. Ручное управление дуговой сваркой обеспечивает возможность самого широкого применения в производственных процессах. Каждый сварщик в первую очередь осваивает азы ручной сварки. По этой причине необходимо знать технику ручной дуговой сварки.
Прежде всего, необходимо проверить безопасность рабочего места и исправность оборудования. Особое внимание в ходе проверки нужно уделить источнику питания сварочного аппарата, всем кабелям подключения, держателю электрода и заземляющему зажиму. При обнаружении каких-либо неисправностей или недочетов оборудование должно быть приведено в надлежащее состояние или заменено на исправное. Необходимо также проверить соответствие марки используемого электрода и заготовки, прочность электрода и отсутствие на нем повреждений. На свариваемой заготовке должно быть подготовлено углубление перед началом сварочного процесса.
По окончании всех подготовительных работ и включения оборудования начинается непосредственно сварочный процесс. Для этого необходимо резко ударить электродом между разделанными кромками по дну углубления. После образования дуги электрод перемещается к началу будущего шва. При этом важно не растягивать дугу, а также передвигать электрод без усилий, тщательно отслеживая ширину образуемой сварочной ванны. При движении рукоятка всегда должна быть направлена вперед.
В результате перемещения электрода по заготовке образуется сварочный шов. За ним видна граница образовавшегося в результате расплавленного шлака. При правильном выполнении работ граница всегда находится позади свариваемого шва. При необходимости расстояние между швом и границей шлака можно отрегулировать, изменяя сварочный ток или контролируя угол наклона электрододержателя.
Важно в ходе процесса следить, чтобы длина дуги не изменялась. В ходе сварочных работ электрод неизбежно сокращается, что приводит к быстрому увеличению длины дуги. Необходимо всегда поддерживать оптимальное расстояние электрода от заготовки для сокращения дуги.
При планировании долгих сварочных работ нужно заранее подготовиться к установке нового электрода по ходу работы. Когда закончится первый сварочный электрод, перед продолжением сварки новым электродом необходимо подготовить шов к возобновлению работы. Для этого с предыдущего небольшого участка шва удаляется сформировавшийся шлак, а сам шов тщательно зачищается стальной щеткой. После установки нового электрода дугу необходимо зажечь впереди подготовленного участка. Затем электрод передвигается назад к зачищенному участку шва, и процесс возобновляется.
По окончании работы сварочный электрод отключается от оборудования. Для этого электрод передвигается назад на небольшое расстояние от конца выполненного шва. Затем электрод сразу поднимается от заготовки.
Таким образом, техника ручной дуговой сварки имеет несколько важных особенностей:
- рабочее место сварщика и оборудование нужно проверить перед работой;
- для образования дуги электрод устанавливается на подготовленное углубление;
- необходимо поддерживать оптимальную длину дуги;
- замену и отключение электрода проводятся по соответствующим правилам.
svarka74.ru
Техника ручной дуговой сварки
Техника ручной дуговой сварки в значительной мере определяет форму, размеры и качество сварного шва. В свою очередь форма и размеры сварного шва существенно влияют на качество сварного соединения. Овладение техникой ручной сварки и профессиональными трудовыми навыками электросварщика ручной сварки является сложным и трудоемким процессом. Оно требует от начинающего электросварщика упорства и настойчивости в достижении цели, длительных тренировок. Высокое качество сварки и надежность сварных конструкций гарантируются только при постоянной работе высококвалифицированных электросварщиков.
При длительном перерыве в работе (болезнь, отпуск и т. д.) даже высококвалифицированному электросварщику требуется определенное время для восстановления навыков.
Зажигание дуги
Сварочная дуга зажигается после короткого замыкания сварочной цепи, в момент отрыва электрода от изделия. Возбуждение дуги можно производить двумя способами: впритык и чирканьем.
При первом способе сварщик концом электрода прикасается к изделию (основному металлу), а затем отводит его на небольшое расстояние (2 – 4 мм). При втором способе, его еще называют «спичкой», сварщик проводит (чиркает) по поверхности основного металла концом электрода и отводит его на небольшое расстояние (2 – 4 мм). В том и другом случае приближение электрода к изделию производится быстро, а отвод электрода – замедленно. До момента образования дуги электросварщик должен закрыть лицо щитком или маской.
Если дуга с первого раза не возбуждается, необходимо повторить приемы ее зажигания, Длительное прикосновение электрода к изделию вызывает его прилипание (приваривание). В этом случае отделить электрод необходимо быстрым отламывающим движением.
Манипулирование электродом
В процессе сварки электросварщик сообщает концу электрода движение одновременно в трех направлениях.
1 Поступательное движение вниз по оси электрода для поддержания необходимой длины дуги. Чтобы дуга горела устойчиво (стабильно), необходимо поддерживать постоянство ее длины. Длина дуги оказывает большое влияние на качество и формирование сварного шва. Сварку рекомендуется вести короткой дугой. При короткой дуге. обеспечивается большая глубина проплавления и лучшая защита расплавленного металла от окружающей атмосферы, т. е. гарантируется высокое качество металла шва. При сварке длинной дугой повышается разбрызгивание металла, сварной шов оказывается насыщенным газами, повышается его пористость.
Ориентировочно длина дуги должна быть в пределах 0,5 – 1,0 диаметра электрода. Дуга, превышающая диаметр электрода, считается длинной. Длинная дуга горит неустойчиво и может самопроизвольно обрываться.
Для обеспечения высокого качества шва сварщик должен непрерывно поддерживать короткую дугу постоянной длины. Техника сварки на короткой дуге сложнее, требует высокой квалификации сварщика и специальных навыков.
2 Второе движение – в направлении сварки вдоль оси шва. Скорость движения электрода вдоль шва определяется режимом сварки (диаметр электрода, величина тока), типом сварного соединения и пространственным положением сварки. Правильно выбранная скорость перемещения электрода обеспечивает правильное формирование и качество сварного шва. Недостаточная скорость перемещения электрода приводит к перегреву и прожогу (сквозное проплавление) металла. Чрезмерная скорость перемещения электрода уменьшает глубину проплавления и приводит к непровару.
Сварной шов, образованный в результате первого и второго движения электрода, называется «ниточным». При правильно выбранной скорости перемещения электрода вдоль шва ширина «ни-точного» шва (валика) получается не более 1,5 диаметра электрода. Такой шов находит применение при сварке тонкого металла, при проваре корня шва, при сварке в потолочном положении.
3 Третье движение – колебательное, концом электрода поперек шва для получения шва нужной ширины и равномерного расплавления свариваемых кромок. Поперечные колебания концом электрода обеспечивают лучшие прогрев и проплавление кромок основного металла, и замедляют остывание сварочной ванны. В процессе колебательных движений середину пути проходят быстро, замедляя движение в крайних точках. Траектория поперечных колебательных движений концом электрода определяется размерами сварного шва, формой подготовки кромок под сварку, пространственным положением сварки, индивидуальными навыками электросварщика. Ширина шва (валика) не должна превышать трех диаметров электрода, при большей ширине возможно образование дефектов в сварном шве.
Сложность овладения навыком ручной сварки покрытыми электродами состоит в том, что в процессе одновременного движения концом электрода в трех направлениях электросварщик должен поддерживать короткую дугу постоянной длины. Только это условие обеспечит устойчивое горение дуги, глубокий провар, хорошую защиту расплавленного металла от окружающей атмосферы, малое разбрызгивание, хорошее формирование шва и, в конечном итоге, высокое качество сварки.
На процесс формирования сварного шва существенное влияние оказывает угол наклона электрода относительно направления сварки. Сварку можно вести вертикально расположенным электродом или при его наклоне под углом 70 – 800. При таких положениях электрода капли электродного металла, перемещающиеся при плавлении электрода в направлении его оси, полностью попадают в сварочную ванну. Различают сварку с наклоном электрода относительно направления сварки углом вперед и углом назад. Изменяя наклон электрода, сварщик может регулировать глубину провара, ширину шва, способствовать лучшему формированию валика шва. При сварке углом вперед глубина проплавления (провара) уменьшается, а ширина шва увеличивается в сравнении со сваркой вертикальным электродом. Это объясняется снижением давления столба дуги на поверхность расплавленного металла, т. к. расплавленный металл затекает под столб дуги. При сварке углом назад глубина проплавления возрастает, а ширина шва уменьшается в сравнении со сваркой вертикальным электродом. В этом случае происходит более интенсивное вытеснение расплавленного металла из-под столба дуги.
Выполнение швов в нижнем положении
По возможности сварку всегда необходимо вести в нижнем г.сложении. Такая сварка наиболее удобна и производительна. Расплавленный электродный металл под действием силы тяжести переходит в шов, не вытекая из сварочной ванны, шлаки и газы легко всплывают на поверхность, сварщику легче наблюдать за процессом сварки.
Стыковые швы
Особенности сварки стыковых швов и подготовки кромок под сварку определяются толщиной основного металла.
При сварке стыковых швов без разделки кромок кромки соединяемых листов должны быть лишь ровно обрезаны, чтобы обеспечить взаимную параллельность и постоянство зазора между ними (рисунок 8). В процессе сварки нужно обращать особое внимание на равномерность расплавления обеих кромок. Провар металла на всю глубину и качество соединения зависят от правильного выбора режима сварки и, в значительной степени, от квалификации сварщика. При сварке без разделки кромок стыковой шов получается со значительной выпуклостью (усилением).
При односторонней сварке стыковых швов без скоса кромок электросварщик высокой квалификации при правильно выбранном режиме сварки (диаметр электрода, величина тока) может проварить металл толщиной до 6 мм. При стыковой сварке без скоса кромок листов повышенной толщины (до 6 мм) режим сварки рекомендуется окончательно подбирать опытным путем, сваривая пробные пластины.
Основной трудностью сварки стыковых швов является правильное формирование обратной стороны шва. Сварщику не видна обратная сторона шва, поэтому при отступлениях от режима сварки появляются непровар или прожог. Опасаясь прожога, сварщик обычно работает на режиме, вызывающем появление непровара. В таких случаях качество сварки зависит от квалификации сварщика.
При односторонней сварке стыковых швов без разделки кромок желательно принимать меры, гарантирующие отсутствие непровара сечения шва. Непровар может быть устранен подваркой обратной стороны шва или применением подкладок. Подварка состоит в наложении дополнительного валика малого сечения с обратной стороны шва.
Если обратная сторона шва недоступна, применяют подкладки. Это дает возможность проварить все сечение с одной стороны и получить шов высокой прочности за один проход. Сварка с подкладками имеет следующие преимущества: работа производится лишь с одной, удобной и доступной, стороны шва; производительность сварки значительно возрастает, т. к. сварщик работает более уверенно, не опасаясь прожогов, может увеличить сварочный ток на 20 – 25% и вести сварку на повышенной скорости. Подкладки могут быть съемные и остающиеся (глухие). Съемные подкладки обычно изготавливают из меди, т. к. она имеет высокую теплопроводность. Если позволяет конструкция и назначение изделия, применяют остающиеся подкладки; изготовляемые из стали толщиной 2 – 3 мм и шириной 20 – 30 мм.
Сварка стыковых швов без разделки кромок может быть применена и для металла больших толщин – до 10 мм – при условии выполнения сварки с двух сторон. Недостатком такой сварки является вероятность непровара сечения и включений окислов и шлака по оси шва.
В большинстве случаев при толщине металла свыше 3 мм прибегают к предварительной разделке кромок. Форма разделки определяется толщиной металла, назначением конструкции, степенью ее ответственности. Типы стыковых соединений для сварки конструкций и трубопроводов из углеродистых и низколегированных сталей установлены ГОСТ 5264—80 («Ручная дуговая сварка. Соединения сварные») и ГОСТ 16037—80 («Соединения сварные стальных трубопроводов»).
При односторонней сварке стыковые соединения с разделкой кромок сваривают в зависимости от толщины металла однослойными и многослойными швами (рисунок 8б). При выполнении однослойного шва (однопроходного) дугу возбуждают на верхней грани скоса кромки, затем переводят ее вниз, проваривают корень шва, и выводят дугу на вторую кромку. Перемещение дуги по скосам кромок замедленное – для обеспечения лучшего проплавления, в корне шва движение дуги ускоренное – для исключения прожога. При значительной толщине металла сварной шов выполняется в несколько слоев. Первый слой (валик) заваривают электродами диаметром 2 – 3 мм для лучшего провара корня шва. Последующие слои шва выполняют электродами больших диаметров (4 – 6 мм). Перед наложением каждого слоя поверхность предыдущего тщательно очищается от шлака и брызг металла. При многослойной сварке каждый слой отжигается при наложении последующего. Это улучшает структуру и механические свойства металла сварного шва. Чтобы обеспечить достаточный прогрев и отжиг, толщина слоев не должна превышать 5 мм.
При многослойной сварке, в зависимости от толщины металла, химического состава и свойств стали, особенностей конструкции, каждый слой может выполняться за один проход (многослойный шов) или за несколько проходов (многослойный многопроходный шов).
Формирование шва заканчивают наплавлением выпуклости (усиления) сварного шва для придания ему окончательного вида. Величина усиления в зависимости от толщины основного металла составляет 2 – 4 мм. Последний, завершающий слой называют еще декоративным или отжигающим. При его выполнении необходимо обращать особое внимание на плавный переход по границам основного металла и металла шва. С обратной стороны шва рекомендуется накладывать подварочный шов, предварительно очистив корень шва от шлака.
При изготовлении ответственных конструкций корень шва с обратной стороны вырубают, выплавляют или вышлифовывают на глубину 2 – 3, мм, то есть выбирают так называемую контрольную канавку. Полученную канавку заваривают за один проход контрольным подварочным швом. При невозможности выполнить контрольный подварочный шов, применяют подкладки.
При сварке металла повышенной толщины, а также в случае особых требований, предъявляемых к конструкции, применяется двусторонняя разделка кромок. Двустороннюю сварку с такой разделкой кромок выполнять сложнее, т. к. вырубание корня в таких швах – трудоемкая, но обязательная операция для получения качественного провара в центре шва. Такие швы сваривают поочередно с каждой стороны, или одновременно с двух сторон (рисунок 8в).
При сварке поочередно с каждой стороны сначала накладывают слой 1 и удаляют корень шва с обратной стороны. Затем накладывают слой 2, далее 3 и т. д. Если переворачивать изделие нельзя, применяют второй способ – одновременную сварку с двух сторон двумя сварщиками. Изделие располагают вертикально. Первый сварщик начинает сварку раньше второго. Второй сварщик производит сварку по уже проваренному и вырубленному корню шва.
Двусторонняя разделка кромок является трудоемкой и дорогостоящей операцией. Но зато двусторонние швы обеспечивают наименьшие остаточные напряжения и деформации сварной конструкции, меньший расход электродов и электроэнергии. Это обусловлено меньшим объемом наплавленного металла в сравнении с односторонними швами при одинаковой толщине основного металла.
Угловые швы
Сварка угловых швов сопряжена с определенными трудностями. Кромки шва занимают различное положение в пространстве: одна находится в нижнем, другая – в вертикальном положении. Часто кромки углового шва несимметричны в отношении отвода тепла: одна из кромок, где сварной шов расположен далеко от края листа, отводит тепло интенсивнее, чем являющаяся краем листа другая кромка. Условия формирования шва при сварке угловых швов менее благоприятны, чем при сварке стыковых швов, манипуляции электродом сложнее. Вероятность получения дефектов в угловом шве выше, чем в стыковом: возможно образование непровара одной из кромок, непровар угла, наплыв металла на горизонтальной кромке, подрез вертикальной кромки.
Угловые швы тавровых, угловых и нахлесточных соединений с малым катетом можно сваривать ниточным валиком без колебаний электрода. При наложении швов с большим катетом электроду сообщают колебательные движения (рисунок 9). Дуга возбуждается в точке А (положение электрода 1). Затем электрод занимает положение 2, 3. Наибольшую трудность представляет получение полного провара, т. е. расплавление и провар вершины угла. Непровар угла не может быть исправлен подваркой обратной стороны шва и плохо обнаруживается последующим контролем.
Угловые швы выполняют однослойными при катете шва до 8 мм, при катете большем – в два слоя и более. При выполнении многослойных швов сначала накладывают узкий ниточный валик электродом диаметром 2 – 3 мм без поперечных колебаний, чем обеспечивается провар корня шва. Последующие слои выполняют электродами больших диаметров двумя способами: каждый после-дующий слой накладывается за один проход при поперечных колебаниях конца электрода или за несколько проходов отдельными валиками без поперечных колебаний конца электрода.
Угловые швы по форме наружной поверхности могут быть выпуклыми, плоскими и вогнутыми. Выпуклые швы рекомендуются для конструкций, работающих при статических нагрузках. При переменных или ударных нагрузках лучше. работают вогнутые швы. Плоские швы занимают среднее положение и являются, таким образом, наиболее универсальными, поэтому и рекомендуются в практике чаще других.
Для ответственных конструкций угловые швы угловых и тавровых соединений выполняются с предварительной разделкой кромок (ГОСТ 5264—80).
Угловые швы, если позволяют условия, лучше выполнять в нижнем положении «в лодочку». При такой сварке условия формирования шва наиболее благоприятны, манипуляции электродом упрощаются, вероятность получения дефектов практически сводится к минимуму.
studfiles.net
