Ручне дугове зварювання: технологія, ГОСТ

При створенні металоконструкцій широко застосовується ручне дугове зварювання. Вона являє собою процес створення нероз'ємного з'єднання шляхом розплавлення металу електричною дугою.

Сутність процесу зварювання

Зварювання полягає у створенні дуги між покритим захисним шаром електродом і зварювальною ванною. Підпал проводиться за допомогою швидкого торкання і відведення на невелику відстань від поверхні деталі металевого стрижня. Від високої температури з'явилася дуги він розплавляється і утворює зварний шов. Разом з електродом розплавляється його покриття, утворюючи захист з газу і шлаку, що оберігає метал від окислення. Після кожного етапу зварювання шлаковий наліт видаляється з поверхні шва.




Обмежена довжина електрода викликає переривання процесу зварювання, так як постійно доводиться міняти його на новий. Перерви в роботі є причиною утворення дефектів у зварному шві. Виробником електродів зазначаються рекомендовані межі зміни величини необхідного струму, що залежать від властивостей покриття, товщини стрижня і положення зварювання. При розігріві стрижня обмазка теж плавиться, створюючи потік газу, спрямованого до зварювальної ванни. В результаті у неї переносяться краплі розплавленого металу. Рух газу настільки інтенсивно, що він переміщує метал знизу вгору при зварюванні в стельовому положенні.

Тип і товщина зварюваних деталей

Ручна дугова зварка застосовується до нелегованим і легованих сталей товщиною до 50 мм у виробництві одиничних або дрібносерійних виробів. Тонкий метал (менше 15 мм) швидко проплавляется і "провалюється" до появи зварювальної ванни. Для нього потрібні спеціальні пристосування.




Міцність зварювального з'єднання металу знижується із збільшенням вмісту в ньому вуглецю. Вигідно використовувати ручну зварку для виробів завтовшки 3-20 мм Винятком є поодинокі шви складної конфігурації.

Характеристики електродів

Для електродів підбирають спеціальні матеріали стрижня і обмазувального шару, що містить шлакообразующие, стабілізуючі та інші речовини. Призначення покриття наступні.

Виробництво шлаку, який покриває зварювальну ванну і розплавлені краплі металу, оберігаючи їх від окислення киснем повітря і впливу парів води.

Освіта захисного газу, що утворюється при згорянні органічної складової покриття.

Виконання розкислення металу шва. Крім того, в обмазці можуть перебувати легуючі добавки, що переходять зі шлаку в краплі металу.

Електроди для ручного дугового зварювання мають певний тип, відповідний заданим механічних характеристик наплавленого металу. Буква Е з числом в позначенні типу вказує на величину тимчасового опору (кг/мм 2 ). Наявність букви А характеризує високі пластичність і ударну в'язкість.

Положення зварювання в просторі

Зварювання допускається у всіх положеннях, але найбільш зручним є нижнє, для якого не потрібна висока кваліфікація виконавця. Тут можуть застосовуватися електроди великих діаметрів, а струм може бути високою, що дозволяє зробити процес більш продуктивним. При стельовому і вертикальному положеннях шва краплі металу тримаються тільки за рахунок поверхневого натягу. Розмір зварювальної ванни зменшується і потрібен менший діаметр електрода.

Умови роботи зварника

Процес електрозварювання може здійснюватися в самих різних умовах: у приміщеннях, на відкритому повітрі, на конструкціях, трубопроводах та інших об'єктах. При цьому не вимагається подача води, газу, а із застосовуваних матеріалів потрібні тільки електроди. Для роботи потрібно джерело живлення. Кабелі можуть віддалятися від нього на велику відстань. При цьому зростають енергетичні втрати на їх нагрівання. У віддалених місцях можуть використовуватися електричні генератори з приводом від двигуна, що працює на бензині або дизельному паливі. Сніг, дощ і вітер є перешкодами, і від них вимагається захист робочої зони.

Тип зварювального струму

Ручне дугове зварювання здійснюється на змінному або постійному струмі. Для цього застосовуються спеціальні електроди, але вони можуть бути універсальними, призначеними для обох типів струму. Постійний струм дозволяє створити більш стабільну дугу, і працювати з ними зручніше. Розплавлений метал має кращий змочувальний ефект, а шов формується рівномірний. Тому для зварювання дрібних виробів або тонких листів цей спосіб необхідний.

Дефекти зварних з'єднань

До якості з'єднань в металі пред'являються технічні вимоги і встановлюються норми. Якщо від них є відхилення, які призводять до зниження працездатності конструкцій і надійності, то з'являються дефекти. За причинами виникнення їх поділяють на дві групи. До першої відносяться дефекти, що виникають в процесах кристалізації металу, а також його охолодження: тріщини, пори, включення шлаку, погіршення властивостей металу на швах і поряд з ними. У 2-у групу входять дефекти, пов'язані з неправильною підготовкою і порушенням режиму зварювання: підрізи, непровари, напливи, прожоги, кратери, відхилення швів від розрахункових розмірів.

Ручне дугове зварювання: з'єднання зварні

Для створення надійного з'єднання, коли товщина металу не менше 7 мм, що необхідно підготувати кромки заготовок. З їх допомогою забезпечується повний проварювання заготовок. На тонкому металі робиться 1 або 2 шва, а на великих товщинах спочатку виконується кореневої прохід, а потім порожнина заповнюється наплавляемими валиками. ГОСТ "Ручне дугове зварювання" (5264-80) регламентує, як обробляти краї деталей в залежності від того, який вибраний тип з'єднання. За формою розрізняють V, К, Х-образні крайки. Шов може виконуватися з однієї або двох сторін. Крайки можна зрубати зубилом, але якість досягається найнижче. Рівні і чисті вони виходять на спеціальних стругальних або фрезерних верстатах. Якщо це зробити неможливо, використовують кисневу різку. Особлива увага приділяється очищенню кромок від іржі, окалини та інших забруднень. Це робиться сталевий щіткою. Для полегшення застосовують попередній підігрів ділянок полум'ям газового пальника. Типи зварних з'єднань визначаються взаємним розташуванням деталей і можуть бути наступними:

стикове;

внапуск;

таврове;

кутове.

ГОСТ "Ручне дугове зварювання. З'єднання зварні" (5264-80) розрізняє типи швів по положенню в просторі.

Нижній - самий простий і надійний. Деталі розташовуються під електродом. Тут важливо не проплавити заготовки.

Горизонтальний - деталь розташовується під кутом 0-60 0 , а зварка ведеться в горизонтальному напрямку.

"У човник" - установка деталі під нахилом і зварювання в кут.

Вертикальний - шов робиться знизу вгору. Робота ускладнюється із-за стікання металу.

Стельовий - шов розташовується зверху. Зварювання ведеться короткими імпульсами при зниженому струмі.

Шви на готових виробах перевіряються на відповідність вимогам ГОСТ. Ручне дугове зварювання не повинна призводити до утворення дефектів, а геометричні та механічні характеристики з'єднань необхідно підтримувати в заданих межах.

Зварювальне обладнання

Обладнання для ручного дугового зварювання - це насамперед спеціальний апарат, яким може бути:

трансформатор;

трансформатор з випрямлячем;

інвертор.

Особливу популярність придбали зварювальні інвертори. Функції форсування дуги і антиприлипания дозволяють робити відносно якісні шви навіть новачкам. Висока вартість не зупиняє покупців, завдяки високим технічним характеристикам і більшої надійності. На ринку можна придбати професійні пристрої з високою продуктивністю і для побутового застосування, коли немає потреби в безперервній роботі.

Технологія ручного дугового зварювання

Для ручного зварювання спочатку проводиться розпал дотиком або чирканьем. Потім електрод відводиться на невелику відстань, щоб дуга постійно горіла. Технологія ручного дугового зварювання полягає в переміщення стрижня в трьох площинах:

наближення і видалення електрода від поверхні заготовки коливальними рухами;

рух у напрямку формування шва;

формування валика металу переміщенням електрода поперек осі шва.

Зварювання труб ручним дуговим зварюванням

Для труб застосовуються звичайні способи з'єднання і положення шва. Вони повинні відповідати ГОСТ "Ручне дугове зварювання. З'єднання зварні" (5264-80). До з'єднань труб пред'являються особливі вимоги, щоб вони були герметичними і витримували заданий тиск середовища. Тому намагаються проводити зварювання труб в нижньому положенні, а виріб при цьому періодично повертається. Їх підготовка полягає у створенні перпендикулярних торців з притупленням -25 мм і скосом кромок на кут 60-70 0 . Зварювання проводиться більшою частиною встик, і для цього спочатку роблять прихватку в 4 місцях труби. Якщо її діаметр перевищує 300 мм, відстань між ділянками зварювання становить близько 200 мм. Довжина прихваток становить близько 50 мм. Після виконують зварювання труби по всій окружності.

Висновок

Ручна дугова зварка проводиться для з'єднання деталей в дрібносерійному та одиничному виробництві. Для отримання якісних з'єднань необхідно мати відповідний апарат і електроди, а також володіти навичками підготовки деталей і виконання зварювання.