Технологический процесс ручной дуговой сварки

Ручная дуговая сварка — основы, технологии, особенности

Ручная дуговая сварка применяется на многих предприятиях и производствах. Она отличается простотой технологического процесса, экономностью расходных материалов, и компактностью некоторых видов оборудования, что удобно для маневренности. Вести работу аппаратами для ручной дуговой сварки покрытыми электродами можно в полноценном режиме по десять часов в день. Поскольку многие учебные заведения преподают данный метод и технологию сваривания металлических частей, найти хороших специалистов для работы не сложно. Начинающим сварщикам важно хорошо знать что такое ручная дуговая сварка, каковы ее технологии, режимы и возможности.

Сварка MMA — что это такое?

MMA сварка — это способ соединения двух металлических частей при помощи электрической дуги и плавящегося покрытого электрода. Перевод аббревиатуры подразумевает ручное управление этим процессом. Суть метода заключается в замыкании электрической цепи, в результате которой образуется сварочная дуга. Высокая температура производит расплавление кромок металла и стержня электрода. Образуется сварочная ванна.

В качестве источника тока используются различные трансформаторы, генераторы, и преобразователи, выдающие переменное и постоянное напряжение. Для работы используется два кабеля (+ и -), один из которых крепится на изделие, а второй снабжается держателем электрода и находится в руках сварщика. В зависимости от того, какой вид кабеля крепится к массе, определяется полярность сварки. Этого требует режим сваривания различных металлов.

Ручная электродуговая сварка предусматривает защиту сварочной ванны от воздействия газов атмосферы. За этот процесс отвечает покрытие электродов. Его действие можно увидеть на многочисленных видео. Снабженное специальным составом, плавясь от температуры дуги, покрытие выделяет собственные газы, защищающие сварочную ванну и предотвращающие попадание кислорода в зону горения дуги. Без специальной обмазки ручная дуговая сварка была бы невозможна. Расплавленный металл электродов вступал бы во взаимодействие с окружающей средой, и жидкие частицы разлетались бы по всей поверхности свариваемого изделия. Водород, из-за легкого веса, вырывался бы наружу и образовывал поры в кристаллизующемся шве.

Как показывают многие видео, в процессе ведения дуги, сварочная ванна разделяется на несколько цветовых и весовых зон:

самым белым выглядит расплавленный металл кромок и присадочного электрода;
ярко-красным обозначает себя жидкий шлак;
железо, под действие веса, стремится ко дну ванны;
шлак, обладающий меньшим весом, плавает на поверхности.

Понимая эти различия, можно умело манипулировать концом электрода для создания ровного и прочного шва. После выполнения работы требуется отбивать застывший шлак, чтобы убедиться в качестве сваренного соединения и придать более привлекательный вид всей конструкции.

Применение MMA сварки

Технология ручной дуговой сварки нашла широкое отображение в различных производственных сферах. Это:

машиностроение
прокладка различных трасс для теплоснабжения, перекачки газа и подачи воды;
кораблестроение;
ремонтные работы на СТО;
коммунальные службы.

Данный метод позволяет сваривать обычную углеродистую сталь во всех пространственных положениях. При использовании электродов со специальным омеднением покрытия возможна сварка чугуна. Если применять нержавеющие покрытые электроды, то свариванию поддаются легированные виды стали. Полученные швы отличаются высокой устойчивостью к сопротивлению на разрыв и излом. Об этом свидетельствуют многочисленные испытания и подтверждающие видео. Метод сварки используется не только для сваривания частей, но и для наплавки поверхностей истертых деталей и последующей механической обработки.

Преимущества электросварки

Ручная сварка покрытыми электродами включает ряд выгодных преимуществ:

ценовая доступность аппаратов и расходных материалов;
эксплуатация оборудования в течении всего рабочего дня;
простота выполнения работ и высокая скорость при умелом обращении;
легкая обучаемость, включая различные пособия и видео;
прочность швов;
возможность сваривания элементов в любом пространственном положении;
легкость оборудования и возможность быстрого перемещения по рабочему объекту.

Безопасность при MMA сварке

Технология дуговой сварки требует соблюдения правил безопасности. Без этого можно значительно навредить своему здоровью или окружающим. Во-первых, при расплавлении обмазки электрода, выделяется много тяжелых газов, вредных для дыхания. Поэтому сварочные работы ведутся на открытом воздухе, или в хорошо проветриваемом помещении. В закрытых пространствах (комнаты, емкости) необходимо предусмотреть искусственную вентиляцию.

Во-вторых, технология ручной дуговой сварки подразумевает работу с большими показателями силы тока (А) и малым напряжением (V). Это требует бережного обращения с аппаратом, не допускающего его падения или перегрева, что может привести к нарушению изоляции и проведению тока на корпус устройства. Хотя используемое напряжение безопасно для жизни (обычно до 48 V), держатель должен быть хорошо заизолирован, а при работе в металлических емкостях под ноги сварщика необходимо подкладывать резиновый коврик.

При горении дуги происходит выделение высокой температуры и ультрафиолетового излучения, поэтому руки сварщика должны быть защищены рукавицами из прочного материала. Не должно быть открытых участков кожи, так как это может привести к световым ожогам. Еще часты брызги расплавленного шлака, которые летят довольно высоко, поэтому головной убор для сварщика обязателен.

Для защиты зрения рабочего используются специальные маски со светофильтрами, защищающие от вредного излучения. Эти элементы имеют разнообразные номера маркировки для работы в условиях разной освещенности.

Технология выполнения и параметры

Техника ручной дуговой сварки доступна на многих обучающих видео. Все начинается с правильной разделки кромок под 45 градусов. Для пластин толще 6 мм предусматривается выставление зазора в 2-3 мм. Это содействует хорошему проплавлению. Розжиг дуги производится постукиванием электрода по массе. Лучше это сделать на отдельной пластине и уже разогретый электрод поднести к стыку. Ставится несколько прихваток длинной в 5 мм для фиксации свариваемых частей.

Электрод держится под углом в 45 градусов относительно плоскости. Первый шов является корневым, поэтому накладывается ровным ведением из одной стороны в другую. Последующие слои выполняются поперечно-колебательными движениями, которые расширяют шов и заполняют всю зону стыка. Эти движения могут иметь спиралевидный характер. При ведении сварки следует сохранять дистанцию в 5 мм между концом электрода и металлом. Желательно обеспечить небольшой наклон поверхности для стекания шлака. Если нет такой возможности, то сварщик должен концом электрода периодически отгонять красный расплавленный шлак в сторону. Все его застывшие части легко удаляются. Заканчивать шов необходимо внахлест на уже застывшую поверхность. Это поможет избежать образования воронки в конце.

Читать еще: Технология сварочно монтажных работ

Электросварка позволяет соединять части деталей и в вертикальном положении. Здесь применяется технология прерывистой дуги. Поскольку жидкий металл тяжелый, беспрерывное горение приведет к падению расплавленного металла вниз. Поэтому шов накладывается в виде «полочек» друг на друга слоями. Это требует больше времени, но не влияет на качество соединения. Потолочный стык выполняется по похожей технологии. Для комфортной работы и качественного результата требуется подбор правильных режимов сварки:

Технология ручной дуговой сварки покрытым электродом

Выбор параметров режима

Род и полярность тока определяют в зависимости от марки стали, толщины стенки трубы, марки покрытого электрода.

Сварочный ток обуславливается диаметром электрода d_э (мм), который выбирают в зависимости от толщины трубы:

Низкоуглеродистые и низколегированные конструкционные стали:

Высоколегированные хромоникелевые стали:

Напряжение на дуге определяется ее длиной. Оптимальную длину дуги выбирают между минимальной (0,5dэ) и максимальной (dэ+1).

Скорость сварки сварщик назначает в зависимости от требуемых геометрических размеров шва или наплавляемого валика.

Ориентировочные режимы сварки

Диаметр электрода, мм

Сварочный ток (А) при положении шва

При сварке труб малого (до 100 мм) диаметра с толщиной стенки 2-10 мм из углеродистых, низколегированных и теплоустойчивых сталей:

стык собирают в приспособлениях и прихватывают ручной аргонодуговой сваркой в одной или двух точках, расположенных симметрично;
стык, скрепленный одной прихваткой, сразу же обваривают, начиная со стороны, противоположной прихватке;
при толщине стенки менее 3 мм прихватку выполняют электродом диаметром не более 2,5 мм.

Стыки труб со стенкой толщиной более 4 мм сваривают не менее чем в два слоя:

I — корневой шов (слой); II — облицовочные валики (слои); 1; 2; 3; 4; 5 — очередность выполнения

Очередность ручной сварки стыков труб диаметром менее 100 мм

При сварке труб диаметром 30-83 мм :

вертикальный стык сваривают участками по три четверти периметра;
каждый последующий валик горизонтального стыка укладывают в противоположном направлении;
«замковые» участки последующих валиков смешают относительно предыдущих швов.

Сварка поворотных стыков труб

При сварке на вращателях подбирают скорость вращения трубы (Vвр), равную скорости сварки (Vсв). Положение сварки, наиболее удобное для формирования шва, находится не в зените, а в точке, отстоящей от вертикали на 30-35° в сторону, обратную направлению вращения трубы.

Когда вращателей нет или они нецелесообразны, свариваемые стыки труб поворачивают на углы 60-110°. Это позволяет формировать шов в самом удобном положении — нижнем.

Трубы диаметром более 219 мм сваривают обратноступенчатым способом за два полных оборота:

Трубы с поворотом на 180° сваривают в три приема. Вначале одним или двумя слоями сваривают участки ГЛ и ВЛ. После этого трубу поворачивают на 180° и заваривают участки ВБ и ГБ на всю толщину.

Затем трубу поворачивают на 180° и заваривают оставшуюся разделку на участках ГА и ВЛ. Сварку труб с поворотом на 180° могут выполнять как один сварщик, так и двое.

Сварку стыков труб с поворо том на 90° ведут тоже в три приема. Сперва заваривают участок стыка АВБ, укладывая один-два слоя. Потом трубу поворачивают на 90° и заваривают участок АГБ на всю толщину. Наконец, следуют обратный поворот на 90° и заварка оставшейся толщины трубы на участке АВБ.

Сварка с поворотом стыка позволяет качественно формировать шов с минимальными деформациями и напряжениями, плавным переходом к основному металлу, с минимальной чешуйчатостью без наплывов и подрезов.

Сварка неповоротных стыков труб

Вертикальные неповоротные стыки сваривают снизу вверх.

Сварку первых трех слоев в стыках труб диаметром более 219 мм следует выполнять обратноступенчатым способом. Длина каждого участка должна быть 200-250 мм.

Длина участков последующих слоев может составлять половину окружности стыка. Стыки труб с толщиной стенки до 16 мм можно сваривать участками длиной, равной половине окружности, начиная со второго слоя.

Очередность выполнения швов (1-14) и слоев (I-IV) одним сварщиком

Очередность наложения превого слоя двумя сварщиками при сварке неповоротных стыков труб диаметром более 219 мм

Горизонтальные неповоротные стыки труб диаметром более 219 мм, выполняемые одним сварщиком, необходимо сваривать обратноступенчатым способом участками длиной 200-250 мм. Четвертый и последующие слои можно сваривать вкруговую.

Очередность (1-12) выполнения швов одним сварщиком

При сварке горизонтального стыка двумя сварщиками последовательность сварки корневого шва зависит от диаме тра труб. Если диаметр менее 300 мм, то каждый сварщик заваривает участок длиной в половину окружности. В один и тот же момент сварщики должны находиться у диаметрально противоположных точек стыка. Если диаметр труб 300 мм и более, то корневой шов сваривают обратноступенчатым способом участками по 200-250 мм.

В стыках труб диаметром до 300 мм с толщиной стенки более 40 мм первые три слоя следует сваривать обратноступенчатым способом, а последующие слои — участками, равными половине окружности.

Стыки труб из низколегированных сталей диаметром свыше 600 мм при толщине стенки 25-45 мм сваривают так: все слои шва выполняют обратноступенчатым способом участ ками не более 250 мм.

Трубы диаметром более 600 мм из хромомолибденованадиевых сталей сваривают одновременно двое и более сварщиков, у каждого из которых свой отрезок стыка. Применяют обратноступенчатый способ (участки по 200-250 мм). Четвертый и последующие слои допускается выполнят ь участками, равными четверти окружности.

Очередность выполнения и примерное расположение слоев и валиков (1 — 20) при сварке вертикального и горизонтального стыков толстостенных труб из углеродистых и низколегированных сталей

Технология ручной дуговой сварки покрытым электродом

Выбор параметров режима

Низкоуглеродистые и низколегированные конструкционные стали:

Высоколегированные хромоникелевые стали:

Ориентировочные режимы сварки

Диаметр электрода, мм

Сварочный ток (А) при положении шва

стык собирают в приспособлениях и прихватывают ручной аргонодуговой сваркой в одной или двух точках, расположенных симметрично;
стык, скрепленный одной прихваткой, сразу же обваривают, начиная со стороны, противоположной прихватке;
при толщине стенки менее 3 мм прихватку выполняют электродом диаметром не более 2,5 мм.

Читать еще: Технологическая карта сварки труб

Стыки труб со стенкой толщиной более 4 мм сваривают не менее чем в два слоя:

I — корневой шов (слой); II — облицовочные валики (слои); 1; 2; 3; 4; 5 — очередность выполнения

Очередность ручной сварки стыков труб диаметром менее 100 мм

При сварке труб диаметром 30-83 мм :

вертикальный стык сваривают участками по три четверти периметра;
каждый последующий валик горизонтального стыка укладывают в противоположном направлении;
«замковые» участки последующих валиков смешают относительно предыдущих швов.

Сварка поворотных стыков труб

Трубы диаметром более 219 мм сваривают обратноступенчатым способом за два полных оборота:

Сварка неповоротных стыков труб

Вертикальные неповоротные стыки сваривают снизу вверх.

Очередность выполнения швов (1-14) и слоев (I-IV) одним сварщиком

Очередность (1-12) выполнения швов одним сварщиком

Основные принципы ручной дуговой сварки

Один из видов неразъемного соединения материалов, проводимый в ручном режиме – это ручная дуговая сварка. Она основана на действии электрической дуги, возникающей при контролируемом коротком замыкании.

Сварщик вручную управляет электродом и при необходимости подает присадочный материал. Хотя производительность ручного метода не высока, его часто используют в домашних условиях. Оборудование для него вполне доступно, и обучиться ручной сварке при желании может каждый.

Краткий обзор технологии

Когда применяется ручная электродуговая сварка, происходит быстрый разогрев металла до температуры плавления воздействием электрической дуги, возникающей как эффект пробоя воздуха между электродом и массой (свариваемыми деталями). В сварной шов вводится дополнительный материал, что позволяет заполнить зазор между свариваемыми деталями.

В точке нагрева образуется так называемая сварочная ванна, которая представляет собой зону смешивания расплавленного металла детали с маериалом присадки.

Вверх всплывает легкий расплавленный шлак — это сгоревшая обмазка плавящегося электрода или остатки стержня неплавящегося. Шлак защищает раскаленный металл от вредного влияния газов, находящихся в атмосфере.

Это влияние может привести к окислению шва и проникновению в его структуру атомов газа, в результате чего шов не приобретет требуемой прочности.

Ручная дуговая сварка производится плавящимся либо неплавящимся электродом. Первый сам по себе является присадочным материалом, второй требует введения в расплав присадочной проволоки.

Существуют различные технологии сварки вручную. Наименее сложная и затратная из них требует наличия только сварочного аппарата переменного или постоянного тока и необходимой амуниции для сварщика, но подходит этот способ, как правило, только для черных металлов, нормально переносящих контакт с кислородом. Для защиты сварочной ванны, где оплавляется сталь и железо, достаточно только среды, выделяемой защитной обмазкой электрода.

Более сложные способы, такие, как, например, аргонодуговая сварка, требуют наличия специальной горелки с соплом, через которую подается аргон либо другой защитный газ.

Читать еще: Технология ручной аргонодуговой сварки

Сварочную дугу инициирует короткое замыкание при контакте электрода с массой. Температура дуги может достигать 5000 °C.

Назначение

Применение ручной дуговой сварки очень широко — от бытовых работ по дому и даче до промышленности, в том числе высокотехнологичной. Среди основных отраслей промышленности и народного хозяйства, где она используется, можно выделить:

различные сервисные и ремонтные работы, например, автомобильной техники;
сварку труб для воды, газа, нефтепродуктов.;
кораблестроение (сварка листов корпуса);
многие виды машиностроения.

Принцип ручной сварки часто применяется для наплавок на поверхность детали иного металла. В быту ручным дуговым методом сваривают беседки, скамейки, мангалы, качели, проводят ремонт металлических изделий.

Технические возможности

Ручная сварка имеет существенные ограничения по толщине свариваемых деталей, это ее основной недостаток. Как правило, листы толще 10 мм этим способом не сваривают.

К другим можно отнести сравнительно низкую скорость процесса и прямую зависимость результата от мастерства сварщика. Процесс ручной сварки, как и любой ручной процесс, трудно стандартизировать: результат зависит от многих факторов. Среди них:

тип источника тока;
мощь источника;
характеристика и свойства обрабатываемого сплава;
толщина кромок;
соответствие электродов возложенной на них задаче;
грамотно подобранный режим сварки.

Особенности дуговой сварки заключаются в том, что для ее продуцирования используется сравнительно малое напряжение — и очень большой ток. Напряжение дуги составляет от 30 до 90 В (многие сварочные аппараты для бытового применения рассчитаны на среднее значение — 48 В), но очень большую силу тока — от 90 до 350 А.

Подбор сварочных параметров

Основные параметры дуговой сварки — это сила тока и напряжение (но оно фиксировано). Частота имеет меньшее значение, так как в настоящее время применяются, как правило, установки для сварки постоянным током — инверторы.

Для сварки с помощью электричества, вне зависимости от способа, действует прямая пропорциональная зависимость: чем толще металл, тем больше должна быть сила тока при фиксированном напряжении. Для сравнения: листы толщиной 3 мм варят током 175-185 А, 5 мм — не менее 200 А, 10 мм — 300-330 А.

Настоятельно рекомендуется, во избежание прожига и сильного разбрызгивания металла, варить минимальным током, какой только возможен.

Но при этом очень большое значение имеет также толщина сварочного электрода, и его соответствие по химическому составу тому металлу, который предполагается обрабатывать.

Стандартный электрод для дуговой сварки имеет толщину 3 мм. Он пригоден для сваривания деталей с толщиной кромок 2-3 мм. Для более толстого металла можно руководствоваться правилом, что диаметр электрода должен быть на 1-2 миллиметра меньше толщины металлических пластин, которые с его помощью предполагается соединить.

Максимальная толщина электродов, выпускаемых промышленностью, составляет 6 мм. Они пригодны для сварки десятимиллиметровых стальных листов.

Каждая пачка электродов имеет свою маркировку, указывающую, для каких целей они предназначены.

Что значит маркировка

Невозможно представить ручную дуговую сварку без электродов. Их маркировка определяет, для каких металлов они предназначены, какую толщину и состав покрытия имеют, в в каком положении их надо держать при сварке (вертикально, горизонтально, под углом), для каких металлов предназначаются. Характер маркировки — буквенно-цифровой.

Первой после названия и марки электрода идет буква, определяющая его назначение. У — для низколегированных и среднеуглеродистых сталей, Т — для теплоустойчивых легированных. Буква Н — для наплавок, А — для пластичных металлов.

Далее следует буква, обозначающая толщину покрытия. М — тонкое покрытие, С — среднее, Д — толстое, Г — особо толстое.

Толщина покрытия определяется в процентах по отношению к самому стержню.

Следующая буква кода означает тип электрода. Если это буква Е, то электрод плавящийся.

Далее следуют цифры, которые характеризуют предел прочности на растяжение, относительное удлинение и температуру сохранения ударной вязкости. Они имеют значение только для профессиональных сварщиков, работающих на особо ответственном производстве.

За ними идут одна или две буквы, означающие материал обмазки электрода. А означает кислотное соединение, Б — щелочное, Ц — целлюлозное, Р — рутиловое, П — прочие виды. Возможны смешанные типы обмазки, такие, как РЦ.

Последние две цифры кода означают одни из самых важных параметров — положение в пространстве, в котором можно производить ручную дуговую сварку, и характеристики тока для сварки.

Например, код «13» следует читать как 1 и 3. 1 — варить можно в любом пространственном положении, 3 — необходимо использовать ток обратной полярности либо переменный напряжением 50 В.

Разновидности оборудования

Оборудование для ручной дуговой сварки, как правило, представляет собой сварочный аппарат трансформаторного или инверторного типа, снабженный шнуром подключения к источнику питания и двумя контактными шнурами с держателями для электрода и для массы.

Разница между аппаратами в том, что трансформатор варит только переменным током, а инвертор или полуавтомат имеет функцию выпрямления тока для лучшего качества дуговой сварки и возможности работать в прямой или обратной полярности.

При прямой полярности проводящий стержень подключают к минусу, а деталь — к плюсу. Обратная, соответственно, наоборот. Разные виды металлов и сплавов требуют сварки либо в прямом, либо в обратном режиме.

Требования ГОСТа

На ручную дуговую сварку распространяются требования ГОСТа 5264 80 и ГОСТа 11534 75. Это основные нормативы, которыми нужно руководствоваться при сварочных работах.

Первый — ГОСТ 5264 80 — регламентирует технологию создания сварных соединений различной конфигурации из сталей, чистого никеля и сплавов никеля с железом.

Он состоит из большого числа таблиц, в которых приведены чертежи типов соединений, которым нужно соответствовать. В ГОСТе указываются также пределы допустимых погрешностей и другие важные числовые параметры.

ГОСТ 11534 75 описывает основные типы, размеры и конструктивные особенности изделий из низколегированных и углеродистых сталей, которые можно подвергать скреплению методом ручной дуговой сварки плавящимся электродом.

На методологию сварки электродом неплавящимся он не распространяется. Документ также состоит из таблиц, содержащих примеры соединений, допустимые пределы погрешностей, толщины и углы соединяемых деталей.

1 1 голос

Рейтинг статьи