Как варить вертикальный и горизонтальный швы электросваркой: пошаговые инструкции

Типы сварных соединений

Классификация сварных соединений довольно обширна, они различаются по типу и виду сваривания деталей.

По типу соединения сварные швы бывают односторонними и двусторонними. Выбор в пользу одного или другого типа соединения делается в зависимости от технических параметров свариваемого изделия. Как правило, наиболее ответственные конструкции свариваются посредством двустороннего шва, что обеспечивает большую надежность соединению.

По виду соединения сварные швы подразделяются на следующие:

• стыковые
• тавровые
• угловые
• внахлест

Стыковые соединения

Этот вид соединения довольно часто применяется для сварки листовых металлических конструкций и трубопроводов. Между свариваемыми заготовками устанавливается зазор в 1-2 мм, а сами они  по возможности жестко фиксируются во избежание смещения. В процессе сваривания зазор заполняется расплавленным металлом.

Металлические листы толщиной до 4 мм свариваются односторонним швом без их предварительной обработки, за исключением обязательной зачистки от коррозии.

При соединении изделий толщиной свыше 4 мм может применяться как односторонний, так и двусторонний шов. В этих случаях проводится предварительная разделка кромок в зоне сваривания.

Стыковая сварка заготовок толщиной свыше 12 мм требует обязательного наложения двустороннего шва, так как одностороннее сваривание не может расплавить такой слой металла. При этом необходимо провести предварительную разделку кромок с обеих сторон. В случае если конструктивные особенности заготовки не позволяют произвести двустороннюю разделку кромок, шов сваривается в несколько проходов, заполняясь многослойным наплавом.

Сварка внахлест

Соединение внахлест применимо для сварки металлических заготовок толщиной до 8 мм. При применении этого вида соединения проварка осуществляется с двух сторон во избежание попадания влаги и возникновения коррозии между листами.

Для получения качественного шва при сварке внахлест, электрод должен находиться под углом от 15 до 45 градусов к рабочей поверхности. При отклонении от этих значений значительна часть расплава растекается в сторону от стыка, что в значительной мере снижает прочность соединения.

Угловые и тавровые соединения

Технология работы при этих видах соединения во многом схожа. Тавровые соединения в разрезе аналогичны букве Т, а угловые  — букве Г.

В зависимости от толщины  металла, тавровые соединения могут свариваться одним ил двумя швами, с предварительной разделкой или без нее.

Требования к сварке угловых швов такие же, как и в случае с тавровыми, так как, по сути, угловой шов рассматривается как часть таврового.

Для качественного соединения угловых или тавровых элементов, свариваемые плоскости следует расположить под одинаковым углом. Оптимальным является их сваривание «в лодочку». При соединении деталей разной толщины, угол наклона в сторону более толстой заготовке должен составлять порядка 60 градусов. В таком положении большая часть прогрева придется на толстую деталь, что позволит избежать сквозного прогорания тонкого металла.

Как правильно варить?

Сварка начинается с розжига дуги. Существует два способа, чтобы разжечь дугу:

• Касание. Электрод держат под углом 60°, затем концом электрода касаются металла и тут же поднимают электрод на расстояние 3-5 мм. Образуется дуга.
• Чиркание. Кончиком электрода быстро проводят по поверхности металла и тут же быстро приподнимают его на 2 мм.

Оптимально выдерживать длину дуги 5 мм. Если слишком приблизить, произойдёт залипание электрода, длинная же дуга не проваривает металл, образует много брызг. Если залипание происходит слишком часто, значит, силы тока маловато и следует его добавить. Длину дуги можно контролировать по звуку: если звук ровный, однотонный, значит, длина постоянная, если же образуются резкие звуки с хлопками, значит длина слишком большая.

Как только сварщик поймает дугу, он приступает к сварке. Электрод медленно и плавно перемещают по горизонтали, выполняя лёгкие колебательные движения. Если вдруг дуга оборвалась или же электрод сгорел раньше, чем закончился шов, то нужно правильно продолжить работу. В конце шва образуется углубление (кратер). Нужно отступить от него приблизительно на 12 мм и зажечь дугу. Медленно двигаясь вперёд, тщательно заварить кратер и продолжить сварку шва.

Как правило, сваривают в несколько слоёв:

• детали толщиной до 6 мм двумя слоями;
• заготовка 6-12 мм – тремя слоями;
• детали толщиной более 12 мм – 4 слоями.

Траектория движения дуги делится на виды:

• Поступательная – электрод просто перемещается вдоль оси электрода;
• Продольная – для формирования ниточного тонкого шва;
• Поперечная – колебательные движение электрода определённой ширины (рис. 2)

рис.2

Обычно мастер совмещает все три траектории. Одновременно необходимо контролировать расстояние между электродом и поверхностью, так как электрод сгорает и уменьшается в длине. Также нужно следить за состоянием ванны, её размерами, чтобы вовремя увеличивать или уменьшать скорость движения.

Нужно помнить, что сваривать детали сразу сплошным швом нельзя, это приведёт к перекашиванию металла. Две заготовки соединяют струбцинами или иным способом, затем делают точечные швы на расстоянии 8-25 см друг от друга, в зависимости от длины шва. Рекомендуется выполнять точечные швы с двух сторон, чтобы не возникло напряжение металла. И только потом приступать к выполнению основного шва.

Схема выполнения вертикального шва

Закрепив детали и выбрав правильную силу тока, можно приступать к сварочным работам.

1. Начинать надо с выбора угла наклона электрода относительно плоскости изделия. Оптимальным считается угол от восьмидесяти до девяноста градусов. При этом обеспечивается максимальная отдача энергии дуги, что гарантирует глубокое проплавление тела основного металла. Также выбор правильного угла обеспечит равномерное стекание расплавленного электрода, что позволит получить ровный и качественный шов.
2. Сварка вертикальных швов всегда осуществляется снизу вверх, заливая зазор между деталями расплавленной электродной проволокой или электродом.
3. Окончание электрода должно всегда быть направлено в середину шва.
4. Для получения качественного шва нужно осуществлять периодические вращательные движения для того, чтобы собирать расплавленный металл в точку, где происходит соединение двух деталей.
5. Скорость прохождения сварочной дуги по верхней линии шва должна быть подобрана таким образом, чтобы нижняя часть жидкой ванны немного не доходила до верхушки предыдущего валика или едва его касалась.
6. После окончания сварки необходимо подождать определённое время пока обработанная поверхность остынет. Затем следует молоточком сбить образовавшийся на поверхности металла шлак, образованный продуктами горения.

Чтобы более наглядно представить описанный процесс, стоит посмотреть «Вертикальный шов, сварка: видео» — материал, представленный ниже.

Брак и швейные дефекты

Самый частый дефект в работе новичка – кривой шов с неровным заполнением. Такая картина – результат неравномерного ведения электрода, он буквально пляшет в руках юного мастера. Здесь вам понадобятся упорство и труд: с опытом все это проходит без следа. Вторая по частоте ошибка – неверный выбор силы тока или длины дуги, после чего остаются «подрезы» или неровное заполнение. При одних дефектах больше страдает эстетика, при других – прочность.

В каких случаях появляется непровар:

• Некачественная обработка (или отсутствие таковой) кромок поверхностей;
• Слишком слабая сила тока;
• Слишком быстрое движение электрода.

Примеры схем движения электрода.

Прожог – банальная дырка в шве по следующим причинам:

• Широкий зазор между краями;
• Слишком большая сила тока;
• Низкая скорость движения электрода

И здесь ищем оптимальное соотношение трех составляющих: тока, ширины зазора, движения электрода.

Поры и наплывы – множественные отверстия малого размера. Это критический дефект, влияющий на прочность соединения.

Причины:

• Грязь и ржавчина на металле;
• Попадание кислорода к расплавленному металлу (при сквозняке);
• Некачественная обработка кромок;
• Электроды низкого качества;
• Использование присадочных проволок;

Трещины – серьезные нарушения целостности швов. Появляются после остывания металла и по своей сути являются предвестниками разрушения самого шва. В данном случае спасет только новая сварка или полное удаление старого шва и повторное накладывание нового.

Какие условия нужно создать для качественного шва

Обработка вертикальных поверхностей требует соблюдения следующих требований:

На этапе поджога электрод выставляют в прямоугольное положение. Если нарушить это правило, подача тока в рабочую область будет нестабильной.
Для снижения риска возникновения подтеков уменьшают длину сварочной дуги. Начинающие сварщики в целях повышения производительности не соблюдают это требование. Кристаллизация металла протекает медленнее, поэтому образуются дефекты.
Стержень, удерживаемый под наклоном, делает шов более равномерным, однако соблюдать такое требование в течение долгого времени сложно.
При появлении подтека повышают силу тока, расширяют обрабатываемую область

Это ускоряет процесс затвердевания расплава.
Особое внимание уделяют подготовке краев. Детали очищают от грязи, следов коррозии, масел.
Точечная сварка вертикальных швов снижает вероятность образования подтеков.

Подготовка к работе инвертором

При первом включении, а также при перемещении сварочного инвертора на новое место работы необходимо проверить сопротивление изоляции между корпусом и токоведущими частями, после чего подсоединить корпус к заземлению. Если инвертор долгое время находился в эксплуатации, перед тем как приступить к сварке, нужно обязательно провести его ревизию на предмет скопления пыли во внутреннем пространстве. При повышенной запыленности следует очистить все силовые элементы и блоки управления сваркой с помощью сжатого воздуха с умеренным напором. Для беспрепятственной работы системы принудительной вентиляции аппарата вокруг него должно быть создано свободное пространство на расстоянии не менее полуметра. Запрещается варить устройствами инверторной сварки вблизи мест работы шлифовальных и отрезных машинок, т. к. они создают металлическую пыль, способную вывести из строя силовую часть и электронику инвертора. В случае проведения сварочных работ на открытом пространстве необходимо защитить аппарат от прямого попадания водяных брызг и солнечных лучей. Устанавливаться сварочный инвертор должен на горизонтальной поверхности (либо под углом, не превышающим значение, указанное в паспорте).

Внешний осмотр оборудования

Внешний осмотр сварочного инвертора производится самим сварщиком перед началом каждой рабочей смены. Во время этой процедуры в первую очередь проверяется состояние изолирующих оболочек сварочных и питающего кабелей и в случае необходимости делается их замена или ремонт. Далее проверяется держатель электродов и зажим кабеля массы, а также состояние штекеров и гнезд для подключения к сварочному инвертору. Следующим шагом производится осмотр панели управления сваркой на предмет целостности тумблеров, переключателей, кнопок и индикаторов. Кроме того, определяется общая запыленность аппарата и при необходимости проводится его очистка.

Использование средств защиты

При проведении сварочных работ наибольшую опасность представляет вероятность поражения электрическим током, получение ожогов от разлетающихся капель расплавленного металла и световое воздействие на сетчатку глаза излучением электрической дуги. Кроме того, возможны механические травмы и попадание в дыхательные пути газов, выделяющихся в процессе сварки. Поэтому любой начинающий сварщик, решивший освоить сварочный инвертор, кроме самого аппарата, обязан приобрести комплект средств индивидуальной защиты, а также тщательно изучить правила техники безопасности при выполнении сварочных работ. В стандартный комплект защитных средств сварщика входят маска и искростойкие перчатки, а также спецовка и обувь из негорючих и неплавящихся материалов. Кроме того, в процессе сварки инвертором может потребоваться специальный респиратор, а зачистку заготовок и швов необходимо производить в защитных очках.

Другие виды сварки

Важнейшим элементом любой металлоконструкции является сварной шов. В связи с этим техника сварки вертикальных швов, а также других вариантов соединения будет крайне полезна новичкам.

Существует большое количество методов, применяемых для формирования надежных стыков в случае различного расположения деталей относительно друг друга. Также разработаны специальные техники движения электродов, например, елочкой, лодочкой и т.д.

К наиболее простым видам сварки относится работа в горизонтальном положении. Однако существуют и более сложные виды швов.

Стыковые

Проще всего осуществлять данный тип соединения не на вертикальной плоскости, а на горизонтальной.

Чертеж сварочных швов.

Выполнять сварочный процесс можно несколькими способами:

• в пространстве;
• на съемной медной подкладке;
• с предварительным швом.

В первом случае самым трудным является проваривание корня по всему изделию. Упростить задачу может применение медной подкладки. Благодаря высокой теплопроводности она предотвратит оплавление поверхности под деталями в результате контакта с расплавленным материалом. Ее можно легко удалить после окончания работ.

Сварные многослойные

Данная технология предусматривает проведение нескольких проходов. Перед каждым проходом предыдущий слой очищается и остывает. В связи с этим подобный способ соединения существенно отличается от других.

Слои варятся с использованием электродов разного диаметра. Нижний свариваем стержнями в 3-4 миллиметра в диаметре, а последующие – 5-6 миллиметров. Самый верхний слой является выпуклым, кроме того он выполняет термообработку нижних слоев.

https://www.youtube.com/watch?v=yEz_cweZtyQ

Кольцевые

Используется в стыковке труб и различных деталей запорной арматуры. Представляет собой смешанные виды дуговой сварки.

Вначале электросваркой делается вертикальный шов сбоку трубы, затем по окружности формируется горизонтальный. Таким же образом осуществляется сварка пластин, расположенных на потолке.

Особенности техники подготовки к кольцевой сварке следующие:

• изделие тщательно очищается;
• деформированные участки обрезаются и выравниваются;
• кромки зачищаются до блеска.

Обработка стыков во время сварочного процесса осуществляется постоянно, а повороты провариваются в несколько проходов. Каждое последующее соединение наносится только после очистки предыдущего от шлака.

В случае обнаружения трещин их удаляют, а образованный фрагмент заново заваривают.

Потолочные

Характеристики разных видов сварных соединений.

Каждый неопытный сварщик окажется в замешательстве, столкнувшись с необходимостью сварить потолочный шов электросваркой. Данный тип соединения можно смело назвать сложнейшим сварочным швом. Следует отметить, что потолочная сварка вызывает массу проблем, связанных с неудобным положением мастера при работе.

Капли раскаленного металла так и норовят сорваться и упасть вниз, что еще больше осложняет процесс работы. Сам же расплавленный метал удерживается в ванне за счет действия силы поверхностного натяжения.

Сварка потолочного шва предполагает расположение электрода по нормали к поверхности изделия. При этом стержень осуществляет круговые движения. Таким образом удается расширить соединение.

Дуга должна быть короткой, чтобы исключить подрезы. Варить потолочный шов необходимо по следующей методике – металл должен затвердеть с наибольшей скоростью. Подобного эффекта удается достичь при использовании электродов с покрытием, у которого высокая температура плавления.

Помимо круговых следует также совершать вертикальные движения. Отдаление электрода от ванны приведет к гашению дуги. В результате металл начнет остывать и ванна уменьшится.

Таким образом, помимо стандартных дефектов формируемых при сварке, сварка потолочных швов характеризуется еще одной неприятной особенностью, избавиться от которой невозможно. Осуществляя подобное соединение необходимо заранее понимать то, что оно будет ослабленным и менее надежным, чем любое другое.

В связи с вышесказанным, в промышленном производстве подобные стыки практически полностью отсутствуют.

Отличия прямой и обратной полярности при сварке инвертором

В сварочной дуге электрический ток — это поток электронов, перемещающихся в плазме от отрицательного электрода (катода) к положительному (аноду). При этом примерно одна треть тепловой энергии аккумулируется на катоде, а две трети — на аноде. По этой причине при сварке инвертором полярность напрямую влияет на то, где будет большее выделение тепла: на свариваемой детали или на электроде. Стандартной считается прямая полярность, когда электрод подключен к минусовой клемме инвертора, а заготовка — к плюсовой (см. рис. ниже). При таком режиме сварки происходит глубокое проплавление свариваемого металла с образованием стабильной сварочной ванны и более медленное расходование электрода. Этим способом сваривают большинство мало- и среднеуглеродистых конструкционных сталей, а также изделия из чугуна.

При сварке с обратной полярностью электрододержатель соединен с плюсовым контактом инвертора, а клемма массы — с минусовым. В этом случае отрыв электронов происходит от металла заготовки, а их поток направлен в сторону электрода. Вследствие этого на нем выделяется большая часть тепловой энергии, что позволяет вести сварку инвертором с ограниченным нагревом свариваемой детали. Этот режим применяют при сваривании деталей из тонкого металла, нержавеющих сталей и металлов с низкой устойчивостью к повышенным температурам. Кроме того, обратная полярность используется при необходимости увеличить скорость плавления электрода, а также когда инвертором сваривают детали в газовой среде или с использованием флюсов.

Разновидности сварных швов и соединений труб

Способов, как варить трубы электросваркой, может быть несколько:

• размещая детали встык – в данном случае отрезки трубы находятся точно напротив друг друга;
• соединение в тавр – эта технология сварки труб подразумевает,  что два куска трубы размещены перпендикулярно, в форме буквы «Т»;
• скрепление внахлест – в таком варианте один из кусков трубы развальцовывается, чтобы его можно было надеть на другой;
• угловое соединение – то есть, две детали размещены под углом 45° или 90°.

При выполнении сварки труб электросваркой могут выполняться такие швы:

• горизонтальные – в таком случае свариваемые трубы расположены вертикально;
• вертикальные – это швы на вертикальном участке трубы;
• потолочные – в данном случае электрод помещают в нижней части детали, над головой работника;
• нижние – соответственно, швы, для выполнения которых нужно наклоняться вниз.

Есть еще несколько рекомендаций, как сваривать трубы электросваркой:

1. При проведении сварочных работ следует держать электрод под углом в 45° или чуть меньше, тогда расплавленный металл будет попадать внутрь свариваемой трубы в гораздо меньшем количестве.
2. Если вы выполняете соединение в тавр или встык, то вам понадобятся 2-3 мм электроды. При этом сила тока, оптимальная для надежной герметизации системы, составляет в пределах 80-110 ампер.
3. Для надежного проваривания соединения внахлест сила тока должна быть увеличена до 120 ампер, а электроды можно использовать аналогичные.

1. Оптимальная высота сварного шва должна составлять 3 мм над поверхностью трубы. Только после ее достижения можно считать работу завершенной.

Угловые швы

Сварка угловых швов имеет свои особенности. Сварочный процесс, состоящий из накладываемого соединения одного на другое, осуществляется без предварительной подготовки кромок. Стыки выполняются с обеих сторон угла.

Когда детали соединяются встык и образуют угол, торец обрезается у одного элемента.

Т-образный тип соединения

Чтобы получить идеальный шов, одна плоскость должна стоять горизонтально, вторая – вертикально. Сваривать угловое соединение обязательно под углом 90°. Когда толщина изделия, которое расположено вертикально, не более 12 мм, тогда в дополнительной обработке нет необходимости. Если же его толщина от12 – 25 мм, необходимо подготовку делать в V-образной форме.

От 25-40 мм производят одностороннюю обрезку скосов U-образной формы.

Свыше 40мм – двухсторонняя обрезка V-образной формы.

Нижний край вертикально расположенного изделия обрезается ровно, а ширина стыка не более 2 мм.

Чтобы угловой стык был хорошо выполнен, необходимо уметь правильно зажигать дугу. Она зажигается перед началом сварочного процесса. Повторно выполняется при обрыве.

При использовании электродов с толстым покрытием, образуется большие участки топленого металла. По причине стекания металла вниз сделать правильную шовную поверхность угла не представляется возможным.

Свариваемые поверхности нужно располагать таким образом, чтобы наклон был 45°и сварку выполнять лодочкой.

Нахлесточные соединения

Свариваемые листы, наложенные один на другой на расстояние 3-5 толщины этих листов, провариваются по периметру, также и по краю угла, образованного при накрытии. Обработка кромок при этом не требуется. Но увеличиваются затраты материала, и соединение утяжеляется. Несмотря на это, такой вариант используется довольно часто.