Как сделать правильный выбор режима сварки?

Нет необходимости лишний раз говорить о важности качественных сварных соединений для всех без исключения монтажно-строительных работ, связанных с металлическими конструкциями. А чтобы обеспечить оптимальный результат, работнику следует неукоснительно соблюдать все параметры этого процесса.

Поскольку эффективный процесс напрямую зависит от связанных с ним технологических условий, очень важно сделать правильный выбор режима сварки. Рассмотрим его составляющие поподробнее.

Параметры режима сварки и их выбор

Чтобы надежно сварить детали какого-либо изделия, следует учесть целый комплекс условий, участвующих в процессе.

Чтобы выбрать самый подходящий режим сварки, надо точно установить физико-химический состав металла, который подвергается сварке, толщину и конфигурацию заготовок, конструкцию сварочного соединения.

Знание совокупности этих условий даст возможность правильно подобрать диаметр электрода и величину тока сварки.

Поскольку всех значимых факторов достаточно много и они по-разному влияют на сам процесс, их разделили на основные и дополнительные параметры. Основные параметры включают следующие позиции:

• диаметр электрода;
• величина тока;
• род и полярность тока;
• длина дуги сварки;
• скорость электросварки;
• количество проходов.

Из этого перечня видно, что основные параметры режима сварочного процесса связаны с условиями и характером горения сварочной дуги. Дополнительные же параметры режима включают такие характеристики:

• длина электрода;
• наклон электрода;
• положение изделия при сварке;
• начальная температура свариваемого металла;

Рассмотрим некоторые наиболее важные из указанных позиций.

Взаимозависимость сварочного тока и диаметра электрода

Диаметр зависит от толщины кромок свариваемых металлических деталей, а также от способа сварки и размеров сварочного шва. Например, если при сварке металлических уголков и тавровых профилей толщина металла равняется 3-5 мм, то работу выполняют электродами диаметром 3-4 мм, а при толщине заготовки 6-8 мм уже потребуются электроды диаметром 4-5 мм. Для получения качественного провара корня шва при сварке стыковых многопрофильных соединений первый проход делают электродом, диаметр которого не превышает 4 мм.

Режим сварки включает такое понятие, как характеристика силы тока. От нее зависит качество шва и производительность сварки. Указанный параметр определяется диаметром сварочного электрода. Как правило, соответствующее значение силы тока фиксируется на фабричной упаковке каждой конкретной марки сварочных электродов.

Примерное соотношение диаметра и тока сварки выглядит так:

• 1,5-2 мм — 30-45 А;
• 3 мм — 65-100 А;
• 3-4 мм — 100-160 А;
• 4 мм — 120-200 А;
• 4-5 мм — 150-200 А;
• 5 мм — 160-250 А;
• 6-8 мм — 200-350 А.

Сила тока зависит еще и от пространственного положения шва. Так, при вертикальном или потолочном расположении независимо от толщины металла рекомендуется применять проволоку диаметром не менее 4 мм. В то же время при горизонтальной сварке стандартные показатели силы тока советуют уменьшать на 15-20%.

Длина сварочной дуги

Выбор режима подразумевает правильный расчет длины сварочной дуги, которая также взаимосвязана с диаметром электрода. Под термином длины дуги понимают расстояние между кромкой свариваемого предмета и концом сварочного электрода. Данный параметр очень важен для качества сварочного соединения.

Наилучшего качества при сваривании металлических элементов можно добиться поддержанием равномерной дуговой длины на протяжении всей операции. Однако этого мало, надо еще определиться с оптимальным расстоянием. Считается, что для надежной сварки необходимо стабильно поддерживать короткую дугу, когда ее длина составляет не больше диаметра электрода. Как правило, такой режим работы присущ опытным сварщикам. Но и для них, и для новичков необходимо выдерживать следующую зависимость между электродным диаметром и длиной дуги:

• 1,5-2 мм — дуга 2,5 мм;
• 3 мм — дуга 3,5 мм;
• 3-4 мм — дуга 4 мм;
• 4 мм — дуга 4,5 мм;
• 4-5 мм — дуга 5 мм;
• 5 мм — дуга 5,5 мм;
• 6-8 мм — дуга 6,5 мм.

Скорость дуговой сварки

Выбор оптимальной скорости сварочного процесса находится в прямой зависимости от толщины металлической заготовки и толщины шва. А оптимальной она будет тогда, когда расплавленный металл электрода заполнит сварочную ванну таким образом, чтобы в месте ее сочленения с кромками металла свариваемого изделия образовался равномерный переход с возвышением без подрезов и наплывов.

В идеале необходимо придерживаться такой скорости движения, чтобы по своей ширине шов оказался в 1,5-2 раза больше диаметра электрода. При излишне медленном перемещении перед его движущимся наконечником будет накапливаться слишком много раскаленного металла. Он будет растекаться из ванны и мешать качественному провару стыка и образованию дефективного шва.

Если же слишком быстро проводить электрод вдоль стыка, рабочая зона не успеет в достаточной степени прогреться, это обязательно приведет к непроваренному соединению. После охлаждения такой шов может деформироваться и даже потрескаться.

Чтобы подобрать оптимальную скорость перемещения, рекомендуется ориентироваться на получение экспериментальным способом следующих параметров ванны: ширина — 9-15 мм, глубина — до 6 мм, длина — 10-30 мм.

Полярность и род электрического тока

Анализируя основные параметры процесса сварки, важно знать, как воздействует на конечный результат тот или иной способ подключения сварочного аппарата. От этого, в частности, зависит характер работы и выбор определенного металла.

На сегодняшний день большинство бытовых аппаратов дуговой сварки благодаря встроенным выпрямителям, будучи подключенным к источникам переменного тока, осуществляют постоянным сварочным током. При этом возможны прямой и обратный способы подключения электрода и металлической заготовки к полюсам.

Прямая полярность предполагает подключение детали к зажиму «+», электрода — к зажиму «-». Обратная полярность характеризуется подключением детали к зажиму «-», а проволоки — к зажиму «+». При этом всегда следует помнить, что полюс со знаком «+» генерирует заметно больше тепла, чем полюс со знаком «-». Качественные параметры режима меняются с изменением полярности и характеризуются следующими особенностями:

1. При прямой полярности. Осуществляется при глубоком проплавлении металла основы. Возможно использование проволоки с кальциево-фтористым покрытием для сварки низко- и среднеуглеродистых сталей (толщина — более 5 мм), сваривается чугун.
2. При обратной полярности. Выполняются сварочные работы с ускоренным плавлением электрода. Обработка низкоуглеродистых и низколегированных сталей, сварка конструкций из тонкого листа.

Наклон и длина электрода

Положение рабочего элемента сварочного аппарат относительно стыка свариваемых металлических деталей влияет на глубину и ширину сварочного шва. Обычно сварочные операции проводят, держа электрод в целом вертикально, наклоняя его по отношению к направлению проводки несколько вперед или немного назад.

Сварка проводится только углом вперед, если электрод держится сварщиком под углом, меньшим 90 °. Выбор такого способа ведет к тому, что глубина проплавления металлической заготовки в значительной степени уменьшается, а ширина шва возрастает. Это происходит из-за происходящего в данном случае вытеснения металла, расплавленного электродом, в переднюю часть сварочной ванны.

Если наклон электрода выбран большим, чем 90 °, то заготовки свариваются исключительно под углом, направленным назад. В этом случае, как нетрудно предположить, расплавленный металл убирается в хвостовую (заднюю) часть ванны. Данный режим сварки обеспечивает существенное увеличение проплавливаемой глубины с одновременным уменьшением ширины шва.

Что касается длины (вылета) электрода, применяемого в работе, то от указанного фактора непосредственно зависит скорость и степень его нагревания. В частности, чем больше соответствующая длина рабочего элемента, тем в большей мере он нагревается и быстрее расплавляется.

Это ведет к уменьшению силы тока и уменьшению глубины провара. Например, если сварщик применяет в работе проволоку диаметром в 1-2,5 мм, то изменение вылета электрода на 6-8 мм может стать причиной плохо сформированного шва. Однако если будет использована проволока диаметром более 3 мм, то такие же показатели вылета практически никак не повлияют на характер шва.

Наклон изделия, подвергаемого сварке

При производстве сварочных работ на спуск (по направлению сверху вниз) под основанием дугового столба происходит утолщение слоя расплавленного металла. Из-за этого уменьшается глубина провара, но увеличивается ширина шва, растет блуждание сварочной дуги. Если сварка происходит в обратном направлении (снизу вверх), то слой расплавленного металла под дугой становится меньше.

Для того чтобы добиться нормально сформированного сварочного шва, в процессе ручной дуговой сварки рекомендуется наклонять само изделие под углом в 8-10 °. Если угол наклона окажется большим, а электрод проводится на спуск, из-под основания дуги будет подтекать жидкий расплавленный металл. При таком же угле наклона изделия, но с поднимающейся сваркой, возникают непровары, а также подрезы на шовных кромках.

Стоит отметить, что сварку на спуск используют при производстве круговых швов (например, на трубах или различных круглых сосудах). В этом случае значительно снижается риск образования прожогов металла, сварочный шов формируется наилучшим образом и устраняется опасность вытекания расплавленного металла из сварочной ванны.

Таким образом, узнав особенности основных и дополнительных параметров сварочного режима, исполнитель сможет оптимально настроить свой аппарат для максимально эффективной, удобной и безопасной работы.