Электродуговая сварка: гост, технология

ГОСТ: сварка ручная электродуговая

Те, кто профессионально занимаются сварными делами, знают, что существуют специально разработанные стандарты сварки металлов, типов соединений, работ с алюминием, качества электродов и так далее. Для более эффективной работы нужно придерживаться этих правил. Например, ГОСТ 5264-80 отвечает за методы соединительных сварных швов металлических конструкций: прямой шов, скошенный или скошенный с замком.

Чем еще регламентируется электродуговая сварка? ГОСТ 14771-76 вводит правила варки в защитных газах. Бывают и другие ГОСТы, регулирующие методы работ с электросваркой. В промышленности и на производствах к этим стандартам относятся серьезно и требовательно. Каждый сварщик, работающий на предприятии, должен знать все ГОСТы и по возможности их применять.

При выполнении домашних работ придерживаться этих стандартов необязательно, но желательно иметь о них хотя бы общее представление. Для примера можно привести ГОСТ (сварка ручная электродуговая) под номером 26-291-79, который устанавливает правила использования электродов определенных марок и толщины для сварки тех или иных металлов и конструкций из них.

Те же стандарты описывают основные сварочные соединения:

— Внахлест, когда одна деталь немного накрывает другую.

— Встык – оба объекта состыковываются друг с другом на одной плоскости.

— Соединение углом.

— Торцовая варка в виде буквы «Т».

Функции флюса сердечника порошковой проволоки

Состав флюса разрабатывается согласно области применения порошковой проволоки. Основной функцией флюса является очистка металла шва от таких газов как кислород и азот, которые оказывают отрицательное влияние на механические свойства шва. Для того чтобы снизить содержание кислорода и азота в металле шва во флюс проволоки добавляют кремний и марганец, которые являются раскислителями, а также способствуют улучшению механических свойств металла. Такие элементы как кальций, калий и натрий вводятся во флюс с целью придания шлаку свойств, способствующих улучшению защиты расплавленного металла от воздействия атмосферного воздуха при кристаллизации металла.

Кроме того, шлак обеспечивает:

— формирование поверхности шва требуемого профиля;
— удержание ванны расплавленного металла при сварке в вертикальном и потолочном положениях;
— снижение скорости остывания металла сварочной ванны.

Кроме того, калий и натрий способствуют получению более мягкой (стабильной) дуги и снижают разбрызгивание.

Легирующие элементы. Легирование металла шва через флюс порошковой проволоки является более предпочтительным по сравнению с легированием металла шва через проволоку сплошного сечения (вводить в сердечник порошковой проволоки легирующие компоненты технически проще дешевле, чем изготавливать проволоку сплошного сечения из легированного металла). Обычно используются следующие легирующие элементы: молибден, хром, никель, углерод, марганец и др. Добавка этих элементов в металла шва повышает его прочность и пластичность, и в то же время, предел текучести, а также улучшает свариваемость металла.

Состав флюса определяет будет ли порошковая проволока рутилового или основного типа (также как и в случае с покрытыми электродами).

Применяются также порошковые проволоки с повышенным содержанием металлического порошка (металл–корд). Во флюсе порошковых проволок этого типа содержится большое количество железного порошка, а также добавки кремния и марганца, которые обычно содержатся в проволоках сплошного сечения. Некоторые проволоки содержат также до 2% никеля, который повышает ударную вязкость при низких температурах.

Проволоки типа металл–корд применяются для сварки стыковых и угловых швов во всех пространственных положениях. Они обеспечивают высокую производительность наплавки. Сварной шов имеет гладкую поверхность и не покрыт шлаком, а это означает, что можно выполнять несколько проходов без предварительной очистки предыдущего валика.

Наплавка алюминия

Очень часто требуется не сварить детали, а отремонтировать. В ходе эксплуатации детали стираются, требуется нарастить на отдельные части дополнительные наплывы из металла. Наплавка требуется при различных ситуациях:

• Разбитость крепежных частей;
• Появление истертости;
• Выбитость кромок;
• Сколы;
• Разрушение кромок металлорежущих инструментов;
• Изношенность подшипниковых втулок и внутренних поверхностей.

Наплавкой в сварочной терминологии называется процесс восстановление утерянных форм, первоначальных размеров. Наплавка удобна тем, что ее можно расположить на любой поверхности, меняется ее толщина и объемы, происходит ремонт изношенного и дефектного оборудования.

II. Должностные обязанности

В обязанности сварщика ручной дуговой сварки плавящимся
покрытым электродом (2-3 разряд) входит:

1. Проведение подготовительных и
сборочных операций перед сваркой и зачистка сварных швов после сварки:

— Ознакомление
с конструкторской и производственно-технологической документацией по сварке

— Зачистка
ручным или механизированным инструментом элементов конструкции (изделия, узлы,
детали) под сварку

— Выбор
пространственного положения сварного шва для сварки элементов конструкции
(изделий, узлов, деталей)

— Сборка
элементов конструкции (изделий, узлов, деталей) под сварку с применением
сборочных приспособлений

— Сборка
элементов конструкции (изделия, узлы, детали) под сварку на прихватках

— Контроль
с применением измерительного инструмента подготовленных и собранных с
применением сборочных приспособлений элементов конструкции (изделия, узлы,
детали) на соответствие геометрических размеров требованиям конструкторской и
производственно-технологической документации по сварке

— Контроль
с применением измерительного инструмента подготовленных и собранных на
прихватках элементов конструкции (изделия, узлы, детали) на соответствие
геометрических размеров требованиям конструкторской и
производственно-технологической документации по сварке

— Зачистка
ручным или механизированным инструментом сварных швов после сварки

— Удаление
ручным или механизированным инструментом поверхностных дефектов (поры, шлаковые
включения, подрезы, брызги металла, наплывы и т.д.)

2. Ручная
дуговая сварка (наплавка, резка) плавящимся покрытым электродом (РД) простых
деталей неответственных конструкций:

— Проверка
оснащенности сварочного поста РД

— Проверка
работоспособности и исправности оборудования поста РД

— Проверка
наличия заземления сварочного поста РД

— Подготовка
и проверка сварочных материалов для РД

— Настройка
оборудования РД для выполнения сварки

— Выполнение
предварительного, сопутствующего (межслойного) подогрева металла

— Выполнение
РД простых деталей неответственных конструкций

— Выполнение
дуговой резки простых деталей

— Контроль
с применением измерительного инструмента сваренных РД деталей на соответствие
геометрических размеров требованиям конструкторской и
производственно-технологической документации по сварке

3. Ручная
дуговая сварка (наплавка, резка) плавящимся покрытым электродом (РД) сложных и
ответственных конструкций (оборудования, изделий, узлов, трубопроводов,
деталей) из различных материалов (сталей, чугуна, цветных металлов и сплавов),
предназначенных для работы под давлением, под статическими, динамическими и
вибрационными нагрузками:

— Проверка
работоспособности и исправности сварочного оборудования для РД, настройка
сварочного оборудования для РД с учетом особенностей его специализированных
функций (возможностей)

— Выполнение
РД сложных и ответственных конструкций с применением специализированных функций
(возможностей) сварочного оборудования

— Выполнение
дуговой резки

— Контроль
с применением измерительного инструмента сваренных РД сложных и ответственных
конструкций на соответствие геометрических размеров требованиям конструкторской
и производственно-технологической документации по сварке

— Исправление
дефектов РД сваркой

Сварка инвертором

Видео уроки помогут понять, как проводить сварку. Пошаговая инструкция на видео покажет всю процедуру в последовательности. Как соединять металлические листы, контролировать дуговой промежуток. Будет видно, как формируется сварочный шов, какие могут появиться дефекты. Инвертор предоставляет возможность выполнить работы, которые раньше могли быть проделаны только тяжелым производственным оборудованием. Инвертор достаточно небольшой сварочный аппарат. Он экономичен, удобен в использовании. Основная нагрузка ложится на электрические сети. На инверторной панели выставляется нужная толщина дуги, она зависит от силы тока. Дуга поджигается, начинается процесс. Образуется окалина, шов, лишний металл сбивается металлическими молотками. Сварочный шов при правильном подходе будет крепким и цельным. При нарушении процесса появляется дефектный шов. Для получения идеального шва советуют проделывать круговые движения. Они сформируют нужную толщину наплыва. Инвертор позволяет держать нужный угол наклона, от которого также зависит качество получаемого шва:

• с углублением;
• плоский;
• каплеобразный;
• точечный;
• выпуклый.

Учитывается полярность. Прямая — дает сниженный ввод тепловой дуги в металл, расплавление узкое, но глубокое. Обратная полярность изменяет шов: он широкий, но неглубокий.  

Осушители газа

Осушители газа применяют при использовании влажного СО₂. осушители бывают высокого и низкого давления. Осушитель высокого давления устанавливают до понижающего редуктора. Осушитель имеет малые размеры и требует частой замены влагопоглотителя. Осушитель низкого давления имеет значительные размеры, его устанавливают после понижающего редуктора, он не требует частой замены влагопоглотителя. Такой осушитель одновременно является ресивером газа и повышает равномерность подачи газа. В качестве влагопоглотителя используют силикагель и алюмогель, реже медный купорос и хлористый кальций. Силикагель и медный купорос, насыщенные влагой, поддаются восстановлению путем прокалки при температуре 250-300°С.

Разновидности швов

С самого начала стоит указать, что сварные швы и сварные соединения — это не совсем одно и то же (во всяком случае, на этом настаивает ряд специальных изданий; другие эксперты смешивают их между собой). Простейшее определение говорит, что сварочный шов — это любое неразъемное соединение, выполненное при помощи сварки. Другой подход говорит, что это место, где связаны как минимум 2 детали в процессе кристаллизации и/или пластической деформации вещества. Так или иначе, сварочные швы принято классифицировать по ГОСТ, принятому еще в 1980 году. Стыковые соединения отличаются большой популярностью, и именно их применяют, когда нужно приваривать листы металла либо торцы труб.

Важнейший момент в таком случае — жесткое закрепление деталей, между которыми сохраняется только промежуток 1—2 мм. В это пространство изливается расплавляющийся металл, и поэтому происходит соединение. Всего в сварочной литературе описано 32 типа стыковых швов. При работе с тонким металлом подготовка швов совсем не обязательна, главное – чтобы толщина изделий не превышала 4 мм. С листами от 4 до 12 мм включительно допускается односторонняя и двусторонняя обработка, однако перед ней края полагается зачищать.

Листы толще 12 мм варят строго с двойными швами. Их геометрия может напоминать только букву X. Теоретически сварщик может, конечно, использовать зачистку кромок по схемам V и U, однако это увеличивает затраты металла, тормозит работу и вынуждает перерасходовать плавкие электроды. Довольно широко, пусть и в меньшей степени, чем стыковые, применяются тавровые швы. При осмотре условного разреза на схеме они схожи с буквой Т. Достигается этот результат привариванием торца к боковине, преимущественно в перпендикулярных плоскостях. Государственному стандарту соответствуют 9 типов тавровых стыков. В любом случае они должны производиться путем глубокого плавления. Тавровую сварку можно вести и вручную, однако при этом придется тщательно обрабатывать кромки.

Спорное место — классификация угловых швов. Часть источников утверждает, что это все те же тавровые соединения. По форме они близки к букве Г либо к букве У. Важная тонкость: тщательный контроль над перемещающимся электродом, потому что иначе добиваться правильного угла наклона, исключающего стекание металла с угла, не получается. Хороший угловой шов всегда отличается однородным заполнением.

Массово в сварочной практике выполняются и швы внахлест. Суть в том, что соединяемые поверхности идут параллельно, с частичным перекрытием. На таком примере часто обучают начинающих сварщиков. Толщина швов внахлест не может превышать 8 мм, и такое же требование предъявляется к самому металлу. Нормальный угол наклона электродного инструмента составляет не менее 15 и не более 45°. Швы могут классифицироваться еще и по расположению в пространстве. Любой сколько-нибудь опытный сварщик всегда старается выбирать нижнее соединение. Оно максимально удобно и облегчает контроль над металлической ванной. Новичкам тем более стоит начинать именно с подобной методики. Горизонтальный шов плох тем, что в силу всемирного тяготения металл ползет вниз.

Варить его можно слева направо либо справа налево — по желанию. А вот наклон электрода стараются увеличить до максимума. Смотрят при этом, разумеется, на необходимые параметры электропитания и темп работы.

При создании вертикального соединения сползать будет не вся ванна сразу, а отдельные капли. Неплохим выходом оказывается укорачивание дуги. Вертикальное сваривание сверху вниз применяется не так часто, как снизу наверх, поскольку требует скрупулезного отслеживания состояния ванны. Самыми сложными даже опытные профессионалы считают потолочные швы. Сделать их как следует — признак настоящего мастерства. Работа ведется строго под углом 90°, дугу стараются укоротить, а скорость ее движения выдерживать на постоянном уровне. По возможности стоит таких стыков вовсе избегать, так как они слишком неудобны и ненадежны, даже когда работа выполнена безукоризненно.

Соединения при сварке отличаются и по виду контура. Продольный тип заставляет очень тщательно готовить металл. Категорически нельзя оставлять даже единичные заусенцы, кромки и прочие неровности.

Как правильно выбирать покрытые электроды

В первую очередь, при выборе покрытых электродов необходимо проверить будет ли металл шва соответствовать требованиям по механическим свойствам: прочности на растяжение, относительному удлинению и ударной прочности. Применительно к электродами для нелегированных сталей механические свойства могут быть определены по маркировке.

Сварочно-технологические свойства. Сварочно-технологические свойства электродов определяются, в первую очередь, видом его покрытия. Две последние цифры в обозначении электрода дают информацию о стабильности процесса в различных положениях сварки, а также о роде и полярности тока. Электродами рутилового типа выполнять сварку, как правило, легче и поэтому они применяются чаще других типов. Однако этот электродов, также как и электроды с кислым видом покрытия характеризуются достаточно высоким содержанием водорода в металле шва. Электродами с основным видом покрытия выполнять сварку значительно сложнее, так как ими трудно зажигать дугу и, к тому же, ее необходимо поддерживать очень короткой. Однако эти электроды обеспечивают прекрасные механические свойства металла шва.

Легирование металла шва. При сварке легированных сталей выбор электрода, как правило, зависит от требуемого химического состава металла шва. Обычно стремятся, чтобы металл шва имел тот же химический состав, что и основной металл. При сварке разнородных металлов легирование электрода обычно должно соответствовать менее легированному металлу. Однако, при сварке нелегированной и нержавеющей стали предпочтение должно отдаваться высоколегированным электродам с тем, чтобы снизить склонность к закаливанию металла шва, представляющего собой смесь обоих указанных сталей.

Экономические факторы. При выборе покрытых электродов немаловажным фактором является его скорость наплавки, измеряемая в кг/час. Высокопроизводительные электроды, как правило, более предпочтительные в этом отношении, однако их применение ограничено сваркой в нижнем и, иногда, в горизонтальном положениях. Оценить указанное свойство электродов можно по каталогам, которые предоставляются предприятиями изготовителями

При этом, естественно, необходимо обращать внимание на стоимость электродов от разных производителей

При сварке покрытыми электродами сварщик должен стремиться использовать электрод полностью, оставляя огарок длиной не более 50 мм. К сожалению, плохой привычкой некоторых сварщиков является выбрасывание всего лишь наполовину использованного электрода, что приводит к неоправданно высокому их потреблению и частым остановкам при выполнении сварки.

Сущность процесса сварки МИГ/МАГ

Механизированная дуговая сварка плавящимся электродом в среде защитного газа — это разновидность электрической дуговой сварки, при которой электродная проволока подается автоматически с постоянной скоростью, а сварочная горелка перемещается вдоль шва вручную. При этом дуга, вылет электродной проволоки, ванна расплавленного металла и ее застывающая часть защищены от воздействия окружающего воздуха защитным газом, подаваемым в зону сварки.

Главными компонентами этого процесса сварки являются:

— источник питания, который обеспечивает дугу электрической энергией;
— подающий механизм, который подает в дугу с постоянной скоростью электродную проволоку, которая плавится теплом дуги;
— защитный газ.

Дуга горит между изделием и плавящейся электродной проволокой, которая непрерывно поступает в дугу и которая служит присадочным металлом. Дуга расплавляет кромки деталей и проволоку, металл которой переходит на изделие в образующуюся сварочную ванну, где металл электродной проволоки перемешивается с металлом изделия (то есть основным металлом). По мере перемещения дуги расплавленный (жидкий) металл сварочной ванны затвердевает (то есть кристаллизируется), образуя сварной шов, соединяющий кромки деталей. Сварка выполняется постоянным током обратной полярности, когда плюсовая клемма источника питания подключается к горелке, а минусовая – к изделию. Иногда применяется и прямая полярность тока сварки.

В качестве источника питания используются сварочные выпрямители, которые должны иметь жесткую или пологопадающую внешнюю вольт-амперную характеристику. Такая характеристика обеспечивает автоматическое восстановление заданной длины дуги при ее нарушениях, например, из-за колебаний руки сварщика (это, так называемое саморегулирование длины дуги). Более подробно источники питания для сварки МИГ/МАГ изложены в статье Источники питания для дуговой сварки.

В качестве плавящегося электрода может применяться электродная проволока сплошного сечения и трубчатого сечения. Проволока трубчатого сечения заполнена внутри порошком из легирующих, шлако- и газообразующих веществ. Такая проволока называется порошковой, а процесс сварки, при котором она используется, — сварка порошковой проволокой.

Имеется довольно широкий выбор сварочных электродных проволок для сварки в защитных газах, отличающихся по химическому составу и диаметру. Выбор химического состава электродной проволоки зависит от материала изделия и, в некоторой степени, от типа применяемого защитного газа. Химический состав электродной проволоки должен быть близким к химическому составу основного металла. Диаметр электродной проволоки зависит от толщины основного металла, типа сварного соединения и положения сварки.

Основное назначение защитного газа – предотвращение прямого контакта окружающего воздуха с металлом сварочной ванны, вылетом электрода и дугой. Защитный газ влияет на стабильность горения дуги, форму сварного шва, глубину проплавления и прочностные характеристики металла шва. Более подробная информация о защитных газах, а также о сварочных проволоках приведена в статье Введение в дуговую сварку в защитных газах (TIG, MIG/MAG).