Все, что нужно знать о сварочных швах

Как варить вертикальный шов

Из-за того, что шов располагается вертикально, а сила тяжести действует постоянно, расплавленный металл устремляется вниз. Это основная сложность, которая не дает начинающему сварщику выполнить работу с более-менее приемлемым качеством.

Все действия специалиста в этом случае (помимо основной работы) направлены на удержании расплавленной массы в пределах рабочей области стыка. Решить задачу помогает стабильность в работе: электрическая дуга должна быть постоянной. Ее следует удерживать на минимально возможном расстоянии между сварочной ванной и электродом.

Техника сварки снизу вверх

Самый распространенный способ – сваривание по направлению от самой нижней точки стыка к верхней. Благодаря такому направлению перемещения обеспечивается стабильный контроль над расплавом, который проще удержать в пределах ванночки. Именно при таком способе сварки удается положить качественный шов и создать надежное соединение.

Естественно, перед началом процесса сварки, нужно подготовить кромки свариваемых деталей. Они обрабатываются абразивными материалами в точном соответствии с требованиями. Отдельно настраивается аппарат, выставляется нужное сопротивление, сила тока и выбирается наиболее подходящий электрод.

На первом этапе сварщик делает насколько прихватов длиной 1-2 см, которые равномерно располагаются по всей длине стыка. Это необходимо, чтобы избежать деформации поверхности соединяемых деталей в результате резкого повышения температуры. При вертикальном сваривании угол между электродом и рабочей поверхностью выдерживается в диапазоне 45-90 градусов.

Согласно разработанной инструкции действия сварщика состоят из четырех пунктов:

1. Законтачить электрод к металлу, чтобы разжечь дугу.
2. Сделать несколько прихваток по направлению от середины к краям. Они располагаются на приблизительно одинаковом расстоянии, а количество зависит от длины стыка.
3. Формировать шов по направлению от нижней точки к верхней.
4. Следить за тем, чтобы расплав не вытекал из рабочей ванночки.

Не нужно слишком быстро перемещать электрод. В этом случае невозможно добиться хорошего прогрева заготовок. Но не стоит и медлить, поскольку большое количество расплава станет причиной его стекания вниз. Скорость перемещения электрода должна обеспечивать оптимальное количество расплава в ванночке.

Вместе с поступательным движением снизу-вверх сварщик должен позаботиться и о поперечных движениях электрода полумесяцем, елочкой либо иным приемом. Стоит учесть, что техника поперечного перемещения расходников актуальна только в том случае, когда толщина соединяемых заготовок больше 4 мм.

При вертикальной сварке важно проходить стык в один заход без остановок. Именно это является основной сложностью для начинающих сварщиков

С опытом приобретаются нужные навыки, и вертикальная сварка перестает быть проблемой.

Техника сварки сверху вниз

Со временем сварщики так само без труда формируют вертикальные швы с перемещением электрода по направлению сверху-вниз. Здесь нужно знать о небольшой хитрости, без которой выполнение работы было бы очень проблематичным. При поджиге электрической дуги электрод нужно ставить под прямым углом относительно рабочей поверхности. После старта процесса держатель немножко следует опустить. До того момента, когда угол между электродом и металлом будет примерно 15-20 градусов.

Проводка электрода по стыку выполняется с поперечными движениями. Они могут быть прямыми (прямоугольными), пилообразными или волнообразными. Выбор способа – на усмотрение сварщика

Важно, чтобы расплат равномерно распределялся в ванночке и не вытекал из нее. Такой метод вертикальной сварки сложнее, чем при движении снизу-вверх

Но он пользуется популярностью у опытных специалистов, поскольку в результате получается более качественный и прочный шов.

Как вести электрод во время сварки

Существует много схем ведения электрода при сварке. Ниже я нарисовал самый простой способ, который позволяет добиться идеального сварочного шва.

Итак, наиболее простой способ для новичка, это ведение электрода небольшими круговыми движениями, а если быть точнее, то точечными. Ставим первую каплю металла электродом, затем вторую, которая должна слегка заходить на первую, и т. д. Электрод по отношению к свариваемой заготовке держим под углом в 30 градусов.

Электрод ведём на себя, строго соблюдая указанный угол наклона

Почему это важно? Просто, таким образом, весь шлак, образуемый при сварке, будет выходить наружу, и выбрасываться из сварочной ванны

В итоге, капли должны как бы пересекаться друг с другом, что и образует сплошной сварочный шов. В данном случае начинающему сварщику нет необходимости выполнять сложные движения электродом, типа «ёлочкой», «зигзагом», «треугольником» и т. д.

Сам процесс выглядит так:

• Нажали электродом, поставили точку и отпустили;
• Затем немного зайдя на первую точку, нажали электродом и отпустили;
• Процесс повторяется до тех пор, пока не будет заварено всё соединение.

На первых порах это позволит получить достаточно качественный и ровный сварочный шов, а также хорошо углубить корень шва. Существуют и другие способы вести электрод во время сварки, о которых я обязательно расскажу в следующих статьях.

Включения

Посторонними включениями называют полости внутри шва, заполненные шлаком, флюсом, оксидом, инородным металлом.

При попадании в сварочный шов частиц шлака образуется дефект, называемый шлаковыми включениями. Сварочный шов шлакуется при недостаточно хорошей зачистке кромок и сварочной проволоки от загрязнений и оксидов. К другим причинам, почему шлакуется сварочный шов, относятся: сварка длинной дугой, маленькое значение тока, слишком большая скорость процесса сварки. Если осуществляется многопроходный шов, то шлаки могут попадать внутрь при отсутствии зачистки предыдущих слоев.

Шлаковые сечения уменьшают площадь поперечного сечения шва, что приводит к уменьшению прочности.
Флюсовые включения возникают в результате того, что гранулы флюса не успели раствориться в жидком металле и не всплыли на его поверхность. Чтобы предотвратить эту ситуацию, необходимо использовать флюс высокого качества и предотвратить непреднамеренное попадание его в сварочную ванну. Инородные тела могут попасть в сварочную ванну случайно.

Из чего состоит сварочное соединение

Сварочное соединение состоит из следующих элементов:

1. Непосредственно сварной шов – зона стыка деталей.
2. Зона сплавления.
3. Зона термического влияния сварочного аппарата – это участок металла, где заметны термические изменения в результате воздействия сварки.
4. Основной металл – остальная площадь металлических деталей, которые соединили с помощью сварки.

Иногда путают термины «сварное соединение» и «сварочный шов». Неразъемное соединение двух или более металлических элементов называют сварным соединением. Шов – это зона, где стыкуются две металлические детали. В свою очередь, сварочное соединение является частью сварной конструкции – металлической конструкции, состоящей из нескольких элементов, сваренных в одно целое.

При выполнении сварки в несколько слоев, выделяют также корневой шов – это самый первый сварочный слой, расположенный глубже других. При его выполнении воздействие должно быть максимальным и по возможности – непрерывным.

Основные понятия

Сварка на сегодняшний день — самое надежное соединение металла, ведь при ней материалы сплавляются в одно целое. Процедура проходит под воздействием высоких температур. Большая часть сварочных аппаратов использует для работы электрическую дугу.

Принцип ее работы таков: она разогревает металл в определенной небольшой зоне до температуры плавления. Называется такая сварка электродуговой.

При образовании электрической дуги может использоваться как постоянный, так и переменный ток. При переменном применяются трансформаторы, при постоянном — инверторы.

Проще работа обстоит с инверторами, т. к. они работают от сети 220 В. Отличаются небольшими размерами и весом, порядка 4−8 кг. Почти не издают шума и не влияют на напряжение.

Гораздо труднее обстоит работа с трансформаторами, т. к. ток переменный, он оказывает влияние на скачки напряжения, чему обычно не очень рады соседи и бытовая техника. Аппарат при этом большой и тяжелый.

Таким образом становится очевидно, что для новичков больше подойдет сварочный инвертор.

Различные технологии

Техника сварки вертикальных швов имеет три варианта. Их выбор зависит от величины зазора, толщины свариваемых металлов, размера притупления кромок.

Треугольник

Технология основана на наиболее популярном способе ведения процесса снизу наверх. Расплавленный металл находится поверх слоя, который еще только начал застывать. Стекая вниз, он закрывает валик шва. Это не позволяет новым каплям стекать по дорожке.

Способ применяется, когда предстоит соединить детали, имеющие толщину не более 2 мм. Сварка этим методом может обеспечить хороший результат при маленьком зазоре. Также необходимо обеспечить максимальное притупление кромок. Оно должно находиться в диапазоне от 1-2 мм. При сварке расположение ванны должно быть под углом.

Это положение дало название способу — «треугольник». Угол обеспечивается следующим образом:

• в начале процесса сварки создают полочку;
• при поднятии по стенке сварочной дуги по направлению к зазору происходит притупление кромок с помощью их плавления;
• спуск по правой стенке;
• переход на левую стенку;
• формирование там сварочного шва.

Необходимо выполнять рекомендации по выбору характеристик, как правильно сваривать вертикальный шов способом «треугольника». Диаметр электрода по этому методу должен быть равен 3 мм. Среднее значение электрического тока 90-100 А. До окончания заполнения стыка электрод следует перемещать по указанной траектории. Хорошо подходит для углового вертикального шва.

Елочка

Конец электрода совершает сложные движения. Суть метода состоит в том, что электрод двигается из глубины, по ходу проплавляя поверхность кромки. При возвращении внутрь он начинает проплавление второй кромки. Затем операции повторяют на небольшой высоте.

Такой вид сварочного шва подойдет, когда зазоры между свариваемыми изделиями составляют 2-3 мм. Необходимо притупление кромок. Сечение валика меньше, чем при предыдущем способе. Процесс начинают по выбранной кромке. Электрод подают из глубины зазора «на себя».

Технология проведения сварочного процесса состоит в следующем:

• от зазора по одной из кромок, прижимая к ней электрод, подавать его «на себя», пройдя всю толщину заготовки;
• совершив небольшой подъем, способом «от себя» вернуть электрод на место зазора;
• после поплавки перейти на другую кромку и совершить те же действия;
• указанные операции повторять до самого верха сварного шва.

Сварку ведут короткой дугой. Метод обеспечивает равномерность нанесения сварочного материала на всем пространстве зазора. Необходимо следить за тем, чтобы не было образования на кромке шва подрезов, а также подтеков металла. Желательна непрерывность процесса, исключая моменты, когда необходимо заменить электрод. Не должно быть чрезмерного наплавления кромок. Полученный шов по форме напоминает конфигурацию елки.

Лестница

Находит применение, когда между свариваемыми деталями существует большой зазор. Его значение может превышать 2 мм. Также метод возможен при отсутствии или небольшом притуплении кромок.

Методика получения в этом случае неплохого вертикального сварочного шва и как его варить является несложной. Движения электрода имеют зигзагообразный характер. Перемещение электрода осуществляются от одной кромки к другой. Величина подъема должна быть небольшой и постоянной. Дугу при сварке следует сохранять короткой. Диаметр электрода — 3 мм. Ток имеет небольшое значение — 80-100 А. Процесс следует вести не прерываясь.

Особенность метода в том, что на кромках электрод останавливается на продолжительное время, а переход с одной кромки на другую происходит быстро. Сечение валика при способе «лесенкой» является небольшим — получается так называемый «легкий» валик. Этот способ особого труда не представляет и подходит начинающим сварщикам.

Рекомендации и нюансы при работе

Чтобы правильно класть сварочный шов и производить качественную электросварку, важно верно подобрать угол наклона электрода. Как уже было замечено, в большинстве случаев угол равняется 75°, а чтобы добиться дуги, нужно чиркнуть по металлу, и как только появится вспышка, электрод быстро отрывается от поверхности

Чтобы дуга горела стабильно, важно точно и правильно отрегулировать подаваемый ток. При недостаточной силе тока дуга может моментально погаснуть и получится залипание электрода, при повышении, наоборот, произойдет разбрызгивание металла в разные стороны и начинается возгорание

При сварке электрод имеет способность плавиться, он делается меньше в размере, что требует его периодического продвижения к свариваемым элементам, но с учетом сохранения стабильной дуги. Если это упустить из виду, то дуга тоже погаснет.

При процессе сварки образуется сварочная ванна, она имеет вид смеси жидкого металла и расплавленного сердечника электрода с покрытием. Во время постоянного плавления при перемещении электрода с выдерживанием зазора шов выполняется прочный, качественный, а его технические и механические свойства будут намного выше.

Варианты движения

Вертикальная сварка в зависимости от направления движения осуществляется способами — снизу вверх или наоборот. Вариант снизу вверх является более простым и удобным. Сварную ванну наверх подталкивает дуга. Она также препятствует ее опусканию вниз.

Начальное расположение сварочной ванны — внизу. Расплавленный металл поступает в нее сверху. Чтобы предупредить расплескивание металла, электрод должен находиться под углом по отношению к вертикальной плоскости, в которой будет располагаться сварной шов. Поскольку его плавящий конец расположен выше другого, установленного в держатель или придерживаемого рукой сварщика, это поддерживает ванну, не давая металлу расплескиваться. Нижние слои кристаллизуются, превращаясь в подставку для следующей ванны. Так происходит вертикальная сварка электродом популярным методом.

При формировании вертикального шва из положения снизу без отрыва дуги электроды перемещают, не меняя направления и без горизонтальных смещений. Наклон электрода находится в пределах 80-90 градусов. Это обеспечит возможность получения плоского шва. Скорость, с которой перемещается электрод, должна быть достаточно большой. Необходим постоянный контроль, как сваривают вертикальные швы. Тогда при вытекании металла с одного края ванны можно перейти к другому края, не прекращая движения наверх.

Также возможно вертикальный сварочный шов делать с отрывом дуги. Это могут взять на вооружение начинающие сварщики. За то время, пока происходит отрыв, температура деталей понижается. Для опоры электрода так же, как и в предыдущем случае, можно использовать полочку кратера.

Еще один способ, как варить вертикальный шов электродом, заключается в перемещении сверху вниз. При этом варианте электрод также располагают концом наверх. Сварочную ванну поддерживают электрод и электрическая дуга.

Сварка сверху вниз является более проблематичной. При применении этого метода стоит трудная задача — опередить расплавление нижнего края сварной ванны, при этом удерживая ее. Поскольку тепло от электрода не поступает, за это время должна произойти кристаллизация верхнего края. При расплескивании жидкого металла следует увеличить ток и скорость движения вниз электрода. Увеличение ширины шва также пойдет на пользу для решения проблемы.

Виды сварки

Для создания художественных скульптур в домашних условиях не используют полуавтоматическую, автоматическую, лазерную или другую сложную сварку. Популярные варианты:

1. Газовая сварка – наплавляют присадочной проволокой разного диаметра. Понадобится ацетилен или пропан. Во втором случае температура разогрева металла ниже, чем в первом. Цветные металлы варят аргоном.

2. Ручная дуговая – послойно накладывают швы. Шлак удаляют, поскольку он портит качество между слоями. Высокая температура плавления металла, но для этой деятельности применяют низкий ток и электроды диаметром менее 4 мм.

По правилам художественная сварка делается газом и проволокой, но можно и дуговой, но это сложнее. Для создания хороших работ нужен опыт.

Виды соединений

В зависимости от взаимного расположения деталей сварочные соединения происходят:

• встык;
• внахлест;
• угловым способом;
• тавровым способом.

При сварке встык приваривают торцы двух деталей, расположенных в одной плоскости. Стык может выполняться с отбортовкой, без скоса и со скосом. Форма скоса может напоминать буквы Х, К, V.

В некоторых случаях сварку делают внахлест, тогда одна деталь частично водружена на другую, расположенную параллельно. Совмещенная часть является нахлестом. Сваривание при этом делают без скоса с двух сторон.

Часто появляется необходимость сделать сварной угол. Такое соединение относят к угловому типу. Оно всегда выполняется с двух сторон, может не иметь скосов или иметь скос на одной кромке.

Если сварные части образовали в результате букву Т, значит было сделано тавровое соединение. Иногда детали, сваренные тавровым швом, образуют острый угол.

В любом случае одна деталь приваривается при этом к боковой части другой. Сваривание проводят с двух сторон без скоса или со скосами с каждой стороны.

Подготовка

Значительным по своей важности моментом, как сделать красивый шов при сварке, является правильное проведение подготовительных работ. Поскольку процесс сопровождается появление огня, необходимо вдумчиво подготовить рабочее место сварщика, выполняющего работу

Обеспечить его защитной одеждой и маской. Около места проведения работ не должны находиться легковоспламеняющиеся предметы и материалы.

Свариваемое изделие необходимо очистить от загрязнений, пыли, остатков на его поверхности пятен краски, жира и масла. Кроме механического воздействия допустимо применение растворителей или спирта.

Если используется сварочное оборудование, то следует предварительно проверить его работоспособность. Затем выбрать режим и выставить необходимые параметры. При неисправности прибора его эксплуатация строго запрещена.

Положение и движение электрода при сварке

Наклон электрода в процессе сварки влияет на скорость разогрева металла. Поэтому выбор оптимального угла зависит от видов сварных соединений и используемых типов швов.

Следующим важным нюансом при сварке является и то, каким способом перемещается электрод в процессе создания сварного шва. Траектория движения выбирается в зависимости от толщины заготовок и типов сварочных соединений.

Следующее схематическое изображение наглядно иллюстрирует допустимые траектории движения электрода при создании вертикальных, горизонтальных и потолочных швов:

Положение электрода при сварке:

	Углом вперед — подходит для горизонтальных, вертикальных, потолочных швов, сварке неповоротных стыков труб. Процессу сварки будет мешать жидкий шлак, находящийся все время впереди. Сварная дуга может гаснуть или начать «блуждать». При появлении пропущенных участков качество шва может быть снижено.
Под прямым углом — для сварки в труднодоступных местах. Такое положение позволяет контролировать жидкий шлак и следить за тем, чтобы он перемещался вслед за сварочной ванной.
Углом назад выполняется сварка угловых и стыковых соединений.
Обрыв дуги при окончании сварки. В конце шва нельзя обрывать дугу сразу. Электрод нужно перемещать на верхний край сварочной ванны (положение 1 — 2) и затем быстро отводить от кратера в положение 3.
Заварка кратера (первый способ). Дугу нужно обрывать в конце сварного шва (1), а затем повторно зажигать (2) для формирования необходимой высоты.
Заварка кратера (второй способ). Из положения 1, не обрывая дуги, нужно смещать электрод на 10 — 15 мм в положение 2, а затем в положение 3, после чего дугу можно оборвать.

Дефекты сварных швов

У начинающих сварщиков часто при выполнении швов встречаются ошибки, которые приводят к появлению дефектов. Некоторые из них критичны, некоторые — нет

В любом случае, важно уметь определить ошибку, чтобы затем исправить ее. Самые распространенные среди новичков дефекты — неодинаковая ширина шва и его неравномерное заполнение

Происходит это из-за неравномерных движений кончика электрода, изменении скорости и амплитуды движений. По мере накопления опыта эти недостатки становятся все менее заметными, через некоторое время вообще исчезают.

Другие ошибки — при выборе силы тока и величины дуги — можно определить по форме шва. На словах описать их сложно, проще изобразить. На фото ниже показаны основные дефекты формы — подрезы и неравномерное заполнение, прописаны причины, их вызвавшие.

Ошибки, которые могут возникнуть при сварке

Непровар

Одна из ошибок, которые допускают начинающие сварщики: непровар

Этот дефект состоит в неполном заполнении стыка деталей. Этот недостаток необходимо корректировать, так как он влияет на прочность соединения. Основные причины:

• недостаточный сварочный ток;
• высокая скорость движения;
• недостаточная подготовка кромок (при сварке толстых металлов).

Устраняется корректированием тока и уменьшением длины дуги. Подобрав правильно все параметры, от такого явления избавляются.

Подрез

Этот дефект — канавка вдоль шва на металле. Обычно возникают при слишком длинной дуге. Шов становится широким, температуры дуги для прогрева не хватает. Металл по краям быстро застывает, образуя эти канавки. «Лечится» боле короткой дугой или корректировкой силы тока в большую сторону.

Подрез в угловом соединении

При угловом или тавровом соединении подрез образуется из-за того, что электрод больше направлен на вертикальную плоскость. Тогда металл стекает вниз, снова образуется канавка, но уже по другой причине: слишком сильном нагреве вертикальной части шва. Устраняется снижением силы тока и/или укорочением дуги.

Прожог

Это сквозное отверстие в сварном шве. Основные причины:

• чересчур большой ток сварки;
• недостаточная скорость движения;
• слишком большой зазор между кромками.

Так выглядит прожог шва при сварке

Способы исправления понятны — пробуем подобрать оптимальный сварной режим и скорость движения электрода.

Поры и наплывы

Поры выглядят как небольшие отверстия, которые могут группироваться в цепочку или быть раскиданы по всей поверхности шва. Являются недопустимым дефектом, так как значительно снижают прочность соединения.

Поры появляются:

• при недостаточной защите сварной ванны чрезмерном количестве защитных газов (электроды низкого качества);
• сквозняке в зоне сварки, который отклоняет защитные газы и кислород попадает к расплавленному металлу;
• при наличии загрязнений и ржавчины на металле;
• недостаточной разделке кромок.

Наплывы появляются при сварке с присадочными проволоками при неправильно подобранных режимах и параметрах сварки. Представляют собой затекший металл, который не соединился с основной деталью.

Основные дефекты сварных швов

Холодные и горячие трещины

Горячие трещины появляются в процессе остывания металла. Могут быть направлены вдоль или поперек шва. Холодные появляются уже на холодном шве в тех случаях, когда нагрузки для этого типа шва чересчур велики. Холодные трещины ведут к разрушению сварного соединения. Эти недостатки лечатся только повторной сваркой. Если недостатков слишком много, шов срезают и накладывают повторно.

Холодные трещины ведут к разрушению изделия

Геометрия шва

Катет шва должен соответствовать геометрическим параметрам, указанным в нормативных документах. По ним же осуществляются математические расчеты основных геометрических характеристик по формулам и таблицам.

Параметры сварного шва.

Геометрия сварочного стыка определяется типом соединения. От типа и размеров свариваемых деталей будет зависеть сечение стыка.

На производстве все параметры и прочность соединений рассчитывают с помощью формул. В домашних условиях можно ограничиться готовыми шаблонами.

Наиболее удобным и распространенным является универсальный шаблон, представляющий собой набор скрепленных между собой пластинок. Поочередно прикладывая их к поверхности изделий, выбирают ту, которая наиболее плотно к ним прилегает.

При сварке металлических конструкций, не требующих высокой прочности и надежности, минимальный размер шва определяют исходя из толщины металла.

После выполнения расчетов выбирают необходимый ток и напряжение, после приступают к сварке.

Нормативы и понятие катета

Сварной шов начинает формироваться в рабочей зоне при расплавленном состоянии металлов, и окончательно образуется после застывания.

Существующая классификация группирует швы по различным признакам: типу соединения деталей, образующейся форме шва, его протяженности, количеству слоев, ориентации в пространстве.

В ГОСТах имеется обозначение каждого сварного соединения, а также таблица, содержащая основные характеристики, в частности значения катета сварочного шва.

Что такое катет, понять достаточно просто, взглянув на рисунок соединяемых деталей. Это сторона умозрительного равнобедренного треугольника максимальных размеров, который поместится в поперечном сечении шва. Правильно рассчитанное значение катета гарантирует прочность соединения.

У деталей неравномерной толщины за основу берут площадь сечения детали в самой тонкой ее части. Не следует пытаться неоправданно увеличивать катет. Это может привести к деформации сваренной конструкции. К тому же увеличится расход материалов.

Проверка размеров катета проводится с помощью универсальных справочных шаблонов, представленных в специальной литературе.