Сварочный шов: техника сварки вертикального и горизонтального шва

Места ограниченного доступа

При прокладке любых трубных коммуникаций нередко приходится сталкиваться со сложностями, касающимися сварки в труднодоступных местах, решить которые удаётся лишь, приняв специальные меры. Проблема касается, в частности, и проводки труб из полипропилена, широко распространённых в хозяйственной практике.

При монтаже новых полипропиленовых труб особо часты ситуации, когда условия прокладки далеки от нормативных требований.

В этом случае также приходится затрачивать дополнительные усилия, состоящие в использовании при монтаже элементов трубопровода специального инструмента. Потребуется:

• сварочный паяльник особой конструкции;
• комплект дополнительных насадок (желательно – тефлоновых);
• приспособление для назрезки трубных изделий (резак, поставляемый совместно со сварочным инструментом);
• обезжиривающий раствор;
• набор соединительных элементов.

Посредством расплавления труб паяльником удаётся соединить на сварку элементы трубопровода на любом участке его прокладки. Специальные насадки позволяют сочленять трубные заготовки, отличающиеся по своему диаметру, и выполнить угловые соединения.

https://youtube.com/watch?v=lxgeuvUoqRo

Как варить вертикальный шов?

Существует довольно много правил, соблюдение которых позволяет повысить качество получаемого шва. Исключить вероятность стекание капель раскаленного металла довольно сложно.

https://youtube.com/watch?v=N1Q5pQpXDmI

Основными рекомендациями можно назвать нижеприведенные моменты:

Электрическая дуга должна быть исключительно короткой. Длинная может привести к расплыванию сплава, так как он стекает под воздействием силы притяжения.
На момент поджога рабочая часть размещается исключительно перпендикулярно обрабатываемой поверхности

При этом важно, чтобы он располагался перпендикулярно обоим обрабатываемым поверхностям, за счет чего и обеспечивается высокое качество обработки.
При работе рекомендуется наклонять электрод немного вниз. За счет выдерживания острого угла можно обеспечить задержку раскаленного металла, не давая ему стекать вниз.
В некоторых случаях исключить вероятность стекания металла невозможно

Тогда рекомендуется увеличить показатель силы тока и ускорить перемещение рабочей части. Однако, при увеличении этого показателя нужно быть осторожным, так как это приводит к увеличению дуги. Кроме этого, рекомендуется увеличить ширину шва, перемещая инструмент со стороны в сторону.

Способы сварки в вертикальном положении

Приведенная выше технология намного проще в исполнении, если сравнивать вариант проведения электрода снизу вверх.

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

Наиболее оптимальная технология

Лучшим для сварки угловых соединений считается метод «в лодочку». Такая технология позволяет дуге доставать до корня. При этом нужно правильно закреплять заготовки. Угол между свариваемыми краями должен быть прямым.

Сварку начинают снизу, постепенно сдвигая сварочную ванну вверх. Перед тем как варить, нужно изучить схему движения стержня. При толщине деталей менее 1,4 см скашивать кромки необязательно. Края более толстых заготовок срезают.

При большей величине шов должен быть многопроходным. На первом этапе проваривают корень, используя тонкий электрод. После этого выполняют следующие проходы.

Виды сварочных положений

В зависимости от расположения в пространстве и направленности шва технология сварки может быть следующей:

• «нижнее» положение, соответствующее расположению линии шва вдоль горизонта;
• горизонтальное положение при сварке, когда стыковая линия находится под углом от 0 ° до 60 ° к горизонтальной поверхности;
• стыковой зоны (под углами от 60 ° до 120 °);
• «потолочное» сваривание, когда угловой шов располагается непосредственно над сварщиком (угол обзора – 120 °-180 °);
• «в лодочку»; при этом варианте осуществляется угловая сварка стыков, располагаемых под определённым наклоном.

Сварочные работы по первому из этих вариантов (в нижнем положении) не представляют особых затруднений даже для начинающих сварщиков.

При формировании вертикальных швов необходим учёт типа соединения и толщины заготовок, определяющих характер подготовки к сварке.

Так, перед работой обычными электродами в вертикальной позиции обязательна фиксация угловых заготовок в определённом положении с последующим прихватыванием небольшими поперечными перемычками.

Линейный вертикальный шов может формироваться одним из двух способов: сверху вниз или в обратном направлении. Обеспечить требуемое качество углового соединения гораздо легче, если делать проход снизу вверх, поскольку в этом случае сварочная ванна поддерживается встречным движением. Держатель со стержнем при таком проходе наклоняется на 80 °-90 ° к плоскости шва.

Способы сварки инвертором

Существует несколько видов сварочных работ, они предполагают использование специального оборудования. Разновидности:

1. Кузнечная, сегодня практически не используется. Детали нагреваться и соединяются путем ковки.
2. Контактная. Собирается электрическая цепь, создается короткое замыкание, в результате края конструкций сплавляются друг с другом. Разделяется на главную, стыковую и точечную.
3. Газопрессовая. Изделия нагреваются газом, а потом спрессовываются.
4. Водная. Процесс происходит в ванне под действием водорода, который не дает металлическим листам окисляться.
5. Газовая. Пламя нагревает и плавит детали.

В домашних условиях используется электросварка, которая работает от постоянного тока и сети 220 В. За счет компактных размеров и отсутствия шума устройство можно использовать даже в квартире при соблюдении техники безопасности.

Что влияет на качество сварного соединения

Качество соединения сваркой зависит не только от соблюдения технологии, но и от подготовки деталей. Даже форма кромок влияет на качество соединения. Независимо от вида соединения подготовку проводят в следующем порядке:

• зону шириной не меньше 20 мм от линии стыка очищают от грязи и коррозии;
• на кромках, если толщина металла больше 3 мм, снимают фаски, оставляя притупление;
• устанавливают зазор между деталями.

Зависимость угла разделки, величины притупления и зазора от толщины металла показана в таблице:

Таблица разделки металла под сварку

Знание основных видов соединений и принципов их применения поможет правильно выбирать сварочный шов нужного типа для каждого конкретного случая. Для повышения квалификации полезно следить за технологическими новостями, чтобы не пропустить появление новых сплавов и методов сварки.

Как правильно наложить угловой шов

Сварка углового шва зависит, прежде всего, от правильного зажигания электрической дуги. Зажигание электрической дуги является очень важным и основным моментом в сварочной работе. Зажечь дугу нужно непосредственно перед тем, как начать процесс сварки, и повторно зажигать только при ее обрыве в процессе.

Дуга возбуждается на нижнем горизонтальном листе на расстоянии 3-4 мм от вершины угла, затем дугу нужно подвести к вершине угла и задержать ее там для того, чтобы лучше приплавились углы. Дальше дугу нужно поднять на высоту катета шва по вертикальному изделию и плавно передвигать назад. Затем немного быстрее дугу нужно опустить вниз на горизонтальное изделие и довести на нем толщину шва на размер катета.

Когда идет процесс сварки толстопокрытыми электродами или с повышенным током, формируется большая площадь топленого металла, из-за чего наложение угловых швов невозможно, потому что расплавленный металл стекает на горизонтальное изделие, и шов просто получится неправильный.

Чтобы этого избежать, свариваемые изделия нужно расположить наклоном к горизонту под 45 градусным углом, а сварку произвести лодочкой. Посмотрите наглядно, как сделать сварочный шов — видео на нашем сайте, где показана вся техника, а также практически, как правильно делается зачистка швов после сварки.

Какие параметры используются в расчете

В расчете на прочность сварных соединений необходим целый ряд показателей.

Их знание позволяет провести подсчеты с наименьшей погрешностью.

При этом учитывают следующие основные параметры:

• Ry — сопротивление материала изделия с учетом предела текучести; это постоянная величина для каждого металла;
• Ru — сопротивление материала в соответствии с временным сопротивлением; стандартный табличный показатель;
• Rwy — сопротивление с учетом предела текучести;
• N — предельно допустимая нагрузка, которую может выдержать сцепление;
• t — минимальная толщина соединяемых деталей;
• lw — максимальная длина сварного стыка, при вычислении ее уменьшают на 2t;
• gс — коэффициент условий, которые преобладают на рабочем месте; стандартизированный параметр, присутствует в общепринятых таблицах, в частности, в методичках для сварщиков.

Процесс растяжения и сжатия металла вычисляют по формуле:

Если при изготовлении изделия свариваются детали из разных металлов, то в формулах используются Ry и Ru для материала с наименьшей прочностью. Аналогично поступают при включении параметров в расчете шва на срез.

При расчете на прочность необходим ряд показателей.

Кроме названных числовых показателей на надежность соединения влияют:

• качество материала изделия;
• правильно подобранные расходные материалы (присадки, электроды);
• режим сварки, в т. ч. полярность и сила тока;
• тщательность обработки заготовок — на кромке стыков не должно быть никаких деформаций и посторонних вкраплений;
• соответствие сварного аппарата требуемой технологии сварки и мощности.

Некоторые характеристики

Это легко объяснить. Ведь во время процесса сварки металл, достигший температуры плавления, может подтекать.

Опытный мастер сварочных работ должен обладать навыками варения этого вида шва.

Его редко применяют в промышленной сфере. Но что касается ремонта и монтажа трубопровода или судостроительного производства, то там этот вид шва очень востребован.

Необходимо соблюдать технику безопасности при работе с расплавленным металлом. Им можно обжечь открытые участки тела, например, лицо или руки.

У наложения потолочного шва при помощи сварки есть ряд особенностей:

Виды сварных соединений: а, б – стыковое, в – стыковое отбортовочное, г – нахлесточное, д – угловое, е – тавровое, ж – прорезное, з – торцевое, и – нахлесточное с проплавлением.

• сварочная ванна должна быть самого маленького размера;
• при наложении шва металл удерживается на потолке благодаря силе притяжения по отношению к поверхности;
• чтобы избежать растекания металла, шов накладывают таким образом, чтобы электрод был отведен в сторону;
• размер электрода около 0,4 см;
• изготавливаемые валики должны быть меньше электрода в 2 раза;
• электроды должны быть сухими, чтобы избежать выделения газов, которые повреждают швы;
• варить следует в свою сторону, благодаря этому можно подобрать оптимальный темп работы, и это позволит вам отслеживать процесс до мелочей;
• для придания шву наибольшей прочности все края деталей следует тщательно обработать и со сваренных валиков удалить загрязнения.

Для сварки деталей толщиной около 1 см работу выполняют в несколько этапов:

1. Используют электрод диаметром 0,3 см.
2. Последующую сварку выполняют электродом в 0,4 см.

Механический класс сварки

Эти виды сварки выполняют за счет энергии трения, взрыва, давления, ультразвука. При их воздействии выделяется тепло, достаточное для плавления материала.

Трением

Технология входит в список перспективных разработок. Одну из соединяемых заготовок крепят неподвижно, другая, прижатая к ней, вращается. Подробная классификация сварки трением включает следующие подвиды:

1. С перемешиванием выполняется на оборудовании, оснащенном инструментом вращения с двумя элементами ― основанием (бурт) и наконечником (пин). Соединение создается методом выдавливания с последующим перемешиванием.
2. Радиальной стыкуют трубы, помещая вращающееся кольцо между торцами.
3. Штифтовой заделывают небольшие сквозные повреждения. На месте дырки просверливают круглое отверстие, в которое вставляют вращающийся штифт из такого же металла что и основной.
4. Линейная выполняется без вращения. Заготовки трут одна о другую пока не начнут плавиться стыкуемые поверхности, затем повышают усилие сдавливания.
5. При инерционном виде сварки заготовки двигают за счет энергии предварительно раскрученного маховика.

Метод сварки трением с перемешиванием

Холодная

В основу технологии заложен принцип сжатия деталей пуансонами с усилием 1 — 3 ГПа. Точечную сварку проводят стержнями, шовную роликами. Пуансон вдавливают в заготовку до образования пластической деформации, что способствует появлению межатомных связей и созданию соединения между деталями. Сварку выполняют простым сжатием или со сдвигом деталей после сдавливания. Прочность соединения зависит от качества подготовки места стыка, степени сжатия, характера воздействия (вибрационное либо статичное).

Разновидности холодной сварки металлов

При соединении встык величину деформации ограничивают размером выступающих из зажимов частей заготовок. Чтобы предотвратить коробление листов при соединении внахлест, их закрепляют прижимами. После пластической деформации металл становится тверже, поэтому прочность шва выше, чем у заготовок.

Холодный вид соединения применяют для работы с алюминием, медью, цинком, серебром и другими металлами с низкой температурой плавления.

Взрывом

Для сварки этим способом над стационарной заготовкой под углом 3 — 10⁰ или параллельно с зазором 2 — 10 мм устанавливают подвижную (метаемую) деталь. На верхнюю пластину помещают равномерный слой взрывчатки с детонатором. Чтобы предотвратить боковой разлет металла, площадь подвижной заготовки делают больше чем у нижней.

После подрыва подвижная деталь под действием ударной волны с большой скоростью ударяется о нижнюю пластину. В месте соприкосновения образуется давление, значительно превышающее прочность металлов, при котором материал начинает течь как жидкость. В результате поверхности одновременно деформируются, создавая соединение. Длительность процесса не превышает миллионных долей секунды, поэтому диффузия происходит только в поверхностных слоях.

Несмотря на то, что до сих пор не разработана детальная методика этого вида, сварка взрывом получила широкое применение в промышленности для стыковки разнородных материалов. Таким способом получают биметаллические соединения, детали и заготовки больших размеров, наносят плакирующие слои толщиной до 45 мм.

Ультразвуковая

Такой вид сварки проводится преобразователем ультразвуковых волн в механические колебания в сочетании с небольшим давлением. При воздействии на поверхность сначала за счет сухого трения разрушается оксидная пленка, затем плавится материал. Поэтому нет необходимости в тщательной подготовке стыка. Для повышения прочности шва детали предварительно подогревают.

Помимо металлов, в том числе тугоплавких, этим видом соединяют пластик, кожу, ткани. Также доступно сваривание стекла и керамики с металлом, фольги толщиной 0,001 мм. При необходимости детали можно сваривать с металлической или пластмассовой прослойкой между ними.

В сварочном деле постоянно что-то меняется, улучшается, дорабатывается. Поэтому для повышения мастерства полезно знакомиться с новинками и тестировать на практике. Какие-то из них пригодятся профессиональным сварщикам, другие для домашних работ.

Самостоятельный расчет катета и ГОСТы

Различают 2 случая:

1. Простой. Конструкция малоответственная, высоким нагрузкам не подвергается.
2. Сложный. Степень ответственности высокая, на конструкцию воздействуют большие усилия.

В первом случае катет принимают равным толщине заготовки, если она не превышает 4 мм. В противном случае ее умножают на 0,4 и добавляют 2 мм. Используют электроды с диаметром, равным катету.

Для ответственных конструкций осуществляют расчет катета.

Исходная формула: N = 0,7 K * L * Rc, где:

N — рабочая нагрузка на соединение, кгс;

K — катет, см;

L — длина шва, см;

Rc — расчетное сопротивление срезу, кгс/кв. см.

Отсюда K = N / (0.7 * L * Rc).

Если шов двойной, например нахлесточный фланговый, полученный результат делят на 2.

В приложении 1.12 ГОСТ 5264-80 приведена таблица минимальных значений катетов. Определить их параметры для заготовок с большей толщиной можно по данным СНиП II-23-81*.

Азы сварки для начинающих

Сначала нужно разобраться в устройстве инвертора и в элементах управления. Также мастер должен знать особенности металла.

Для полного «чайника» достаточно самого дешевого аппарата. С накоплением опыта можно приобрести профессиональный или полупрофессиональный агрегат.

Нюансы работы для новичков:

1. Дуга должна быть как можно короче, хотя бы в начале процесса. Разжечь ее можно двумя способами: чирканьем или постукиванием электрода. Лучше всего использовать первый вариант — так легче разогреть поверхность.
2. Когда появилась дуга, можно начинать сварку инвертором. Для этого инструмент ведут вдоль кромки изделия. Есть несколько схем: спиралью, елочкой, треугольниками.
3. Чем тоньше металлический лист, тем выше должна быть скорость работы, иначе появятся дырки.

Технология электросварки

Оборудование представляет собой прямоугольный ящик, с одной стороны которого находятся вентиляционные отверстия, а с другой — панель управления. Главный элемент на ней — это регулятор силы тока. Также имеется плюсовой и минусовой выходы для подключения держателя электродов и клемм.

Электродный стержень состоит из металлической сердцевины, которая покрыта защитным составом. Он предохраняет дугу от воздействия кислорода. Существуют угольные и графитовые стержни, но они не подходят для начинающих.

Принцип работы заключается в создании короткого замыкания между электродом и основой. Это позволяет быстро разогреть поверхность и расплавить ее. В результате 2 элемента сплавляются между собой. Для формирования сварочного шва нужно поджечь систему. Мастер чиркает или постукивает электродным стержнем о металлическую конструкцию.

Объяснение полярности

Между металлом и электродом формируется дуга, потому что они подключаются к разным полюсам. Так как используется только постоянный ток, можно произвольно менять плюс и минус. Это будет влиять на конечный результат. Если включить электродный шнур на минус, а массу на плюс, это будет называться прямым подключением. Оно используется для металла толщиной больше 5 мм.

Для тонкого железа применяется обратное включение. Оно позволяет защитить сварной шов от прожога, не раскаляя металлический лист.

Влияние скорости подачи электродов

Чтобы получить ровный результат, электродный стержень должен поступать равномерно. Сварщику нужно держать одинаковое расстояние между инструментом и поверхностью. Тогда аппарат не погаснет, а расплавленный металл ляжет аккуратно.

Если дуга продвигается слишком медленно, она может недостаточно нагреть металлические детали. Тогда сварка будет поверхностной и недолговечной. Слишком быстрая подача тоже отрицательно влияет на результат: это приводит к перегреву и деформации.

Сила тока

Это основное значение, которое влияет на качество шва. Если выставить его слишком большим, в конструкции могут образоваться отверстия. Для расчета можно использовать формулу L=KD. D — это диаметр электрода. Коэффициент К равен 25-60, точная цифра зависит от способа работы, например, для ручной электросварки в нижнем положении можно взять 30-35.

Особенности тонкого металла

Сложность дуговой сварки таких конструкций в том, что малейший просчет может дать прожог, который тяжело исправить непрофессионалу. Поэтому новичкам лучше тренироваться на толстом железе.

Нюансы работы:

• сначала нужно сделать прихватки, а потом основной шов;
• если отвести электрод слишком быстро вверх, возникнет горячая дуга, которая прожжет металл;
• варить лучше короткими отрезками, чтобы конструкция успела остыть.

Технология электросварки трубопровода

Чтобы надежно соединить две трубы, нужно правильно состыковать их. Затем сформировать сварной шов выбранным методом.

Правильная стыковка труб

Этот этап сварочных работ выполняют следующим образом:

1. Элементы трубопровода закрепляют в тисках или другом устройстве, устанавливая их встык или внахлест. Место соединения прихватывают электродом в нескольких местах. При формировании 2 точек их размещают на разных сторонах окружности.
2. Если предусмотрена единственная «прихватка», начинают приваривать стык с противоположной области.

Пошаговая инструкция

Ровно установив элементы, приступают к процессу сварки. Его проводят так:

1. Настраивают параметры работы аппарата в соответствии с выбранным способом сварки труб.
2. Возбуждают электрическую дугу. Для этого касаются электродом металлической поверхности.
3. Формируют сварной стык. Чтобы понимать, как правильно варить трубы отопления, нужно разбираться в типах швов. Вариант выбирают после начала сварки. Направления движений зависят от конфигурации трубопровода, материала его изготовления, профессиональных навыков сварщика. Соединение должно начинаться и заканчиваться в одной точке.

После завершения работы со швом удаляют шлак, имеющий вид наплыва. После этого осуществляют пробный пуск коммуникационной линии, оценивая качество сварки.