6.1. Расчет режимов ручной дуговой сварки (наплавки)

Для того, чтобы процесс сварки протекал стабильно, необходимо обеспечить определенные условия. Совокупность этих условий называют режимом сварки, который зависит от того, какие детали подлежат свариванию. Чтобы четко описать режим сварки, используют отдельные параметры, выраженные в конкретных физических единицах. Параметры разбиты на две группы: основные и дополнительные.

1 / 1

Как сварочный ток для электродов влияет на сварку

При осуществлении сварочного процесса необходимо правильно подбирать величину тока. Именно данный параметр в большей степени влияет на качество сварного шва.

Низкий показатель сварочного тока

может привести к нестабильности горения дуги, появлению непроваренных участков, процесс сваривания будет постоянно прерываться и в итоге сварщик получит некачественное соединение.

Слишком высокая величина приведет к перегреву или прожогу в зоне сваривания, а также к интенсивному разбрызгиванию.

В целом на выбор показателей силы напряжения влияют несколько факторов:

• марка и диаметр сварочных материалов;
• пространственное положение стержня при сварке;
• полярность напряжения (см. особенность сварки на постоянке и на переменке);
• размер шва;
• способ сварки;
• вид и толщина свариваемых металлов.

Выбор режима сварки

Выбор диаметра электрода

Диаметр выбирают с учетом многих факторов: толщины свариваемых изделий, пространственного положения шва, формы разделки кромок и вида соединения. Основным показателем является толщина металла. С неё и начинают выбор, используя остальные факторы в виде корректировок. Диаметр можно выбрать из таблицы, приведенной ниже. Все размеры даны в миллиметрах.

При наличии разделанных кромок, корневой слой выполняется электродами диаметром 2,5 – 3,0 мм. Для потолочных швов чаще используют электроды диаметром 3,0 – 3,2 мм. Горизонтальные швы варятся в точном соответствии с табличными данными.

Сварочный ток

Величина сварочного тока рассчитывается по формуле I = K

Где:

I – сила сварочного тока в амперах;

K – коэффициент;

d – диаметр электрода в миллиметрах.

При проведении сваривания в вертикальном положении величину тока уменьшают на 10%, при потолочных швах ток уменьшают на 20% от вычисленной величины. Коэффициент К можно выбрать из таблицы:

Скорость сварки

Какой бы ни была толщина свариваемых изделий, ширина шва рекомендуется равной 1,5 – 2 диаметра электрода. Учитывая то, что электрод подобран правильно, при такой ширине мы получим качественно сформированный шов. Слишком быстрое и слишком медленное ведение сварочного электрода вызывает непровар сварочного шва. В первом случае, это происходит из-за недостаточного прогрева рабочей зоны. Во – втором, из-за большого количества расплавленного металла, который будет экранировать дугу от свариваемого изделия.

В обычной практике скорость поддерживают исходя из вида сварочной ванны. Стандартная сварочная ванна имеет ширину до 14 мм и глубину до 6 мм. Значение длины не столь критично и лежит в большем диапазоне от 10 до 30 мм. Если следить за соблюдением вышеуказанных размеров и равномерно–непрерывным заполнением сварочной ванны расплавленным металлом, то можно гарантированно получить шов хорошего качества.

Род и полярность тока

Эти показатели выбирают в зависимости от того, каким способом будет вестись сварка, и какие материалы будут свариваться. Если к электроду подсоединяется «-» источника, то это называется прямой полярностью, если «+», то обратной. Сварка обратной полярностью применяется для соединения низкоуглеродистых и низколегированных сталей. При этом применяются электроды марок УОНИ 13/45 и УОНИ 13/55 с фтористо-кальциевым покрытием.

Прямая полярность применяется для наплавки, а также для сваривания тонких листов металла.

Какой ток для какого электрода

Правильный выбор тока для сварки электродами является залогом комфортного рабочего процесса, качественного сварного шва и всего изделия в целом. Для каждой марки существует рекомендуемая величина силы напряжения. Данные сведения прописаны на упаковке сварочных материалов. С приблизительными цифрами вы можете ознакомиться далее.

Ток сварки для электрода 4 мм

Распространенными являются стержни с диаметром 4 мм. Их востребованность обусловлена тем, что такие расходники подходят для работы с большими и мелкими швами. Сила напряжения при сваривании данным прутком лежит в границах от 110 до 200 А.

Ток сварки для электрода 3 мм

Сварочное напряжение для расходников диаметром 3 мм. должно находится в границах от 65 до 130 А. Перед осуществлением работ рекомендуется выставлять среднее значение – 80-90 А. Во время проведения сварочного процесса это поможет определить какой ток для сварки электродом 3мм. является оптимальным.

Ток сварки для электрода 2 мм

При 2 мм. потребуется напряжение от 30 до 80 А. Большой разброс в значениях зависит от металла и выбранного пространственного положения.
Важно! Следует помнить, что данные значения являются относительными. На практике сила тока зависит от марки. Каждая марка имеет собственные показатели, прописанные на упаковке. Поэтому для того, чтобы, например, выяснить какой нужен ток для электрода 4 мм., необходимо ознакомиться с рекомендациями производителей. Опытные сварщики могут полагаться на собственные знания и опыт и иметь некоторые предпочтения.

Полезное видео

Небольшой ролик, где практик-сварщик делится опытом выставления значения тока. Хороший совет эмпирически подбирать силу тока от большего к меньшему.

[ads-pc-2][ads-mob-2]

Выпуск электрода

Расстояние от сопла горелки до торца сварочной проволоки. С увеличением выпуска ухудшается газовая зашита зоны сварки. При малом выпуске усложняется техника сварки, особенно угловых и тавровых соединений.

Вылет и выпуск зависят от диаметра электродной проволоки:

Оптимальная совокупность параметров режима делает процесс стабильным на трех стадиях:

1 — при зажигании дуги и установлении рабочего режима сварки; 2 — в широком диапазоне рабочих режимов; 3 — в период окончания сварки.

Процесс сварки считается стабильным, если электрические и тепловые характеристики его не изменяются во времени или изменяются по определенной программе. В связи с этим механизированную сварку в защитных газах ведут стационарной дугой, импульсно-дуговым способом, с синергетической системой управления.

Чем отличаются электроды постоянного тока от переменного

Кратко разъяснить отличия электродов постоянного и переменного тока можно двумя утверждениями:

1. Сварочные материалы, предназначенные для переменного тока, успешно применяются и для сварки с помощью постоянного тока. Поэтому специалисты часто называют такие электроды универсальными. Подробнее о них чуть далее.
2. В то время как электроды для постоянного напряжения, как правило, не подойдут для сваривания переменным током.

Однако, следует помнить, что материалы второй группы гарантируют более качественное соединение. При выполнении ответственных работ данный факт выходит на первый план.

Что такое универсальные электроды

Универсальные сварочные материалы – это

электроды постоянного и переменного тока. То есть те расходники, которые одинаково эффективно работают и на переменном, и на постоянном напряжении. Данная категория сварочных материалов имеет несколько преимуществ:

• хорошая и стабильная дуга;
• повышенная производительность работ;
• достаточно высокая экономичность;
• низкий уровень разбрызгивания;
• хорошее отделение шлака;
• возможность сваривать неочищенную от загрязнений, окисленную, влажную и поврежденную коррозией поверхность;
• минимальные требования к оборудованию и сварщику.

Подробнее о выборе тока для сварки электродом на практике

Найти оптимальную величину помогут рекомендации опытных сварщиков.

Влияние режима сварки

Параметры, регулирующие процесс, делятся на основные и дополнительные. К первой группе относят:

• скорость перемещения расходника;
• его диаметр;
• напряжение на дуге;
• род, полярность и силу тока.

Рекомендуем к прочтению Как получить аттестат НАКС

Напряжение на дуге, полярность и сила тока регулируют процесс сварки.

Дополнительными параметрами являются:

• положение расходника;
• состав и толщина его обмазки;
• ориентация детали.

Все перечисленные факторы называют режимом сварки. Они взаимосвязаны: изменение одной величины влечет за собой коррекцию другой. Например, при необходимости уменьшить тепловложение можно поступить 2 способами:

1. Снизить ампераж.
2. Увеличить скорость перемещения расходника.

Эту взаимосвязь учитывают и при необходимости увеличить производительность. Устанавливают более высокую скорость, одновременно поднимая ампераж.

Оценить влияние каждого фактора математически и вывести соответствующие формулы невозможно. В каждом случае важно приспособиться и подобрать оптимальный ампераж опытным путем.

Длина дуги

Существует линейная зависимость между длиной дуги и напряжением на ней. С ростом первого показателя увеличивается и второй. При этом сила тока и тепловыделение меняются мало.

Длина дуги влияет на напряжение.

С увеличением длины дуги снижается качество шва. Причины следующие:

1. Разряд «гуляет» по поверхности, в результате чего тепло распространяется по большой площади. Соответственно кромки в зоне стыка хуже прогреваются.
2. Расплавленный металл из стержня расходника отскакивает от плохо прогретой поверхности. Увеличивается разбрызгивание, шов получается грязным. В сварочную ванну попадает только часть легирующих элементов.

Оптимальную длину дуги в мм определяют по формуле L=d+0,5, где d – диаметр электрода в мм.

Плавящийся расходник в процессе работы постепенно укорачивается, поэтому держатель понемногу приближают к заготовке.

Прямая или обратная полярность

При сварке на постоянном токе в дуге различают 2 зоны:

1. Анодное пятно. Расположено со стороны положительного полюса источника.
2. Катодное. Находится со стороны «минуса».

Зоны имеют разную температуру. При использовании плавящегося электрода анодное пятно холоднее катодного, поэтому для соединения тонкостенных заготовок поступают так:

1. «Плюс» подключают к свариваемой детали (прямая полярность).
2. Устанавливают минимальную силу тока из рекомендуемого диапазона.

При аргонодуговом методе используют прямую полярность.
Благодаря этому исключается прогорание заготовок.

Для соединения толстостенных деталей нужен сильный прогрев. Для этого:

1. К ним подсоединяют «минус» (обратная полярность при сварке).
2. Устанавливают максимальный ампераж из предлагаемого диапазона.

Этим обеспечивается глубокий провар, соединение получается прочным и надежным.

При использовании тугоплавкого электрода (аргонодуговой метод) наблюдается обратное распределение температур: анодное пятно является более горячим. Данная технология предусматривает только прямую полярность, поскольку на обратной дуга бьет в расходник и тот быстро засоряется. При соединении тонкостенных деталей тепловложение регулируют амперажом и скоростью сварки.

Покрытие электрода

По составу различают 4 вида обмазки:

1. Рутиловая.
2. Основная.
3. Целлюлозная.
4. Кислая.

Покрытие электрода может быть рутиловым.
Основное покрытие отличается от остальных наличием деионизирующего элемента – фтора. Он сокращает число носителей заряда, что затрудняет горение дуги. Для стабилизации этого процесса приходится увеличивать ампераж на 20-30 А. Так, если для сварки рутиловым расходником диаметром 2 мм аппарат настраивают на 40-70 А, то для основного той же толщины – на 60-100 А.

Постоянный и переменный ток

Род тока не влияет на ампераж. Его выбирают по следующим критериям:

1. Если к качеству и прочности шва предъявляются высокие требования, используют постоянное напряжение. Оно характеризуется небольшим отклонением дуги и слабым разбрызгиванием металла. Шов получается ровным и чистым. На постоянном токе дуга горит лучше, имеется возможность регулировать распределение температур путем изменения полярности. Это используется в работе с тонкостенными заготовками и цветными металлами.
2. Если требования к качеству и прочности соединения низкие, применяют переменное напряжение. Оно позволяет снизить затраты, т.к. оборудование для этого вида сварки стоит в 1,5 раза дешевле. Также у него меньше размеры и вес.

Рекомендуем к прочтению Образцы технологической карты для сварочных работ

Кроме того, предпочтение переменному току отдают в следующих случаях:

1. Материал заготовок содержит оксиды. Частое изменение направления тока способствует их большему разрушению. Например, на переменном напряжении варят алюминий, т.к. на его поверхности образуется окисная пленка.
2. Поверхность детали загрязнена так, что ее невозможно очистить.

При постоянном токе шов получается ровным.
При выборе рода напряжения учитывают и материал обмазки расходника. На электродах с основным покрытием дуга горит хуже из-за деионизирующего воздействия фтора, поэтому ими можно варить только на постоянном токе. Для прочих разновидностей подходит любой род.

Особенности для инверторов

Главное отличие аппаратов этого типа заключается в наличии особого электронного узла, повышающего частоту сетевого тока до десятков кГц. Это дает следующий результат:

1. Уменьшаются размеры и вес трансформатора.
2. Увеличивается его КПД.
3. Снижается цена (за счет уменьшения материалоемкости).

Электронное управление упрощает настройку силы тока. Ее задают переключателем на инверторе, величину напряжения аппарат выбирает автоматически. Наиболее удобны в работе модели с плавной регулировкой.

Электроника самостоятельно корректирует ампераж при:

1. Зажигании дуги. Функция получила название «Горячий старт» или Hot Start. Ток кратковременно увеличивается на 5-100% номинального, что облегчает возникновение дугового разряда. На дешевых моделях величину превышения производитель устанавливает на свое усмотрение, и изменить ее нельзя. На дорогих параметр задает пользователь. Функция востребована при сварке плохими расходниками, наличии ржавчины и окалины на деталях, нестабильном напряжении в сети.
2. Разрыве дуги или соединении электрода с заготовкой посредством капли расплавленного металла (расходник приваривается). Тоже происходит наброс тока. Это способствует возобновлению горения разряда или отрыву капли от стержня. Функцию называют «Форсирование дуги» (Arc Force).
3. Касании стержнем заготовки. Ампераж сбрасывается, что позволяет оторвать расходник. Название функции – “Антизалипание” (Antistick).

Нужный режим для сварки инвертором подбирают с учетом его мощности. Многие модели относятся к классу бытовых и не рассчитаны на большие токи. Максимальный диаметр расходника для них часто не превышает 2 мм, рекомендуемый ампераж составляет 30-45 А.

Чем отличается постоянная сварка от переменной

Вывод: почему важно определиться с силой сварочного тока

Если вы работаете со сварочным аппаратом без автоматического режима, определяться с силой токов придется научиться. За счет его изменения реально делать шов более прочным, утолщенным в зависимости от поставленной цели. Ошибки на практике встречаются, и это нормально. Но, если вы не хотите на них учиться, достаточно пользоваться таблицами, которые мы обозначили в обзоре. Сохраните их и при необходимости пользуйтесь. Через время вам удастся настраивать инвертор без погрешностей, чем вы упростите процесс сварки.

Популярные марки электродов для переменного и постоянного тока

1. Электроды МР-3С являются наиболее востребованными материалами универсального типа. Преимущества: легкая воспламеняемость дуги как при первом, так и при последующих розжигах; рутиловая обмазка обеспечивает защиту шва от быстрого окисления и от вкраплений шлака; высокий уровень постоянства дуги. [ads-pc-3][ads-mob-3]

2. АНО-37 предназначены для сварочных и ремонтных работ конструкций из углеродистых и низколегированных сталей. Достоинства: малочувствительны к присутствию загрязнений и ржавчины; достаточно широкие зазоры хорошо закрываются расходниками данной марки; легкое зажигание дуги; шов прекрасно формируется даже на небольших величинах сварочного напряжения; хорошо подойдет для начинающего сварщика (даже новичок может сделать качественное изделие).

3. ОК 46.00 используются для конструкционных и углеродистых сталей. Плюсы: легкий поджиг; подходят для заваривания широких зазоров, нечувствительны к ржавым и загрязненным поверхностям; минимальное количество брызг; сварка производится во всех пространственных положениях.

4. Электроды ОЗС-4 применяются для работы с углеродистыми сталями. Преимущества: не восприимчивы к плохо очищенному от загрязнений, ржавчины и влаги металлу; легкая зажигаемость дуги; возможность осуществления сварки на повышенных режимах; изделия средних и больших толщин успешно свариваются данной маркой.

5. Одной из самых популярных импортных марок универсальных расходников является LB-52U. Востребованность сварочных материалов японского производства обусловлена несколькими причинами: высокий уровень производительности; минимальное разбрызгивание; отличные механические свойства; стабильность дуги сохраняется в режиме низкого и высокого напряжения.

6. АНО-4 используются для сварки ответственных конструкций из углеродистых сталей. Достоинства: допускается сваривание влажного, ржавого или плохо очищенного металла; легкое зажигание дуги и её стабильное горение; небольшая склонность к образованию пор; сварные швы отличаются высоким качеством; нечувствительны к изменению длины дуги.

[ads-pc-4][ads-mob-4]

Техника безопасности при сварке

Нормативы устанавливают следующие правила:

1. Сварщик надевает специальный костюм, рукавицы из искростойкого материала, закрытую обувь на резиновой подошве. Они защищают кожу от брызг расплавленного металла и жесткого ультрафиолетового излучения дуги. Лицо закрывают маской с темным стеклом. Глаза необходимо защищать не только от прямых лучей ультрафиолета, но и от боковых бликов (отражения от стен).
2. Пост оборудуют вытяжкой. Если работы ведутся в полевых или монтажных условиях, организуют проветривание. При отсутствии такой возможности сварщик работает в респираторе. Наиболее токсичны электроды с кислым покрытием. Вместо них рекомендуется использовать рутилово-кислые.
3. Если вблизи поста находятся люди, мастер непосредственно перед зажиганием дуги громко произносит слово «глаза». Так он предупреждает их о необходимости отвернуться или защитить органы зрения.
4. При выполнении работ на высоте используют монтажный пояс и другие средства страховки.
5. Соблюдают требования электробезопасности.

Последний пункт включает в себя следующие установки:

1. Перед началом работ проверяют целостность изоляции кабелей и других токоведущих частей. При наличии разрывов, выкрошившихся участков и прочих дефектов пользоваться аппаратом запрещено.
2. При необходимости ремонта, замены расходника, перемещения, а также на время простоя или обеденного перерыва оборудование обесточивают.
3. Подсоединение к сети производят через автомат, защищающий от короткого замыкания.
4. Сварку в условиях повышенной влажности (в бойлерной, градирне, подвале или на улице во время дождя) должен проводить мастер, обладающий соответствующими навыками.

Сварщик надевает рукавицы и специальный костюм.

Обозначения сварочного тока для электродов, напряжение и полярность

Переменный и постоянный ток, любая полярность

Переменный и постоянный ток, обратная полярность (плюс на электроде)

Переменный и постоянный ток, прямая полярность (минус на электроде)

Постоянный ток, обратная полярность (плюс на электроде)

Постоянный ток любой полярности