Выбор режима ручной дуговой сварки: основные и дополнительные параметры

17.11.2021 Автор: VT-METALL

Из этого материала вы узнаете:

• Основные параметры режима сварки
• Отношение силы тока к толщине электрода при сварке
• Выбор диаметра электрода при сварке металлов
• Параметры длины дуги
• Выбор полярности и типа тока
• Наклон электрода и заготовки при сварке
• Параметры режима сварки в среде защитных газов
• Влияние скорости сварки

Режимы и параметры сварки изменяются при выполнении сварочных работ в зависимости от типа заготовок, толщины и свойств металла. При соблюдении рекомендуемых норм сварной шов будет качественным, а само соединение надежным.

Параметры сварки соблюдать несложно, для отдельных видов разработаны готовые таблицы, где учитываются основные факторы. Достаточно изучить их раз, чтобы потом варить как по накатанной. Что это за параметры и в чем их различие, читайте в нашем материале.

Основные параметры режима сварки

Режимом сварки называют основные характеристики сварочного процесса, благодаря которым получаются сварные соединения заданных параметров, форм и размеров. В данном случае этими характеристиками могут быть: плотность тока в электроде, сила варочного тока, скорость варочного процесса, марка и грануляция флюса, напряжение дуги, расход защитного газа.

VT-metall предлагает услуги:

Для того чтобы определить, какой режим сварки необходим, требуется определить толщину и тип конструкции, а также состав металлов. На основании полученных данных выставляют нужный режим. Существует две группы факторов, от которых зависит качество сварки: основные и второстепенные.

Сварка стационарной дугой

Случайные колебания скорости подачи электродной проволоки и длины дуги могут нарушить стабильность процесса, привести к коротким замыканиям. обрыву дуги. Во избежание этого необходимо изменять скорость плавления электрода, т.е. соответствующим образом варьировать силу сварочного тока.

вольт-амперная характеристика дуги (ВАХ дуги) в защитных газах при плавящемся электроде имеет возрастающий характер.

В определенный момент стабильного процесса сварки скорость подачи электродной проволоки Vп1 равна скорости плавления Vпл1. При этом параметры по току и напряжению определялись рабочей точкой А1 с длиной дуги lд1. Допустим, что в связи со сбоями в механизме подачи проволоки скорость подачи уменьшилась. Тогда возникает относительная скорость плавления ΔVпл = Vпл1 — Vп2, которая приводит к перемещению рабочей точки в новое положение — А2. Оно характеризуется уменьшением сварочною тока (Δl), что приводит к уменьшению первоначальной скорости плавления. Процесс сварки вернулся в точку А1 с длиной дуги lд1. Этот процесс носит название -саморегулирование по длине дуги. Оно становится интенсивнее при более жесткой волыамперной характеристике источника питания.

При сварке от источника с жесткой характеристикой сварщик корректирует режим по току, регулируя скорость подачи проволоки. Однако при этом изменяются длина дуги и напряжение на ней. Для поддержания нужной длины дуги при настройке режима следует корректировать вольт-амперную характеристику ИП, переходя с одной (I) на другую (II).

Стабильность дуги, особенно в потолочном положении, а также размеры шва и его качество зависят от вида переноса электродного металла через дуговой промежуток. Таких видов переноса существует три.

1. Крупнокапельный перенос с короткими замыканиями дуги. Образуются капли размером в 1,5 раза превышающие диаметр электродной проволоки. Процесс сопровождается короткими замыканиями с естественным импульсно-дуговым процессом, обусловленным параметрами режима. Напряжение на дуге периодически снижается до 0 и в момент отрыва капли увеличивается до рабочего значения. Ток в момент короткого замыкания возрастает, что приводит к отрыву капли электродного металла.

Процесс протекает с разбрызгиванием металла, что ухудшает внешний вид сварного соединения, приводит к непроварам, чрезмерной выпуклости шва.

2. Среднекапельный перенос без коротких замыканий.

Дуга горит непрерывно, а электродный металл переносится через дугу каплями, диаметр которых близок к диаметру проволоки.

Сварка идет с периодическим изменением напряжения на дуге и сварочного тока.

Импульсно-дуговой процесс зависит от параметров режима сварки и также сопровождается разбрызгиванием, снижается качество шва.

3. Струйный перенос.

Дуга горит непрерывно, оплавленный конец электрода вытянут конусом, с которого в сварочную ванну стекают капли размером менее 2/3 диаметра электрода. Масса капли невелика, поэтому электродный металл легко переносится в ванну при сварке во всех пространственных положениях.

Разбрызгивание при струйном переносе незначительно. Производительность высока. Получить струйный перенос можно в аргоне. В углекислом газе такой перенос достигается при высокой плотности сварочного тока или при проволоках, активированных редкоземельными элементами

Управляемый перенос электродного металла с требуемыми размерами капель успешно достигается при импульсно-дуговом процессе, когда периодически измененяют напряжение на дуге и ток сварки.

Отношение силы тока к толщине электрода при сварке

Электроды подбирают в зависимости от толщины свариваемого шва и метода сварки. Они могут быть в соотношении 1:1. Так, для шва толщиной 3-4 мм подойдет электрод размером 3 мм. Многопрофильные детали сваривают постепенно. Начинают в основном с электрода в 4 мм.

Если не сделать расчет в начале работы и взять электрод диаметром меньше, то шов не будет заполнен полностью, что повлечет за собой непрочное соединение.

При выборе электрода нужно обратиться к таблицам для определения силы тока. Для диаметра 3 мм необходимая сила тока – 65–100 А. если вам предстоит вертикальный шов, то минимальное значение его диаметра должно составлять не менее 4 мм. Следует помнить, что при горизонтальной сварке силу тока необходимо понизить на 15–20 %.

Величина сварочного тока рассчитывается по формуле:

I = K × d,

где:

I – сила сварочного тока в амперах;

K – коэффициент;

d – диаметр электрода в миллиметрах.

При вертикальной сварке силу тока убавляют на 10 %, в потолочных швах убавляют до 20 % от полученной величины. Из данной таблицы можно выбрать коэффициент К:

Влияние величины скорости на конфигурацию шва

С увеличением величины скорости сварки происходит уменьшение ширины шва. Глубина провара сначала имеет тенденцию увеличиваться, а потом начинается ее снижение.

Компенсация осуществляется увеличением значения силы тока. При высоком значении скорости сварки возможно образование подрезов свариваемого шва, причем с обеих сторон. Это объясняется прогревом, недостаточным для получения качественного шва.

При большой толщине металла имеет смысл сваривать его неширокими швами, обеспечив при этом высокую скорость. Медленная сварка может способствовать появлению в металле дефектов в виде пор.

Выбор диаметра электрода при сварке металлов

Для более правильного выбора электрода необходимо уточнить следующие показатели: толщину свариваемого изделия, расположение шва (горизонтальный, вертикальный, потолочный), форму разделки кромок и вид соединения. Главным показателем является толщина металла, а остальные факторы служат для более точной корректировки.

В данной таблице вы можете выбрать необходимый вам диаметр электрода, исходя из ваших показателей:

Корневой слой можно выполнить электродами диаметром от 2,5-3 мм. Для этого кромки должны быть разделаны. Потолочные швы чаще всего делают электродами диаметром 3-3,2 мм. Табличные данные идеально подходят для горизонтальных швов.

Параметры длины дуги

В сварке напряжение дуги является важнейшим параметром, которое определяет ее длину. Если сказать проще, то это расстояние от конца электрода до предмета. Этот показатель напрямую зависит от электрода и представлен в таблицах. Качественной считается работа, в которой на протяжение всего шва нет ни одного недовара. В данной профессии важен опыт, только профессионал способен проследить за таким тонким нюансом.

Рекомендуем статьи:

• Стыковое сварное соединение: виды, технология выполнения
• Сварочная дуга: ее свойства, виды, принцип работы
• Нахлесточное соединение: сварка для широкого круга задач

Горение становится устойчивым, если увеличить напряжение дуги. При такой варке вероятность попадания воздуха в зону шва увеличивается, случается выгорание элементов, содержащихся в проволоке, вследствие чего образуются поры. Процесс зажигания дуги включает в себя три этапа: короткое замыкание электрода на заготовку, после чего электрод отводится на 3–6 мм и возникает устойчивый дуговой разряд.

Режим в зависимости от напряжения дуги

Напряжением дуги связано с ее длиной. Обычно напряжение устанавливают в диапазоне 20-36 В. Оно увеличивается в процессе увеличения длины дуги. Длина дуги может быть короткая, средняя и длинная.

Длина дуги – это расстояние от кончика электрода до свариваемого металла. Для выполнения качественного соединения нужно обеспечить стабильный размер дуги. Считается, что для новичков проще поддерживать средний в значении размер дуги. Можно сделать качественный шов при короткой дуге, но для этого нужен опыт и профессионализм.

Выбор полярности и типа тока

Сварочные аппараты способны перевести бытовой переменный ток в постоянный. Важно не перепутать полярность. Она подразумевает подключение детали к «+», а электрода к «-». Специалист выбирает параметр режима, опираясь на свойства детали.

Для сварки чугунных деталей подойдет прямая полярность. Она же подходит для среднеуглеродистой стали толщиной 5 мм.

При соединении низкоуглеродистой стали и тонколистовых конструкций выбирают обратную полярность.

Импульсно-дуговая сварка

Импульсно-дуговая (нестационарной дугой) сварка способом MIG/MAG возможна при низком сварочном токе во всех пространственных положениях шва при минимальном разбрызгивании и качественном формировании шва.

Существуют два основных вида переноса электродного металла:

• с непрерывным горением дуги — «длинной дугой»;
• с короткими замыканиями дугового промежутка — «короткой дугой»

Особенность импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом состоит в том, что процессом переноса электродного металла можно управлять. При сварке «длинной дугой» возможны две разновидности переноса:

• один импульс — одна капля;
• один импульс — несколько капель.

Перенос «короткой дугой» характерен для сварки в углекислом газе. Нестабильность и усиленное разбрызгивание электродного металла определяются свойствами источника питания и зависят от характера изменения мгновенной мощности как в период горения дуги, так и при коротком замыкании.

При импульсно-дуговой сварке способом MIG/MAG эффективно синергетическое управление процессом.

Наклон электрода и заготовок при сварке

Важно учесть угол наклона электрода при работе с полуавтоматом, выполнить правильный расчет режимов сварки. В такой работе стержень по отношению ко шву должен отклониться от нормы на 10°. От расположения стержней к стыку зависит глубина и ширина соединения.

Соединение расширяется, а глубинные показатели уменьшаются при условии, если сваривание происходит под углом вперед, благодаря чему дуга нагоняет волну расплава перед собой, через которую и выполняют расплавление металла.

Расплав перейдет в конец варочной зоны, если выбрать режим с углом наклона назад. Электрическая дуга оказывает прямое влияние на соединяемые изделия. Благодаря чему увеличивается глубина проплавления стыка и уменьшается ширина шва.

Для качественного заполнения шва рекомендуется делать наклон детали под углом 8–10°. Иначе расплавленный металл может стекать или останутся непровары. При сварке труб изменить их угол невозможно, поэтому сварку производят сверху вниз.

Преимущества правильного выбора

Правильно выбранные параметры обеспечат получение качественного соединения металлов, которое может прослужить долгие годы. Применение готовых формул облегчает выбор параметров. Но это не освобождает от изучения ГОСТов и других нормативных материалов.

Опытный сварщик должен справиться при наличии нестандартной ситуации и внести свои коррективы. Правильный выбор характеристик при сварке, в частности, ее скорость, с которой ее будут осуществлять, позволит получить качественные и долговечные швы.

Параметры режима сварки в среде защитных газов

Режим сварки определяют в зависимости от диаметра проволоки и силы сварочного тока. Специалисты увеличивают расход газа для улучшения газовой защиты, снижают скорость сварки, при работе используют защитные экраны.

При сварке в зону горения подается газ. Он вытесняет воздух из зоны горения дуги, тем самым защищает сварочную ванну от попадания кислорода и азота воздуха. Процесс разделяют на сварку в активных (СО2, Н2, О2, и др.) и инертных (He, Ar, Ar+He и др.) газах.

В сварке можно использовать плавящиеся и неплавящиеся электроды. В большей степени специалисты работают с плавящимися электродами. Такой способ является бюджетным при сварке углеродистых и низколегированных сталей, поэтому он занимает одно из первых мест по объему производства среди механизированных способов сварки плавлением. При использовании проволоки:

• диаметром до 1 мм, а силы тока от 60 до 160 А, расход газа должен быть до 8 л в минуту.
• диаметром до 1,2 мм, а силы тока от 100 до 250 А, расход газа должен быть до 9–12 л в минуту.
• диаметром до 1,4 мм, а силы тока от 120 до 320 А, расход газа должен быть до 12–15 л в минуту.
• диаметром до 1,6 мм, а силы тока от 249 до 380 А, расход газа должен быть до 15–18 л в минуту.
• диаметром до 2 мм, а силы тока от 280 до 450 А, расход газа должен быть до 18–20 л в минуту.

Таков средний расход газа при сварке полуавтоматом. Есть еще косвенные факторы, которые могут повлиять на дополнительный расход газа, например, если сварка происходит на улице. В этом случае газ будет быстро улетучиваться, тем самым увеличится его расход.

Не стоит забывать и про качество самого газа, ведь если газ разбавлен, вам просто не удастся сохранить показатели в норме, перерасход будет в любом случае.

Сварочный ток

Ток обладает определяющими свойствами: родом, полярностью и силой. По роду ток подразделяется на постоянный и переменный. Полярность бывает прямая и обратная.

Большинство сварных аппаратов работают на постоянном токе. Отличие постоянного тока от переменного в том, что постоянный ток не изменяются по направлению и по величине. Тем самым он обеспечивает стабильность горения дуги. Единственный минус постоянного тока в процессе соединения металлов – это возможность появления эффекта магнитного дутья. Оно возникает при соединении больших конструкций, когда постороннее магнитное поле (от намагниченных изделий) воздействует на магнитное поле дуги. Дуга в этом случае начинает «выбегать» за пределы области нахождения шва и стабильность горения резко снижается. С данным минусом можно бороться путем

• ограждения места работы специальными экранами, защищающими от «лишних» магнитных полей
• заземления свариваемых поверхностей
• определить возможные варианты для использования переменного тока

Плюс работы на постоянном токе – стабильно горящая дуга и возможность выбора полярности. Прямую полярность называет еще электрод-отрицательной, обратную — электрод-положительной. Обратная полярность возникает при присоединении электрода к плюсу, а металл к минусу. При прямой полярности все наоборот. Отличие между полярностями в следующем. Законы физики гласят, что куда присоединить плюс, тот элемент и нагревается больше. Таким образом, при прямой полярности нагревается больше металлическое изделие. Эту полярность нужно использовать для соединения толстых деталей, так как для этого процесса как раз и нужно большее расплавление металла для получения хорошего шва. Если прямую полярность использовать на тонком изделии — оно «сгорит» и шов получится некачественным. Для тонких металлов проводят обратную полярность.

Величина силы тока определяется характеристиками конкретного сварочного аппарата. В современных моделях эти показатели указываются в инструкции. Если по каким-то причинам инструкция у вас отсутствует, тогда силу тока можно выбрать в зависимости от диаметра используемого электрода. Не допускается использование силы тока, которая больше подходящей конкретному электроду. В этом случае покрытие электрода, при каком осуществляется соединение, будет повреждено, дуга будет работать нестабильно. Использование слишком большого размера электрода также плохо влияет на процесс соединения металлов: плотность тока снижается, дуга «убегает», ее длина изменяется, сварной шов ровным и качественным не получается.