Электродами

Под режимом сварки понимают совокупность условий, создающих устойчивое протекание процесса сварки, а именно: стабильное горение сварочной дуги, получение сварных швов необходимых размеров, формы и качества. Режим сварки складывается из ряда параметров. Параметры режима сварки подразделяют на основные и дополнительные. К основным параметрам режима сварки при ручной дуговой сварке относят величину, род и полярность тока, диаметр электрода, напряже­ние, скорость сварки и величину поперечного колебания конца электрода, а к дополнительным — величину вылета электрода, состав и толщину покрытия электрода, начальную температуру основного металла, положение электрода в про­странстве (вертикальное, наклонное) и положение изделия в процессе сварки.

Выбор диаметра электрода. Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла; марки свариваемого металла; формы разделки кромок и номера выполненного валика-шва; положения, в котором выполняется сварка; вида соединения (Таблица 4).

Диаметр электрода в зависимости от толщины свариваемого металла выбирают в основном при сварке в нижнем положении, хотя такой выбор не исключен при сварке в других простран­ственных положениях. При сварке металла в нижнем положении (если не учитывать форму разделки кромок) имеется следую­щая экспериментальная зависимость между толщиной свари­ваемого металла и диаметром электрода.

Таблица 4 Рекомендуемые значения диаметра электрода в зависимости от толщины свариваемого изделия.

Электроды диаметром 2—3 мм при сварке металла толщи­ной от 4 мм и выше применяют при выполнении первого слоя — так называемого корневого шва.

Диаметр электрода при прочих равных условиях выбирают в зависимости от марки свариваемого металла. Для умень­шения тепловложения в основной (свариваемый) металл (для снижения возможности образования трещин), особенно при сварке закаливающихся сталей и чугуна, электрод берут диа­метром 2—3 мм, что обеспечивает получение валика неболь­шого сечения.

Диаметр электрода выбирают также в зависимости от формы разделки кромок под сварку. Если разделки кромок нет, то диаметр электрода можно подбирать по выше приведенной зависимости. Если же имеется разделка кромок, то при нало­жении первого слоя, независимого от марки свариваемого металла, применяют электроды диаметром 2-3 мм и редко 4 мм. Применение электродов больших диаметров (свыше 4 мм), как правило, приводит к непровару, зашлаковыванию и образованию ряда других дефектов. Последующие слои выполняют электродами диаметром 4 мм, а если толщина металла свыше 12 мм и сварку выполняют в нижнем положении, то могут быть применены электроды диаметром 5 мм. Декора­тивный слой при сварке металла толщиной более 12 мм в нижнем положении можно выполнить электродами диаметром 4 мм и более. При выполнении швов в вертикальном и других пространственных положениях первый слой накладывают электродами диаметром 2-3 мм и редко 4 мм, а последующие слои, в том числе и декоративный слой, выполняются электродами диаметром 4 мм.

Диаметр электрода должен выбираться в зависимости от свариваемого соединения. При сварке стыкового соединения выбор диаметра электрода надо осуществлять как было сказано выше. При сварке тавровых, угловых и нахлесточных сое­динений существует такое правило выбора диаметра элек­трода:

-для швов, выполняемых в несколько слоев, первый слой делают электродами диаметром 2, 3, 4 мм. Чем ответствен­нее конструкция, тем меньше диаметр применяемого электрода, что способствует получению хорошего провара в корне шва, уменьшает тепловложение в основной металл, а, следовательно, снижает сварочные напряжения и деформации;

-для швов, выполняемых за один проход, применяют электроды диаметром 2, 3, 4, 5 и 6 мм — в зависимости от толщины свариваемых листов.

Тип и марку электрода подбирают в зависимости от прочности, механических и эксплуатационных свойств сварного соединения.

Форма и размеры шва зависят от режима сварки (рисунок 37).

Величина, род и полярность тока. С увеличением сварочного тока глубина провара увеличивается, ширина шва почти не меняется (рисунок , а). Род и полярность тока также влияют на форму и размеры шва. При сварке постоянным током обратной полярности глубина провара на 40-50% больше, чем при сварке постоянным током прямой полярности, что объясняется различным количеством теплоты, выделяю­щейся на аноде и катоде. Поэтому обратная полярность применяется при сварке тонкого металла с целью исключения прожога и при сварке высоколегированных сталей с целью исключения их перегрева. При сварке переменным током глубина провара на 15—20% меньше, чем при сварке постоян­ным током обратной полярности.

Род и полярность тока выбирают по типу электродного покрытия, марке свариваемого металла, толщине свариваемого металла.

Рисунок 37 - Влияние на форму и размеры шва сварочного тока (а), напряжения дуги (б), скорости сварки (в)

Напряжение дуги. Напряжение на дуге изменяется пропор­ционально длине дуги. При увеличении длины дуги возрастает ее напряжение и поэтому увеличивается доля тепла, идущая на плавление электрода и основного металла. В результате этого ширина сварного шва увеличивается, а глубина провара и высота усиления уменьшаются (рисунок ,б). Напряжение на дуге зависит от величины тока и диаметра электрода. Оно обычно бывает 18-40 В. Сварку лучше выполнять короткой дугой, где напряжение устанавливается 18-20 В. Длинная дуга издает резкий звук, сопровождающийся хлопками и значительным разбрызгиванием расплавленного металла. Поэтому опытный сварщик по звуку дуги может даже на некотором расстоянии судить о ее длине. С целью уменьшения длины дуги следует быстрее опускать вниз электрододержатель с электродом.

Скорость сварки.С увеличением скорости сварки ширина сварного шва уменьшается, наряду с этим глубина провара увеличивается, что является следствием того, что жидкий металл не успевает подтекать под дугу и толщина его прослойки мала. При дальнейшем увеличении скорости сварки время теплового действия дуги на металл и глубина провара умень­шается, а при значительной скорости сварки будет даже образовываться несплавление основного металла с металлом шва.

Наклон электрода. Ручную дуговую сварку можно выпол­нять вертикальным электродом, углом вперед и углом назад. В виду того что столб дуги стремится сохранить направление оси электрода, то в каждом из этих случаев форма сварочной ванны и, следовательно, форма шва будет различной. При сварке углом вперед, как правило, жидкий металл подтекает под дугу, поэтому глубина провара и высота усиления уменьшаются, а ширина шва увеличивается. При сварке углом назад жидкий металл давлением дуги вытесняется из-под нее, поэтому глубина провара и высота усиления увеличиваются.

Наклон изделия. В зависимости от расположения соединений на изделии или от наклона изделия ручная дуговая сварка может быть выполнена на горизонтальной плоскости, на подъем и спуск. Влияние наклона изделия и пространственного расположения соединений на изделии на форму шва примерно такое, что и влияние наклона электрода. При сварке на подъем расплавленный металл под действием собственного веса вытекает из-под дуги, в результате чего увеличиваются глубина проплавления и высота усиления, а ширина шва уменьшается. При сварке на спуск жидкий металл подте­кает под дугу, что уменьшает глубину проплавления и уве­личивает ширину шва.

Предварительный подогрев и последующую термическую обработку выполняют в случаях, когда металл склонен к образо­ванию закалочных структур, например закалочные структуры образуются в сварных соединениях при сварке средне- и высоко­углеродистых сталей, низколегированных, теплоустойчивых и высоколегированных сталей и т. д., и когда металл обладает значительной теплопроводностью и теплоемкостью (медь и др.). Положение в пространстве, котором выполняется сварка. Ручную дуговую сварку практически можно выполнять во всех пространственных положениях: нижнем, в лодочку, полуверти­кальном, вертикальном, полугоризонтальном и горизонталь­ном, а также полупотолочном и потолочном. Возможность выполнения сварки в том или ином положении зависит прежде всего от марки свариваемого металла и типа покрытия электрода.

Выбор сварочного тока. Сварочный ток устанавливают в за­висимости от диаметра применяемого электрода и пространст­венного положения, в котором выполняется сварка.

Для сварки в нижнем положении сварочный ток может быть определен по формуле

I_св = K×d_э,

где I_св - сварочный ток, А; К — коэффициент пропорциональности, зависящий от диаметра и типа электрода, А/мм; d_э — диаметр электрода, мм.

При сварке низкоуглеродистых сталей значения К сле­дующие:

Диаметр электрода, (d_э), мм 1-2 3-4 5-6

Коэффициент пропорциональности,

А/мм 25-30 30-45 45-60

При сварке в вертикальном положении сварочный ток выражается по формуле

I_св = 0,9×d_э,

где 0,9 — коэффициент, учитывающий снижение сварочного тока при сварке в верти­кальном положении.

При сварке в потолочном положении сварочный ток равен

I_св = 0,8×d_э,,

где 0,8 — коэффициент, учитывающий снижение сварочного тока при сварке в потолочном положении.