Способ сварки определяется диаметром проволоки и сварочным током. Процесс сварки определяется диаметром проволоки, сварочным током и скоростью сварки.
14 основных параметров для правильного выбора режима сварки
Для получения качественного сварного шва и надежного соединения важно знать параметры процесса сварки, выбирать и контролировать их. В этой статье вы найдете основные критерии сварочных процессов и характеристики каждого процесса.
Основные параметры процесса сварки являются базовыми критериями для энергетических и механических элементов процесса:
- сила, вид и полярность электрического тока;
- напряжение на сварочной дуге;
- количественное и качественное описание штучного электрода;
- способ перемещения электрода;
- количество отдельных проходов при сварке.
Каждый из этих параметров следует рассмотреть более подробно.
Величина тока
Основные параметры ручной дуговой сварки начинаются с электрического тока в сварочной дуге. Он влияет и на скорость движения дуги, и на глубину проплавления основного металла, и на общее качество конечного сварного шва.
Величина сварочного тока выбирается исходя из фактического диаметра расходуемого электрода, который прямо пропорционален толщине свариваемых деталей. На него также влияют пространственное положение электрода, его тип (химический состав), тип и полярность тока.
Если значение слишком мало, провар не гарантируется и могут возникнуть трещины. Если значение слишком высокое, то из-за высокой энергии дуги и расплавленной ванны произойдет разбрызгивание.
Род и полярность тока
При выборе процесса ручной дуговой сварки необходимо учитывать тип и полярность сварочного тока. Одинаковая сила тока и разная полярность приведут к различному качеству сварного шва.
Дуговая сварка обычно выполняется на постоянном токе. Переменный ток приводит к сварным швам низкого качества.
На прямой полярности
Полярность является прямой: электрод подключается к «минусу», а свариваемые кромки — к «плюсу».
Таким способом свариваются большие толщины металла за счет более высокой степени нагрева заготовок (больше, чем электрода). Остальные параметры сварки остаются неизменными.
На обратной полярности
Полярность меняется на противоположную: электрод подключается к «плюсу», а свариваемые кромки — к «минусу».
Это выгодно при сварке тонких металлов — из-за меньшей тепловой энергии прожоги возникают гораздо реже.
Напряжение дуги
Параметры сварки неполны без напряжения дуги. Типичные значения варьируются от 18 до 45 вольт.
Наиболее важным параметром, связанным с напряжением, является длина дуги. Чем короче дуга, тем меньше U требуется и тем меньше тепла вводится в основной металл.
Сварочная ванна становится больше, но не глубже, и существует вероятность недостаточного проплавления.
При короткой дуге фиксированной длины напряжение находится в диапазоне 20 В — это универсальное значение.
Тип и марка электрода
Процедура сварки должна включать информацию о качестве используемого электрода.
Это вопрос выбора химического состава стержня и его покрытия: Во время плавления основного и присадочного металла происходят многочисленные химические реакции, в результате которых образующиеся вещества кристаллизуются в сварном шве.
Дополнительные параметры
Условия сварки часто выбираются на основе уже описанных критериев. Для достижения максимально возможного качества конечного сварного шва к основным параметрам режима сварки следует добавить некоторые параметры, не столь привычные для начинающего сварщика.
Помимо описанных ниже критериев для электрода и сварного шва, не следует забывать о степени очистки свариваемых деталей (удаление загрязнений, подготовка геометрии кромок).
Траектория движения электрода
Ручная дуговая сварка характеризуется большим количеством вариаций движения расходуемого электрода. Во время сварки сварщик контролирует движение электрода для достижения определенного результата.
Строгое движение вперед снижает контроль над расстоянием между стержнем и кромкой — и, следовательно, над напряжением и током в дуге. Важно, чтобы электрод двигался плавно, без «прыжков». Во время этого процесса формируется валик присадочного металла. Он должен быть сформирован равномерно по сечению.
Смещение поперечного сечения приводит к образованию более широкой сварочной ванны, которая сваривает свариваемые кромки вместе. Ширина этих смещений обычно не более чем в 4-5 раз превышает диаметр сварочного электрода.
Комбинируя эти элементы, достигаются различные траектории, что приводит к определенному уровню качества в зависимости от типа металла, его толщины и процесса дуговой сварки. На следующем рисунке показаны различные движения электрода для разных положений.
Толщина электродного покрытия
Этот параметр часто не учитывается в параметрах ручной дуговой сварки, хотя он тесно связан с диаметром электрода и типом электродного покрытия.
Толщина — это соотношение между внешним диаметром электрода и диаметром металлического стержня. Этот показатель определяет конструкцию, которых существует до 4 типов:
- тонкая: при соотношении от 1,2;
- средняя: 1,45 и более;
- толстая (называется «качественной»): до 1,8;
- особо толстая: более 1,8.
Параметр выражается стабильностью дуги, возможностью изменения химического состава сварного шва и степенью защиты от атмосферного воздуха.
Это определение контролируется не так часто — в основном в технологии указывается конкретный электрод, для которого уже проведены все испытания.
Вылет электрода
Обычно это не относится к ручной дуговой сварке покрытыми электродами, поскольку это более механизированный процесс. Однако, если задуматься, это справедливо и для электрода с заготовкой.
Идея заключается в том, что длина стержня постепенно уменьшается во время сварки. Это отражается на электрическом сопротивлении металла как звена энергетической цепи, увеличивая нагрев электрода и постоянное изменение напряжения и силы тока.
Оптимальное качество сварки достигается, когда сваривается первая половина электрода, после чего пламя начинает ускоряться, а напряжение снижаться.
Угол наклона электрода
Одним из способов эффективного контроля после установки расчетных параметров является также поведение электрода, особенно его угол наклона к свариваемому металлу. Положение шва и электрода по отношению друг к другу влияет на глубину проплавления и ширину сварной фаски.
Как подобрать сварочный ток
Значение электрического тока должно быть выбрано до начала работы — остальные параметры либо устанавливаются автоматически (как напряжение, «притягиваемое» током), либо регулируются «на месте» (положение электрода и рабочая скорость).
Для бытовых и мелких хозяйственных работ расходные материалы обычно выносятся за пределы диапазона, поэтому основное внимание уделяется силе тока.
Его можно быстро определить с помощью простой таблицы:
| № | Металл, мм | Электрод, мм | Сила тока, А |
| 1 | до 2 | 1,6 | до 48 |
| 2 | до 3 | 2,0 | до 78 |
| 3 | до 3 | 2,5 | до 90 |
| 4 | до 4 | 3,0 | до 155 |
| 5 | до 6 | 4,0 | до 190 |
| 6 | до 8 | 5,0 | до 245 |
| 7 | до 25 | 6,0 | до 315 |
| 8 | до 60 | 8,0 | до 390 |
Если качество сварки низкое или дуга горит неравномерно, попробуйте изменить настройку — чуть выше или ниже.
В случаях, когда дуга сильно трещит, неустойчива и трудно зажигается, следует добавить больше тока.
Если металл деформирован или в сварочной ванне много расплавленного металла, следует уменьшить ток. Как упоминалось ранее, лучше всего это делать на тестовом изделии перед сваркой.
Основные параметры режима сварки
Режим сварки относится к основным характеристикам процесса сварки, в результате которого получаются сварные соединения с определенными параметрами, формами и размерами. В данном случае такими характеристиками могут быть: плотность тока на электроде, сила сварочного тока, скорость сварки, качество флюса и размер зерна, напряжение дуги, расход защитного газа.
Количество энергии и способ ее передачи на поверхность металла зависят от основных параметров процесса сварки. К ним относятся:
- сила тока, род и полярность;
- калибр электрода;
- число подходов;
- скорость движения по шву;
- напряжение и длина сварочной дуги.
Каждый из параметров очень важен, от них зависит формирование сварного шва. Если изменить любой из параметров, можно добиться лучшего качества шва. Давайте кратко проанализируем некоторые моменты.
Сила тока определяет интенсивность, с которой плавится материал. Производительность сварки напрямую зависит от этого значения. Если установить высокую силу тока при малом диаметре электрода, и наоборот, это повлияет на качество. Если сила тока слишком мала, дуга может треснуть и сварной шов не получится.
Полярность тока — это направление потока энергии от катода к аноду и наоборот. Вместе с направлением тока вы решаете, какой ток использовать — постоянный или переменный. Для получения более глубокого сварного шва необходимо производить сварку постоянным током с обратной полярностью.
Для повышения прочности необходимо, чтобы расплавленный материал своевременно и равномерно заполнял сварной шов.
К вторичным параметрам относятся:
- температуру деталей;
- вылет электрода;
- толщину покрытия электрода;
- форму кромок;
- качество подготовленной поверхности;
- положение заготовок.
Отношение силы тока к толщине электрода при сварке
Электроды выбираются в зависимости от толщины свариваемого шва и процесса сварки. Они могут быть в соотношении 1:1. Например, электрод 3 мм подходит для шва толщиной 3-4 мм. Многосторонние детали свариваются поэтапно. Обычно начинают с электрода 4 мм.
Если не сделать расчет в начале и взять электрод меньшего диаметра, то шов не будет заполнен полностью, что приведет к неплотному соединению.
При выборе электрода необходимо определить силу тока по таблицам. Для диаметра 3 мм необходимая сила тока составляет 65-100 А. Для вертикального шва минимальный диаметр должен составлять 4 мм. Помните, что при горизонтальной сварке сила тока должна быть уменьшена на 15-20 %.
Сварочный ток рассчитывается по следующей формуле:
I — сварочный ток в амперах,
d — диаметр электрода в миллиметрах.
Для вертикальной сварки ток уменьшается на 10 %, для накладных швов — до 20 % от установленного значения. Коэффициент K можно выбрать из этой таблицы:
Выбор диаметра электрода при сварке металлов
Для выбора подходящего электрода необходимо определить следующие параметры: Толщина свариваемого объекта, положение сварки (горизонтальное, вертикальное, воздушное), форма кромок и тип соединения. Наиболее важным параметром является толщина металла, остальные факторы используются для более точной корректировки.
В этой таблице вы можете выбрать необходимый диаметр электрода, исходя из ваших технических условий:
Корневой слой можно сделать электродами диаметром 2,5-3 мм. Для этого необходимо обрезать края. Кровельные швы чаще всего выполняются электродами диаметром 3-3,2 мм. Данные, приведенные в таблице, идеально подходят для горизонтальных швов.
Основные параметры
Таблица данных для основных настроек преобразователя.
Эти параметры процесса сварки оказывают значительное влияние на подводимую к поверхности материала энергию и тепло, а также на условия протекания. В возможности аппарата входит изменение сварного шва не только за счет повышения или понижения температуры, но и за счет изменения полярности, настройки непрерывного или импульсного режима горения, а также регулировки подводимого тепла.
Все параметры напрямую влияют на формирование шва, и в зависимости от их настройки можно добиться желаемого результата. Мы рассмотрим каждый из них отдельно:
- Если мы говорим о силе тока, то тут все понятно, но говоря о диаметре электрода, мы подразумеваем плотность энергии, которая создается подвижной дугой. Если вы будете увеличивать этот параметр на аппарате, без изменения силы тока, вы сможете добиться уменьшения сварочного шва, в то время как его ширина будет заметно увеличиваться. Данный фактор очень важен в установке режима рабочего процесса.
- Полярность и род тока. Данные показатели меняют количество энергии, выделяемое сварочным аппаратом, и изменяют плотность получаемой энергии на поверхности материала. Теплота может быть определена путем оценки эффективного попадания напряжения. Попадание и разность напряжения будет зависеть от энергии, создаваемой на катоде и аноде. Катодное пятно обладает меньшей площадью, чем анодное, за счет чего и происходит увеличение шва.
- Наклон электрода. Путем изменения наклона электрода вы сможете изменить ширину и глубину шва без изменения других параметров. Режим сварки во многом зависит от данного показателя, и его вклад в сварочный процесс очень существенный. В случаях когда сварка ведется под прямым углом, его следует выполнять только углом вперед. В этом процессе металл, который начинает плавиться, начинает перетекать в головку. За счет этого глубина шва становится существенно меньше, и вы можете не изменять оставшиеся данные. Если вы превысите порог в 90 градусов, то следует выполнять сварочные действия углом назад.
Изменение глубины и ширины шва
Другие параметры — это важные аспекты, которые влияют на процесс сварки и полученный результат. Эти параметры могут существенно изменить глубину и ширину швов, что приведет к более точному результату сварки. Стоит упомянуть о них отдельно:
Влияние процесса сварки на форму шва.
Сварочные работы в лежачем положении
Если вам приходится выполнять сварку на крыше или лежа, глубина сварного шва будет значительно меньше, чем в других положениях.
Чтобы избежать ошибок и других погрешностей, добавьте в формулу дополнительный коэффициент, который в данном случае равен 0,8. Как и в первом случае, всю формулу необходимо умножить на число 0,8. В результате получается, что для сварки сверху требуется на 20% больше силы тока, чем для обычной сварки снизу. Кроме того, уменьшение количества расплавленного металла может значительно ускорить процесс кристаллизации. Это значительно облегчает и ускоряет получение требуемого сварного шва.
Вам не нужно рассчитывать или запоминать коэффициент для диаметра электрода, он записан в простых таблицах. Если вы посмотрите на таблицу, то увидите, что для диаметра электрода 1 или 2 мм коэффициент равен 30, для диаметра 3 или 4 — 40, а для диаметра 5 или 6 — от 40 до 60.
Как видите, не учитывать этот фактор крайне непрофессионально. Поэтому сначала следует выбрать диаметр электрода и тип сварки, а затем рассчитать силу тока, необходимую для оптимальной работы на данном участке.
Скорость сварочного процесса
Выбор метода дуговой сварки также зависит от скорости перемещения электрода. Этот параметр напрямую связан с толщиной деталей и толщиной сварного шва. Идеальным его значение можно считать только в том случае, если в месте соединения расплавленного металла с кромками арматуры отсутствуют подрезы, перфорации и подрезы. Сам сварной шов представляет собой переход равномерной формы без нахлестов и подрезов.
Чем выше скорость, тем меньше металла попадает в ванну, кромки не нагреваются до необходимой температуры, что приводит к провалу сварного шва, который затем быстро трескается. При более низкой скорости есть покрытия, которые препятствуют проплавлению. Оптимальным считается, когда ширина шва в два раза больше диаметра металла шва.
Длина дуги
Еще один параметр, влияющий на режимы дуговой сварки. Длина дуги — это расстояние между кончиком электрода и вершиной свариваемой кромки. В идеале это расстояние должно быть одинаковым по всей длине сварного шва. Но это еще не все. Важно правильно выдерживать это расстояние.
Специалисты считают, что длина дуги должна соответствовать диаметру используемого присадочного металла. К сожалению, выдержать такое расстояние могут только опытные сварщики. Поэтому существуют некоторые отклонения. Например, для электрода диаметром 3 мм расстояние между кромками не должно превышать 3,5 мм.
Угол наклона электрода
Положение электрода по отношению к плоскости сварки влияет на ширину шва и его глубину. Оптимально, если стержень расположен перпендикулярно стыку заготовок. Однако это практически невозможно, поскольку сварочный инструмент сварочного аппарата перемещается вдоль шва. Поэтому электрод наклоняется либо вперед, либо назад.
В первом случае шов получается широким, а глубина проплавления меньше. Это происходит из-за того, что расплавленный металл смещается к передней части сварочной ванны. Во втором случае, напротив, расплавленный металл вытесняется к задней части сварочной ванны. Поэтому глубина шва при таком способе сваривается хорошо, но ширина шва значительно уменьшается.
Кстати, угол наклона свариваемых деталей оказывает точно такое же влияние на качество сварного шва. Когда детали свариваются под определенным углом, а сам электрод перемещается вниз, под металлом шва образуется более толстый слой расплавленного металла. Это увеличивает ширину сварного шва и уменьшает глубину проплавления. Если движение происходит снизу вверх, под дугой остается гораздо меньше расплавленного металла, что делает сварной шов более глубоким, но при этом ширина шва остается небольшой.
Эксперты рекомендуют располагать детали под небольшим углом не более 10°. Так вы сможете предотвратить растекание металла вдоль шва, что обеспечивает качество сварного шва. Таким образом, можно избежать подрезов и недорезов.
Как видите, планы ручной дуговой сварки — это ряд мер, основанных на правильном выборе определенных параметров. Даже самое незначительное отклонение может привести к некачественному соединению двух металлических деталей.
Выбор режима сварки
Процедуры сварки — это наиболее важные физические параметры, которые определяют весь процесс сварки металла и устанавливаются на основе исходных данных. Эти значения должны быть полностью соблюдены для достижения требуемого качества сварки, размеров и форм, определенных механической конструкцией.
Влияние процесса сварки на форму сварного шва.
В процессе сварки происходит несколько последовательных стадий изменения физической составляющей металла, т.е. его формы.
- нагрев;
- расплавление;
- кристаллизация.
При точечной сварке, например, структура образующихся швов обычно столбчатая и грубо дендритная. Такая структура наиболее характерна для черных металлов. Алюминий и его сплавы, напротив, в подавляющем большинстве случаев образуют равновесную структуру в центральной зоне литья. Эти свойства определяют, какой процесс сварки является наиболее благоприятным.
Характеристика основных используемых диапазонов сваривания
Существует условная система, согласно которой сварочные процессы делятся на основные и дополнительные параметры.
Таблица процедур дуговой сварки.
В этом случае к основным параметрам относятся:
- Направление тока относительно полюсов.
- Напряжение сварочного тока.
- Рост мощности тока.
- Размер поперечного сечения используемого проводника.
- Скорость обработки.
- Показатели колебательных движений электрода.
К дополнительным параметрам, характеризующим режим сварки, относятся:
- исходную температуру металла;
- химический состав покрытия проводника;
- расположение проводника: вертикальное или наклонное;
- положение самого сварного изделия.
Описание влияния основных параметров сваривания
Разобравшись с тем, что представляют собой режимы аргонодуговой сварки, нам теперь необходимо понять, на что и как они влияют, и произвести необходимые для решения поставленной задачи расчеты. Мы постараемся кратко описать влияние каждого фактора на процесс сварки и конечный результат.
Сварка алюминиевых стержней неплавящимся электродом в среде аргона.
Увеличение сварочного тока увеличивает глубину проплавления металла, что, в свою очередь, изменяет количество тепла по длине сварного шва и в некоторой степени изменчивость давления в верхнем слое самой сварочной ванны. Тип тока и его направление оказывают большое влияние на форму сварного шва и его размер
При сварке постоянным током с обратной поляризацией глубина проплавления шва на 40-50% больше, чем при сварке постоянным током с обратной поляризацией. Однако при непостоянном токе глубина проплавления шва на 15-20 % меньше.
В зависимости от толщины свариваемого материала электрод выбирается соответствующим образом. Толщина проводника также зависит от его положения во время сварки и от толщины свариваемого металла. Ширина сварного шва и глубина проплавления зависят от напряжения. На силу тока непосредственно влияют сечение и длина электрода как основные параметры.
Следует помнить, что количество тепла, выделяемого в изделии во время сварки, напрямую зависит от полярности и типа тока.
Ширина и глубина сварного шва могут быть изменены путем изменения угла наклона электрода.
Вместо заключения
В нашем тексте мы описали лишь некоторые из наиболее важных параметров и условий газовой сварки, которые необходимо соблюдать при сварке металлов. Это поможет вам выбрать правильный процесс сварки для конкретного применения.
