Для чего свариваемые детали собирают с зазором
Ручная дуговая сварка для начинающих сварщиков
Введение
Сварка ММА, или ручная дуговая электросварка, широко используется во многих сферах промышленности. Но на сегодняшний день тенденции таковы, что в современном мире предпочтение отдается более высокоскоростным способам сварки, таким как автоматическая и МIG/MAG. Их удельный вес с годами только растет. Однако, несмотря ни на что сварка ММА остается незаменима в условиях ограниченной зоны доступа, при работе на открытом воздухе и в быту, так как стоимость сварочных аппаратов и расходных материалов является более-менее доступной. Большинство компаний, производящих дорогую сварочную технику, не обходят также вниманием ММА сварку, год от года совершенствуют аппараты, добавляют в них режимы, упрощающие труд сварщика.
Ближе к конкретике …
Говоря о сварных швах, новичкам нужно определиться, каковы критерии хорошего и плохого шва. Поэтому вначале освойте немного теорию.
При сварке бытовых теплиц из уголков малого сечения, монтаже заборных секций, лестничных поручней, карнизов, навесов и других тому подобных вещей качество сварки не играет какой-то ведущей роли, поскольку нагрузки на такие изделия незначительные. И совсем другие требования к прочности шва предъявляются при сварке высоконагруженных конструкций: опор, перекрытий, несущих узлов автомобилей, прицепов, магистральных жидкостных, газовых и нефтяных трубопроводов под давлением, мостов. Швы таких конструкций уже проверяются неразрушающими методами контроля (НМК).
Однако, самый первый метод, по которому оценивается качество сварного шва — это визуальный осмотр. Если сварщик сам сможет оценить свои швы, значит его мастерство начнет быстро расти, он увидит свои ошибки и в дальнейшем не допустит их повторения.
Как научиться сварке? Неплохо было бы начать с изучения бумажной части…
Нормативная документация. Как пользоваться
Согласно ГОСТ 5264-80 на ручную дуговую сварку все многообразие сварных соединений можно отнести к четырем основным типам (сокращенное обозначение русскими заглавными буквами приводится в круглых скобках):
Пример сокращенной записи типа соединения и его номера по порядку: Т1, С17 и т.д.
Также ГОСТ 5264-80 (pdf) указывает на основные размеры сварного шва Например, на стыковом шве параметр «е» — это ширина; «g» — выпуклость, или усиление шва.
Для угловых (или тавровых) швов буквой «к» обозначается катет.
По евростандарту EN ISO 2553-2013 «Соединения сваркой и пайкой» буквой «а» обозначается толщина шва; «z» – катет шва; «S» – глубина провара. При обозначении по евростандарту буквы z, а, S присутствуют на чертежах, поэтому это знать важно.
ГОСТ 5264-80 (pdf) также дает нам понятие о том, каким должен быть зазор между деталями, как правильно готовить кромки, какая возможна геометрия кромок при сварке с одной, или с двух сторон, с подложкой под корень шва и т.д.
По евростандарту требования к подготовке деталей под сварку определяются по EN ISO 9692-1:2003 «Сварка и сходные процессы – рекомендации для подготовки соединений»
Если перед начинающим сварщиком стоит задание сварить две пластинки, то самые задаваемые вопросы звучат следующим образом:
Что нам рекомендуют стандарты по поводу зазоров? По ГОСТ5264-80, например, для трехмиллиметровой пластины кромки будут прямые с зазором между деталями 0-2 мм. Усиление шва предлагается в диапазоне от 0,5 до 2,5 мм, а ширина шва не более 7мм.
По EN ISO 9692 для односторонней сварки пластинки толщиной 3 мм предлагается готовить кромки с прямым скосом и зазором между деталями примерно 3 мм. Параметры выпуклости шва определяются по ISO 5817:2009.
Как видите, как в ГОСТ, так и в евростандартах нет жестких цифр, есть диапазоны размеров. Какой именно зазор, или притупление кромок выбрать сварщик решает сам, исходя из марки и диаметра электрода, пространственной ориентации шва, тока сварки и своего мастерства.
Коротко про обозначение швов на чертежах
Руководствуйтесь при нанесении обозначений на чертежи требованиями ГОСТ 2. 312-72 ЕСКД. Условные обозначения швов сварных соединений.
По евронормативам аналогичный стандарт EN ISO 2553-2013.
Посмотрим, как обозначается один и тот же сварочный шов по ГОСТ и евростандарту.
Стыковой шов, полученный при монтаже изделия со скосом кромки, с подваркой корня шва и со снятым валиком усиления согласно ГОСТ 2. 312-72 будет выглядеть так:
Значок похожий на перевернутую большую букву «Г» означает, что сварка выполняется при монтаже изделия. На втором месте название стандарта с типом шва С12. Посмотрев соответствующий стандарт, мы узнаем, как выглядит соединение, и какие размеры оно имеет. Последний значок, кружок с черточкой, обозначает, что нужно механическим путем убрать валик, или усиление шва.
По EN ISO 2553 обозначение будет выглядеть так:
Первый значок, черный треугольный флажок, обозначает то же, что и в ГОСТе – соединение получено при монтаже. На второй стороне мы видим несимметричную галку, которая говорит о том, что с одной стороны кромка детали прямая, а с другой имеет скос. Черточка сверху обозначает, что усиление шва необходимо снять, тарелочка внизу обозначает, что требуется подварка корня шва. Цифра 111 согласно ISO 4063:2009 обозначает процесс сварки, т.е. ММА сварку. Следующий стандарт ISO 5817-D указывает на уровень качества соединения по шкале D – это самый низкий уровень требований.
Стандарт ISO 6947-РА/ «Сварка –Позиции сварки – определение углов наклона и поворота» указывает на позицию сварки РА –шов в нижнем положении, детали находятся на горизонтальной плоскости.
Кратко о дефектах сварных швов
«Дефект – это несплошность в сварном соединении, или отклонение от требуемой геометрии»
Надо сказать, что их, дефектов, очень много: это подрезы, несплавления, единичные поры, или множественная пористость, кратер шва, шлаковые, или другие твердые включения, непровар, следы от брызг металла, трещины горячего и холодного происхождения (читайте статью на эту тему).
Критерии количественной оценки дефектов приводятся в ГОСТ Р ISO 5817:2009.
Безопасность
Излучение дугового разряда настолько сильное, что повредит вам сетчатку глаза, поэтому нужно обзавестись защитным щитком, который будет оснащен темным стеклом. При покупке вам дадут одно стеклышко, но вам необходимо докупить на разные силы тока различные по силе светофильтры, которые вы будете менять для комфортной работы. Потому как сила тока будет меняться от 20А до 380А. В особых случаях может понадобиться 500А.
Отдельное внимание нужно обратить на такой важный момент, как опасность удара электрического тока. Обязательно вы должны быть одеты в спецодежду, ботинки, краги, защитную маску. Помните о рисках повреждения глаз и способах лечения. Очень важно все подобные вопросы тщательно изучить. Природные силы будут к вам относиться по своим собственным законам. Поэтому позаботитесь о себе, подумав о защите органов дыхания, тела и глаз, а также других людей, которые будут находиться рядом с вами. Если будете варить в гаражных условиях, ознакомьтесь с рекомендациями в статье «Сварка в домашних условиях. Средства защиты». Изучите металловедение, курс оказания первой помощи. При сварке в гараже обязательно должен быть в наличии огнетушитель, а бензобаки закрыты негорючими материалами. Не работайте в одиночку среди емкостей с горючими веществами и т.д. и т.п., учитывайте множество других правил, которые спасут вам жизнь.
Во время сварки обязательно ставьте щиты, которые защищают от излучения окружающих.
Как должно выглядеть оборудование для ММА
Как выбрать электрод и работать с ним
Электрод –это металлический пруток, поверх которого нанесено покрытие. Он может иметь различный диаметр и длину. Все эти данные при покупке вы сразу же увидите на картонной коробке-упаковке.
В самом начале электрода сделан скос кромок, что значительно облегчает его зажигание. Электрод замыкают путем касания его металлической поверхности (на изделии) и отводят на небольшое расстояние. Замыкание проводят путем «чирканья», как чиркают спичку. Первый электрический разряд вызывает дугу, начинает плавиться флюсовое покрытие, которое защищает металл и стабилизирует процесс горения.
После сгорания электрода образуется «козырек», когда внутренняя часть больше сгорела, а наружное покрытие меньше, если нужно повторить процесс сварки после завершения, нужно обломить «козырек».
Как подобрать сварочный ток методом «тыка»
Способов много, но есть один, которым пользуются все без исключения сварщики. Необходимо подобрать пластинку из стали такой же марки и такой же толщины, что и свариваемые детали, сделать на ней несколько швов на разных токах и выбрать из полученного лучший вариант.
Как вести электрод в процессе сварки
(классическое расположение и движение)
Прочертите воображаемую линию на плоскости, поместите электрод вертикально, но с небольшим наклоном к этой плоскости и ведите им слева-направо или справа-налево.
Конечно, при сварке сложных конструкций положение электрода может очень сильно меняться, вы в этом сами убедитесь, если будете много сваривать.
На картинке показаны варианты, как можно двигать электродом при сварке. Возьмите простое соединение, например, стыковое и попробуйте самое легкое движение, показанное в пункте а), затем можете отработать остальные.
Приучайте руку к движениям, которые надо выполнять электродом. Сложность будет заключаться в том, что электрод в это время плавится и руке нужно будет привыкнуть выполнять продольные плавные движения и одновременно поддерживать длину дуги. Если она будет очень большой, ухудшится защита расплавленной ванны и процесс может прекратиться.
Как начать варить?
Если нужно начинать варить от самого края изделия, дугу зажигайте чуть дальше (в двух-трех сантиметрах) от края детали (но ни в коем случае не на краю), затем электрод достаточно быстро перемещайте на начало шва, для того, чтобы не осталось большого количества наплавленного металла. Еще один способ правильно начать сварку, делать это на отдельной металлической планке, таким же образом рекомендуется ее заканчивать.
Для тренировки начните плавление электрода, укладывая его в валик. Возьмите толстый лист стали, нарисуйте мелом прямую линию, чтобы было на что ориентироваться, зажгите электрод и плавными движениями, которые были показаны выше, слегка отклоняясь от нарисованной линии, ведите процесс сварки. Рука должна привыкнуть к продольному и поперечному передвижению.
По окончании процесса сталь с электрода перейдет в валик, который будет находиться на поверхности листа в виде наплавленной «горки», а сгоревшее флюсующее покрытие всплывет вверх и обратится в шлак на поверхности валика, который после сварочных манипуляций нужно отбить.
Линия поможет сделать вам ровный шов. Плавные продольные движения зададут ширину валика.
Не тренируйтесь на готовых изделиях, делайте это «на заднем дворе». Учитесь делать наплавку, умению держать длину дуги, грамотно подбирайте электроды к завариваемому металлу.
Как правильно варить?
Многие начинающие сварщики сталкиваются с проблемой, когда не получаются швы. Ванна очень сильно брызгает и налипшие капли металла повсюду, шов получается измученный, ярко выраженной неровной геометрической формы со шлаком, который очень трудно отделяется, даже если бить по нему очень сильно молотком. Почему так получается? Обычно новички приобретают рутиловые электроды и держат до неприличия огромную дугу, и расстояние от торца плавящегося электрода до сварочной ванны постоянно меняется на длине сварочного шва. Отсюда и вытекает основное правило сварщика, без освоения которого в профессии делать нечего, так как вы никогда не получите хороший шов: дуговой промежуток должен быть постоянным.
Как же определить, какой дугой вы варите, как ее контролировать? (Теория)
Длина сварочной дуги – это промежуток между электродом и изделием, в котором образуется непрерывное перетекание высоковольтного электрического заряда. Существует правило, согласно которому длина дуги (Lдуги ) зависит от диаметра электрода (обозначим его буквой d) и может быть выбрана в диапазоне 0,5d … 1,2d.
Например, если сварщик возьмет электрод O2,5 мм, тогда по этому правилу можно варить дугой, сгорающей на промежутке 1,25 … 3 мм. Да-да, для получения правильного шва электрод необходимо держать практически впритык к детали! Это потребует определенной сноровки, особенно учитывая длину электродного стержня в начале сварки!
Теперь становится немножко более понятно, что
Сварка на короткой дуге или методом опирания (что это значит на практике)
Фактически, работая в таком режиме, вы электродом касаетесь металла – обмазка скользит по изделию. Формулы, приведенные выше, представляют собой теоретическое обоснование. Они полезны для понимания сварочного процесса де-юре. Некоторые пускаются в вычисления, какую дугу нужно получить, этого делать не нужно. Сварка на короткой дуге – 1-2 мм – это расстояние от металлического стержня электрода до металла, но, в большинстве случаев, стержень горит быстрее, чем обмазка. Получается юбочка или козырек – это и есть вышеупомянутое расстояние. А если так, то и варить нужно, упираясь в металл. Отсюда и второе название метода.
Чем короче дуга, тем лучше для изделия и для вас.
Еще раз, что дает короткая дуга?
Зачем нужна более более длинная дуга?
Когда вы удлиняете дугу, сварочный ток (амперы) уменьшаются и в шов меньше вкладывается тепла. Соответственно, если вы видите, что металл на гране прожога, дугу нужно увеличить.
Плюсы короткой дуги:
При резке электродом этот опыт становится еще более актуальным!
Юбку перед сваркой нужно отломить. Токи на короткой дуге выставляют повыше. Особенно короткую дугу любят электроды с основным покрытием.
Понятно, что сварщик сам регулирует тепловложение в металл, но для этого ему нужен нормальный сварочный аппарат и качественные электроды.
Скорость
Чрезмерная скорость сварки приводит к формированию нитевидного шва, характерными особенностями которого является небольшая ширина и глубина провара. Шлак отбивается очень тяжело. При такой скорости возникает сопутствующая проблема — очень трудно сохранять равномерность движения.
На фото видно: на участке, где скорость движения выше, чешуйки заострены и ширина шва меньше; а там где скорость ниже, чешуйки принимают округлую форму и ширина шва увеличивается. Такой шов может в буквальном смысле оторваться при малейших нагрузках, так как сцепление присадки с основным металлом очень слабое.
В очень редких случаях, например, при сварке в несколько проходов нитевидный шов используется как облицовочный. Таким образом, можно заварить канавку и не оплавить деталь.
Как получить хороший шов без непроваров и пористости?
Наклон и направление движения электрода влияют на пористость сварного шва. Также на пористость оказывают влияние:
• Различные технические загрязнения: масло, грязь, остатки лакокрасочных покрытий, веществ химического происхождения ржавчина и т.д.;
влажные электроды;
• Сила тока, слишком длинная дуга, скорость движения электрода.
Как нужно вести электрод, чтобы снизить пористость?
Расположите его под углом 45 градусов к плоскости детали и ведите его от себя – вперед, одновременно совершая круговые движения (по спирали или одним из указанных выше способов). Электрод прогревает изделие, образуется «правильная» сварочная ванна, которая остается чистой де-факто после остывания.
Если вести электрод на себя, то есть назад, теплопередача будет направлена не на изделие, а на ванну, соответственно, увеличивается вероятность образования дефектов.
Непроваром у сварщиком называется отсутствие сплавления кромок на некоторой глубине шва. Непровар также может быть технологическим, если невозможно обеспечить сварку определенной области соединения из-за конструктивных особенностей детали.
Какие могут быть причины данного дефекта:
• малый ток для конкретной толщины и массы;
• Нет зазора между деталями, не снята кромка (отсутствуют фаски).
Чтобы сварить металл от 4 мм и выше, нужно обязательно разделывать кромки. Если речь идет о сварке труб с толщиной стенки выше 4 мм, нужно делать V-образную разделку для получения полного провара и небольшой зазор (достаточно, чтобы вставлялась спичка).
И в заключение хотелось бы отметить, что мастерство сварщика состоит в том, чтобы соблюдать нормы производства и производить качественные сварочные соединения путем плавления.
Изучите государственные стандарты Российской Федерации и Европейского Союза, которые указаны в разделе «Нормативная документация» данной статьи, они Вам очень помогут в работе!
One thought on “ Ручная дуговая сварка для начинающих сварщиков ”
Добавить комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Сборка под сварку
Сборка под сварку деталей важная и ответственная операция от которой зависит качество готового изделия. Некачественная сборка может привезти к дефектам которые не возможно будет исправить. Это размеры и форма готового изделия, размеры швов. Некачественная сборка может привезти к непроварам и прожогам если не выдержан правильный зазор между деталями. Поэтому к процессу сборки соединяемых деталей нужно относиться крайне ответственно соблюдая все нормируемые параметры этого процесса, которые мы рассмотрим далее.
Нормируемые параметры сборки деталей под сварку
Линейное смещение кромок
Линейным смещением свариваемых кромок соединяемых листов или труб называют смещение между двумя свариваемыми элементами, у которых поверхности параллельны, но расположены не в одной плоскости.
Допускаемое смещение кромок устанавливается нормативными документами (ПБ,ОСТ, СТО, РД).
Важно! Большое смещение кромок может привести к непровару в корне сварного шва.
Зазор
Необходим для проплавления корня шва и формирования обратного валика.
Устанавливается стандартом на конструктивные элементы сварных соединений для различных способов сварки или отраслевыми нормативно техническими документами (ГОСТ, СТО, РД).
Важно! При заниженном зазоре возможен непровар, при завышенном прожог.
Угловое смещение (перелом)
Угловым смещением листов (труб) — называют смещение между двумя свариваемыми элементами, поверхности которых не параллельны и не находятся под заданным углом.
Допускаемое угловое смещение (отклонение от прямолинейности трубопроводов) устанавливается нормативными документами (ПБ, ОСТ, СТО, РД)
Угловое смещение труб, как правило, измеряют на расстоянии 200 мм. от стыка прикладыванием линейки длиной не менее 400 мм и измерением зазора.
Требование к прихваткам
Прихватки должны обеспечивать жесткость конструкции в процессе сварки за счет:
Прихватки не должны снижать качество сварного шва, поэтому:
При недостаточной длине прихваток возможно их разрушение, при завышенной их длине будет большая поперечная усадка и уменьшение требуемого зазора, что приведет к непровару.
Смещение продольных швов сварных труб
Необходимо для исключения концентратора напряжений в месте перекрестия продольных и кольцевых швов.
Для магистральных и промысловых газопроводов смещение преграждает лавинообразное разрушение по сварному шву на переходе с одной трубы на другую.
Требования к сборке технологических трубопроводов
Смещение кромок по наружному диаметру разнотолщинных труб не должно превышать 30% от толщины тонкостенного элемента, но не более 5 мм.
Смещение кромок по внутреннему диаметру не должно превышать значений:
Если смещение кромок превышает допустимое значение, то плавный переход в месте стыка должен быть обеспечен путем проточки конца трубы под углом не более 15°.
Для трубопроводов с Ру до 10 МПа (100 кгс/см2) допускается калибровка концов труб методом цилиндрической или конической раздачи.
Условное смещение. Отклонение от прямолинейности, замеренное линейкой длиной 400 мм в трех равномерно расположенных по периметру местах на расстоянии 200 мм от стыка, не должно превышать: 1,5 мм — для трубопроводов Рy свыше 10 МПа (100 кгс/см2) и трубопроводов I категории; 2,5 мм — для трубопроводов II — V категорий.
Требования к прихваткам. Количество прихваток для трубопроводов диаметром до 100мм-2шт.; 100-600мм.-3-4шт.; свыше 600мм.-через каждые 300-400мм.
Длина прихватки для трубопроводов диаметром до 600мм. 2,0 — 2,5 толщины стенки, но не менее 15 и не более 60мм. Свыше 600 мм.-50-70мм.
Высота прихватки для трубопроводов диаметром до 600мм. 0,4 — 0,5 толщины стенки при толщине стенки до 10 мм и 5 мм при толщине стенки от 10 мм и выше. Свыше 600 мм. 4-5мм.
Требования к приспособлениям и технологическим креплениям
Сборка осуществляется с помощью центраторов или привариваемых на расстоянии 50 — 70 мм. от торца труб временных технологических креплений. Технологические крепления изготовливаются из стали того же класса, что и свариваемые трубы. Для закаливающихся теплоустойчивых сталей технологические крепления могут быть изготовлены из углеродистых сталей.
При сборке стыков из аустенитных сталей с толщиной стенки трубы менее 8 мм, к сварным соединениям которых предъявляются требования стойкости к межкристаллитной коррозии, приварка технологических креплений не допускается.
Требования к смещению продольных швов
При сборке труб и других элементов с продольными швами последние должны быть смещены относительно друг друга. Смещение должно быть не менее трехкратной толщины стенки свариваемых труб (элементов), но не менее 100 мм. При сборке труб и других элементов с условным диаметром 100 мм и менее продольные швы должны быть смещены относительно друг друга на величину, равную 1/4 окружности трубы (элемента).
Требования к сборке трубопроводов газового оборудования
Смещение кромок. Допускаемое смещение кромок свариваемых труб не должно превышать величины 0,15S + 0,5 мм, где S — наименьшая из толщин стенок свариваемых труб.
Сварка стыков разнотолщинных труб или труб с соединительными деталями и патрубками арматуры допускается без специальной обработки кромок при толщине стенок менее 12,5 мм (если разность толщин не превышает 2,0 мм).
на надземных и внутренних газопроводах низкого давления допускается производить нахлесточные соединения «труба в трубу» размеров d 50×40, 40×32, 32×25, 25×20 мм.при условии:
— просвет между трубами, соединяемыми внахлест, не более 1—2 мм и равновелик по периметру;
— величина нахлеста по длине соединяемых труб не менее 3 см;
— на конце трубы меньшего диаметра выполняется фаска вовнутрь под углом не менее 45° на всю толщину стенки трубы;
Требования к смещению продольных швов
Сборку под сварку труб с односторонним продольным или спиральным швом производят со смещением швов в местах стыковки труб не менее чем на:
15 мм — для труб диаметром до 50 мм; 50 мм —от 50 до 100 мм; 100 мм диаметром св. 100 мм.
При сборке под сварку труб, у которых швы сварены с двух сторон, допускается не производить смещение швов при условии проверки места пересечения швов физическими методами.
Требования к сборке трубопроводов котельного оборудования
Требования к прихваткам
Прихваточные швы должны быть равномерно расположены по периметру стыка. Не рекомендуется накладывать прихватки на потолочный участок стыка.
В стыках, собираемых без подкладных колец, число прихваток и их протяженность зависят от диаметра труб и должны соответствовать следующим нормам: