Все что нужно знать, чтобы варить вертикальные швы ручной и полуавтоматической сваркой даже без опыта

При изучении сварочного аппарата новичку может казаться, что теперь он легко может варить вертикальный шов инвертором. Но на практике все может показаться намного печальнее: с изнанки изделие получается деформированным, а не настроив правильно силу тока – и вовсе тонкий металл трескается.

Не стоит огорчаться раньше времени и бросать это полезное занятие. Наши советы помогут научиться варить вертикальный шов дуговой сваркой.

Особенности

Вертикальные швы выполняют сварщики имеющий разряд не ниже 3 так как сварка этого вида шва процесс непростой. Он имеет ряд следующих особенностей:

1. В процессе выполнения вертикального шва расплавленный металл стекает под действием силы тяжести и образует такие дефекты как наплывы и с этим нужно справляться определенным образом.
2. Существует несколько техник выполнения сварки какая и в каком случае используется рассмотрим ниже.
3. Процесс выполняется на сниженных значениях сварочного тока (на 10-15 %) от значений для нижнего положения.
4. В зависимости от направления выполнения сварки вертикала используют обозначения В1- процесс выполняться «на подъем» начинают в нижней точке и поднимаются вверх, и В2 – «на спуск», то есть начинается в верхней точке и ведут до низа.

Сварные швы: общие определения

Технология сваривания металлов тесно связана с понятием – сварной шов. Таковой формируется в процессе застывания металла, расплавленного дуговой электросваркой.

В зависимости от места исполнения сварки шов может располагаться горизонтально или вертикально. Кроме того, пространственное расположение шва может быть нижним, боковым, верхним.

Виды сварных швов: 1 – горизонтальный в нижней плоскости; 2 – горизонтальный в верхней плоскости (потолочный); 3 – горизонтальный в боковой плоскости; 4 – вертикальный в боковой плоскости

Наиболее простой и легкой для исполнения считается укладка сварных швов в плоскости нижнего горизонта. В таких условиях расплавленный металл достаточно легко поддаётся контролю.

Простой сварочный шов, уложенный в нижней горизонтальной плоскости. Это самый легкий тип шва, что встречается в практике сварочной технологии

Оставшиеся варианты расположения швов в пространстве (боковое и верхнее) признаны технологически сложными для исполнения, требующими изучения техники сварки, наработки соответствующего опыта.

Сварной шов получается в результате кристаллизации расплавленного металла. Он относится к наиболее прочным видам соединений, применяемым в сборке металлоконструкций различного назначения и масштаба.

Сварные соединения относятся к разряду неразборных. Они обладают максимальной прочностью, т.к. производятся на молекулярном уровне. Однако в зоне сварки кристаллическая решетка разрушается и структура металла изменяется. По своей форме относительно оси все сварные швы делятся на выпуклые, плоские и вогнутые.

Самый прочный первый вариант, но он требует опыта и аккуратности при выполнении. Вертикальные и горизонтальные сварные швы производят по стыковой технологии. Они различаются по глубине проплавления и толщине. Для статической нагрузки нужны выпуклые сварные швы.

Вогнутые в большинстве случаев считаются браком, плоские используют в конструкциях для динамической нагрузки. В сварке труб и закругленных конструкций используются стыковые швы, технология выполнения которых схожа с выполнением горизонтальных и вертикальных.

По нормативам выпуклость горизонтальных и вертикальных швов не может превышать 1 мм, если толщина соединяемого металла до 26 мм. Если толщина больше 26 мм, то толщина шва может быть 2 мм, а углового 3 мм. На качество создаваемого шва немалое влияние оказывает скорость его выполнения.

Не следует слишком торопиться и слишком медленно «вести» электрод для получения прочного непрерывного сварного шва. Примеры вертикального сварного шва. Сборка металлоконструкций сварным методом. Аккуратный выпуклый сварной шов. Широкий стыковой сварной шов. Прочный выпуклый шов спиралью. Сваривание трубы горизонтальным швом. Угловой выпуклый вариант шва. Сварка швов с различающиеся скоростью.

Принципы сварки и основные требования

Основным принципом при сварке вертикальных швов ручной дуговой (РД) сваркой является то, что процесс нужно вести снизу вверх непрерывно или с отрывом электрода.

Варить «на спуск» сверху вниз всегда сложнее, потому что металл будет активнее стекать и придется вести процесс на низких значениях тока, что зачастую не дает нужного проплавления.

При сварке же «на подъем» снизу вверх, металл сварочной ванны будет поддерживаться от вытекания ранее наплавленным и уже кристаллизовавшимся металлом. Вытекание металла будет особенно заметно после того, как он нагреется и станет более текучим.

Также важным принципом при сварке вертикальных швов является совершение колебательных движений электродом. О способах выполнения движений поговорим ниже.

Основные требования к подготовке и к сварке, следующие:

1. Свариваемые заготовки должны быть зачищены до металлического блеска, абразивным инструментом, напильником или металлической щеткой.
2. Далее производится сборка и прихватка. Прихватка – это сварочный шов небольшой длины выполняемый для того чтобы зафиксировать детали в процессе сварки. Так как из за увеличения температуры металл расширяется и деформируется. Размер прихватки зависит от толщины свариваемых деталей. Как правило высота прихватки 0,5–0,7 от толщины деталей. Длина же их от 10 до 30 мм. Расстояние между прихватками 150-250 мм.
3. Проверка размеров после сборки. Проверяется зазор между деталями, угол скоса кромок (если это предусмотрено типом соединения), смещение деталей относительно друг друга.

Ниже приведены допустимые значения контролируемых параметров на примере стыкового соединения С17 с V-образной односторонней разделкой по ГОСТ 5264-80.

Отличия прямой и обратной полярности при сварке инвертором

В сварочной дуге электрический ток — это поток электронов, перемещающихся в плазме от отрицательного электрода (катода) к положительному (аноду). При этом примерно одна треть тепловой энергии аккумулируется на катоде, а две трети — на аноде. По этой причине при сварке инвертором полярность напрямую влияет на то, где будет большее выделение тепла: на свариваемой детали или на электроде. Стандартной считается прямая полярность, когда электрод подключен к минусовой клемме инвертора, а заготовка — к плюсовой (см. рис. ниже). При таком режиме сварки происходит глубокое проплавление свариваемого металла с образованием стабильной сварочной ванны и более медленное расходование электрода. Этим способом сваривают большинство мало- и среднеуглеродистых конструкционных сталей, а также изделия из чугуна.

При сварке с обратной полярностью электрододержатель соединен с плюсовым контактом инвертора, а клемма массы — с минусовым. В этом случае отрыв электронов происходит от металла заготовки, а их поток направлен в сторону электрода. Вследствие этого на нем выделяется большая часть тепловой энергии, что позволяет вести сварку инвертором с ограниченным нагревом свариваемой детали. Этот режим применяют при сваривании деталей из тонкого металла, нержавеющих сталей и металлов с низкой устойчивостью к повышенным температурам. Кроме того, обратная полярность используется при необходимости увеличить скорость плавления электрода, а также когда инвертором сваривают детали в газовой среде или с использованием флюсов.

Условия получения качественного шва

Чтобы получать качественные соединения при выполнении вертикальных швов электросваркой необходимо соблюдать несколько важных условий:

1. Сила сварочного тока меньше (на 10-15%) чем при сварке в нижнем положении. Данное условие обеспечит минимальная стекание расплавленного металла и позволит избежать наплывов.

2. Выбор силы сварочного тока нужно проводить на пробной заготовке. Изначально нужно выставитьрекомендованные, среднии значения силы тока и начинать варить. Если электрод часто гаснет, прилипает и дуга плохо и не стабильно горит – значит нужно тока добавить. Если же при сварке кромки прожигаются и металл ванны как бы проваливается, то нужно значения снижать. Шаг настройки как правило 5 А, то есть если нужно прибавить добавляем на 5А и сновы пробуем варить и так пока не подберем оптимальные значения.

3. Процесс сварки должен вестись на «короткой» дуге. Длина дуги – это расстояние между электродом и сварочной ванной. «Короткой» считается дуга длина которой 0,5 – 1 диаметр электрода, но не более 1,5 мм. Чем длиннее дуга, тем сильнее идет нагрев металла и выше её давление. Все эти факторы неизбежно приводят к дефектам в виде пор, прожогов, наплывов и подрезов.

Подрез — это сварочный дефект в виде небольшого углубления между сварочным швом и основным металлом.

Полезная статья – Как найти себя в накс реестре сващиков.

Инструкция для начинающего сварщика

Сварочные работы допустимо выполнять только при условии применения соответствующей экипировки.

Стандартный комплект содержит:

1. Куртку, брюки, перчатки, обувь из несгораемых прочных крепких материалов.
2. Головной убор, полностью закрывающий заднюю часть головы.
3. Специальную защитную маску для лица и глаз.

Для производства сварки следует применять исправный аппарат, электрическая часть которого закрыта надёжным корпусом. Входящие в состав аппарата электрические кабели должны иметь целую изоляцию и соответствовать электрическим характеристикам прибора.

Место сварщика необходимо оснастить рабочим столом, источниками света, шиной заземления, средствами защиты от поражения электрическим током и противопожарными средствами.

И еще перед началом работ надо скрупулезно проштудировать правила электросварки, рассмотреть и изучить методы и варианты выполнения соединений.

Как варить вертикал – способы

Как уже говорилось ранее существует 3 техники снизу вверх, сверху вниз и сварка с отрывом электрода.

Опытный сварщики чаще всего используется техника снизу вверх он обозначается – В2. Процесс выполняется «на подъем» из нижней точки к верхней.

Реже используется способ сверху вниз – В1. Тут ситуация обратная сварка выполняется «на спуск» из верхней точки к низу.

Начинающие сварщики и любители используют такой метод как сварка с отрывом электрода. Процесс идет снизу вверх «на подъем» при этом сварочная дуга зажигается и проваривают небольшой участок «сварочную точку», и дуга обрывается. После процесс повторяется до полного заполнения разделки.

Для первых двух способов лучше всего использовать электроды с основным покрытием, а для сварки с отрывом с рутиловым. Потому как рутиловые электроды обеспечивают более легкий поджиг дуги, но варить ими протяженные швы сложнее из-за большого количества шлака. В процессе сварки шлак сильно растекается и начинающему сварщику сложно понять, где в сварочной ванне метал, а где расплавленный шлак. Из-за чего часто получается такой дефект как зашлаковка шва.

Подробно рассмотрим каждый из этих способов ниже.

Снизу вверх

Применяя данный способ легче всего контролировать сварочную ванну и проваривать большие толщины. Сварочный шов начинают в нижней точке и постепенно заполняя разделку поднимаются до верха.

Сам процесс сварки вертикального шва выполняется в несколько этапов: первоначально разжигается друга, длина которой немного больше 2–3 диаметра электрода. Это делается для того, чтобы прогреть металл и электрод не прилип. Прогрев происходит 2–3 секунды после чего длина другие уменьшается до 0,5–1 диаметра электрода.

Далее можно начинать процесс сварки, а именно наплавки в нижней точке небольшого валика (полки). Если толщина металла более 3 мм, то сварку нужно выполнять в несколько проходов. Первый – корневой проход нужно варить без колебательных движений, просто медленно ведя электрод снизу вверх или совершая возвратно поступательные движения вдоль разделки кромок.

При следующих проходах (заполнении и облицовке) электрод медленно перемещают от одной кромки к другой.

В процессе сварки нужно уделить особое внимание скорости ведения процесса, так как если вести сварку слишком медленно, металл начнёт стекать, образуя наплывы. В то же время если сварку вести слишком быстро, то есть риск не проварить стык. Начинающие сварщики здесь могут использовать такой прием. Нужно вести сварку так, чтобы верхний край сварочной ванны был примерно на одной линии с верхней кромкой электрода.

Сварочный электрод при выполнении вертикальных швов снизу вверх держит как правило под углом около 45–50 градусов.

В тех случаях, когда нужно обеспечить более глубокий провар угол электрода выбирают ближе к 90 градусам. А когда металл начинает течь то электрод наклоняют на встречу сварочной ванне, удерживая расплавленный металл в сварочной ванне за счёт давления дуги.

Чтобы заполнить разделку, сварщику необходимо совершать колебательные движения электродом. Основные виды движении имеют форму: треугольника, полумесяца, буквы Z и другие. О них подробно будет написано ниже.

Сверху вниз

Метод сварки сверху вниз используется реже, так как техника его выполнения сложнее и требуется определённые сварочные электроды, которые позволяют варить «на спуск». При данном методе сварочный шов будет иметь меньшую глубину проплавления, но большую ширину. Это хорошо в тех случаях, когда нужно сварить тонкий металл, чтобы не прожигать его.

Процесс возбуждения дуги происходит при расположении электрода под углом 90 градусов к поверхности детали. После того как дуга загорелась электрод располагают углом на сварочную ванну, чтобы за счёт давления дуги не давать расплавленному металлу вытекать.

Процесс также выполняется с колебательными движениями. В данном случае чаще всего используются Z-образные перемещение или в виде полумесяца.

Этот способ (В1) часто применяется при полуавтоматической сварке, а при ручной дуговой достаточно редко.

Полезная статья – Силумин что это за металл ?

Как варить вертикальный шов дуговой сваркой с отрывом

Несомненным плюсом способа сварки с отрывом является то, что им может варить вертикал даже новичок. Так как при использовании его металл будет успевать остыть и не будет течь. Это сильно облегчает процесс, но есть и минус в виде того, что скорость выполнения сварки сильно снижается.

Процесс выполнения, следующий:

• подключить аппарат на обратную полярность и выставить силу тока (подбирать значение на пробных заготовках)
• зажигается дуга в разделке кромок и увеличиваем ее длину до 1,5–2 диаметра электрода;
• электрод под углом 45–50 градусов.
• прогреваем металл в нижней точке 1-3 секунды перемещая электрод с одной детали на другую;
• металл остывает меняя цвет с ярко красного до бордового в этот момент снова происходит поджиг дуги;
• дуга переносится с одной детали на другую, задерживаясь на каждой из стенок совершая как бы движения по спирали накладывая точки одна на другую.

Процесс расплавки электродами

Для ускорения времени новичкам научиться гораздо проще варить вертикальный шов с отрывом дуги. По ходу работы дуговой разряд подпирают срезом сварной ванны. Траектории движения проводников при формировании кратера с отрывом и без отрыва, проводятся согласно рисунку ниже.

Металлическая сварка, направленная сверху вниз, станет устойчивее, когда пойдут короткие электрические дуги. Нужно уверенно вести проводник строго перпендикулярно краям. В процессе его наклоняют вниз на 45°.

Результат сборки напрямую зависит от оборудования и его мощностей. Ручная сварка обеспечивает:

• проникновение в труднодоступные места сваривания;
• монтаж в каждом положении;
• применение основных видов сплавов.

Из недостатков можно выделить: низкий КПД, зависимость качества состыковок от квалификации рабочего, вредные испарения и искры, возникающие при работе, требуется специальная форма сварщика и маска.

Как варить вертикальный шов – движения электрода

Для вертикальных стыков применяют чаще всего 3 вида перемещения электрода:

1. Колебательные движения поперек стыка.
2. Возвратно-поступательное перемещение вдоль стыка.
3. Прямолинейное (прямое) перемещение.

Колебательные перемещения электрода позволяют получать швы большой ширины (до 3–4 диаметров электрода за один проход). Это серьезно увеличивает производительность, особенно в тех случаях, где толщины металла 20 мм и более.

Возвратно-поступательное и прямолинейное движения используются при сварке корневого прохода, также для деталей с небольшими толщинами и на нержавеющих сталях. Шов будет получаться более аккуратным и прочным, а в процессе выполнения можно отчетливо видеть, где шлак, а где металл. На данном способе легче удерживать одинаковую скорость и длину дуги, а следовательно, начинающим будет легче.

Хотите узнать что такое MIG MAG сварка и в чем отличие. Переходите по ссылке.

Возвратно-поступательные (для рутиловых электродов)

Возвратно-поступательное движение при сварке вертикальных швов чаще всего используются когда толщина соединяемых деталей небольшая (до 5 мм) сварка выполняется рутиловыми электродами. Также данный метод можно использовать при сварке корневого шва (корневой – это шов, который выполняется самым первым, при многослойной сварке).

Техника выполнения несложной и заключается в следующем:

1. Зажигается дуга и проваривается небольшой участок шва ( 5-10 мм).
2. Далее происходит возврат электрода на 1/3 заваренного участка.
3. После электрод снова перемещают вверх проваривая новый 10-15 мм и так повторяется до конца стыка.

В результате получается сварной валик шириной 1,3-1,5 диаметр электрода.

Елочка

Для вертикальных соединений данный способ перемещения выполняют следующим образом:

1. В нижней части наплавляется небольшая полочка, которая не даст металлу вытекать.
2. Электрод начинают вести во вверх и вправо, после чего возвращаются вниз.
3. Далее электрод ведут вверх и влево после чего снова возвращаются вниз.
4. Так процесс выполняется до полной заварки стыка.
5. Процесс необходимо ввести и равномерно (с одинаковой скоростью), чтобы получить максимально аккуратный шов.

Треугольник

Этот способ перемещения чаще всего используют, когда нужно сваривать большие толщины, так как он позволяет за один проход получать максимально широкий шов до 4 диаметров электрода. Его очень удобно использовать для тавровых соединений. Техника выполнения, следующая:

1. Зажигается дуга и производится прогрев металла.
2. В нижней части всё также нужно наплавить небольшую полочку на каждый из кромок.
3. Начинаем сварку по центру, зажигаем дугу и немного задерживаемся (до 0,5 сек).
4. Смещаем электрод на правую кромку и задерживаемся на ней.
5. Переходим на левую кромку также задерживаемся на ней.
6. Переводим на центр стыка чуть выше и повторяем процесс до завершения, задерживаясь на каждой из кромок и по центру.

Задерживаться нужно в точках для того чтобы шов имел плавный переход к основному металлу (не был чрезвычайно выпуклый), а также чтобы не образовывался подрез.

Полумесяцем и Z-образные перемещения

Z- образные перемещения, а также их усложнённая версия полумесяцем выполняются в следующей последовательности:

1. Направляем полку внизу.
2. Зажигаем дугу немного прогреваем металл.
3. Электрод плавно и с одинаковой скоростью перемещается с одной кромки на другую

Если использовать данные способы для облицовки лучше применить угол близких к 90° чтобы шов не был чрезмерно выпуклый. При заполнении угол можно делать более острым.

Как правильно варить вертикальный шов полуавтоматической электросваркой

Сварка вертикальных швов полуавтоматом чаще всего выполняется с использованием проволоки диаметром от 0,8 до 1,2 мм. Для данного способа сварки очень часто применяется метод сверху вниз при толщинах до 4 мм без колебательных движений. Угол между горелкой и изделием должен быть около 20-35°.

Если толщина больше, то применяется сварка снизу вверх. Горелкой так же, как и при ручной сварке совершаются колебательные движения. Чаще всего это движение типа “треугольник” с задержкой в середине. Угол наклона горелки к изделию в районе 75–85 градусов.

Сварочную дугу ориентируют на передний край ванны. Это делается для того, чтобы за счёт давления дуги снизить стекания жидкого металла и обеспечить глубокое проплавления корня.

Полезная статья – Сварка полуавтоматом для начинающих с газом

Виды соединений

Вертикальные швы выполняются на таких видах соединений как:

• Нахлёсточные;
• Стыковые (встык);
• тавровые;
• угловые.

Встык

Вертикальная сварка стыковых соединений чаще всего применятся для труб, конструкциях из листов и профильных изделий. Процесс бывает однопроходные и многопроходной, односторонний и двухсторонний на подкладке и без таковой. Самый распространённое стыковое соединение это с17 двухсторонней V-образные разделкой выполняемые без подкладки.

Сварка встык при толщине до 3,5-4 мм чаще всего выполняется без колебательный движений и без разделки кромок за один проход. В тех случаях, когда толщина более 4 мм производится разделка кромок и процесс выполняется с колебательными движениями электрода.

Внахлест

Нахлёсточное соединение используется при сварке листовых конструкций, а также приварки фасонных и профильных изделий. Самым распространенным является соединение Н1 по ГОСТ 5264. Нахлёсточные соединения могут быть толщиной до 60 мм согласно данного ГОСТа. Процесс сварки ведут, снизу вверх выполняя Z – образные колебательные движения.

Как сваривать вертикальный шов при тавровом или угловом соединении

Вертикальные угловые и тавровые соединения свариваются снизу вверх с колебательными движениями электрода в виде треугольника с задержкой на каждый из кромок и по центру.

Техника получения хорошего сварного соединения

Когда валики начнут получаться ровными, можно попытаться начать изготавливать соединительные швы. Такую операцию сможет выполнить достаточно опытный практикант, который умеет варить электросваркой.

Зажигание электрода выполняется согласно описанной выше технологии. Единственным отличием будет движение руки сварщика. Она будет выполнять колебательные движения. Расплав будет как бы переходить с одной поверхности детали на другую. Движение может происходить по нескольким траекториям:

• Зигзагообразная;
• Петлевидная;
• Елочкой;
• Серпом.

Для тренировки можно взять небольшую металлическую заготовку. По поверхности мелом провести линию, чтобы ее можно было увидеть через темное стекло маски. Именно по ней нужно двигаться электродом, чтобы получить своеобразный шов, в виде любой вышеуказанной траектории.

После того, как шов остыл нужно молотком отбить шлак и рассмотреть проделанную работу.

Когда появился небольшой опыт можно начинать изготавливать соединительные швы, которые имеют несколько видов:

• Тавровые;
• Стыковые;
• Угловые;
• Внахлест.

Кроме того, такие швы могут быть горизонтальными и вертикальными, могут свариваться в разных направлениях.

Только после многочисленных тренировок можно добиться равномерного движения руки. После этого можно получить красивые детали.

Контроль длины электрической дуги

В процессе сварки вертикального шва чрезвычайно важным является контроль длины сварочной дуги. Увеличенная длина дуги ведёт к образованию множество дефектов таких как:

• наплывы;
• подрезы;
• кратеры;
• поры;
• брызги;
• неравномерность шва;
• прожоги металла.

Начинающим сварщикам необходимо тренироваться удерживать одинаковую длину дуги особенно при выполнении движений электродом.

Различают следующие длины дуги:

1. Короткая дуга (которой 0,5 – 1 диаметр электрода, но не более 1,5-2,0 мм).
2. Нормальная дуга – 2,0-3,0 мм.
3. Длинная дуга – более 3,5 мм.

Для ручной дуговой сварке рекомендуется использовать именно короткую дугу. Использование нормальной длины дуги также допустимо.

Рекомендации по сварке вертикального шва

Грамотное формирование вертикальных швов считается среди сварщиков достаточно трудной задачей. Чтобы выполнить ее, необходимо хорошо знать теоретические основы работы и иметь навыки правильной работы с вертикальным швом.

При наложении вертикального шва дуговой сваркой обязательно выполнение таких правил:

• При поджоге электрода он должен находиться перпендикулярно свариваемому изделию.
• Чем короче дуга, тем выше скорость кристаллизации металла. Это позволяет избежать подтеков, негативно отражающихся на виде шва.
• Наклон электрода защищает от стекания капель при формировании дорожки.
• Подтекание металла устраняют за счет увеличения ширины шва, силы тока.
• Двигаться лучше снизу, в противном случае шов получится недостаточно высокого качества. Немного исправить ситуацию можно при помощи плавного перемещения электрода.
• Перед работой с тонким металлом пластины следует тщательно очистить. Лучше проводить точечное сваривание во избежание прожога листов малой толщины.

При соединении толстых изделий вертикальным швом дуговой сваркой рекомендуется выбирать многопроходный способ и делать больше одного слоя сварки. При наложении последующих слоев можно увеличить диаметр электрода, если вам так удобнее. Последний слой не может выходить за разделку кромок.

Вертикальные швы получаются высокого качества, если в процессе подготовки к сварке была учтена толщина деталей, а также выбран подходящий способ. В такой работе многое зависит от надежности фиксации, ведь вертикальное расположение шва предполагает наличие дополнительных трудностей для сварщика.

Таблицы режимов сварки

Для наиболее часто применяемых электродов группы Э50 (для группы материалов М01 – углеродистые и низколегированные «черные» стали) ниже приведены режимы сварки вертикальных соединений.

Диаметр электрода, мм	Род тока, полярность	Сварочный ток, А
		Положение – вертикальное
2,5	Постоянный ток. Полярность – обратная	65-80
3,0		85-100
4,0		110-140