6.2. Способы возбуждения дуги и траектории ее перемещения при ручной дуговой сварке

Зажигать дугу можно двумя способами. При одном способе электрод приближают вертикально к по­верхности изделия до касания металла и быстро отводят вверх на необ­ходимую длину дуги. При другом концом электрода вскользь "чиркают" по поверхности свариваемого металла. Применение того или иного способа зажигания дуги зависит от условий сварки и от навыков сварщика.

Во время ведения процесса сварки сварщик обычно перемещает электрод не менее чем в двух направлениях. Во-первых, он подает электрод вдоль его оси в дугу, поддерживая необходимую в зависимости от скорости плавления электрода длину дуги. Во-вторых, перемещает электрод в на­правлении наплавки или сварки для образования шва. В этом случае об­разуется узкий валик, ширина которого при наплавке равна примерно (0,8 ... 1,5) d_эл и зависит от силы сварочного тока и скорости перемеще­ния дуги по поверхности изделия. Узкие валики обычно накладывают при проваре корня шва, сварке тонких листов и тому подобных случаях.

Для регулирования распределение теплоты дуги и процессов нагрева и расплавления кромок свариваемых изделий сварщик перемещает электрод не только вдоль, но и поперек шва. Поперечные перемещения электрода позволяют регулировать глубину проплавления, формирование шва, его ширину. обычно совер­шают с постоянной частотой и амплитудой относительно оси шва. Траектории перемещений конца элек­трода с поперечными колебаниям, которые электросварщики применяют при ручной дуговой сварке покрытыми электродами, представлены на рис. 3.

Рис. 3. Траектории выполнения сварки

При сварке с поперечными колебаниями получают уширенный валик, ширина кото­рого обычно составляет (2 ... 4) d_эл, а форма проплавления зависит от тра­ектории поперечных колебаний конца электрода, т.е. от условий ввода теплоты дуги в основной металл.

6.3. Техника сварки в нижнем положении.

Сварка в нижнем положении позволяет получать сварные швы наиболее высокого качества, так как при сварке в нижнем положении облегчаются условия для выделения неметаллических включений и газов из расплавленного металла сварочной ванны. При сварке в этом положении наиболее благоприятны также условия формирования шва, так как удержанию от вытекания расплавлен­ного металла сварочной ванны способствуют свариваемые кромки основного металла.

Стыковые швы сваривают без скоса кромок, при толщине металла до 4 мм, либо с V-, Х- или U-образной их разделкой. Стыковые швы без скоса кромок в зависимости от толщины сваривают с одной или двух сторон. Концом электрода при сварке совершают попе­речные колебания с амплитудой, определяемой требуе­мой шириной шва. При сварке следует тщательно следить за равномерным расплав­лением обеих свариваемых кромок по всей их толщине.

Однопроходную сварку с V-образным скосом кромок требуется вы­полнять с поперечными колебаниями электрода на всю ширину разделки для ее заполнения так, чтобы дуга выходила со скоса кромок на необра­ботанную поверхность металла. Однако при толщине металла более 4 мм очень трудно обеспечить равномерный провар кромок по всей их длине, особенно при изменении величины притупления кромок и зазора между ними. Поэтому сварку стыковых соединений с разделкой кромок выполняют, как правило, в несколько проходов (рис. 4).

При сварке в несколько проходов обеспечить равномерный провар первого слоя в корне разделки гораздо легче. Для этого обычно применяют электроды диаметром 2…3 мм и сварку ведут без поперечных колебаний. Последующие слои выполняют в зави­симости от толщины металла электродом большего диаметра с попереч­ными колебаниями. Для обеспечения провара и предупреждения образования шлаковых включений и пор в шве после выполнения каждого прохода поверхность выполненного слоя шва и нерасплавленных кромок следует тщательно очищать от шлака и брызг металла.

Заполнять разделку кромок в многопроходных швах можно слоями на всю раздел­ку и отдельными валиками. По­следний валик разделки (облицовочный слой) для улучшения внешнего вида шва чаще выполняют на всю ширину.

Рис. 4. Поперечные сечения однопроходного и многопроходного сварных швов

Сварку угловых швов в нижнем положении в зависимости от толщины основного металла выполняют за один или в несколько проходов, соблюдая представленный на рис. 5 порядок их выполнения.

Рис. 5. Последовательность выполнения проходов угловых швов

6.4.Влияние пространственного положения РДС на формирование сварного соединения

Сварка швов в положениях, отличающихся от нижнего, требует повы­шенной квалификации сварщика в связи с возможным вытеканием расплавленного металла из сварочной ванны под действием силы тяжести. От вытекания из сварочной ванны расплавленный металл при РДС удерживает­ся поверхностным натяжением и давлением дуги. Чтобы поверхностное натяжение превышало силу тяжести, необходимо уменьшать объем жидкого металла в сварочной ванне, ее глубину и размеры. Для этого сварку выполняют ко­роткой дугой, применяют пониженную на 10 ... 20 % силу тока и элек­троды уменьшенного диаметра. Конец электрода в процессе сварки периоди­чески отводят в сторону от ванны либо периодически прерывают горение дуги, касаясь концом электрода поверхности ванны, чтобы дать возможность жидкому металлу частично закри­сталлизоваться. Соблюдение вышеперечисленных сварки с целью обеспечения требуемого качества сварного соединения требует наличия соответствующих навыков и повышенной квалификации у электросварщиков.

Сварку вертикальных швов можно выполнять на подъем (снизу вверх, рис. 6 а) или на спуск.

При сварке на подъем нижележащий закристаллизовавшийся металл шва помогает удержать расплавленный металл сварочной ванны. При этом способе облегчается возможность провара корня шва и кромок, так как расплавленный металл стекает с них в сварочную ванну, улучшая условия теплопередачи от дуги к основному металлу. Однако внешний вид шва грубочешуйчатый.

При сварке на спуск трудно обеспечить провар: шлак и расплавленный ме­талл подтекают под дугу и от дальнейшего стекания удерживаются толь­ко силами поверхностного натяжения и давлением дуги. В некоторых слу­чаях их оказывается недостаточно и расплавленный металл вытекает из сварочной ванны.

Рис. 6. Положение электрода при сварке швов:

а – вертикальных (на подъем); б - потолочных; в - горизонтальных

Сварка горизонтальных стыковых швов более затруд­нена, чем вертикальных швов, и требует более высокой квалификации сварщика. При сварке горизонтально расположенных сварных швов расплавленный металл при больших размерах сварочной ванны не удерживается в ней и стекает вниз, образуя подрезы. Поэтому для улучшения условий формирования сварного соединения в горизонтальном положении скос при разделке кромок обычно делают только у верхней кромки.

Сварка швов в потолочном положении (рис. 6 б) наиболее слож­на и ее по возможности следует избегать. Сварку выполняют с периодиче­скими короткими замыканиями дуги касанием электрода дна сварочной ванны. Во время коротких замыканий металл сварочной ванны частично кристаллизуется, ее размеры и объем уменьшаются, жидкий металл легче удерживается в ванне силами поверхностного натяжения.

Качество неразъемных соединений при сварке в потолочном и горизонтальном положениях несколько ниже, чем при сварке в вертикальном и нижнем простран­ственных положениях. Это связано с ухудшением условий выделения из расплавленного металла ванны шлаков и газов, что способствует образованию в сварном соединении пор и шлаковых включений. Сварные швы получаются более грубочешуйчатыми, т.к. сварка выполняется при меньших значениях тока.