Как правильно варить толстый металл

Как правильно варить толстые заготовки при помощи полуавтомата? Технологические особенности

Соединение массивных деталей с использованием полуавтоматической сварки проводится в соответствии с ГОСТ 14771-76. Для обеспечения прочности соединений необходимо соблюдать общие правила: правильно подготавливать кромки деталей, устанавливать величину сварочного тока в определенных диапазонах, обеспечивать поступление необходимого количества углекислого газа в зону сварки.

Технологические особенности сварки толстого металла полуавтоматом

Чтобы свариваемые металлоконструкции выдерживали нагрузки, требуется создать надежные соединения:

• швы должны прочно соединять все элементы изделия;
• необходимо снять напряжения, которые возникают после сварки внутри сплавов. Для этого можно использовать предварительный подогрев. После сварки рекомендуется обеспечить медленное остывание;
• важно получить определенный технологией катет шва, это также усиливает металлоконструкцию.

При этом следует учитывать, что при работе на больших токах возникает риск деформации, это значит, что контрольные размеры детали изменятся, а форма конструкции будет отличаться от той, которая планировалась.

Необходимое оборудование и материалы

Для работы потребуются:

1. Мощный сварочный аппарат. Максимальное значение сварочного тока – не менее 250 А.
2. Баллон для хранения и транспортировки углекислого газа. Существуют емкости объемом 5, 10 и 40 литров. Баллоны красят черной краской.
3. Редуктор для понижения давления газа. Требуется использовать специальное устройство для СО2. Желательно наличие подогревающего элемента.
4. Шланг и хомуты – для подключения баллона.

Для сварки сталей полуавтоматом используют проволоку типа Св-08Г2с или аналогичную для сварки углеродистых сталей 08х18н9т, а также эквивалент для сварки коррозионностойких сталей. Диаметр – 1 до 1,6 мм. Распространенные катушки весят 5, 15 и 18 кг.

Примерная стоимость проволоки для сварки углеродистых сталей на Яндекс.маркет

В некоторые аппараты, работающие от сети 220 вольт, помещаются только маленькие бухты с проволокой.

Настройка аппарата и газового оборудования

Сварочные полуавтоматы разных производителей устроены по-разному. На лицевой панели располагаются как минимум два-три регулятора:

• настройка скорости подачи проволоки – регулируется частота вращения электромотора, который двигает проволоку;
• изменение силы тока – параметр влияет на скорость плавления присадки в сварочной ванне;
• настройка индуктивности – изменение касается характеристик тока. При минимальных значениях глубина проплавления металла меньше, а шов более выпуклый. Для сварки толстых заготовок рекомендуется увеличить до среднего или еще больше.

Совет: настраивать аппарат можно на слух. Во время сварки расплавление проволоки происходит очень плавно, полуавтомат издает ровный шуршащий звук.

После подключения редуктора к баллону с углекислым газом требуется выставить давление на выходе. Для работы в помещении достаточно 1-1,5 кг/кв. см. Если на редукторе установлен расходомер, то следует выставить 10-12 литров в минуту.

Подготовка к проведению работ. Обработка кромок

Сварочные работы с использованием полуавтомата следует производить только с чистыми заготовками. На поверхности не должно быть ржавчины, масла и грязи. В противном случае, будут появляться поры.

Правильная разделка кромок – важный этап подготовки деталей под сварку. Для обеспечения формирования качественных швов следует снять фаски в соответствии с ГОСТ 14771-76 – в зависимости от типа соединения. Если все сделано правильно, то соединение получится прочным. Важно добиться того, чтобы металл был проплавлен по всей своей толщине.

Процесс сварки

Толстые заготовки не допускается варить за один проход. Последовательность действий после подготовительных работ:

1. Сборка элементов на прихватки.
2. Проверка размеров будущей детали.
3. Проваривание корня шва.
4. Заполнение канавки между кромками в несколько проходов.
5. Создание облицовочного шва.
6. Обработка соединений при помощи болгарки с зачистным кругом.

Прихватка представляет собой полноценный короткий шов длиной около 15-25 мм с шагом 45-50 см. Варится на таком же токе, что и все изделие. Прихватки следует располагать так, чтобы будущее изделие приобрело жесткость и его не «повело» во время обварки.

Если требуется исключить (или максимально уменьшить) деформации от нагрева, рекомендуется зафиксировать деталь на сборочном столе с помощью зажимов, струбцин. Можно временно прихватить его к верстаку или стальной плите.

Первый проход. Корень шва

Коренной шов – это первое и самое важное сварное соединение между кромками, которое максимально удалено от лицевой части деталей. Важно добиться, чтобы с обратной стороны образовался валик, плавно соединяющий оба элемента.

Если коренной шов проварен с дефектами, в процессе эксплуатации детали могут появиться трещины, которые способны привести к разрушению всей конструкции.

Во время работы необходимо следить, чтобы деталь не нагревалась слишком сильно. Если используется метод сварки каскадом, коренной шов не требуется.

Заполнение пространства между свариваемыми кромками

Толстый металл необходимо сваривать за несколько проходов, заполняя пространство между кромками. Часто применяют каскадный способ сварки или метод «горка»:

• «каскад» – этот вариант предполагает одновременное формирование корня шва и заполнение пространства между кромками. Сначала варится отрезок корневого соединения длиной около 20-25 см. Следом накладывается второй шов протяженностью 40-50 см, половина которого ложится на коренной. Третий – длиной 60-65 см – частично (на две трети) перекрывает предыдущие, а ⅓ станет корневым. Четвертый шов (также около 60-65 см) должен перекрыть третий и выйти на толщину металла над корневой частью второго. Этот метод похож на сварку «ступеньками»;
• «горкой» – после сварки корня варится второй шов, соединяющий кромки и перекрывающий первый. После него накладываются третий и четвертый (облицовочный).

Благодаря тому, что полуавтомат позволяет непрерывно подавать проволоку в сварочную ванну, можно формировать длинные швы с высокой скоростью.

Сварка в вертикальном и потолочном положениях

Особенности работы в положениях, отличных от горизонтального, заключаются в том, что металл трудно удержать, под воздействием силы тяжести он стремится вытечь из сварочной ванны. Чтобы избежать этого, применяют два способа.

1. Уменьшение величины сварочного тока на 15-20%. Металл нагревается менее интенсивно и быстрее кристаллизуется.
2. Сварка с отрывом. Накладываются короткие швы, идущие друг за другом. В вертикальном положении следует идти снизу вверх. Сварка сверху вниз не допускается из-за возможных непроваров.

По возможности следует избегать работы в положениях, отличных от горизонтального. Сварка вертикальных и потолочных швов требует более тщательной подготовки кромок, считается менее производительной и более трудоемкой.

Особенности сварки порошковой проволокой

Если при работе с омедненной проволокой требуется защитный газ, то применение порошковой его не требует. Процесс напоминает сварку электродом – с образованием шлаковой корки, которую необходимо удалять. Обмазка проволоки содержит элементы (флюс), которые при нагреве защищают сварочную ванну от воздействия воздуха. Отличительные особенности:

• высокая мобильность – не требуется перемещать баллоны по рабочей площадке;
• множество разновидностей марок проволоки позволяет подобрать ту, которая необходима в конкретных условиях;
• порошковую проволоку часто применяют во время уличных работ, в этом случае порывы ветра не мешают процессу в отличие от сварки с газом.

Главный минус – высокая стоимость. В среднем порошковая проволока на 50% дороже обычной омедненной.

Дефекты, возникающие при сварке массивных деталей. Как избежать проблем

Во время проведения работ могут возникать проблемы, влияющие на качество соединений.

Особенности сварки толстого металла

Для изделий из толстого металла применяют в основном электродуговую и электрошлаковую сварку. У них высокая производительность, имеют малую область нагрева, соответственно создают небольшие внутренние напряжения, не требуют дорогостоящих расходных материалов.

Электрошлаковая

В электрошлаковой сварке электротоком нагревается шлак, который расплавляет находящийся рядом металл и защищает шов от окисления и насыщения водородом. Технология позволяет производить только вертикальные швы снизу вверх. Отклонение от вертикали допускается в пределах 30 градусов.

С двух сторон свариваемых толстых листов из металла устанавливаются медные пластины-ползуны, которые охлаждаются водой. Между свариваемыми листами оставляется зазор. Обработка стыков не требуется.

Стыки и ползуны образуют сварочную ванну. При внесении в нее электрода шлак разогревается, металл начинает плавиться, сваривание происходит без создания дуги.

По мере образования шва ползуны передвигаются вверх. Все происходит за один проход. Сварить можно толстый металл до 60 см. Шов должен образоваться за один проход иначе возникают неустранимые дефекты. Технология позволяет пользоваться электродом различной формы.

Электродуговая

Сварка металла большой толщины (20 мм и более) из-за невозможности проварить за один проход всю толщу изделия имеет свою специфику. Кромки свариваемых поверхностей нужно подготовить.

Для этого кромки стачиваются под углом. При соединении деталей в сечении должна получиться буква V. Иногда, одну кромку стачивают под углом, а вторую ступеньками. Между свариваемыми деталями оставляют зазор, в верхней части должна получиться канавка шириной 10-15 мм и больше.

Ширина канавки зависит от толщины металла. При сварке металла разной толщины край более толстого стачивается до сечения тонкого.

При сварке встык и наличии пересекающихся швов возникают напряжения, приводящие к деформации и даже разрушению изделия. Особенно это сильно проявляется при низких температурах, когда металл теряет свои пластические свойства.

Жесткое закрепление деталей в оснастке также вызывает чрезмерные напряжения. К этому же приводят и длинные швы с большим сечением.

Сваривать толстый металлический лист требуется так, чтобы время между наложением последующих слоев было минимальным. Во избежание напряжений необходимо следующий шов прокладывать по горячему слою. Толщина слоев должна находиться в пределах 4-5 мм, это обеспечит достаточный прогрев.

При сваривании толстого металла из-за большой глубины сварочной ванны увеличивается вероятность образования пор. Чтобы этого не произошло, применяется каскадный способ сварки или метод «горка».

Во время сварки возникает поперечная усадка, которая может достигать 4 мм при толщине металла 40-50 мм. При сварке толстых листов необходимо делать прихватки длиной 2-3 см через каждые 30-50 см.

Для уменьшения напряжений, можно выполнять работу двумя сварщиками одномоментно. Прогрев толстого металла до 150-200 ⁰C также снижает внутренние напряжения, замедляет кристаллизацию, что приводит к более длительному времени выделения газов и соответственно уменьшению количества пор.

Виды швов и методы их наложения

Швы по положению и типу соединения делятся на несколько видов, от которых зависят настройки сварки.

По положению в пространстве делятся на:

Они могут соединяться внахлест, встык, кроме этого бывают тавровые и угловые соединения. Существует несколько методов наложения швов при сварке толстого металла.

Способы наложения

Метод сварки толстого металла каскадом заключается в следующем: весь участок разбивается на отрезки по 20 см. Сначала проваривается самый нижний участок, который называется корневым. Его длина примерно 20 см. Поверх корневого внахлест, не прерывая дуги, делают новый слой. Его общая длина будет 20 +20=40 см.

Лучше всего метод сварки понятен на схеме. Он применяется к толстым металлам, когда толщина листа более 20 мм. При таком способе сварки слои накладываются на неостывший металл, что позволяет уменьшить деформации и внутренние напряжения.

Сварка толстого металла горкой подобна каскаду, только работают два сварщика от середины к краям шва.

Они варят каскадом по длине и по ширине. Задача состоит в том, чтобы при накладывании следующего слоя место контакта было горячим.

Длина

Швы подразделяют на короткие длиной до 25 см, средние – до 1 м, и длинные – свыше 1 м. Короткие прокладывают за один проход.

При сваривании толстого металла приходится делать несколько слоев – по одному за каждый проход, так как каждый последующий слой становится все шире, то сварщик делает зигзагообразные или спиралевидные движения поперек шва. Таким образом, оплавляются кромки свариваемых деталей.

Такая технология обычно применяется при стыковом соединении толстого металла. Средние и длинные швы накладываются с использованием способов каскада и горки.

При сварке угловых и тавровых соединений применяют многослойный многопроходный двусторонний шов. Сначала формируется корневой шов. Затем поверх него прокладывается второй слой со смещением к одному из стыков, потом третий со смещением ко второму стыку с его оплавлением.

Четвертый идет поверх второго слоя, оплавляя кромку детали. Пятый проходит рядом с четвертым, а шестой слой поверх третьего, оплавляя кромку второй детали. Седьмой слой накладывают поверх четвертого, пятого и шестого слоев.

С обратной стороны шва на первый слой и кромки изделия наносится восьмой завершающий слой.

Параметров сварочного аппарата

Уменьшение сварочного тока уменьшает глубину сварочной ванны и наоборот. Ширина же ее практически не изменяется. Требуемая сила тока зависит от толщины металла и диаметра сварочного электрода. Повышение напряжения приводит к увеличению ширины шва, а глубина провара при этом уменьшается.

От скорости перемещения электрода при прочих равных условиях зависит глубина провара. Она увеличивается при скоростях до 40 м/час, а потом уменьшается. Ширина шва с увеличением скорости уменьшается постоянно.

Работа с толстым металлом требует большей подготовки для сварщика. Шов всегда получается многослойным. Прежде чем браться за такую сварку, необходимо освоить основные технологические приемы.

Сварка толстолистового металла

Сварка толстого металла, разумеется, отличается от технологии, применяемой при соединении тонкостенных заготовок. Ведь процесс сварного монтажа толстостенных заготовок основывается на формировании многослойного шва, элементы которого накладываются на стыкуемые кромки с помощью особых технологических приемов.

И в этой статье мы рассмотрим и упомянутые технологические приемы, с помощью которых осуществляется сварка металла большой толщины, и технологию подготовки стыкуемых кромок и прочие нюансы стыковки деталей с толщиной стенки от 2 сантиметров и более. Надеемся, что эта информация поможет вам разобраться с довольно сложным процессом сварки толстостенных и толстолистовых деталей.

Подготовка кромок

Под термином «заготовка с толстыми стенками» или «толстолистовая заготовка» в сварочном деле понимают изделия с толщиной стыкуемой кромки в 20 миллиметров и более.

Разумеется, перед сваркой заготовок, такие кромки готовят особым образом, а именно:

• Во-первых, стачивают первую кромку под U-образный профиль.
• Во-вторых, стачивают вторую кромку под ступенчатый профиль.

Без такой предварительной подготовки сварка толстолистового металла электродом любой толщины практически невозможна. Причем по наружной плоскости (в верхней части, со стороны введения электрода) стыкуемых деталей между кромками должен образоваться зазор в 10-15 миллиметров и более, а по внутренней плоскости (в нижней части) зазор должен быть практически нулевым.

Если вы не ошибетесь с габаритами кромок, то вы можете рассчитывать на двойной прирост производительности труда сварщика (повысится скорость наложения шва) и на 25-процентную экономию присадочного материала (электродов или проволоки).

Сварка толстостенных труб и толстолистовых заготовок

При стыковке толстостенных заготовок используются следующие технологии заваривания зазора между деталями:

• Техника последовательного наложения швов горкой
• Техника последовательно наложения швов каскадом.
• Техника последовательного или параллельного наложения швов блоками.

И далее по тексту мы рассмотрим все три процесса.

Сварка «горкой»

Первая технология – формирование шва «горкой» — основана на следующей схеме сваривания:

• На дно зазора между деталями накладывают первый шов, используя для этих целей 5-миллиметровый электрод. Толщина шва в данном случае должна равняться одной трети от толщины свариваемого металла.
• После сбоя окалины и удаления брызг, от одной стенки зазора к другой, поверх первого шва, накладывается второй. Общая высота стыковочного шва (первого и второго) в данном случае равняется двум третям от толщины металла.
• Руководствуясь аналогичным принципом, сварщик накладывает на очищенную от окалины и брызг «горку» второго шва третий слой расплавленного металла. Толщина шва в данном случае равняется толщине металла.
• Последним, четвертым по счету швом, заваривают пространство между горкой и кромками торцов заготовок.

Сварка «каскадом»

В данном случае схема наложения швов выглядит несколько иначе:

• В самом начале накладывается корневой шов, длина которого будет не более 20 сантиметров.
• Далее накладывается второй шов, длиной 40 сантиметров, наползающий на первый. Причем 20 сантиметров второго шва будут корневыми, а следующие 20 см – наползут на первый шов.
• Следующий – третий шов, имеет длину 60 сантиметров. Из которых 20 сантиметров будут корневыми, еще 20 улягутся на корневую часть второго шва и следующие 20 расположатся поверх первого и второго швов, заполняя 20-сантиметровый участок на всю толщину стыка.
• Четвертый шов имеет аналогичную длину — 60 сантиметров. Он закрывает третий шов и выходит на толщину металла над корневой частью второго шва.

Проще говоря: швы накладываются ступеньками, образуя каскады. И крайние 20 сантиметров третьего и последующего швов выходят на толщину свариваемой заготовки.

Причем каскадная сварка полуавтоматом толстого металла или толстостенной трубы получается намного лучше, чем ручной вариант этого процесса.

Ведь мерные 60-сантиметровые швы лучше всего получаются при непрерывной подаче присадочного металла в зону сварочной ванны.

Сварка «блоками»

Если под руками нет полуавтоматического сварочного аппарата, то каскадную технологию можно преобразовать в блочный вариант наложения швов.

И в данном случае технологический процесс сварки толстостенной заготовки будет выглядеть следующим образом:

• В первую очередь заваривают участок корневого шва.
• Далее над корневым швом наваривают второй, промежуточный шов, длина которого будет чуть меньше габаритов первого шва.
• Поверх второго (промежуточного) шва накладывают третий – выходящий на внешнюю поверхность металла на длине, лишь немного отстающей от габаритов корневого шва.

Далее сварку продолжают четвертым корневым швом, пятым промежуточным швом, наползающим на первый, и шестым, накладываемым встык со вторым. Словом, технология очень похожа на каскад. Только «соседние» швы не наползают, а стыкуются друг с другом.

В итоге, воспользоваться блочной технологией можно даже в том случае, когда вместо присадочной проволоки используется короткий, прутковый электрод.

Как электродом приварить тонкий металл 1 мм к толстому 15 мм

Друзья, всех приветствую на нашем канале. Кто первый раз у нас, тот должен знать, что этот канал для начинающих самоучек в ручной дуговой сварке. Здесь мы даём только проверенные советы, основанные на многолетней сварочной практике. Таких рекомендаций вы не найдёте в книгах.

Сегодня расскажу важную информацию, как начинающему самоучке сварить металлы разных толщин между собой. Для примера будут сварены две пластины толщиной 1 мм и 15 мм. Удивлены? Нет, это вполне возможно, если знать три основных правила такой сварки.

Начнём!

Друзья смотрите, на верхних 4 фотографиях я показал материал, который нам предстоит сваривать. Это толстая пластина толщиной 15 мм, плюс она приварена к толстостенному уголку. И пластинки толщиной 1 мм, я их нарезал из старого электрического ящика.

Правило первое- ток подбираем на детали большей толщины. Если сделаем наоборот, то такая сварка будет проблемной, электрод будет липнуть к толстой пластине, и нормального соединения добиться будет трудно.

Правило второе, если бы свариваемые пластины имели одинаковую толщину, то электрод во время сварки мы должны держать посередине, те на равных расстояниях от свариваемых деталей. А вот в случае разных толщин, электрод стоит сильнее наклонять в сторону более тонкого металла.

На фото вверху мы представим что вертикальная полка уголка имеет меньшую толщину, поэтому электрод сильнее наклоняем к этой детали. Просто при таком наклоне энергия сварочной ванночки будет меньше взаимодействовать с тонким металлом, то что нам нужно.

Третье правило, это правило наложения сварочного шва при такой сварке. Здесь я нарисовал ( попытался нарисовать!) электрод, а за ним формируется сварочный шов.

А вот рисунок шва в разрезе, он имеет форму плавной ямки, что всё это нам даёт? Смотрите дальше.

Середина шва имеет максимальную глубину проплавления, здесь будет максимальная энергия.

А вот к краям шва энергия уменьшается, и уменьшается глубина проплавления основного металла.

Поэтому при сварке тонкого к толстому, мы цепляем тонкий металл лишь краешком сварочной ванны, поэтому он будет свариваться с толстым металлом, и при этом не будет прожигаться.

Вот мы и узнали в теории три главных правила для сварки тонкого и толстого металла, давайте приступим к самой сварки.

Поставили две прихватки, в некоторых местах оказался зазор, придётся заваривать и его.