Полуавтоматическая сварка вертикальных сварочных швов

Часто при изготовлении сварных конструкциях и изделий требуется выполнение сварных швов в вертикальном положении. Контролировать состояние сварочной ванны при выполнении вертикальных швов сложнее, чем при сварке горизонтальных, что напрямую сказывается на качестве сварочных швов.

Главная особенность выполнения сварных швов в вертикальном положении состоит в том, что расплавленный металл в процессе сварки стекает вниз под действием гравитационных сил быстрее, чем при других положениях, а учитывая отсутствие ограничений его движения до затвердевания, например таких как шлаковая защита у покрытых электродов для ручной дуговой сварки, это значительно затрудняет получение качественного соединения и требует от сварщика большего мастерства при проведении сварочных работ.

Разобраться в тонкостях выполнения вертикальных швов с применением механизированной сварки в среде защитных газов помогут некоторые аспекты теоретической базы, приведенной в этой статье.

Подготовка полуавтоматического сварочного аппарата к работе

Типовой полуавтоматический сварочный аппарат состоит из:

- источника питания постоянного тока,

- механизма подачи проволоки с блоком управления,

- сварочной горелки с направляющим кабель-каналом и питающим кабелем,

- зажима с заземляющим кабелем

- газового баллона с редуктором, манометрами, расходомером и шлангами подачи газа.

Также вариативно сварочный полуавтомат может комплектоваться блоком водяного охлаждения сварочной горелки.

Перед началом сварочных работ следует убедиться, что все узлы полуавтомата исправны и подсоединены в полном соответствии со схемой подключения, аппарат надёжно заземлен, состав защитного газа подобран в соответствии с технологией сварки, баллон подключен, а расход газа выставлен согласно режимов сварки для свариваемого соединения.

Кроме того в зависимости от толщины свариваемого металла и его марки, необходимо правильно подобрать марку и диаметр сварочной проволоки, токосъемных наконечников, направляющего кабель-канала, силу тока и напряжение. В современных сварочных полуавтоматах параметры «сила тока» и «скорость подачи проволоки», являются основополагающими и взаимосвязаны напрямую, поэтому при подборе режимов сварки, в зависимости от вышеперечисленных данных сварного соединения подбор режима сварки ведется по одному и из этих параметров.

Также до начала работ необходимо выполнить несколько пробных, тестовых сварных швов в требуемом вертикальном положении на сторонних заготовках, для оптимального подбора силы тока, коррекция ведется на основе фиксации таких дефектов, как: непровар, внешние поры, подрезы кромок сварного соединения, прожог заготовки, излишняя скорость стекания металла. При розжиге эл.дуги следует убедиться, что сварочная проволока выступает из сопла горелки на расстояние не более чем на 10мм, для стыковых соединений, и не более 15-20мм — для угловых, тавровых и нахлесточных.

Также важно знать, что рекомендуемые значения силы тока, напряжения и скорости подачи проволоки указаны в нормативной документации, соответствующих ГОСТах на конкретное завариваемое соединение, сварную конструкцию или изделие, а также в заводских технологических картах, разработанных под данное изделие/конструкцию.

Сварное соединение перед сваркой скрепляется с помощью 2-3, а при большой протяженности сварного шва, большем количестве коротких прихваток, нахлесточные соединения при этом дополнительно скрепляются при помощи струбцин, поверхность металла очищается от следов грязи, жиро- и маслосодержащих веществ, заусенцев, коррозии, пыли с применением специальных очистителей, дополнительно околошовная зона может быть подвергнута обработке аэрозолями и жидкостями против образования на поверхности во время сварочного процесса металлических брызг.

Также одним из основополагающих факторов получения качественного сварного шва, является корректный подбор по НД, ГОСТам, РД или ОСТ, в зависимости в соответствии с маркой, толщиной основного металла и назначением конструкции/изделия типа сварного соединения, и соответственно правильная обработка свариваемых кромок.

Особенности полуавтоматической сварки швов в вертикальном положении

Во время сварочного процесса, капли расплавленной проволоки, образующиеся на свариваемой поверхности при переносе металла под воздействием высоких температур эл.дуги силы тяжести, стекают вниз, оголяя кромки сварочной ванны основного металла для пламени сварочной дуги, скорость охлаждения металла при большем, в сравнении со сваркой в нижнем положении, воздействии силы тяжести является недостаточной, для своевременного отвердевания расплавленного металла, что нарушает равномерность формирования сварного, и увеличивает риск образования прожогов свариваемого металла.

Чтобы капля затвердела, в нужном отрезке сварного шва нужно ненадолго отвести горелку в сторону в сторону, так как металл быстро кристаллизуется в отсутствие источника тепла, что при механизированной сварке в среде защитных газов делать не рекомендуется, так как это способствует увеличению риска возникновения пор и непровара и образованию большого количества «замков» на протяженных швах.

Следовательно чтобы снизить воздействие на расплавленный сварочный металл кромки свариваемого изделия высокой температуры, и соответственно увеличить скорость его отвердевания, необходимо уменьшить значения силы тока, напряжения и скорости подачи проволоки приблизительно на 15-20% процентов по отношению к сварке в нижнем или горизонтальном положении, тем самым снизив нагрев сварочной ванны, и риск возникновения прожогов и подрезов, выравниванием скорости кристаллизации металла шва, относительно положения сварки. Во избежание непровара важно правильно рассчитать режимы сварки для конкретного типа сварного соединения.

Это гарантирует целостность шва и минимизирует вероятность возникновения подрезов кромки свариваемого металла. Колебательные движения во время работы полуавтоматом позволяют полностью проварить корневой шов.

Сварочные швы в вертикальном положении могут выполняться в виде сплошного короткого либо сплошного протяженного, а также точечного соединения (в основном при сварке тонкостенных и особо тонкостенных металлов), сплошные швы прерывистым методом делать не рекомендуется, ввиду большого риска образования дефектов.

Методы выполнения вертикальных швов полуавтоматом

Сварка вертикальных швов с применением механизированной сварки в среде защитных газов может выполняться двумя методами:

- метод ведения «сверху вниз» применяется в основном при сварке металлов толщиной до 5мм включительно;

- метод «снизу вверх» применяется для сварки металлов толщиной от 4мм и выше.

Вне зависимости от метода сопло горелки располагается под углом 45-80град к поверхности свариваемого металла, направлением вылета проволоки вверх и в сторону, для лучшего контроля сварочной ванны.

Метод выполнения вертикального шва «сверху вниз»

Этот метод используется практикующими сварщиками при соединении изделий/конструкций с толщиной металла до 5мм.  При сварке сверху вниз зона плавления металла находится сверху и наполняется расплавленным электродным металлом позади сварочной дуги. Чтобы металл не стекал слишком быстро, и формировался равномерный валик, следует учитывать ряд практических аспектов:

• Сопло сварочной горелки устанавливается под углом 45-60град по отношению к поверхности свариваемого металла, направлением движения проволоки вверх и чуть в сторону, для облегчения визуального контроля сварочной ванны, и облегчения формирования чешуек шва, позади сварочной дуги.

• Сварочная дуга выдерживается максимально короткой, для снижения нагрева кромок свариваемого металла и облегчения формирования чешуек шва, за счет сил поверхностного натяжения.

• Силу сварочного тока устанавливают ниже на 15-20% по отношению к сварке в других пространственных положениях, при этом проводят коррекцию напряжения и скорости подачи проволоки для наиболее равномерного протекания сварочных процессов.

• Розжиг дуги производят перпендикулярно свариваемой поверхности, с постепенным его изменением до заданного, колебательные движения горелкой производят на всю ширину шва, движения строго равномерные, с широким продольным шагом, ширина продольного шага регулируется в процессе сварки в зависимости от

• В качестве колебательных движений электрода используют: «обратный полумесяц», «зигзаг», а также «елочку» и «углом» - для угловых и тавровых соединений.

 

Метод выполнения вертикального шва «снизу вверх»

Метод выполнения вертикальных швов «снизу вверх», позволяет получить более глубокий провар основного металла по отношению к методу «сверху вниз». За счет того, что сварочная ванна находится внизу и сверху наполняется расплавленный электродным металлом, шов получается более плотным и прочным. Основные положения схожи с методом выполнения сверху вниз, но с рядом отличий:

• Сопло сварочной горелки устанавливается под углом 80 град по отношению к поверхности свариваемого металла, направлением движения проволоки также вверх и чуть в сторону, для облегчения визуального контроля сварочной ванны.

• Сварочная дуга также выдерживается короткой, но чешуйки шва формируются равномернее, за счет расположения расплавленного металла на уже закристаллизовавшимися чешуйками.

• Силу сварочного тока устанавливают ниже на 12-15% по отношению к сварке в других пространственных положениях, то есть чуть выше, чем при способе сверху вниз.

• Розжиг дуги производят также перпендикулярно свариваемой поверхности, с такими же поперечными равномерными движениями во всю ширину шва, но с меньшим продольным шагом, и задержкой электрода в по краям шва, месте утолщения свариваемых кромок

• Колебательные движения электродном производят «обратным полумесяцем», «зигзагом», и также «елочкой» - для угловых и тавровых соединений.

(Разница глубины провара и толщины шва: слева - способ сверху-вниз, справа - способ снизу-вверх)

 

Рекомендации для начинающих сварщиков

Итак, основные подытожим основные рекомендации при сварке сварных швов в вертикальном положении:

1. При розжиге дуги электрод должен располагаться перпендикулярно по отношению к свариваемой поверхности.

2. Металл кристаллизуется быстрее при короткой дуге, тем самым снижая риск появления подтёков, которые портят нормальное формирование шва.

3.  В процессе сварки электрод держат под наклоном, чтобы расплавленный металл не оплывал вниз.

4.  Если металл подтекает, увеличивают ширину продольного шага между чешуйками.

5. Поперечные движения электродом во всю ширину сварочной ванны, строго равномерные на всем протяжении сварочного процесса

6. Режимы сварки точно подобрать под сварку вертикальных швов, с применением тестовой сварки на сторонних образцах.

7. Использовать исправное, настроенное оборудование

Соблюдения этих и других вышеописанных нюансов, значительно облегчит выполнение сварных швов в вертикальном положении, и позволит сварщикам с меньшим опытом, получать качественные сварные соединения, при производстве работ в различных сферах производства, ремонта и монтажа