Сварочные работы с тонкостенным металлом (до 2х мм) — выбор электродов, технология процесса

Главная / Электроды

Назад

Время на чтение: 3 мин

0

2128

В своей профессиональной деятельности любой сварщик рано или поздно встретится с тонколистовым металлом. Это может быть любой металлический лист с толщиной до 2 мм.

Встречается он достаточно часто, например, из него изготавливаются профилированные трубы.

Работа такого типа не является самой сложной из сварочных работ, она не требует большой мощности аппарата и электродов большого диаметра, однако есть нюансы, которые необходимо учитывать, иначе сварной шов не получится качественным.

В этой статье мы расскажем об тонкостях работы с тонколистовыми металлами.

• Особенности сварки
• Виды дуговой сварки
• Электроды для сваривания
• Подготовка к сварке
• Инверторы
• Техника сварки
• Работа с оцинкованной сталью
• В заключение

Особенности сварки

Главная неприятность, с которой вы можете столкнуться при этом виде сварки – тонкий металлический лист при нагреве может прогореть.

При длительном нагреве в нем могут образовываться отверстия, поэтому варить надо быстро. Силу тока выставляйте небольшую, дугу лучше использовать короткую.

Неудобством будет то, что такая дуга может погаснуть при отрыве от поверхности, поэтому производить сварку следует при помощи аппаратов с высокими вольт-амперными данными.

Также высокая температура может вызвать волнообразную деформацию листа, поэтому старайтесь не перегревать его.

Как мы уже сказали, производить такую сварку необходимо с использованием короткой дуги. Выбирая электродные стержни для сваривания надо учитывать тип свариваемого металла, его толщину.

Например, для сваривания листа толщиной 1 -1,5 мм берем электродные стержни с диаметром 2 мм.

Варить надо стараться быстро и непрерывно, не отрывая электрод от металла, в то же время, не допуская перегревания листа и его прожига. Рекомендованный ток для при таких работах – 40-60 А.

Альтернативные методы

Надежной альтернативой инвертору считают применение полуавтоматов для соединения тонких металлических элементов. Использование проволоки позволяет увеличить производительность работ, за счет отсутствия пауз для замены электродов. Ассортимент расходных материалов позволяет подобрать идеальный вариант для конкретного случая.

Недостаток полуавтомата заключается в повышенных требованиях к квалификации работника – начинающий сварщик не способен за короткий срок освоит все навыки работы с данным оборудованием.

Виды дуговой сварки

Первый вариант мы уже описали, это непрерывное сваривание, при котором электрод ведется с постоянной скоростью. Однако этот способ подходит скорее для опытных сварщиков, так как правильную скорость выбрать не так уж и просто.

Будете варить слишком быстро – шов не проварится по всей длине, слишком медленно – лист перегреется, деформируется, либо образуется дыра.

Поэтому более популярным является следующий способ, при котором электрод периодически отрывается от поверхности. Третий способ – точечный.

При этом способе варят при помощи легких касаний. При каждом из этих способов надо обязательно следить за температурой в сварочной зоне и избегать перегрева металла.

Правильная технология

Чтобы понять, как правильно варить тонкое железо инверторами, необходимо тщательно изучить технологическую цепочку. Ее этапы не отличаются от схемы сваривания стандартных изделий:

1. Предварительная подготовка поверхности.
2. Рабочий цикл.
3. Финишная обработка шва.

Рассмотрим каждую стадию подробнее.

Подготовка

На данном этапе необходимо очистить зону соединения от следов старой краски и очагов коррозии. После этого поверхность обезжиривается с помощью любого доступного растворителя. Особое внимание необходимо уделить месту монтажа массы сварочного агрегата. Некачественная обработка места крепления может нарушить контакт.

Сварка

Порядок выполнения работ электросваркой следующий:

1. Подготовьте электроды исходя из толщины заготовки. Наконечник следует очистить от флюсового покрытия на длину 5-6 мм для облегчения розжига дуги.
2. Вдоль линии будущего шва рекомендуем сделать точечные прихваты с интервалом 100-120 мм. Это позволит избежать смещения элементов конструкции в процессе выполнения работ.
3. Процесс розжига дуги осуществляется двумя способами. В первом случае необходимо провести стрежнем по поверхности. Движение должно напоминать поджигание спички. Альтернатива – постукивание электродом по поверхности. Данный способ применяют при работе в труднодоступных метах. Длина сварочного дуги не должна превышать диаметр сечения электрода. В этом случае она будет обладать достаточной плотностью и стабильностью.

1. Скорость движения электрода подбирается индивидуально, исходя из текущих условий работ. Зона расплава должна иметь несколько удлиненную форму – это свидетельствует о том, что металл прогревается на нужную глубину.
2. Следите за плавностью движения дуги и избегайте резких движений. Несмотря на то, что современные модели сварочных аппаратов оснащено вспомогательными функциями, колебание дуги может привести к дефектам шва.

Дополнительными функциями, которые упрощают процесс соединения, являются:

1. Форсаж дуги. При удлинении разряда рабочий параметры автоматически повышаются, стабилизируя дугу.
2. Антизалипание электрода. При контакте электрода с поверхностью автоматика сбрасывает напряжения, препятствуя залипанию стержня.

В процессе выполнения работ важно обеспечить визуальный контроль над сварочной ванной. При этом угол наклона электрода должен находиться в диапазоне 60-90º. При уменьшении угла наклона шов будет иметь наружные выпуклости, свидетельствующие о том, что металл не прогрелся только на поверхности.

Специалисты рекомендуют использовать зигзагообразное направление движения присадочного материала для получения наилучших результатов.

После кристаллизации соединения его очищают от шлака и проводят первичный осмотр на наличие дефектов.

Электроды для сваривания

Выбор электродных стержней зависит от характеристик и свойств свариваемого металла, таких как толщина, температура плавления.

Важно чтобы температура плавления свариваемого материала была близка к температуре плавления электродного стержня. Выше мы представляем вам несколько таблиц, которые помогут вам правильно подобрать электрод.

Если нам необходимо варить низколегированные или углеродистые стали, тут нам помогут электроды марок МТГ-01К, МТГ-03. Еще они могут маркироваться как ЛЭЗ-МР.

Они нетребовательны к чистоте металла и могут сваривать загрязненные, окисленные, влажные поверхности.

Чаще всего их применяют для монтажных работ, например, сваривают стыки труб. Но не забывайте – результат при сваривании неподготовленного материала будет всегда хуже.

Значение силы тока устанавливаем, отталкиваясь от толщины листа. Зависимость тут прямая – чем толще лист мы варим, тем выше силу тока мы должны установить, чтобы его расплавить.

Ниже вы можете увидеть, как сила тока и диаметр электродного стержня зависит от толщины свариваемого листа.

Какими электродами варить лучше: выбираем электроды правильно

Ключевые критерии выбора

Выбирая, каким электродом варить металл, нужно учитывать такие параметры:

1. Диаметр стержня.

   Подбирается в зависимости от толщины свариваемой конструкции. Самые тонкие стержни имеют диаметр 1,6 мм. Они предназначаются для соединения листов не толще 2 мм, тогда как стержни диаметром 5-6 мм позволяют сваривать листы толщиной до 13 мм.

2. Сила сварочного тока.
   Данный параметр рассчитывается таким образом, чтобы на каждый миллиметр стержня приходилось порядка 30-40 Ампер тока. Если сваривание производится в вертикальном положении, сила тока уменьшается на 15%.
3. Марка металла.

   Каждая из них имеет свой уникальный химический состав и физические свойства. Так, например, для работы с жароустойчивыми сталями нужно использовать электроды, обеспечивающие температуру порядка 1100°С.

Следует учесть, что сила сварочного тока не должна быть слишком низкой, поскольку это приведет к залипанию наконечника. Если же значения будут чрезмерно высокими, дуга будет хорошо гореть, однако таким образом поверхность материала можно прожечь. В таком режиме стержни, имеющие небольшой диаметр, сгорают очень быстро, не справляясь со своей задачей.

Важно и то, из каких компонентов состоит обмазка стержня. Как правило, их 6-12. При этом каждый компонент отвечает за создание среды, необходимой для образования прочных швов со стабильными характеристиками.

Основные из них:

• слой целлюлозы – создает облако газа с восстанавливающим агентом;
• фторид кальция – делает оксиды железа более плавкими, а выделяемый газ стабилизирует процесс горения;
• карбонаты – отвечают за образование шлаков;
• ферроматериалы (Mg и Si) – раскисляют шов после сваривания;
• диоксид титана – позволяет шлаку затвердевать, что улучшает текучесть расплава;
• камедь с элементами глины – делает покрытие более прочным;
• железный порошок – улучшает качество шва путем выравнивания температуры.

Необходимо, чтобы материал электродов и тип свариваемых металлов совпадали по своим характеристикам.

Сварка углеродистых и низколегированных сталей

В данном случае основную роль играет материал покрытия электрода. Так, для сваривания кипящих марок стали (имеет низкое содержание углеродов и слабораскисленная) подходит любая обмазка. Чтобы сваривать полуспокойные стали, которые имеют большую толщину листов, требуется основное или рутиловое покрытие. При сваривании конструкций из спокойной стали при низких температурах или при динамических нагрузках, также используются электроды с основным покрытием.

Нестабильное горение дуги может ухудшить качество шва и не позволит нормально сваривать металлоконструкции с помощью переменного тока. Лучше всего дуга горит при наличии целлюлозного, кислого и рутилового покрытия. В таком случае можно пользоваться сварочными трансформаторами. Кроме того, нужно тщательно очистить свариваемые кромки от ржавчины, масла и грязи, дабы избежать образования пара.

Чем проводится сварка и наплавка чугуна

Процедура позволяет устранить дефекты в чугунных отливках, а также восстановить поврежденные и израсходовавшие эксплуатационный ресурс детали. В результате получается сталь, различные сплавы, в основе которых – медь, никель и т. д. Лучше всего с вышеописанной задачей справляются модели марок ЦЧ-4, ОЗЧ-2, ОЗЧ-6 и похожие. В отдельных случаях, например во время ремонта чугунных тюбингов при сильном загрязнении и высокой влажности целесообразно использовать марки ОЗЛ-25Б, ОЗЛ-27 и ОЗЛ-28.

Сварка цветных металлов

Каждый из этих металлов имеет свой порог плавления и физико-химические свойства. Так, например, интенсивная окисляемость не позволяет проводить сварку титана и его сплавов. В случае с алюминием, процесс усложняет окисная пленка, которая плавится при температуре 2060°С, а для того чтобы расплавить сам алюминий достаточно 660°С. Образовавшаяся из-за окиси пленка, может привести к нарушению целостности швов и снижению их прочности. Убирается она благодаря добавлению хлористых и фтористых солей щелочных и щелочно-земельных металлов.

Медь также имеет свои проблемы при сваривании – в шве под воздействием пузырьков газа (в особенности кислорода и водорода) образовываются поры. Во избежание этого медь должна быть хорошо раскисленной, а до начала сварки следует хорошо зачистить кромки. В свою очередь, бронза отличается высокой хрупкостью, а никель и его сплавы чувствительны к растворенным в сварочной ванне газам – азоту, кислороду и водороду. В результате этого процесса в металлоконструкции возникают горячие трещины и поры.

Резка металла

Резка металлоконструкций дугой применяется для установки и ремонта различных конструкций из металла. Она не отличается эффективностью, от нее не стоит ждать «красивого» шва, как и точного реза.

Тем не менее, такой способ резки не требует дополнительного оборудования и высококвалифицированных работников. Он легко осваивается новичком. Резка электродуговой сваркой часто применяют при обучении, в частности осваивании принципов работы с инвертором. Нередко подобный метод используют домашние мастера для недорогой резки металлов.

Сварка легированных сталей с повышенной теплоустойчивостью

Легированные теплоустойчивые стали свариваются специальными электродами, обеспечивающими определенную жаропрочность сварных соединений. Полученная конструкция должна выдерживать значительные механические нагрузки и высокие температуры.
Также минимизируется вероятность образования трещин при температурных перепадах. Так, при температурах до 475°С, используются модели из молибдена наподобие Э-09М, а при температурах до 540°С – модели с высоким содержанием хрома и молибдена (Э-09МХ, Э-09Х1М, Э-09Х2М1 и Э-05Х2М). В Э-10Х5МФ высокое содержание хрома, благодаря чему ими можно сваривать конструкции из стали с соответствующим химическим составом.

Какими электродами варить высоколегированную сталь

Такие стали, содержат 13% хрома и обладают антикоррозийными свойствами. В данном случае металлический шов должен быть устойчив к воздействию атмосферных осадков в слабо агрессивных средах, жаростойким (максимальная температура 650°С) и жаропрочным (максимальная температура 550°С).

Такими свойствами обладают модели типа Э-12Х13 марок ЛМЗ-1, АНВ-1 и т. п. Если же в стали пониженное содержание углерода и имеется легирование никелем предпочтение лучше отдать изделиям под индексом Э-06Х13Н. Если же нужно сварить листы стали, содержащие 25% хрома, лучше всего подойдут варианты типа Э-08Х24Н6ТАФМ, делающие готовый шов пластичным, ударопрочным и коррозиестойким.

Сварки разнородных сталей и сплавов

Речь идет о сталях и сплавах, которые имеют уникальные физико-механические качества, химический состав, а также способность к свариваемости. Такие стали могут быть углеродистыми и легированными, высокопрочными, теплоустойчивыми, а также высоколегированными.

Сваривание сталей и сплавов с разнородной структурой также имеет ряд характерных особенностей. Чтобы избежать образования трещин, участков с неоднородной структурной в месте оплавления, а также чрезмерного роста остаточных напряжений используются модели наподобие АНЖР-1, ОЗЛ-27, НИАТ-5, ЭА-395/9, ОЗЛ-25Б, ИМЕТ-10 и ЦТ-28, обладающие специальными свойствами.

Совместимость со сварочным аппаратом

Выбирая, какими электродами варить сталь, необходимо учитывать не только тип материала, для которого они предназначены, но и особенности сварочного аппарата.

Конечно же, в теории и на практике владелец электродугового аппарата может использовать любой электрод. Однако на деле встречаются аппараты, которые лучше подходят для использования со стрежнями определенного вида обмазки (например, IN226 CEL – отлично подходит для электродов с целлюлозным покрытием).

Помимо этого, у сварочных аппаратов есть ограничение по силе тока. Этот диапазон накладывает собственные рамки на использование электродов по диаметру. Как определить подходят ли расходные материалы? Достаточно взглянуть на таблицу ниже:

Подготовка к сварке

Поверхность тонкостенного металла необходимо предварительно обработать до блеска, с помощью наждачной бумаги либо шлифовальной машины.

Для получения лучшего результата поверхности необходимо обезжирить с помощью растворителя. Чем лучше мы подготовим поверхность, тем качественнее шов мы получим.

После зачистки располагаем листы на ровной поверхности, избегая зазоров между ними, фиксируем их в таком положении.

Для этого применяют струбцины всех типов. Затем с помощью небольших швов через каждые 10 см соедините детали.

Это будет препятствовать смещению или изгибу тонкостенных поверхностей. Теперь можно проводить окончательную сварку.

Инверторы

Для сваривания тонколистовых металлов лучше всего подходят аппараты инверторного типа. Правильно настроенный инвертор поможет вам добиться хороших результатов.

Преимущество таких аппаратов в том, что мы можем работать, установив на них обратную полярность. При этом электрод нагревается сильнее, а металл слабее, что уменьшает риск его прожига.

Для качественной инверторной сварки рекомендуется использовать электродные стержни с диаметром 1,5 — 2мм, с достаточным коэффициентом плавления.

Ток необходимо установить 30-45 А для 1,5 мм и 40-60 А для 2мм. Для уменьшения нагрева свариваемых поверхностей, их необходимо установить вертикально, под углом 30-40 градусов, варить необходимо сверху вниз.

Приемы

Для получения качественного неразъемного соединения используют следующие приемы:

1. Внахлест. При наличии запаса длины соединяемых изделий, данный способ позволит надежно соединить их, благодаря большей площади контакта. При этом необходимо тщательно следить за прогревом поверхности, во избежание прожогов.
2. Точками. Метод позволяет избежать перегрева поверхности. Применяется при соединении особо тонких листов. Рекомендуемый шаг точки – три величины сечения электрода.
3. С дополнительным электродом. В этом случае необходимо очистить анод от флюсового покрытия и уложить вдоль линии сварки. Места укладки тщательно проваривают. Технология подходит для заделки одиночных отверстий.
4. Обратной полярностью. Применение способа предусматривает подключения держателя к плюсу, а массы – к минусу. При этом поверхность нагревается быстрее, чем электрод, что снижает риск прожога.
5. При сварке металлов разной толщины применяют следующий способ: розжиг дуги выполняют на более толстом элементе, а затем переносят ее на более тонкую часть.

Сварка листового металла встык осуществляется двумя способами:

• с отбортовкой кромок;
• на подкладке.

Кроме того, медную пластину рекомендуют подкладывать с целью отвода тепла от стали, ввиду большей теплопроводности. Это позволяет избежать прожогов изделий.

Техника сварки

Для каждого отдельного случая техника сварки используется разная, выбираете ее вы сами, руководствуясь своим опытом. Вот несколько методов.

Отбортировка. При этом методе кромки листа отгибаются и металл скрепляют поперечными швами с интервалом в 5-10 см. Затем свариваем детали непрерывным движением сверху вниз.

Этот метод требует достаточного опыта, при наложении непрерывного шва возможен прожиг листа.

Чтобы избежать его, рекомендуется дугу ненадолго отрывать, давая детали остыть, затем опускать, продвигая на несколько миллиметров. Главное при этом – чтобы металл не успел слишком остыть.

Сварка стыковая. Это достаточно сложный метод, легче сваривать внахлест. Однако, если вы решили сваривать этим методом, облегчить задачу может проволока, проложенная между свариваемыми листами.

Сварочную дугу надо вести по проволоке, она будет принимать всю температурную нагрузку на себя, и листы не будут перегреваться. Заменой проволоке могут быть пластины из меди.

Их необходимо уложить под свариваемые поверхности. Медь обладает высокой теплопроводностью, нагреваясь быстрее металла, она не даст ему перегреться.

Технологический процесс сварки тонких металлов

• Хорошо обработайте свариваемые участки металла, на них не должно быть ржавчины, грязи, жирных пятен;
• Поместите заготовки как можно ближе друг к другу, а затем соедините их струбцинами. Зазора при сварке тонкого металла быть почти не должно;
• Начните с прихваток, делая короткие швы на расстоянии 10 см., друг от друга;
• Затем наложите сплошной шов;
• Дайте металлу достаточно время на то, чтобы остыть.

Каждому сварщику нужно уметь варить тонкий металл. Не всё удаётся с первого раза, особенно у новичков электросварщиков. Опыт приходит с годами, поэтому стоит набраться терпения и выдержки.

Работа с оцинкованной сталью

Сварка тонкостенной оцинкованной стали, или, как ее называют, оцинковки, вызывает трудности при сваривании. Что такое оцинкованная сталь? Обычная сталь, как правило, листовая, с цинковым покрытием, которое и создает трудности при сваривании.

Цинковое покрытие не позволяет сделать качественный шов, поэтому его необходимо предварительно удалить с кромок.

Делается это при помощи наждачной бумаги, шлифовальной машины, болгарки, металлической щетки.

Важное условие при таких работах — зачистку надо производить на открытом воздухе либо в хорошо вентилируемом помещении. При зачистке цинк может испаряться, а его пары ядовиты.

Выполнение всех перечисленных условий – правильный подбор оборудования и компонентов, оптимально настроенный аппарат, удачный выбор способа сваривания, соблюдение правил безопасной сварки – все это поможет вам добиться желаемого результата.

Основные способы соединения

Техника выполнения работ зависит от применяемого сварочного оборудования и расходных материалов. Рассмотрим особенности соединения в зависимости от технологии, за исключением сварки плавящимися электродами, которая была рассмотрена выше.

Неплавящимися графитовыми электродами

Данный способ получил особое распространение при работе с тонкостенными изделиями профессиональными сварщиками. Существует два способа достижения цели:

• Использование присадочной проволоки;
• Метод оплавления с последующим стыкованием.

Второй способ применяется чаще, поскольку оплавление исключает использование дополнительных присадочных материалов, что влияет на себестоимость работ. Суть метода заключается в температурной обработке соединяемых кромок до изменения агрегатного состояния поверхности. При этом создаются условия для соединения материала. Обладая определенными навыками можно создать герметичное соединение без выгорания отдельных участков.

Проволоку используют в качестве наполнителя для различных полостей и пустот. Величина сечения материал изготовления должны соответствовать характеристикам обрабатываемой детали.

Очень тонкий металл

В этой проблемой чаще всего сталкиваются работники станций технического обслуживания, при ремонте элементов кузова автомобилей. Современные производители транспорта используют листы, толщина которых не превышает 0,8 мм. Таким образом, использование аппаратов инверторной сварки не представляется возможным, за исключением аварийных случаев.

Основным способом решения проблемы считают использование накладок из более толстого материала, который играет роль каркаса будущего соединения.

Особенности работы с оцинкованной сталью

При работе с оцинковкой рекомендуем снять защитное покрытие ручным или механическим способом. В противном случае цинк будет выгорать в процессе соединения, что может привести к отравлению работника его парами.

На промышленных предприятиях для подготовки изделия используют направленное пламя, выжигающее цинковый слой.

Ввиду незначительной толщины специалисты рекомендуют применять точечный метод соединения.