Как научиться варить электросваркой: 3 этапа + 7 советов по безопасности

Принцип электросварки

Что же происходит во время соединения двух металлических деталей? Обучение сварке для начинающих должно на своем начальном этапе предусматривать познание именно этих азов работ.

Металлическая часть электрода контактирует с поверхностью металла, в результате чего образуется дуга. Она обладает довольно высокой температурой, от которой начинается процесс плавления. В нем участвует не только электрод, но и металл. В месте образования дуги возникает ванна из расплавленного металла. Расплавленная обмазка электрода частично превращается в газообразное состояние и перекрывает доступ кислорода к получаемому шву.

После завершения сварки вторая часть обмазки электрода, которая перешла в жидкое состояние, превращается в шпак, покрывающий шов с наружной стороны. Это вещество легко удаляется при постукивании уже охлажденной детали.

Во время процесса соединения элементов электрод постепенно плавится

Что важно помнить новичкам, когда они приступают к дуговой сварке? Для начинающих важно усвоить, что для поддержания процесса необходимо выдерживать равное расстояние между металлом и электродом. Оно называется длиной дуги

Такое возможно тогда, когда электрод подается в зону сварки равномерно. При этом необходимо постараться проводить электродом аккуратно по стыку шва.

Чем обоснована надежность сварки: основы сварочных работ

По прочности создания неразъемных соединений, сварка занимает лидирующие позиции. Это обеспечивается нагреванием сплавов из различных металлов с помощью электрической дуги, которое приводит к пластической деформации используемых материалов. При этом происходит взаимное проникновение элементарных частиц электрода в строение соединяемых материалов. В результате возникают молекулярные связи, обладающие сверхвысокой прочностью.

Благодаря современным инновационным технологиям, в настоящее время появилась возможность использовать для сварки лазерные и электронные лучи, ультразвук и пламя газовой горелки. Но для сварки в бытовых условиях по-прежнему самой оптимальной остается электродуговая сварка, источником энергии, для создания электрической дуги которой служат сварочные аппараты различных типов, в том числе и инверторы.

Перед вами сварочный шов

Как научится варить сваркой

Обучаться варить электросваркой следует на толстом куске металла в соответствующих условиях и на качественном оборудовании. Прежде всего, надо приобрести сварочный аппарат. Обычно используются:

Трансформаторы. Доступные устройства, но отличаются низким качеством дуги и сильно «просаживают» напряжение в сети.
Выпрямители. Обеспечивают постоянный ток, который требуют многие современные технологии сварки. Качество дуги выше, чем у трансформаторов, но нагрузка на электросети остается высокой.
Инверторы. Производят многоступенчатое преобразование входящего напряжения в необходимый для работы постоянный ток.

Из всех видов сварочных аппаратов наиболее удачным и не разрушающим электропроводку являются инверторы. Они обеспечивают высокое качество шва, в сравнении с трансформаторами или выпрямителями не создают нагрузку на сеть. Обучение варить электросваркой лучше всего проходить на инверторах.

Важный момент — выбор сварочного электрода, представляющего собой стальной пруток, покрытый слоем обмазки. Она необходима для создания газо-шлакового защитного слоя, стабилизирующего процесс. Для новичка наиболее удобен 3-мм электрод, дающий возможность обеспечить ровное соединение. Более толстые электроды требуют соответствующего оборудования. Для обучения необходимо припасти как минимум пачку электродов, одним-двумя тут не обойтись.

Устройство инверторного сварочного аппарата

Способы сварки инвертором

Существует несколько видов сварочных работ, они предполагают использование специального оборудования. Разновидности:

Кузнечная, сегодня практически не используется. Детали нагреваться и соединяются путем ковки.
Контактная. Собирается электрическая цепь, создается короткое замыкание, в результате края конструкций сплавляются друг с другом. Разделяется на главную, стыковую и точечную.
Газопрессовая. Изделия нагреваются газом, а потом спрессовываются.
Водная. Процесс происходит в ванне под действием водорода, который не дает металлическим листам окисляться.
Газовая. Пламя нагревает и плавит детали.

В домашних условиях используется электросварка, которая работает от постоянного тока и сети 220 В. За счет компактных размеров и отсутствия шума устройство можно использовать даже в квартире при соблюдении техники безопасности.

Типы сварочных аппаратов

Для правильного выбора сварочного аппарата необходимо учесть все плюсы и минусы различных типов и моделей сварочников.

Трансформаторы – самые простые и традиционные аппараты, довольно тяжелые по весу, сделанные на основе понижающего трансформатора, который доводит значение напряжения до необходимого для работы. Особенность трансформаторов состоит в работе на переменном токе, что создает нестабильную дугу. В сочетании с увеличенным количеством шлаков и газовых примесей такая дуга способствует разбрызгиванию металла и портит вид шва. Качественный шов таким аппаратом может сделать опытный сварщик с навыками работы на трансформаторе.

Простой аппарат, работающий на переменном токе

Выпрямители – сварочники, которые могут преобразовывать переменный ток в постоянный и понижать напряжение сети с помощью полупроводниковых диодов. Постоянный ток дает стабильную дугу и позволяет сделать сварочный шов однородным и герметичным, крепким и красивым. Выпрямитель универсален, к нему подходят все виды электродов, варить таким аппаратом можно все виды металлов: нержавеющую сталь, алюминий, медь, титан, разные сплавы.

Универсальный сварочный аппарат, к которому подходят все типы электродов

Инверторы – очень популярны, так как имеют небольшой вес, отличную функциональность, автоматизированные настройки. Такие технические характеристики позволяют работать на нем новичкам. В конструкцию аппарата входит ряд блоков, преобразующих переменный ток сети в постоянный ток высокой мощности. Достоинством этого вида сварочников является:

возможность точных настроек;
выполнение широкого спектра задач;
стабильная дуга;
устойчивость к скачкам напряжения;
высокое качество сварки, ровный шов;
работа всеми видами электродов;
соединение всех видов металлов любой толщины и положения в пространстве.
обладает дополнительными функциями, предотвращающими залипание электрода и капли отрыва;
возможность поджигания электрода при максимальной подаче тока;

Из минусов можно отметить:

необходимость частой очистки от пыли;
ограниченная длина кабеля, равная 2,5 м;
невозможность работы при температуре воздуха ниже – 15 градусов.

Инвертор подходит для работы сварщикам-новичкам

Полуавтоматы – бывают двух типов. Первые повышают производительность сварочных работ за счет непрерывной подачи проволоки. В этом случае не нужно постоянно менять электроды. Шов получается ровный, сплошной и без дефектов. Вторые работают в газовой среде, для этого используют кислород, азот и углекислый газ, а также аргон и гелий. У газовой сварки есть следующие преимущества:

один аппарат сконструирован для работы и с газом и с проволокой;
прекрасное качество и эстетичность шва;
стабильная ровная дуга;
высокая функциональность;
возможность сварки сложных соединений.

С помощью этого аппарата можно сделать качественный сварной шов

Азы электросварки

Сварное соединения металла на сегодня — самое надежное: куски или детали сплавляются в единое целое. Происходит это в результате воздействия высоких температур. Большинство современных сварочных аппаратов для расплавления металла используют электрическую дугу. Она разогревает металл в зоне воздействия до температуры плавления, причем происходит это на небольшой площади. Так как используется электрическая дуга, то и сварка называется электродуговой.

Это не совсем правильный способ сварки)) Как минимум, вам нужна маска

Виды электросварки

Электрическая дуга может образовываться как постоянным, так и переменным током. Переменным током варят сварочные трансформаторы, постоянным — инверторы.

Работа с трансформатором — более сложная: ток переменный, потому сварная дуга «скачет», сам аппарат — тяжелый и громоздкий. Еще немало напрягает шум, который издает при работе и дуга и сам трансформатор. Имеется еще одна неприятность: трансформатор сильно «садит» сеть. Причем наблюдаются значительные скачки напряжения. Этому обстоятельству очень не рады соседи, да и ваша бытовая техника может пострадать.

Инверторы в основном работают от сети 220 В. При этом они имеют небольшие габариты и вес (прядка 3-8 килограммов), работают тихо, почти не оказывают влияния на напряжение. Соседи и не узнают, что вы начали пользоваться сварочным аппаратом, если только не увидят. К тому же, так как дуга вызвана постоянным током, она не прыгает, ее проще перемешать и контролировать. Так что если вы решили научиться сваривать металл, начитайте со сварочного инвертора. О выборе инверторного сварочного аппарата читайте тут.

Технология сварочных работ

Для возникновения электрической дуги необходимы два токопроводящих элемента с противоположными зарядами. Один — это металлическая деталь, а второй — электрод.

При касании электрода и металла, имеющих разную полярность, возникает электрическая дуга. После ее появления, в том месте, куда она направлена, начинает плавиться металл детали. Одновременно плавится металл стержня электрода, переносясь с электрической дугой в зону плавления: сварную ванну.

Как образуется сварная ванна. Без понимания этого процесса вы не поймете, как варить металл правильно (Чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

В процессе также горит защитное покрытие, частично плавясь, частично испаряясь и выделяя некоторое количество раскаленных газов. Газы окружают сварную ванну, защищая металл от взаимодействия с кислородом. Их состав зависит от типа защитного покрытия. Расплавленный шлак также покрывает металл, способствуя еще и поддержанию его температуры. Чтобы правильно варить сваркой, необходимо следить за тем, чтобы шлак покрывал сварную ванну.

Сварной шов получается при движении ванны. А двигается она при перемещении электрода. В этом и заключается весь секрет сварки: нужно с определенной скоростью передвигать электрод

Важно также в зависимости от требующегося типа соединения правильно подбирать его угол наклона и параметры тока

По мере остывания металла на нем формуется корка шлака — результат горения защитных газов. Она также защищает металл от контакта с кислородом, содержащимся в воздухе. После остывания его оббивают молотком. При этом разлетаются горячие осколки, потому защита глаз обязательна (надевайте специальные очки).

О том, как сделать из баллона или бочки мангал можно прочесть тут. Как раз попрактикуетесь.

Виды швов

Сначала разберём что же такое сварка. Это понятие обозначает процесс плавления материала деталей для прочного скрепления их между собой сварочным швом. Обычно для этого используется специальная аппаратура.

В свою очередь сварочный шов – это место соприкосновения деталей и скреплениях их за счёт плавки краёв и создания металла шва, то есть сплава из материала деталей.

Одна из самых главных запчастей прибора — электрод. Это металлический стержень, который содержит химические напыления и проводит ток.

А разряд, который обеспечивает процесс плавления, возникает между электродом и материалом детали, а называется электродугой. Для различных целей используются, соответственно, разные виды сварки.

Среди их отличий есть некоторые характеристики. При сварке могут использоваться различные материалы, техники формировки швов та и сами швы.

К примеру, есть такие виды как дуговая сварка и газовая. В первой основной плавящий элемент это электрод. Его задача это работа с дугой, то есть создавать её и удерживать на материале детали.

Во втором виде сварки источник тепла – это горелка. Она выпускает пламя, которе образовывается при горении смеси кислорода и ацетилена.

Суть в том, что в разных видах происходит различное воздействие на детали, которые сплавляются между собой. Но в это же время результат один и тот же – детали скрепляются между собой.

Это происходит следующим образом – сперва детали располагаются на близком расстоянии, будто они уже скреплены. Далее детали прогреваются инструментом и их края начинают плавиться – это образовывается сварочная ванна.

Технология аргоновой сварки

Методика соединения двух алюминиевых деталей отличается от тех, которые применяются для других металлов. Ведь этот легкий материал имеет малую температуру плавления. В связи с этим заготовки требуют дополнительной защиты, например, стальной щеткой. Применить можно и обезжиривание:

спиртом;
ацетоном;
специальными очистителями.

Начинающим важно внимательно изучить поэтапный процесс такой сварки. Он состоит из следующих действий:

Кусок алюминия (потолще) следует тщательно зачистить. Только после этого его можно будет применить в качестве материала для получения красивого шва.
Далее необходимо взять в одну руку присадочный пруток, а в другую — горелку. При помощи находящейся на горелке кнопки зажигается дуга. Она очистит металл и удалит с его поверхности оксид. При этом начет образовываться ванна. Даже видя ее, не стоит торопиться и сразу добавлять присадку. Следует внимательно присмотреться к ванне и подавать проволоку только на ее кончик.
Горелка должна располагаться под углом в 15 градусов.
Результатом работы является ребристый шов. Такую форму ему придают легкие прикосновения присадочного материала.

Порой случается так, что вольфрам загрязняется и сварка получаться не будет. Для устранения этого стоит просто очистить электрод. Только после получения определенного опыта на цельном куске алюминия можно приступать к соединению двух деталей из этого металла.

Как варить шов

При сварке в нижнем положении никаких сложностей не возникает даже у начинающего сварщика. А вот все остальные положения требуют знания технологии. Для каждого положения есть свои рекомендации. Техника выполнения сварных швов каждого типа рассмотрена ниже.

Сварка вертикальных швов

Во время сваривания деталей, находящихся в вертикальном положении, расплавленный металл под действием силы тяжести сползает вниз. Чтобы капли не отрывались, используют более короткую дугу (кончик электрода находится ближе к сварной ванне). Некоторые мастера, если позволяют электроды (не залипают), вообще их опирают на деталь.

Подготовка металла (разделка кромок) проводится в соответствии с типом соединения и толщиной свариваемых деталей. Затем их фиксируют в заданном положении, соединяют с шагом в несколько сантиметров короткими поперечными швами — «прихватками». Эти швы не дают деталям смещаться.

Вертикальный шов можно варить сверху-вниз или снизу-вверх. Удобнее работать снизу-вверх: так дуга толкает сварную ванну вверх, препятствуя ее опусканию вниз. Так проще сделать качественный шов.

Как варить вертикальный шов снизу-вверх: положение электрода и возможные движения

В этом видео показано, как правильно варить вертикальный шов электросваркой с движением электрода снизу-вверх без отрыва. Продемонстрирована также техника короткого валика. В этом случае движения электрода происходят только вверх-вниз, без горизонтального смещения, шов получается почти плоским.

Выполнять соединение деталей в вертикальном положении можно с отрывом дуги. Для начинающих сварщиков это может быть более удобным: за время отрыва металл успевает остыть. При таком способе можно даже опирать электрод на полочку сварного кратера. Так проще. Схема движений практически такая же, как без отрыва: из стороны в сторону, петельками или «коротким валиком» — вверх-вниз.

Как варить вертикальный шов с отрывом смотрите в следующем видео. В этом же видеоуроке показывается влияние силы тока на форму шва. В общем случае ток должен быть на 5-10 А меньше рекомендованного для данного типа электрода и толщины металла. Но, как показано в видео, это не всегда справедливо и определяется экспериментально.

Иногда варят вертикальный шов сверху-вниз. В этом случае при розжиге дуги держите электрод перпендикулярно к свариваемым поверхностям. После розжига в таком положении прогрейте металл, потом опустите электрод и варите уже в таком положении. Сварка вертикального шва сверху-вниз не очень удобна, требует хорошего контроля сварной ванны, но и таким способом можно добиться неплохих результатов.

Как варить вертикальный шов электросваркой сверху-вниз: положение электрода и движения его кончика

Как варить горизонтальный шов

Горизонтальный шов на вертикальной плоскости можно вести как справа-налево, так и слева-направо. Разницы нет никакой, кому как удобнее, тот так варит. Как при сваривании вертикального шва, ванна будет стремиться вниз. Потому угол наклона электрода достаточно большой. Его подбирают в зависимости от скорости движения и параметров тока. Главное, чтобы ванна оставалась на месте.

Сварка горизонтальных швов: положение электрода и движения

Если металл стекает вниз, увеличивайте скорость движения, меньше прогревая металл. Еще один способ — делать отрывы дуги. За эти короткие промежутки металл немного остывает и не стекает. Также можно немного снизить силу тока. Только все эти меры применяйте поэтапно, а не все сразу.

В видео ниже показано, как правильно сваривать металл в горизонтальном положении. Вторая часть ролика о вертикальных швах.

https://youtube.com/watch?v=eNo05v10ToM

Потолочный шов

Этот вид сварного соединения — самый сложный. Требует высокого мастерства и хорошего контроля сварной ванны. Для выполнения этого шва электрод держат под прямым углом к потолку. Дуга короткая, скорость движения — постоянная. Выполняют в основном круговые движения, расширяющие шов.

Как варить шов

Сварка вертикальных швов

Как варить вертикальный шов снизу-вверх: положение электрода и возможные движения

Как варить вертикальный шов электросваркой сверху-вниз: положение электрода и движения его кончика

Как варить горизонтальный шов

Сварка горизонтальных швов: положение электрода и движения

В видео ниже показано, как правильно сваривать металл в горизонтальном положении.

Потолочный шов

Формирование сварочного шва

Быстрое перемещение электрода приводит к образованию дефектов. В некоторых случаях помимо поступательного требуется и поперечное движение для получения широкого шва и хорошего прогрева свариваемой поверхности. Поперечное движение не рекомендуется выполнять при ширине шва до 4 мм. Как и с какой интенсивностью выполнять перемещение электрода каждый сварщик решает сам, опираясь на практический опыт. Среди профессионалов это принято называть «почерком сварщика».

Изменяя направление во время работы стоит помнить, что сварочная ванна перемещается вслед за теплом. Если недостаточно расплавленного металла электрода (быстрое перемещение), образуется подрез. Чтобы избежать образования канавки, следует внимательно контролировать границы перемещения электрода и делать ванну тоньше. Управлять ее формированием можно при помощи наклона электрода. В этом случае шов будет приподыматься, а ванна становится меньше – так удается плоский шов. Прием формирования сварочного шва при помощи наклона электрода чаще всего используется при сварке тонких листов металла.

Физические принципы процесса

До того, как научиться сварке самостоятельно в домашних условиях, новичок-электросварщик обязан получить представление о базовых принципах электродуговой сварки (далее по тексту – ЭС) и усвоить теоретические азы сварки инвертором или сварочным трансформатором, чтобы не варить «в слепую», не понимая сути выполняемой работы. Электросварка — это одна из наиболее распространенных технологий создания неразъемного монолитного соединения металлических деталей способом сплавления.

Аналогичный способ сплавления в настоящее время широко применяется при соединении полипропиленовых труб. Разница только в температурах плавления свариваемых металлов и полипропилена и типе соответствующего оборудования, из-за чего сварку полипропиленовых элементов нередко называют пайкой, а используемые нагревающие устройства — паяльниками.

Данная методика основывается на расплавлении кромок соединяемых элементов за счет температуры электрической дуги (далее по тексту – ЭД), загорающейся в пространстве между электродом и основным металлом. ЭД представляет собой длительный разряд высокой мощности в газовой среде между электродом и основным металлом. Температура горения ЭД достигает 7000 град. Ц, что превосходит параметры плавления существующих конструкционных металлов и их сплавов.

Инициирование и горение ЭД протекают в следующей последовательности:

При соприкосновении стержня сварочного электрода с подготовленной кромкой изделия под воздействием электромагнитного поля создается режим короткого замыкания в сварочной электрической цепи.
При отводе электрода от кромки изделия на 2-4 мм под воздействием электромагнитного поля зажигается ЭД. Горящая дуга обеспечивает преобразование электрической энергии в тепловую, мощности которой достаточно для расплавления конца электродного стержня и кромки свариваемого металла.
При устойчивом режиме горения ЭД происходит стабильное плавление материала электродного стержня и металла детали/заготовки. Капли расплавленных металлов образуют в зоне плавления так называемую сварочную ванну, представляющую собой слой расплавленного металла на поверхности изделия.
Вместе со стержнем электрода плавится покрытие электрода, создавая газовую либо газошлаковую защитную оболочку вокруг сварочной ванны и самой ЭД, изолирующую их от воздействия атмосферного азота и кислорода.
После твердения и кристаллизации сварочной ванны образуется прочное неразъемное сварное соединение.

Важно! При сварке двух деталей в сварочной ванне перемешиваются материалы обеих деталей. Данная смесь наделена такими же показателями прочности, как и металлы соединяемых изделий, что создает определенное преимущество этого способа по сравнению с другими методами соединений изделий, исключающих расплавление материала

По мере продвижения ЭД и кристаллизации сварочной ванны образуется сварной шов, непосредственно связывающий обе детали.

поз. 1 – покрытие электрода, обеспечивающее газовую защиту сварочной ванны;
поз. 2 – сварочный электрод;
поз. 3 – газозащитная оболочка, образованная при испарении покрытия электрода;
поз. 4 – локальная зона расплава стержня электрода и металла заготовки;
поз. 5 – заготовка;
поз. 6 и 7 – поверхности сварного шва. Темным оттенком поз. 7 выделена застывающая, более холодная, часть сварного шва

На практике электросварка для начинающих реализуется следующим образом:

зажигается ЭД с последующим поддержанием ее определенной длины;
выполняются манипулирования электродом, чтобы придать шву нужную форму;
электрод перемещается по направляющей линии наложения сварного шва;
прекращение сварочного процесса.