Сварка толстого металла тонким электродом

Техника сварки тонкого металла инвертором

Сварка электродом тонкого металла позволяет собирать легкие конструкции с большим запасом прочности. Также таким способом можно восстанавливать автомобили и чинить многие другие тонкостенные изделия. Однако, такой процесс довольно сложен, очень непросто сделать качественный сварной шов при отсутствии опыта.

В этом материале мы разберем все нюансы сварочных работ по тонколистовому металлу, какие бывают проблемы и способы их избежать.

Проблемы сварки тонкостенных изделий

Основные проблемы, которые возникают в процессе сварки электродами тонкого металла, схожи с обычным браком при некачественном соединении.

• Прожигание заготовки.
• Прилипание электрода.
• Не проваренный шов.
• Деформация материала.

Прожигание — наиболее частое явление в работе с тонкостенными конструкциями. Это следствие неправильно выбранной силы тока. Именно избыток мощности способствует быстрому расплавлению металла и образованию отверстий.

Прилипание электрода возникает в двух случаях: при малой силе тока и близкому подношению кончика расходника к поверхности металла. Эти два негативных фактора способствуют образованию неравномерного соединения и, как следствие, падает качество сварки.

Не проваренный шов — это частая ошибка, допускаемая новичками в сварочном деле. Боясь прожечь металл, кончик электрода удаляется на большое расстояние и расплав попросту растекается по поверхности. В итоге, во время зачистки оказывается, что шов неравномерный и есть не соединенные участки.

Деформации также довольно частое явление при сваривании тонколистового металла. Это следствие воздействия высоких температур.

Как же осуществляется сварка тонкого металла и какие существуют пути решения проблемы брака?

Выбор режимов и электродов

Лучше всего для сварки тонкостенных конструкций воспользоваться инвертором. Такие аппараты имеют более тонкую настройку в отличие от трансформаторных аналогов.

Сила тока, которую используют в таких работах, напрямую зависит от толщины деталей и диаметра электрода.

Тонким металлом принято считать заготовки толщиной до 5 миллиметров. Однако проблемы со сваркой возникают с деталями до 3 мм. В таблице можно посмотреть приблизительное соответствие выбранной мощности к материалу и диаметру электрода.

Это приблизительные данные, более точную настройку аппарата можно определить опытным путем, попробовав варить металл.

Используя тонкие виды электродов, нужно учитывать, что скорость плавления у них более высокая, а значит нужно быстрее вести шов.

Главные требования к выбору расходников такие же, как и при сварке стандартных конструкций. Обмазка и состав электрода должны соответствовать свариваемому металлу.

Правильная технология

Технологически сварка тонкого металла практически не отличается от процесса соединения более толстых конструкций. Всю работу можно условно разделить на три этапа:

• Подготовка деталей.
• Сварочный процесс.
• Зачистка швов.

Основные отличия в некоторых нюансах, позволяющих качественно варить листовой металл и оцинковку.

Подготовка

Вся подготовка начинается с очистки поверхности материала от загрязнений. Важно более тщательно зачистить место, где будет установлен держатель массы аппарата.

Оцинкованный листовой металл в месте будущей сварки можно очистить болгаркой от защитного покрытия. Но можно варить и прямо по нему, цинковый слой сгорит в процессе работы.

Сварка

Алгоритм сварки по тонкому металлу следующий.

• Электрод на конце можно очистить от обмазки на длину около 5 мм, это поспособствует быстрому поджогу дуги.
• По всей длине будущего шва нужно сделать точечные прихватки материала (чтобы избежать дальнейшей деформации). Для этого делают краткосрочный поджог и приваривают края металла в виде точки или на длину в 10 мм.
• Зажигается дуга просто — это делают двумя способами. Либо постукиванием кончиком электрода по металлу, либо чирканьем. Длина дуги оптимальна в пределах 2-3 миллиметра. Обычно расстояние электрода от металла нужно выдерживать в пределах диаметра расходника!
• После этого образовывают ванну из расплавленного металла и начинают вести шов. В процессе работы сварочная ванна должна иметь вытянутую овальную форму. Это свидетельствует о получении качественного шва.
• Чтобы избежать прилипания электрода не стоит его «утыкать» в поверхность.

Очень удобно в этом плане для начинающих сварщиков пользоваться инвертором с дополнительными функциями антиприлипания и форсирования дуги. При слишком близком приближении электрода к металлу он сбрасывает напряжение. В этом случае не происходит замыкания и электрод не прилипнет. При большом растяжении дуги инвертор дает дополнительное напряжение и сварочный процесс не прерывается.

• Шов ведут, располагая держатель с электродом под углом в 60 градусов. Лучше всего выбирать положение, приближенное к прямому углу, но с сохранением обзора сварочной ванны и самого шва. При слишком остром угле получается выпуклое соединение. Это значит, что шов всплывает и не сваривает металл.
• Электрод можно вести слева направо, или на себя, вертикальные соединения делают снизу вверх. При этом во время сварки нужно делать поперечные движения зигзагами (елочкой).
• Также нужно контролировать скорость движения. Она должна быть поступательной и одинаковой.

После окончания работы нужно сбить шлак и осмотреть соединение на наличие непровара и прожогов на металлической поверхности.

Приемы сварки тонкостенных конструкций

Чтобы избежать негативных последствий в процессе сваривания, можно использовать некоторые подходящие методики.

Внахлест. Если позволяет конструкция, листы можно расположить один на другой. В этом случае главное — не прожечь поверхность, располагающуюся снизу.

Точечное соединение. Технологически такой шов выполняется в виде местечковых прихваток. Дугу поджигают, проваривают металл в нужном месте и гасят. И далее, на всем протяжении соединения с шагом в 3 диаметра электрода, все повторяют.

По электроду. Если есть опасность прожечь тонкий металл, можно очистить один электрод от обмазки и уложить его вдоль будущего шва. В процессе сварки нужно хорошо проваривать эти места. Таким же образом можно заваривать прожженные дыры.

Также для сварки тонкостенных конструкций можно установить обратную полярность. Когда кабель держателя ставят на плюс, а массу на минус. Обратная полярность снижает количество тепла на кончике электрода и это поможет избежать прожогов.

Если нужно сварить массивную деталь с тонким металлом, то дугу поджигают на толстостенной заготовке и в процессе переносят сварочный шов на стык.

Для отвода излишнего тепла под тончайшие детали можно подложить медную полосу. Медь очень теплоемкий материал и позволит избежать прожигания и протекания расплавленного металла.

А что вы думаете по поводу такого вида работ, как сварка тонколистового металла? Если у Вас в наличии большой опыт сварных соединений из тонкого материала, поделитесь им в комментариях к этой статье.

Качественная сварка толстого металла

Сварка толстого металла основана на методе многослойного шва, при котором элементы должны накладываться на кромки стыков с применением особых технологических процессов. Существует несколько приемов для осуществления сварки металла с толстыми стенками, где предусматривается технологическая подготовка кромок и некоторые тонкости при соединении изделий со стенкой от 20 мм и выше.

В месте соединения двух деталей необходимо оставить зазор там, где будет проходить электрод.

Как подготовить кромку: особенности

Перед началом сварки заготовок, какое бы сечение ни имел бы материал, кромки необходимо подготовить, тщательно подходя к этому вопросу:

• первую кромку нужно сточить под U — образную форму;
• под ступенчатый профиль стачивается другая кромка.

Предварительная подготовка перед сваркой толстого металла необходима, так как без нее соединение невозможно.

В верхней части стыкуемых деталей, в месте введения электрода, необходим зазор в 1-1.5 см и больше, а внутри плоскости его не должно быть.

Сварка толстостенного металла

При сварке металла с толстыми стенками существует несколько технологий:

• последовательное наложение шва горкой;
• наложение в виде каскада;
• последовательная или параллельная накладка блоками.

Метод сварки «горкой»

Схема сварки тонкого металла с толстым.

Первоначальный шов накладывается на зазор между деталями, используя для работы электрод сечением 5 мм. Накладываемый элемент должен составлять 1/3 толщины металла, который подвергается обработке.

После снятия окалин и брызг на первостепенный элемент накладывают второй. Размер общей высоты обоих швов будет равен 2/3 толщины.

Следуя первым двум принципам, создавая «горку», накладывается и третий слой. В этом случае толщина наваренного компонента такая же, как и сечение металла.

Накладывая четвертый элемент, выравнивается пространство, которое образовалось между кромкой и горкой.

Метод сварки «каскадом»: нюансы

Применяя этот метод, наложенный шов будет иметь несколько другой вид:

Варианты сварных соединений.

• перед тем как начать основной стык, накладывают корневой шов длиной около 20 см;
• следующий стык, имеющий длину в 40 см, как бы наползает на первый, при этом 20 см будут являться корневыми для третьего шва, а остальные 20 будут наползать на первый;
• 20 см третьего шва также будут корневыми, 20 лягут на корневой шов второго, и оставшиеся 20 будут располагаться сверху первого и второго шва;
• третий закрывается четвертым, который имеет такую же длину в 60 см и переходит на корневой участок второго шва.

Если при каскадной сварке использовать полуавтомат, то качество получается намного лучше, чем при ручном методе.

Использование сварки «блоками»

Если нет возможности использовать сварочный аппарат с полуавтоматом, то метод каскадной сварки легко изменить на блочный метод накладки швов.

При использовании блочного варианта сварка металла выглядит так:

• сварка металла начинается с корневого шва;
• поверх корневого шва наваривается следующий, который является промежуточным. Длина его составляет расстояние меньше, чем у первого шва.
• сверху промежуточного шва укладывается последующий, который выходит на поверхность толстого металла, длина его практически равна длине корневого шва.

Дуговая сварка соединений

Схема дуговой сварки.

Также сварка толстых металлических изделий может производиться дуговым методом. Возникновение дуги происходит от прикасания электрода к свариваемому месту. Здесь нужны опыт и практика, так как если промедлить с отрывом электрода от металла, то его конец «примерзнет», из-за того, что он под воздействием сильной подачи тока имеет способность расплавляться.

Во время возникновения дуги мастеру необходимо постоянно держать нужную длину дуги, также нельзя допустить обрыва дуги, и по мере плавки электрода его нужно опускать.

Бывает так, что сварка внезапно прекращается и дуга обрывается. Ее нужно зажечь снова, но уже впереди места, где произошел обрыв на неоплавленном металле, а потом только переносят на шов и заново плавят место обрыва дуги, так как там образовался кратер. Тем самым можно добиться непрерывистого сварного шва.

Чтобы заполнить шов расплавленным металлом, электрод нужно двигать вдоль шва, а чтобы обеспечить полученный шов необходимой шириной, и для плавки кромок изделия электрод двигается поперек.

Если нужно наплавить стык в виде валика, движения совершают вдоль, не отклоняясь от шва. При наплавке валика ширина стыка будет на 2 мм шире самого электрода. Во время работы электрод двигают вдоль шва, соблюдая равномерность и определенное напряжение тока.

Схема движения электродов.

В последнее время широко стали применять ручную скоростную сварку с применением метода опирания. Принцип этого метода в том, что толстообмазанный электрод плавится быстрее, чем обмазка, и это приводит к образованию козырька из обмазки.

После образования козырька электрод упирают на свариваемое место и без колебаний ведут его по всему шву, что в результате дает прекрасный шов. Таким способом совершается более глубокая проварка, в отличие от обыкновенного наложения шва, что дает более высокую производительность.

Преимущества и недостатки дуговой сварки

Плюсы ручной дуговой сварки, которая производится электродом при температуре до 60000°С и концентрированном нагреве, в отличие от газовой и водородной сварки, в том, что у нее большая скорость, маленькая температурная зона, небольшая деформация.

К недостаткам относят:

• невозможна регулировка глубины проплавки металла, нет возможности контролировать скорость расплавки электрода, что приводит к ухудшению качества стыка при сварке тонких металлов;
• затрачивается много времени на обучение квалифицированных сварщиков (около 2-х лет);
• образование шлаков с тыльной стороны стыка при использовании односторонней сварки.

Правильная сварка угловых стыков

При проведении сварочных работ бывает, что свариваемые изделия из толстого металла расположены под углом. Когда сваривают изделия, расположенные под углом, расплавленный металл стекает.

Чтобы такого не происходило, сварку в нижнем расположении рекомендовано совершать в «лодочку», а свариваемый материал располагают в таком положении, чтобы шлаки не стекали перед дугой, но нужно учесть то, что не всегда представляется доступной установка детали в нужном расположении.

Если нижнюю плоскость при угловой сварке располагать горизонтально, то может произойти непровар вершины угла или кромки. Если начать сварку с вертикального расположенного листа, то не проварится нижний лист. Из-за того, что расплав стечет вниз, поверхность нижнего листа будет как следует не прогрета. По этим причинам сварка этих стыков начинается с зажигания дуги на плоскости расположенной снизу.

Угол расположения электрода должен иметь по отношению к плоскости листа 45°, нужно немного наклонять его при сварке к одной и другой стороне переменно.

Соединение углов не в «лодочку» производят однослойным швом до 8 мм, а при толщине стыка большей величины накладывают от двух слоев и больше.

При выполнении углового шва, состоящего из многих слоев, сперва накладывают валик, сечением около 4 мм, который обеспечит глубокий провар корня. Учитывая поперечное сечение шва, нужно определиться с числом проходов. Эта величина составляется по отдельности для каждого слоя и равна 30-40 мм квадратных.

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.

Как варить тонкий металл электродом. Работа инвертором

Изобретение сварочного аппарата значительно упростило процесс соединения металлических предметов. При работах с тонкими заготовками, новички могут испытывать определенные трудности.

Сварка тонкого металла электродом должна выполняться с применением сварочных аппаратов, которые
позволяют осуществить данную операцию без деформации и прогорания тонкого листа.

Технология сварки

Чтобы не произошло прогорания металла, сварка должна осуществляться как можно быстрее. Электрод проводится один раз вдоль шва, без задержек. Чтобы без проблем сварить тонкий металлический лист, необходимо, насколько это возможно, снизить рабочий ток.

Инверторный аппарат, который используется для этой цели, должен иметь плавную регулировку выходной мощности. Чтобы не возникло проблем с запалом дуги, применяются устройства, которые имеют напряжение холостого хода не менее 70 В.

При выполнении работ следует обращать внимание на геометрию тонкого листа, которая может изменяться во время сильного нагрева. Для надежного соединения встык, необходимо зачистить кромки материала от ржавчины. Следует, также выровнять заготовки, если в этом есть необходимость и закрепить. Только чистый и ровный металлический лист, позволит получить требуемое качество свариваемых поверхностей.

Когда подготовительные работы будут окончены, свариваемые изделия прихватывают через каждые 7 — 10 см, и только затем уже производят окончательное соединение материала.

Если нужно сделать соединение двух тонких листов внахлёст, то такой вариант сварки, позволяет использовать больший ток, при этом значительно снижаются негативные проявления высокой температуры на свариваемые поверхности. Вероятность прожога материала снижается в несколько раз, а изменение геометрии практически не наблюдается.

Чтобы минимизировать влияние высокой температуры, на соединяемый встык или внахлёст металл, под него следует подложить листовую медь. Этот материал отлично отводит излишки тепла от свариваемой поверхности, тем самым предотвращая появления коробления и других негативных проявлений температурного расширения свариваемых поверхностей. Иногда, с этой же целью используется проволока, которая укладывается в месте стыка двух металлов.

Работа инвертором

Сварка тонкого металла инвертором, позволяет выполнить эту операцию с применением обратной полярности. В этом случае ” — ” подключается к свариваемому металлу, а «+» к держателю электродов.

Такая техника сварки электродом позволяет минимизировать вероятность деформации и прогорания металлического изделия. При обратной полярности электрод нагревается значительно сильнее, чем соединяемый металл, поэтому удаётся выполнить работу по соединению, максимально эффективно.

Для получения качественного шва, необходимо использовать тонкие электроды диаметром не более 2 мм. Следует использовать изделия, которые обладают высоким коэффициентом расплавления. Это качество позволяет осуществлять сварку тонких конструкций при малом токе, что положительно отразится на качестве сварного шва.

Сварка тонких листов инвертором должна осуществлять плавным движением электрода. Чтобы не прожечь изделие и чтобы шов получился ровным необходимо располагать электрод в пределах 45 — 90 градусов к свариваемой поверхности. Соединение лучше выполнять углом вперед.

От качества используемых электродов зависит уровень соединения. Электроды для сварки тонкого металла инвертором должны быть хорошего качества и, желательно, импортного производства.

Видео: показываются простые приемы в нахлест и стык.

Достоинства сварки тонких заготовок инвертором

Этот способ позволяет выполнить качественное соединение тонкого металла. Если сварочные работы осуществляются профессионалом, то не происходит температурной деформации и изделие будет иметь эстетичный внешний вид. Постоянным током варить тонкие изделия можно меньшим током, поэтому вероятность прогорания, значительно сокращается.

Микропроцессорное управление такого устройства позволяет устранить «ямы» и сбои напряжения, генерируя на выходе идеальный ток, который подходит для проведения сварочных работ.

Единственным недостатком использования инвертора, является нестабильная работа при низкой температуре воздуха. Даже качественные приборы при минусовой температуре дают сбой.

Особенности сварки тонкой оцинковки

Если необходимо сварить оцинкованную сталь, то потребуется полностью очистить от слоя цинка кромки соединяемого металла. Слой цинка можно удалить с помощью шлифовальной машинки или вручную.

Можно выжечь кромки металла с помощью сварки, но в этом случае необходимо соблюдать осторожность. Пары цинка очень ядовиты и при их вдыхании способны вызвать сильное отравление организма. Работы необходимо выполнять только при правильно организованной вытяжке, или варить изделие на улице.

Заключение

Мы разобрали, как варить тонкий металл инвертором. Главное правильно подготовить заготовки, сделать отвод излишков температуры, подобрать электроды, выставить ток и можно приступать к работе.

Во время соединения, необходимо тщательно следить за качеством шва, вовремя отрывать на мгновение электрод, чтобы не произошло прожога, пользоваться теплоотводящими пластинами или проволокой. Только практика поможет в освоение процесса.