Как варить электродом

Шов при ручной дуговой сварке держится на четырёх вещах: марка и диаметр электрода, ток, длина дуги и угол наклона. Разберём каждую по паспортам производителей и по ГОСТ 5264-80. Если вы выбираете способ, начните со статьи о видах сварки, а работа проволокой разобрана отдельно в статье как варить полуавтоматом.

Что нужно для работы

Нужны инвертор, кабель с держателем, кабель с зажимом массы, электроды и защита.

• Маска со светофильтром. Дуга обжигает глаза и кожу за секунды.
• Краги и закрытая одежда из негорючей ткани. Брызги металла прожигают синтетику насквозь.
• Сухое место. Не варите под дождём, на мокром полу и в мокрых перчатках: сварочная цепь под напряжением.
• Порядок вокруг. Искры летят на несколько метров, уберите опилки, тряпки и горючее.
• Щётка и молоток. Для зачистки кромок и шлака.

Какой электрод выбрать: рутиловый или основной

Для обычной стали выбирают между рутиловыми МР-3 и АНО-21 и основными УОНИ-13/55. По ГОСТ 9466-75 покрытие обозначают буквой: Р рутиловое, Б основное. Тип по ГОСТ 9467-75 говорит о прочности шва: Э46 значит 46 кгс/мм², а буква А в Э50А означает повышенные пластичность и ударную вязкость.

Расход взят со страниц Пензенских электродов. ГОСТ 9466-75 требует печатать на пачке токи по диаметрам и положениям и режим прокалки, поэтому главный документ это ваша пачка.

Диаметр электрода по толщине металла

Нормы с жёсткой таблицей нет, ниже ориентир из методических указаний Воронежского технического университета (ВГТУ).

Там же есть ограничения: вертикальные швы варят электродом не толще 5 мм, потолочные не толще 4 мм, а корень многослойного шва электродом от 3 до 4 мм. Тонкий металл до 2 мм электродом варить трудно, его легко прожечь.

Какой ток ставить

Ток берут из паспорта электрода, а не по правилу «30 ампер на миллиметр». Вот таблица с сайта Пензенских электродов, у них она одинакова для МР-3 и АНО-21:

Для УОНИ-13/55 того же производителя: 2,5 мм от 60 до 85 А в нижнем положении, 3 мм от 80 до 120 А, 4 мм от 130 до 160 А, в вертикальном и потолочном ток ниже. Методичка ВГТУ советует прибавлять от 10 до 15% для металла толще трёх диаметров и для угловых швов и убавлять столько же для металла тоньше полутора диаметров.

Пример. Металл 3 мм, МР-3, нижнее положение. По таблице диаметров подходит электрод от 2 до 3 мм. Берём 3 мм, по паспорту ток от 90 до 110 А. Металл 3 мм тоньше полутора диаметров (4,5 мм), поэтому начинаем ближе к нижней границе, со 90 А, и смотрим на провар.

Полярность на инверторе

Обратная полярность на инверторе: держатель в гнездо «+», масса в «−». Прямая наоборот. Методичка ВГТУ приводит цифру только для сварки под флюсом: там на обратной полярности провар примерно на 40% глубже, чем на прямой. Для ручной сварки электродом такой цифры в открытых нами источниках нет, поэтому полярность берут с пачки. УОНИ-13/55 и МР-3 варят на обратной. АНО-21 по каталогу ESAB работает на любой. Если на пачке стоит цифра 0 в обозначении по ГОСТ 9466-75, электрод рассчитан только на постоянный ток обратной полярности.

Как зажечь дугу, держать длину и угол

Дугу зажигают чирканьем по металлу, как спичкой, или касанием с отрывом, и сразу отводят электрод на длину дуги. Иначе он прилипнет: тогда качните его в сторону.

ESAB рекомендует держать длину дуги равной диаметру стержня электрода, а наклон от 5 до 15° от вертикали так, чтобы верх электрода шёл по ходу шва, а конец смотрел на готовый шов. Шлак тогда остаётся позади ванны, а при наклоне больше 20 или 25° растут брызги. Длинная дуга даёт поры, особенно у УОНИ-13/55. В тавровом соединении электрод держат посередине угла, примерно 45° к обеим деталям, в стыковом перпендикулярно плоскости.

Включите дугу на модели, меняйте ток и длину дуги и смотрите, что станет с валиком и корнем шва.

Движения электрода и швы в разных положениях

Узкий шов варят ниточным валиком без колебаний. Широкий делают колебаниями поперёк, зигзагом или полумесяцем, задерживаясь на кромках. Скорость такая, чтобы ванна шла за дугой ровной полосой.

Соединения по ГОСТ 5264-80 и катет углового шва

ГОСТ 5264-80 задаёт типы соединений и размеры кромок. Дома хватает нескольких:

• С2. Стык без скоса кромок, односторонний шов, металл от 1 до 4 мм.
• С7. Стык без скоса кромок, двусторонний шов, от 2 до 5 мм.
• С17. Стык с V-образной разделкой обеих кромок, от 3 до 60 мм.
• Т1 и Т3. Тавр без скоса кромок, односторонний и двусторонний, от 2 до 40 мм.

Катет углового шва задают при проектировании. По пункту 9 стандарта он не больше 3 мм для деталей толщиной до 3 мм и не больше 1,2 толщины более тонкой детали, если она толще 3 мм. Выпуклость и вогнутость допускаются до 30% катета. Минимальный катет для стали с пределом текучести до 400 МПа по приложению 1 такой:

За один проход, по методичке ЮЗГУ, получают угловой шов с катетом не больше 8 или 9 мм. Больший катет варят в несколько слоёв.

Шлак: когда и как отбивать

Шлак из покрытия защищает остывающий шов от воздуха. Отбейте его, когда шов потемнеет, и пройдите щёткой, а перед следующим проходом уберите полностью. По руководству ESAB по дефектам главная причина шлаковых включений это неочищенный шлак между проходами и слишком широкие колебания.

• Зачистите кромки от ржавчины, краски и масла на 2 или 3 см от стыка.
• Проверьте марку, диаметр и режим на пачке, основные электроды прокалите.
• Подключите кабели по полярности с пачки, зажим массы поставьте на чистый металл.
• Выставьте ток из паспорта и проварите пробный валик на обрезке той же толщины.
• Прихватите детали в нескольких точках и проверьте зазор.
• Варите короткой дугой с наклоном по ходу, после прохода отбейте шлак и осмотрите шов.

Сколько электродов уйдёт на метр шва

Площадь сечения углового шва по методичке ЮЗГУ равна 0,5 × K² + 1,06 × K × g, где K катет, g выпуклость. Метр шва весит площадь в мм², умноженную на 7,85 г. Электродов нужно в коэффициент расхода раз больше.

Пример. Угловой шов, катет 4 мм, выпуклость 1 мм: 0,5 × 16 + 1,06 × 4 × 1 = 12,2 мм². Наплавленный металл 12,2 × 7,85 = 96 г на метр. МР-3 с коэффициентом 1,69 даст 96 × 1,69 = 162 г электродов на метр без огарков сверх паспорта.

Для стыков с разделкой кромок и для полуавтомата удобнее калькулятор расхода электродов.

Дефекты шва и их причины

Почти все дефекты ручной сварки связаны с током, длиной дуги, углом и чистотой металла. Причины ниже по руководству ESAB по дефектам сварки.

Непровар снаружи часто не виден, поэтому пробный образец разломите по шву. Если он треснул по корню, прибавьте ток или увеличьте зазор.

Безопасность и когда звать сварщика

Варите в маске и крагах, на сухом месте, с огнетушителем или водой рядом, а после работы проверьте, не тлеет ли что-то. Сами можно варить подставки, мангал, полки. Несущие конструкции, навесы, лестницы, ёмкости под давлением, трубы с газом и любую сварку на высоте доверьте сварщику с допуском. Найти его можно в разделах услуги сварщика, сварочные работы и сварщик на выезд.