Сварка металла разной толщины

О чем идет речь? Сварка является неотъемлемой частью многих производственных процессов, и сварить два куска металла, отличающихся геометрией, может быть непростой задачей. Однако при наличии правильных методов и оборудования можно успешно сварить металл разной толщины.

На что обратить внимание? Наиболее важным фактором при сварке металла разной толщины является контроль нагрева. Слишком большое количество тепла может вызвать коробление или другие проблемы, в то время как при недогреве не получится достаточно прочное соединение.

Этапы и нюансы сварки металла разной толщины полуавтоматом

Сваривать металлические заготовки, толщина которых существенно отличается, необходимо в определенных режимах. Если соединяются массивные элементы с помощью полуавтоматического сварочного аппарата, следует учитывать требования ГОСТ 14771-76.

Сваривая заготовки по стандартным требованиям, важно грамотно подготовить кромки, установить параметры сварочного тока в нужном диапазоне, обеспечив подачу определенного объема двуокиси углерода в рабочую зону. Только в этом случаев сварной шов получится сверхпрочный, эстетичный и надежный. От того, насколько надежным будет сварной шов, зависит способность конструкции из металла противостоять нагрузкам.

Сварной шов должен удовлетворять следующим требованиям:

• Соединение достаточно прочное, обеспечивающее надежность всей конструкции.
• Образующееся во время сварки в толще металла (при нагревании и охлаждении) напряжение необходимо снять. Поэтому заготовки заранее прогревают. Когда будет сформирован шов, происходит медленное охлаждение шва материала валика и околошовной области.
• Чтобы соединение получилось надежным, катеты должны иметь определенную величину, так же как и геометрия поперечного сечения валика.

Помните о том, что контрольные размеры заготовки не должны изменяться по причине деформации, появляющейся из-за повышенной силы сварочного тока. Когда данный параметр не отслеживается, форма готовой конструкции не будет соответствовать нужным параметрам.

Читайте также: «Где изобрели сварку»

Для выполнения сварки металла разной толщины на сварочном посту должно быть следующее оборудование:

1. Сварочный аппарат большой мощности с наибольшей силой тока от 250 ампер.
2. Баллон с углекислым газом на 5, 10 или 40 л. Он должен быть окрашен в темный цвет.
3. Редуктор для понижения давления газа. Следует применять спецустройства, которые предназначаются для взаимодействия с двуокисью углерода. Также требуется использовать элемент для подогрева.
4. Шланг и хомуты, они необходимы для обеспечения подачи газа из баллона в сварочный пистолет.

Чтобы соединить заготовки из стали с помощью сварочного полуавтомата, потребуется проволока марки Св-08Г2с, а также ее аналоги для сваривания элементов из углеродистых (08х18н9т) или коррозионностойких марок стали. Выполнять работу нужно при помощи проволоки, диаметр которой составляет 1-1,6 мм. Весят такие катушки стандартного размера 5, 15 или 18 кг.

Полуавтоматическое сварочное оборудование разных марок и моделей отличается конструктивно. На передней панели располагаются 2, 3 или больше регуляторов. Прежде всего следует настроить следующие параметры:

• Скорость подачи проволоки. Для этого регулируется частота вращения ротора электромотора.
• Сила сварочного тока, этот параметр оказывает влияние на скорость плавления присадочной проволоки и материала кромок.
• Индуктивность, от этого параметра зависят характеристики сварочного тока. Чтобы получить небольшую глубину проплавления, сделать выпуклый валик шва, выбирают наименьшие значения. Для сварки металла разной толщины данный параметр повышают до средних и высоких значений.

Обратите внимание! Настраивать сварочное оборудование можно на слух. Если полуавтоматический аппарат функционирует должным образом и присадка равномерно расплавляется в сварочной ванне, вы услышите ровное шуршание.

При подключении редуктора к газовому баллону следует выполнить регулировку давления выходящего вещества. Когда сварка осуществляется внутри здания, параметр должен составлять 1 до 1,5 кг/см2. Если применяются редукторы, оборудованные расходомером, выполняют настройку расхода от 10 до 12 литров в минуту.

В случае, когда необходимо соединить элементы с помощью полуавтоматического оборудования, следует правильно подготовить детали, очистив загрязнения, масляные пятна, коррозию с поверхности. Нельзя соединять заготовки без подготовки, в противном случае образуются поры. Подготовка элементов к свариванию включает в себя разделку кромок. Фаски снимаются с учетом требований ГОСТ 14771-76.

Читайте также: «Способ сварки швов»

Если соединяются детали большой толщины, сварочные работы выполняются в несколько шагов:

1. элементы соединяем прихватками;
2. проверяем габариты заготовки;
3. провариваем корень сварного соединения;
4. промежутки между кромками заполняем металлом в несколько проходов;
5. формируем облицовочный шов;
6. швы обрабатываем шлифовальной машинкой.

Прихватки представляют собой настоящие короткие швы, их допустимая длина – 16-25 мм, шаг – от 450 до 500 мм. Чтобы выполнить прихватки, устанавливаем точно такие же параметры, как и в случае с основными швами. Важно правильно выбрать месторасположение прихваток. Тогда соединение элементов будет жесткое, а конструкция не деформируется при обварке.

Чтобы предотвратить либо снизить процент образования деформаций заготовок, нужно во время нагрева зафиксировать их, прижав к поверхности с помощью зажимов либо струбцин. Кроме того, элементы закрепляются на верстаке либо на большой плите из металла при помощи прихваток.

Особенности сварки металла разной толщины инвертором

Аргонодуговая сварка металла небольшой толщины – оптимальное решение, позволяющее добиться удовлетворительного результата работы. С помощью инверторного аппарата TIG получится сформировать узкий шов, по минимуму прогревая металлическую заготовку в околошовной области. Когда требуется выполнить работу быстро, применяют полуавтоматическое оборудование MIG. Если же у вас имеется лишь инверторный аппарат для ручной дуговой сварки, соединить листовой металл будет достаточно проблематично.

При сваривании тонких заготовок в быту следует грамотно подобрать инвертор РДС. При выборе сварочного аппарата ММА важно помнить про минимальный сварочный ток. Многие обращают внимание лишь на максимальный порог, от этого параметра зависит наибольшая толщина свариваемых элементов. Если вы выполняете соединение тонких металлических листов при помощи электродов с обмазкой, потребуется инвертор ММА, оснащенный следующими функциями: «форсаж дуги», «антиприлипание» и «горячий старт».

Например, планируется сварить заготовки, толщина которых 0,8 мм. Тогда значение тока должно быть 10-20 А, но на многих сварочных аппаратах нижнее значение составляет 30 А.

Специалисты рекомендуют соединять тонкую сталь постоянным током (DC в маркировке оборудования). Допустимо применять сварочный аппарат модели AC/DC, который можно переключить с одного тока на другой. Кроме того, необходимо использовать электроды подходящего для конкретной ситуации диаметра. В результате сверхсильного сопротивления при толщине стержня 4-5 мм не получится сделать стабильным горение дуги на небольших токах. Для элементов из тонких листов потребуются стержни с сечением 1,6-3 мм.

Читайте также: «Сварка для аккумуляторов своими руками»

Для соединения тонких металлических заготовок выбирают такие электроды, которые обеспечивают следующие условия при сварке:

• легкий первичный и повторный поджиг;
• нет диэлектрического кончика на конце при затухании;
• формируются эстетичные сварные швы;
• можно сваривать прогрунтованный металл, покрытый коррозией;
• минимальное разбрызгивание;
• сварочная дуга горит мягко.

Прокаливать расходные материалы, которые находились на хранении более 4 месяцев, следует в духовом шкафу при 170-200 °С. Подобная обработка позволит убрать влагу, которая покрывает электроды и приводит к тому, что металл разбрызгивается, а соединение получается некачественным.

Соединять тонкие металлические элементы нужно при помощи обратной полярности, вставляя кабель электрододержателя в плюсовое гнездо на оборудовании, при этом масса подключается к минусу. В результате дуга концентрируется не на деталях, а на конце электрода, уменьшается риск прожогов и деформации.

Как настроить сварочный ток при сварке металлов разных толщин

В профессиональной литературе приводится формула, с помощью которой настраивается ток: I= К * Dэл. Здесь К — коэффициент, зависящий от сечения электрода (усредненное значение 20-30); Dэл – сечение электрода. Однако, чтобы выполнить сварку металла разной толщины, данную формулу применять нецелесообразно, поскольку ток по формуле определяют с учетом сечения электрода, а не толщины соединяемых заготовок.

Для наглядности разберем конкретную ситуацию: теоретически, если настроить сварочный ток по толстому металлу, при соединении тонкой заготовки получится прожог. Если же настроить сварочный ток по тонкому металлу, заготовку большой толщины не получится правильно проварить.

Необходимо проводить настройку опытным путем, подбирая ток на конкретной тренировочной детали идентичной толщины, что и заготовка. Сварка металла разной толщины осуществляется с тем условием, что грамотно подобрана техника ведения электрода. Принцип действий состоит в следующем: электрод ведем по кромке толстого металла, на 1 сек переходим на тонкую заготовку. Важно, чтобы масса расплавленного металла располагалась только на кромке толстого металла.

Если задержать электрод на тонком металле на лишнюю долю секунды, образуется прожог. Чтобы такого не происходило, следует применять тренировочные элементы, прежде чем начать соединять сложные детали.

Как обработать заготовки разной толщины для улучшения сварки

Следующая технология сварки металла разной толщины заключается в том, что приваривается ободок, который обеспечивает оптимальное соединение заготовок. Главный минус данного метода заключается в том, что на тонких элементах могут появиться наросты из остатков сварочного шва. Также непосредственно сами металлические ободки портят внешний вид сварного соединения.

Читайте также: «Шлак при сварке»

Получить качественный результат получится при помощи импульсной аргонодуговой сварки. Главное достоинство данной технологии работы заключается в том, что можно легко выполнить качественный сварной шов, он не будет смещаться при сваривании заготовок. Дело в том, что ширина сварочной ванны оптимальная, кроме того, мастер может отслеживать формирование шовного валика.

Когда осуществляется сварка металла разной толщины, необходимо зажигать дугу на толстой заготовке, здесь же формируется сварочная ванна. При сваривании на тонкую деталь дуга на долю секунды перемещается лишь одним своим краем.

Как сварить тонкую заготовку с более толстой

Алгоритм действий для соединения тонкого элемента с толстым выглядит следующим образом:

1. Зачищаем элементы от лакокрасочного покрытия и коррозии, чтобы зажигание дуги происходило быстро.
2. Прочно фиксируем заготовки относительно друг друга. Пространство между ними остается небольшим.
3. Зажигаем дугу на толстой детали.
4. Как только образуется сварочная ванна, по очереди переводим электрод с толстой заготовки на тонкую, повторяем эти действия несколько раз.
5. Сваривание осуществляем, отрывая электрод, зажигаем дугу, переводим на тонкий лист, отрываем и снова поджигаем на толстой заготовке. Помните о том, что элементы не должны остывать, в противном случае образуется шлак, когда он затвердеет, работать будет проблематично.
6. Угол наклона электрода направляем таким образом, чтобы воздействие на тонкий лист было минимальным, основное воздействие оказывается на толстую деталь. Опытным путем подбираем технику сварки, учитывая толщину заготовок.

Обратите внимание на следующий нюанс: когда сваривание деталей осуществляется горизонтально, не нужно отрывать электрод.

Стачивание толстого листа до требуемой толщины

Чтобы уравнять толщину деталей, используйте проверенную методику работы:

• стачиваем толстую заготовку до минимальной толщины, которая соответствует второй детали;
• протачиваем кромки толстой заготовки, чтобы образовалась тонкая кромка.

При выполнении сварочных работ можно использовать оба вышеописанных метода. Но во втором случае проблематично сделать качественный соединительный шов. Также сложно удерживать горелку по линии тонкой заготовки.

Соединение тонких листов металла ведется низкими токами, следовательно, нецелесообразно применять электроды диаметром 4-5 мм. Дело в том, что они заглушат электрическую дугу, не давая ей зажечься полностью.

Наилучший способ сваривания – с помощью электродов диаметром 2-3 мм. Предварительно стоит провести прокалку электродов, прежде чем применять их, температурный режим – 160 градусов Цельсия. Такой подход позволит расплавить расходники равномерно, исключит затухание, вспышки материала расходников, мастер сможет эффективно использовать дугу, формируя цельный сварной шов.

Читайте также: «Сварка в углекислом газе»

Ток сварки нужно выбирать минимальный, если соединяются толстые заготовки. Соответствовать должны и электроды:

• Толщина заготовки 1 мм: сила тока — 25-35 А, сечение электрода — 1,6 мм.
• Толщина элемента 1,5 мм: сила тока — 45-55 А, диаметр электрода — 2 мм.
• Заготовку в 2 мм провариваем током 65 А, диаметр электрода — 2 мм.
• Железные листы толщиной 3 мм сваривают током 75 А трехмиллиметровыми электродами.

Многие профессионалы отмечают высокую эффективность применения сварочного оборудования инверторного вида с переменным напряжением, при этом сварка ведется при высоких частотах. Малый ток исключает образование прожогов тонких заготовок и появление потеков. Важно, чтобы глубина сварочной ванны не была больше толщины металлических листов.

Когда оборудование позволяет установить стартовое напряжение, следует воспользоваться такой возможностью. Напряжение уменьшается на 20 процентов от стандартного. Таким образом получается соединить заготовки без появления дефектов в виде отверстия в начале розжига дуги. Данная технология позволяет начать сварку с области соединения.

Читайте также: «Плазменная сварка»

Когда регулировка стартового тока отсутствует, мастер зажигает электрод на толстом элементе, образуется ванна, затем электрод переносится на тонкий лист. Сверхтонкое железо соединяют прерывистой дугой.

Выполняя сварной шов, следует правильно соединять пластины. Стыковой способ имеет недостаток – образуются прожоги. Мастера рекомендуют размещать пластины внахлест, начиная соединять их с нижнего элемента. Таким образом сооружается основание для наплавляемой кромки, а элемент не прожигается полностью. Если сделать первый шаг с верхней заготовки, произойдет ее подрез.

Приваривание к толстому листу специального ободка

Следующий способ сварки металла разной толщины заключается в том, что к детали приваривается специальный обод. При дальнейшей работе он способствует более удобной работе. Единственный минус такой технологии – остаток сварочного соединения на тонком листе, он выглядит как нарост. Металлический обод, который остается, делает сварной шов неэстетичным, как и общий вид конструкции. Оптимальный вид соединения при такой методике работы – при помощи импульсной аргонодуговой сварки.

Такой метод работы обеспечивает получение высококачественного шва. Соединение не смещается, сварочная ванна получается оптимальной ширины, мастеру удобно наблюдать за сварочным швом при выполнении манипуляций.

Сварку металла разной толщины нужно выполнять по стандартному правилу: зажигать дугу, формировать ванну на толстой заготовке. Переносить край ванны на тонкий элемент нужно на доли секунды.

Приемы сварки тонкостенных конструкций

Следуйте нижеописанным рекомендациям и техникам работы, чтобы исключить появление всевозможных дефектов при сварке металла разной толщины.

• Внахлест. Когда конструктивные особенности позволяют, элементы размещают один на другой. В такой ситуации мастер должен следить за тем, чтобы исключить прожег поверхности, находящейся снизу.
• Точечное сваривание. Технология работы в этом случае заключается в том, что создаются местечковые прихватки. Мастер поджигает дугу, приваривает элемент в выбранной области и гасит ее. Затем на всем протяжении шва с шагом в 2 диаметра электрода повторяет описанные действия.
• По электроду. Когда возникает риск прожога тонкой заготовки, электрод очищают от обмазки, укладывают вдоль шва. Во время выполнения работы следует тщательно проварить данные области. Точно так же завариваются прожженные отверстия.

Чтобы соединить тонкие листы, устанавливают обратную полярность. Кабель держателя подключается к плюсу, масса к минусу. При работе обратной полярностью уменьшается количество тепловой энергии на конце электрода, в результате удается исключить прожоги. Когда необходимо соединить большую заготовку с тонким металлическим листом, дугу нужно поджечь на элементе с толстыми стенками, затем перенести сварочный шов на стык.

Отвести лишнюю тепловую энергию под тонкие детали получится, подложив медную полоску. Этот материал обладает большой теплоемкостью, поэтому исключается образование прожогов, а расплавленный металл не протекает.

Сложности и ошибки при сварке тонкого металла

Тонкими считаются элементы, толщина которых не превышает 1,5 мм. Соединять детали меньшей толщины с помощью покрытых электродов не получится даже у опытного мастера. При толщине заготовок 0,8 мм сварка считается сверхсложной и ювелирной работой. Сварщики, у которых недостаточно опыта, могут соединить тонкие металлические листы некачественно, с образованием всевозможных дефектов.

Наплывы с обратной стороны заготовки

Когда в сварочной ванне находится большое количество металла от расплавляющегося электрода, расплав попадет вниз под воздействием гравитации. В результате лицевая сторона получится чересчур гладкой, с изнаночной стороны образуются наплывы. Подобные дефекты приведут к тому, что, к примеру, по трубам не сможет нормально течь вода. Из-за подобного дефекта пропускная способность трубопровода существенно уменьшится.

Читайте также: «Как сделать флюс»

Кроме того, нужно приложить максимум усилий, чтобы отшлифовать металл на пластине. В готовой конструкции она должна плотно прилегать к плоской поверхности. Данные дефекты сварного соединения получаются из-за того, что мастер слишком медленно ведет дугу при сваривании элементов.

Прожоги

Данные сквозные дефекты появляются при соединении тонких элементов, причина заключается в том, что металл слишком быстро прогревается. Такая проблема встречается у неопытных мастеров. В результате шов получается негерметичным, его прочность заметно снижается, а деталь выглядит неэстетично. Прожоги также могут появиться потому, что сварщик слишком медленно ведет дугу.

Непроваренные области

Чтобы не допустить появления прожогов, многие мастера применяют слишком низкий сварочный ток. В результате элемент недостаточно прогревается, происходит наплавление поверх области соединения кромок. Данные швы будут непрочным, они треснут при небольшой нагрузке на излом. Кроме того, непровары делают конструкцию неэстетичной. Данный дефект может появиться в областях, где мастер вел дугу слишком быстро.

Деформация заготовки

Если соединяются тонкие металлические заготовки 1-1,5 мм толщиной, у многих мастеров возникает такой дефект, как коробление. Причина кроется в том, что металл расширяется из-за воздействия сверхвысокой температуры. Также тонкие листы во время сваривания покоробит, если неправильно подобрана сила сварочного тока, мастер ведет дугу слишком медленно, не придерживается верной последовательности работы при выполнении длинных соединений.

Перерасход электродов

Так как для соединения тонкостенных элементов применяют низкий сварочный ток, работая короткой дугой, невозможно обеспечить стабильное горение. Дуга будет прерывистой даже при малых отрывах. Чтобы повторно зажечь дугу, мастер должен непрерывно постукивать кончиком электрода по поверхности заготовки, ловя дугу, но теряя обмазку, которая осыпается. Когда защитное покрытие утрачивается, стержень прилипает, его сжигают на тестовой заготовке, в результате материал перерасходуется.

Многие неопытные мастера, проходящие обучение, сталкиваются с такой проблемой, как ожог роговицы глаз при выполнении соединения металла малой толщины. Причина заключается в том, что сварщик прихватывает элементы, сняв защитную маску. При уменьшении силы тока снижается яркость электрической дуги. Человеческий глаз просто не может увидеть ее через темное стекло маски. В результате появляется сильная боль в глазах, чувство, словно под веками находятся песчинки, на белках проступают красные сосуды.

Читайте также: «Устройство полуавтомата»

Сварка металла разной толщины является достаточно сложной работой, справиться с которой могут только опытные профессионалы. Поэтому важно начинать обучающий процесс с выполнения простейших манипуляций. Только когда будет получен опыт, можно переходить к более сложной работе.

Чтобы исключить возникновение серьезных дефектов, важно придерживаться описанного алгоритма действий, особенно если нужно соединить элементы с тонкими стенками, к примеру, приварить листовой металл к опорам при обустройстве ограждений.