О чем речь? Сварка в нижнем положении является одной из наиболее простых техник. Именно с нее советуют обучаться сварочному мастерству. Жидкому шлаку некуда растекаться, руки не устают – и это только часть преимуществ.
В чем преимущество? Этот способ позволяет получать аккуратные качественные швы, которые будут отвечать максимальной прочностью. Чтобы добиться эффективной обработки заготовок, необходимо знать об особенностях и тонкостях процесса данного типа сварки.
Из этого материала вы узнаете:
Кратко о сварке в нижнем положении
Сварка в нижнем положении шва считается простой операцией. При ее осуществлении электрод находится в вертикальном положении по отношению к горизонтальной поверхности соединяемых изделий. На схемах нижнее положение обозначается строчной буквой «н».
Нижнее положение сварки дет возможность получить самый качественный и прочный шов. Оно обеспечивает достаточное проплавление заготовок. Если надо соединить детали большой толщины, то при наличии выбора способа размещения нижнее положение безальтернативно.
Сварка соединений в нижнем положении – лучший вариант для начинающих работников, которые еще не имеют достаточного опыта и квалификации. Шов при этом образуется за счет опускания жидкого металла вниз под действием силы тяжести, кромки соединения предотвращают вытекание металла за пределы сварочной ванны.
Еще одно преимущество такой операции – подъем горячих газов вверх, которые выталкивают наружу шлак. Это дает возможность легко отличить его от расплавленного металла, что очень важно при освоении азов. То есть даже новички имеют все шансы получить качественный шов.
Все сказанное говорит о том, что сварка дугой в нижнем положении – идеальный вариант для обучения сварщиков. При данной операции следует знать о некоторых нюансах.
Особенности сварки в нижнем положении
Если свариваются угловые швы либо операция выполняется с разделкой кромок, то задача осложняется ограниченностью пространства.
В данном случае процесс сварки имеет следующие особенности:
- Кромки разделки исключают стекание расплавленного шлака по краям валика.
- Образуется большее удельное количество шлака, чем при соединении деталей на открытой плоскости.
- Большой объем шлака вызывает его накат на горящую дугу аппарата.
- Шлак, находящийся впереди, сходит вниз разделки, препятствуя выполнению сварочной операции. В результате возникает зашлаковка, появляются непроваренные зоны. В этих условиях лучше варить углом назад. Это особенно важно, когда к качеству соединения предъявляются повышенные требования с проведением многочисленных измерений.
Отдельное внимание необходимо уделять корню шва, включающему в себя первый валик – «сварка в зазор», и второй валик – «сварка с обратной стороны».
Читайте также: «Импульсная сварка: принцип работы, подготовка, настройка»
Прочность и аккуратность корневого соединения определяется несколькими факторами.
- Аккуратность первого корневого валика.
- Качество предварительной обработки поверхности корневого соединения под сварку следующего валика.
- Качество сварки второго корневого валика на обратной плоскости.
Рекомендации по сварке швов в нижнем положении
- При сварке в нижнем положении электродом желательно наращивать шов к себе либо слева направо. Это дает возможность наблюдать за качеством шва, горением дуги, выбирать наилучшую траекторию ее перемещения.
- Наращивать швы в таком положении лучше с формированием валиков на двух плоскостях заготовки. Так можно расплавить и расширить кромки изделий. Жидкий металл после кристаллизации образует очень прочное соединение. Для повышения прочности шва детали заваривают отдельно с каждой стороны.
- При малой толщине деталей – до 8 мм – можно варить шов в один прием. Если сечение заготовок превышает 8 мм, необходимо делать по меньшей мере два прохода. Первичный шов следует делать толщиной хотя бы 3 мм при использовании стержня такого же сечения, а остальные варят при помощи электродов сечением 4-5 мм.
Техника сварки в нижнем положении
Швы встык выполняются без разделки кромок либо с использованием V-, Х- и U-образного скоса. При этом варить можно как в один слой, так и в несколько, с учетом толщины заготовок. Необходимо контролировать равномерность расплавления обоих краев, отдельное внимание уделяется корню соединения в нижней зоне стыка.
Сварка в один проход с V-образной разделкой, как правило, делается путем поперечных перемещений электрода по всей ширине, дуга при этом должна выходить со скосов на холодную поверхность изделия. Но здесь возникает проблема: сложно проплавить корень шва одинаково по всей площади, включая случаи, когда степень притупления краев и их расстояние друг от друга непостоянны.
Величина притупления и толщина соединяемых изделий при V-образной разделке влияют на оптимальный интервал между краями деталей. По мере увеличении сечения заготовок и степени притупления растет и зазор, и наоборот. Прихватки в зазор делают длиной 10-15 см, лучше их выполнять при помощи стержней диаметром 3 мм. С учетом площади и сечения свариваемых поверхностей размер и частота прихваток рассчитываются на стадии составления чертежа. Сварщик должен следовать указаниям и выполнять работу по схеме или в соответствии с технологической картой, в которых обозначены количество и длина прихваток.
В целях обеспечения хорошего провара нижнего слоя в корне разделки следует сделать несколько проходов. Операция выполняется стержнями сечением 3-4 мм, их ведут без колебаний поперек шва. Остальные слои наплавляются с учетом сечения изделий более широким электродом с использованием поперечных смещений стержня. Для повышения качества работ необходимо каждый слой по завершении его кристаллизации очищать от шлака и брызг металла.
Читайте также: «Сварка вертикальных швов: как правильно выполнять»
Шов удобнее очищать специальной стальной щеткой, на которой имеется небольшой молоточек для отбивания шлака.
Для заполнения зазора между краями используются швы по всей его ширине либо отдельные валики. Однослойный однопроходный шов наплавляется одним проходом. При соединении толстых заготовок шов делается многослойным, то есть наплавление металла выполняется за несколько приемов. В сложных соединениях на заключительный валик (поз. 11, д на рисунке 1, представленном ниже) в некоторых случаях наносится финишный слой на всю ширину разделки, улучшающий эстетический вид соединения.
Рис. 1. Варианты выполнения сварочных швов разной ширины: (а – напроход; б – от середины к краям; в – обратноступенчатый) и поперечные сечения многослойных (г) и многопроходных (д) стыковых швов. Нумерация та же, что и в порядке выполнения соединений.
Если шов не шире 14-16 мм, то его желательно варить за один проход, так как при этом возникает меньше деформаций металла. Если заготовка толще 15 мм, то варить «напроход» каждый слой не рекомендуется, поскольку первичный слой остывает и растрескивается.
Чтобы шов мог провариться одинаково по всей ширине, необходимо наплавлять металл горкой, каскадом либо блоками. При сварке каскадом до остывания первого шва на него наносится следующий, при этом предварительно удаляется шлак в обратном направлении на длине 200-400 мм. Заполнение «горкой» похоже на каскадное, однако оно выполняется при работе в паре и при движении от середины к краям. В обоих случаях сварка является обратноступенчатой как по протяженности, так и по толщине шва, а зона сварки не остывает.
Читайте также: «Как выполнить точечную сварку своими руками»
При сварке швов в нижнем положении блоками шов наплавляется несколькими слоями на всей толщине шва. Такая технология подходит для обработки изделий из стали, которая закаливается при сварке.
Соединения с Х- или U-образным скосом краев, в отличие от V-образных, дают в 1,6-1,7 раза меньшее количество жидкого металла и угловых деформаций, улучшается качество проплава корня соединения. Соединение осуществляется так же, как и при обработке соединения с V-образной разделкой, при этом следует наплавлять валики поочередно с разных сторон. Это позволяет уменьшить количество остаточных деформаций и напряжений материала. Оптимальный зазор при использовании X-образной разделки – 3 мм.
При выполнении сварки в нижнем положении полуавтоматом на весу (как на рисунке 2, а) сделать провар корня и образовать надежный обратный валик по всей протяженности стыка сложно. В этой связи рекомендуется использовать плотно прижатую подкладку из меди либо стали (рис. 2, б – в). Стальные подкладки повышают расход материала, а в медных для создания обратного валика изготавливают формирующую канавку. В этом случае бывает сложно правильно выставить кромки параллельно друг другу.
Рис. 2. Схема соединения швов встык:
а – на весу; б – на подкладке из меди; в – на остаточной стальной подкладке; г – с подготовительным подкладочным соединением; д – удаление непровара в корне соединения для дальнейшей подварки.
При наличии доступа к корню шва с противоположной стороны и приемлемости выпуклостей на поверхности желательно подваривать корень соединением аналогичной толщины, а затем выполнить наплавление основного соединения (рис. 2, г). Иногда при появлении непроваров корня после формирования основного соединения дефект устраняется за счет разделки газовой, воздушно-дуговой строжкой или механически (рис. 2, д), а затем делается подварочный шов.
Угловые сварные соединения в нижнем положении выполняются следующими методами. Сварка вертикальным стержнем «в лодочку» (рис. 3, а) позволяет получить оптимальные параметры для образования и провара корня. По сути, эта технология сходна со сваркой стыков при V-образной разделке, поскольку шов образуется между соединяемыми деталями. Разница в том, что в данном случае критически важно как следует подготовить стыки к выполнению операции, расстояние между кромками должно быть минимальным, чтобы в него не вытекал расплав.
Рис. 3. Размещение стержня и заготовок при соединении:
а – «в лодочку»; б – в тавровом шве; в – внахлестку; г – в угловом шве.
Если швы наплавляются наклонным стержнем, то рекомендуется вести сварку углом назад. Чтобы не остались непроплавленные участки и подрезы, при соединении «в лодочку» рекомендуется вести электрод таким образом, чтобы его покрытие соприкасалось с кромкой.
При соединении с помощью наклонного электрода (рис. 3, б – г) сложно сделать требуемый провар соединения по нижней плоскости, поскольку на нее натекает жидкий металл. Такой вариант характерен для соединений с катетом не более 6-8 мм.
При сварке в нижнем положении угловых швов при помощи наклонного стержня сложно получить достаточный провар в корне, по этой причине без разделки кромок часто образуются непроваренные зоны, приводящие к последующему образованию трещин в соединении. Во избежание таких проблем в сложных швах используется разделка кромок. При сечении заготовки от 4 мм до 12 мм достаточно обработать одну сторону, а свыше 12 мм разделке подвергают обе кромки.
Читайте также: «Ацетиленовая сварка: оборудование, технология»
Тавровые и угловые соединения без скоса краев, имеющие катет свыше 10 мм, делаются однослойными, стержень перемещается по треугольной траектории с остановками на корне соединения. Для предотвращения стекания металла дугу лучше поджигать на горизонтальной поверхности.
При изготовлении соединений в несколько проходов сначала делается соединение на горизонтальной поверхности. Для каждого последующего валика жидкий металл в сварочной ванне частично удерживается предыдущим валиком.
Часто задаваемые вопросы о сварке в нижнем положении
Какую мощность сварочного тока лучше использовать при выполнении сварки в нижнем положении?
В случае использования стержня сечением 3 мм оптимальной является мощность тока примерно 100-120 А.
Допускается ли придерживать заготовку рукой при сварке в нижнем положении?
Допускается, так как свариваемые детали заземлены – это обусловлено самой схемой подключения. Характеристики тока и сопротивление тела влияния на процесс не оказывают.
Какие другие положения сварки существуют?
В промышленности сварочные работы выполняются в следующих положениях: нижнее, вертикальное, горизонтальное, потолочное. Такая ориентация и соответствующие требования к процессу закреплены в ГОСТе.
Теперь вы знаете определение понятия «сварка в нижнем положении». Этот процесс обеспечивает получение качественного соединения, из которого легко выделить шлак и газы, образующиеся в зоне расплава. Твердые края кромки позволяют избежать вытекания жидкого расплава за пределы сварочной ванны, что также способствует формирования надежного и ровного шва.
