Для защиты тела от ожогов применяют брезентовый костюм, брезентовые рукавицы и кожаную или валяную обувь. Карманы костюма прикрыты клапанами, т. к. искры от сварки могут попадать внутрь одежды или обуви.
Инструменты и принадлежности
Молоток, зубило, металлические щетки, зажимы типа струбцин, пенал для электродов диаметром 50–70 мм, длиной 300 мм. Понадобятся также углошлифовальная машинка («болгарка») и электродрель. Далее при профессиональной работе вы сами определите необходимый комплект инструмента.
Электроды
Электроды металлические (плавящиеся) выпускают и маркируют согласно ГОСт 9466–75.
Классифицируют: по марке металла, количеству покрытия, нанесенного на стержень, химическому составу стержня и покрытия, характеру шлака, механическим свойствам металла шва.
ГОСТом установлены диаметры электродов от 1,6 мм до 12 мм. Мы рассматриваем электроды, используемые для бытовых целей.
Стали углеродистые можно условно разделить на:
• хорошо сваливаемые стали: Ст.0; 1; 2; 3; 4 (ГОСТ 380–71); 08; 10; 15; 20; 25 (ГОСТ 1О5О–88);
• удовлетворительно свариваемые стали: Ст.5 (ГОСТ 1050–88);
• ограничено свариваемые стали: Ст.6; 7 (ГОСТ 380–71); 40; 45; 50 (ГОСТ 1050–88);
• плохо свариваемые стали: 60Г; 65Г; 70Г; 70; 75; 80; 80; 85 (ГОСТ 1050–88).
Поэтому существует большое количество марок электродов и покрытий для них. Для сварки углекислородистых сталей ГОСТом предусмотрены 9 типов электродов:
Э38, Э42, Э42А, Э46, Э46А, Э50, Э50А, Э55, Э60.
Для сварки легированных конструкционных сталей повышенной и высокой прочности выпускают 5 типов электродов:
Э70, Э85, Э100, Э125, Э150.
Существует (кроме вышеперечисленных) еще 9 типов для сварки теплоустойчивых сталей. В обозначении цифры указывают гарантированный предел прочности металла шва в кгс/мм2. Буква «А» в обозначении указывает на повышенные пластические свойства.
Электроды для сварочных работ являются самым расходуемым материалом. Надо заметить, что качество поставляемых материалов может меняться в разных партиях. Условия хранения, транспортировки и срок давности изготовления влияют на качество сварочного шва в худшую сторону. Рекомендуется перед началом работ прокаливать электроды при температуре 120–150 °C не менее 30–40 минут. Если электроды долго хранились сырыми, то они покрываются белыми пятнами; такие электроды трещат, плохо «варят», разбрызгивают металл. При сколотой или обсыпанной обмазке, особенно на кончиках, возникают проблемы при зажигании дуги.
Кстати, в домашней газовой духовке (не СВЧ!) при 250 °C за 30 минут тоже можно просушить электроды.
ВНИМАНИЕ! Нижеприведенная информация важна для качественной сварки.
Условное обозначение электрода состоит из следующих данных:
(1) тип электрода. Обозначается буквой «Э» и цифрой, обозначаюшей гарантированный предел прочности металла шва в кгс/мм2, например, «Э42»;
(2) марка электрода – это его промышленное обозначение, как правило, характеризующее стержень и покрытие. Например, типу Э42 соответствует несколько марок электродов: ОМА–2, АНО–6, МЭЗ–0 и др.;
(3) диаметр стержня электрода (цифра – толщина в мм);
(4) обозначение типа свариваемой стали:
буква «У » – для ручной дуговой сварки низколегированных и конструкционных сталей с временным сопротивлением на разрыв до 60 кгс/мм2;
буква «Л » – для легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 60 кгс/мм2;
буква «Т » – для легированных теплоустойчивых сталей;
буква «В » – для высоколегированных сталей с особыми свойствами;
(5) значение толщины покрытия: вторая буква после обозначения типа стали обозначает толщину покрытия:
«М » – тонкое покрытие – слой покрытия 0,1–0,25 мм на сторону;
«С » – среднее покрытие;
«Д » – толстое. Слой покрытия 0,5–2,5 мм на сторону;
«Г » – особо толстое покрытие.
(6) обозначения группы качества изготовления. По качеству и точности изготовления, состояния поверхности покрытия, качеству шва электроды делятся на группы: 1, 2, 3.
(7) группа индексов характеристики шва;
(8) тип покрытия электрода: (буквенное сокращение):
«А » – руднокислое или кислое (АНО–1, СМ–5 и др.). Содержит окислы железа и марганца – полевой шпат, ферромарганец. Эти окислы выделяют кислород, и для уменьшения его действия вводят раскислители в виде ферросплавов. Такой тип покрытия дает малую вязкость и пластичность, а также пониженное содержание легирующих примесей;
«Р» – рутиловые (АНО–3, 4; ОЗС–3, 4, 6; МР–3, 4 и др.). Рутил – это диоксид титана. Рутил является шлакообразующим. Вместо рутила используют магнезит, полевой шпат, мрамор, ферромарганец (легирующий элемент). Рутиловые покрытия менее вредны при сварке для дыхания;
«Ц» – целлюлозные (ВСЦ–1,2; ОЗЦ–1 и др.). Состоят из целлюлозы в качестве газообразующих и связующих веществ. В качестве раскислителей применяют ферромарганец, ферросилиций. Создают хорошую газовую защиту и образуют малое количество шлака;
«Б» – основные (УОНИ–13, ДСК–50, ОЗС–2 и др.). Эти покрытия не содержат оксидов железа и марганца, что позволяет легировать наплавляемый металл. Покрытия содержат плавиковый шпат, мрамор, магнезит (т. е. СаF и СаСО3). В качестве раскислителей применен ферротитан, ферромарганец, ферросилиций;
«П» – прочие;
«XX» – смешанный тип, например АЦ;
(9) пространственное положение сварки (цифра после типа покрытия);
«1» – для всех положений;
«2» – для всех положений, кроме вертикального положения сверху вниз;
«3» – для нижнего положения, горизонтального на вертикальной плоскости, вертикального снизу вверх;
«4» – для нижнего положения и верхнего в «лодочку»;
(10) род тока, полярность напряжения холостого тока (см. цифры в таблице ниже):
Пример: Э46–АН0–21–3,0–УД2//Е430 (3) – Р11.
Это электроды типа Э46 с пределом прочности металла шва 46 кгс/мм2. Марка электродов АНО–21 для сварки углеродистых низколегированных стали. Диаметр стержня 3,0 мм. Подходят для сварки низколегированных и конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву 60 кгс/мм2 и с толстым покрытием, о чем говорит индекс УД. Вторая группа качества. Главное, что есть, Е430(3). Особенно важно, что покрытие из рутила (диоксид титана). Варить можно этими электродами в любом положении током любой полярности с напряжением холостого хода в пределах 50 В.
Есть еще одна маркировка по ГОСТу 9466–75. Она включает марку электрода, диаметр стержня, группу качества и ГОСТ. Например: «УОНИ–13/65–3, 0–2 ГОСТ 9466–75. Это означает: электроды марки УОНИ–13 с пределом прочности металла шва 65 кгс/мм2. Диаметр электрода 3 мм.
На Западе сотни типов электродов также разделены на группы в соответствии с Международной организацией стандартов. Например: Аn Е4322R означает: электрод для электродуговой сварки (индекс Е). Первые две цифры означают прочность при растяжении металла электрода, а две последние – его расширение и ударную прочность. Буква «R» означает материал покрытия – рутил.
По Международной классификации электроды подразделяют по механическим свойствам шва, типу покрытия, положению шва в пространстве, роду тока и полярности.
Тип покрытия обозначают буквами:
А – руднокислое;
В – основное (фтористо-кальциевое);
С – органическое (целлюлозное);
О – окислительное;
К – рутиловое;
V – специальное.
Почему на этом вопросе мы остановились более подробно? Потому что это весьма важно. Рассмотрим, например, толщину покрытия.
Тонкое покрытие облегчает возбуждение дуги и стабилизирует ее горение. Тонкое покрытие не создает защиты для расплавленного металла и потому применяется для неответственных сварных швов. Шов при этом получается хрупкий, пористый с различными включениями неметаллов. Металл в месте шва окисляется и азотируется. Тонкое покрытие содержит углекислые соли: мел, поташ, углекислый барий. Эти вещества содержат молекулы калия, натрия, кальция, бария, стронция, лития, которые легко ионизируются в воздушном промежутке дуги.
Толстое покрытие применяют для соединений высокого качества. Обычно в состав качественных (толстых) покрытий электродов входят следующие группы компонентов:
• стабилизирующее или ионизирующее покрытие;
• газообразующее покрытие;
• раскисляющее покрытие;
• шлакообразующее покрытие;
• легирующее покрытие;
• связующие или клеящие компоненты.
Рассмотрим влияние самих покрытий на качество сварки.
Кислое покрытие сильно окисляет металл шва кислородом и водородом, что сказывается на прочности шва. Металл шва имеет относительно малую вязкость и пластичность. Достоинство – в плотном шве и возможности вести сварку переменным и постоянным током любой полярности. Металл шва обладает большей ударной вязкостью и малой склонностью к образованию и старению трещин. Работа такими электродами требует высокого мастерства сварщика. Применяются для ответственных видов сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Электроды обладают хорошими сварочно-технологическими свойствами, т. к. позволяют вести сварку в любом пространственном положении. Возможна сварка по ржавчине и окалине. Металл шва по составу соответствует кипящей стали. Недостаток: высокая токсичность соединений марганца, поэтому производство таких электродов сокращается.
Основное покрытие позволяет вести сварку для больших сечений при обратной полярности постоянным током. Шов имеет при этом малую склонность к образованию кристаллизационных и холодных трещин. Сварочно-технологические свойства ограничены. Но при наличии ржавчины металл шва склонен к образованию пор, поэтому требуется температурная прокалка (400–450 °C) перед сваркой.
Наплавленный металл хорошо раскислен и по составу соответствует спокойной стали. Применяется для сварки ответственных конструкций из сталей всех классов. Возможно дополнительное легирование шва через покрытие.
Рутиловое покрытие придает шву плотность. Сварка ответственных конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Наплавленный металл по составу соответствует полуспокойной стали. Позволяет проводить сварку по кромке при наличии ржавчины. Высокая устойчивость дуги для формирования сварных швов в любом пространственном положении. Незначительное разбрызгивание металла на постоянном и переменном токе. Меньшая токсичность по сравнению с другими видами.
Органическое (целлюлозное) покрытие. Применяется для сварки низкоуглеродистых сталей. Металл шва имеет пониженную пластичность. Подходит для сварки в любых пространственных положениях на постоянном и переменном токе для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Наплавленный металл по составу соответствует полуспокойной или спокойной стали.
Сварочный кабель
Сварочный кабель подбирают соответственно силе тока. Обычно для малых токов до 200 А рекомендуется провод сечением 25 мм2. Провод марки типа ПРГ – «провод резиновый гибкий» или типа ПРНГ – «провод резиновый нейритовый гибкий». Сварочный кабель сплетают из нескольких сотен медных жил. Эти проволочки диаметром 0,18–0,2 мм отжигают при изготовлении и лудят. Итак, максимальная длина сварочного кабеля не более 30–40 метров. Дело в том, что падение напряжения в цепи равно:
U1=1,73 × I × Rуд × L/S,
где: U1 – падение напряжения (В);
I – сварочный ток (А);
Rуд. – удельное сопротивление проводов (Ом×м);
L – длина провода (м);
S – площадь сечения провода (м2).
Если при расчетах падение напряжения больше 5 %, тогда увеличивают сечение кабеля.
Провод сетевой
Итак, после расчетов получили потребляемую сварочным аппаратом мощность.
Теперь по закону Ома определим ток, текущий по цепи, разделив мощность аппарата (Вт) на напряжение сети (В). Например, мощность равна 4000 Вт, напряжение в сети 220 В, тогда ток, потребляемый аппаратом, равен: 4000: 220 = 18,2 А. Для медных проводов можно приближенно считать токовую нагрузку 1 мм2 на 10 А. Тогда для нашего примера сечения провода в 2 мм2 вполне достаточно.
Литература
1. Бадьянов Б. Н. Сварочные процессы в электронной технике. – М., «Высшая школа». – 1988.
2. Геворкян В. Г. Основы сварочного дела. – М., «Высшая школа».
3. Дальский А. М. Технология конструкционных материалов. «Машиностроение». – 1985
4. «Делаем САМИ». – 2000. – № 2. – с. 18–19.
5. Ландо С. Я. Восстановление автомобильных деталей. М., «Транспорт». – 1987.
6. Маслов В. И. Сварочные работы. Учебник для проф. образования. – М., 1999.
7. Мезенин В. К. Парад всемирных выставок. – М., «Знание». – 1990.
8. Металловедение / под ред. Е. В. Эхиной. – М., «Металлургия». – 1990.
9. «Млад конструктор» (Болгария) – 1982. – № 10. – c. 12–13
10. «Млад конструктор» (Болгария) – 1983. – № 10. – с. 21–23.
11. «Моделист-конструктор». – 1979. – № 2. – с. 24–25.
12. Ниппель Ф. Мастеру на все руки. – М., «Мир» – 1993. – с. 246–253.
13. Пестриков В. М. Домашний электрик и не только. – СПб., «Наука и техника». – 2002.
14. «Радиолюбитель». – 1993. – № 5. – с. 22–24.
15. Работа с металлом. – Челябинск, «Урал». – 1998.
16. «САМ». – 2001. – № 6.
17. «САМ». – 2002. – № 7.
18. «САМ». – 2004. – № 4.
19. Справочник сварщика и газорезчика / под ред. профессора Г. Г. Чернышева. – М. – 2004.
20. Справочник сварщика / под ред. профессора В. В. Степанова. – М., «Машиностроение». – 1974.
21. Устройство питания сварочной дуги «Разряд-150/250» / Техническое описание.
22. Физическая энциклопедия. – М., «Советская энциклопедия». – 1988.
23. Электромагниты переменного тока. – М., «Энергия». – 1968.
24. Эраносян С. А. Сетевые блоки питания с высокочастотным преобразованием. – Л., «Энергоатомиздат». – 1991.
25. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике. – М., «Наука». – 1990.