Технология ручной дуговой сварки: техника шва, дуги и наплавки

Ручная дуговая сварка покрытым электродом (РДС, ММА) — это сплавление кромок за счёт тепла электрической дуги между электродом и деталью. Сам электрод плавится и даёт присадочный металл, а его обмазка при сгорании образует газ и шлак, защищающие расплав от кислорода воздуха.

Технологически у сварщика три задачи, которые он решает одновременно:

• Поджечь и удержать дугу постоянной длины — это база.
• Вести электрод с нужной скоростью, углом и колебаниями — это формирует шов.
• Компенсировать плавление электрода — равномерно подавать его к детали, чтобы длина дуги не росла.

Когда эти три действия слиты в автоматизм, шов получается ровным и проваренным. Ниже — каждый этап по порядку.

Качество шва на 80 % закладывается до поджига дуги. Подготовка:

Очистка

Зону сварки на 15–20 мм от стыка зачищают до чистого металла — щёткой по металлу или болгаркой убирают ржавчину, краску, окалину и масло. РДС терпимее к загрязнениям, чем аргон, но грязь даёт поры и непровар.

Разделка кромок

Разделка зависит от толщины:

• До 3–4 мм — кромки не разделывают, варят встык с зазором около 1–2 мм.
• От 4–5 мм и толще — снимают фаску (V-образная разделка под углом ~30° на сторону), чтобы шов провар прошёл на всю толщину.
• Толстый металл варят в несколько проходов с заполнением разделки.

Прихватки и фиксация

Детали выставляют по угольнику и фиксируют короткими прихватками через 10–30 см. Прихватки удерживают геометрию: без них металл при нагреве «уведёт» от температурных деформаций. Только после контроля геометрии варят сплошной шов.

Дугу поджигают касанием электрода о деталь и быстрым отводом на рабочую длину. Два способа:

• «Чирканьем» (как спичкой) — проводят кончиком электрода по металлу и приподнимают. Проще для новичка.
• «Впритык» (постукиванием) — касаются металла точно в точке старта и сразу отводят. Точнее по месту, но электрод чаще «залипает».

Если электрод прилип — резко качните его в сторону, чтобы отломить; не держите под током, иначе он раскалится. Поджигать дугу нужно в зоне будущего шва (в разделке или на кромке), а не на чистом металле рядом — след от поджига на готовой поверхности остаётся навсегда.

Когда дуга стабильна, начинается формирование шва. Три параметра движения:

Угол наклона

Электрод держат под углом примерно 70–80° к поверхности, с небольшим наклоном «углом назад» (в сторону, обратную движению) — так дуга поддувает шлак назад и не даёт ему затекать в ванну перед дугой. Это положение «углом назад» даёт более глубокий провар.

Скорость ведения

Скорость подбирают по ванне: расплав должен успевать формировать валик, но не растекаться. Слишком быстро — узкий слабый шов с непроваром; слишком медленно — перегрев, прожог, чрезмерный наплыв. Ориентир — ровный валик шириной 2–3 диаметра электрода.

Колебательные движения

Для узкого корневого шва электрод ведут прямо, без колебаний («ниточный» шов). Для широкого шва и заполнения разделки делают поперечные колебания:

• «Зигзаг» / «ёлочка» — для широких швов на плоскости.
• «Полумесяц» (дуга) — универсальные колебания с задержкой на кромках для провара.
• «Петля» — для вертикальных швов и хорошего прогрева кромок.

На краях колебания делают короткую задержку, чтобы кромки прогрелись и не было непровара по бокам.

Шов классифицируют по типу соединения и по положению в пространстве — от этого зависит техника.

По типу соединения

• Стыковой — детали в одной плоскости, торец к торцу.
• Угловой — детали под углом (часто 90°), шов в углу.
• Тавровый — одна деталь торцом к плоскости другой (буква «Т»).
• Нахлёсточный — детали уложены внахлёст.

По положению в пространстве

• Нижнее — шов сверху, самое простое положение. Новичку начинать только с него.
• Горизонтальное и вертикальное — сложнее, ванна стремится стечь; вертикаль варят снизу вверх с колебаниями, на пониженном токе.
• Потолочное — самое трудное, металл капает вниз; короткая дуга и минимальный ток.

Сложность растёт от нижнего к потолочному: на каждом положении ток снижают и укорачивают дугу, чтобы удержать ванну.

Наплавка — это нанесение слоя металла на поверхность детали (а не соединение двух деталей). Цель — восстановить изношенную геометрию (валы, зубья, ковши) или нанести слой с особыми свойствами (твёрдый, износостойкий).

Технология наплавки РДС отличается от обычной сварки акцентами:

• Минимальное проплавление основы. Задача — нарастить металл сверху, а не проплавить деталь насквозь, поэтому ток держат умеренным, дугу короткой, угол ближе к вертикали.
• Перекрытие валиков. Наплавляют параллельными валиками с перекрытием на 1/3–1/2 ширины предыдущего — так слой получается сплошным, без впадин.
• Специальные электроды. Для износостойких слоёв применяют наплавочные электроды (например, серии Т-590, ОЗН) с твёрдыми сплавами в покрытии.
• Контроль нагрева. Деталь не перегревают: наплавляют участками вразбивку, давая остыть, чтобы не повело и не было трещин.

После наплавки слой при необходимости обрабатывают (шлифовка, проточка) до нужного размера.

Большинство дефектов шва — следствие нарушенной техники, а не «кривого» аппарата:

• Длинная дуга. Брызги, поры, слабый широкий шов. Держите дугу короткой.
• Непровар по краям. Нет задержки на кромках при колебаниях или мал ток.
• Прожог. Слишком большой ток или медленное ведение на тонком металле.
• Шлак в шве. Затёк шлака перед дугой из-за неправильного угла или слабого тока — каждый проход отбивают от шлака перед следующим.
• Подрезы (канавки по краям валика). Большой ток и длинная дуга — снизьте ток, держите дугу короче.
• Поджиг по чистому металлу. Оставляет несмываемые «звёзды» — поджигайте в разделке.