Сила зварювального струму: розбираємося в нюансах налаштування

З цього матеріалу ви дізнаєтеся:

• Важливість сили зварювального струму
• Розрахунок сили зварювального струму залежно від типу електрода
• Додаткові фактори, що впливають на силу зварювального струму
• Популярні марки електродів під різну силу зварювального струму

Про що йдеться? Сила зварювального струму - це ключовий параметр при зварюванні металу, адже від нього залежать якість і довговічність з'єднання. Зварювальники-початківці найчастіше помиляються у виборі цієї величини, отримуючи на виході непровари та інші дефекти.

Як вибрати? Сила струму визначається такими зовнішніми факторами, як вид металу, що зварюється, його товщина, напрямок шва і тип струму. Але найголовнішими критеріями вибору будуть тип і розміри використовуваних електродів.

Важливість сили зварювального струму

Для визначення кількості теплової енергії, що виділяється, використовують формулу:

Q = (I^2) × R, у якій: I - сила струму; R - опір.

Від цих параметрів залежить, на яку глибину проплавиться під час зварювання метал. Від амперажу в цьому разі залежить міцність шва і можливість появи зон непровару.

Перевищення потрібних значень веде до того, що зварювальна ванна через прогорілі наскрізь стінки починає пропускати назовні розплавлений метал.

Тільки з урахуванням цілої низки умов можна визначити, якою має бути сила зварювального струму. Розглянемо, як різні чинники впливають на процес:

• Одним із критеріїв є діаметр головного витратного матеріалу - електродів. Чим він вищий, тим більші необхідні значення амперажу. У середньому, це +30 ампер на кожен міліметр. Упаковка витратних матеріалів повинна містити інформацію про діапазон робочих струмів.
• Також сила струму, необхідна для зварювання, залежить від товщини зварюваних частин. Що товстіший метал підлягає зварюванню, то більший діаметр стрижнів необхідний для роботи. Відповідно, збільшується ампераж. Це викликано необхідністю більшої кількості теплової енергії для того, щоб розплавити кромки більш товстих заготовок. Також вибір сили зварювального струму здійснюється з урахуванням загальних розмірів деталей. Крайки зі знятими фасками тонші на стику, що дає змогу знизити ампераж.

Наступний важливий фактор - особливості зварного шва. Зварювання може бути:

• однопрохідним;
• багатопрохідним.

Другим типом з'єднання користуються, з'єднуючи товсті деталі. При цьому для кожного з шарів змінюють діаметр стрижня, змінюючи, відповідно, і налаштування за амперажем. У кореневій частині використовують електрод діаметром 3 мм, далі користуючись більш товстими.

На те, яка сила зварювального струму використовується в кожному конкретному випадку, впливає і положення швів у просторі.

Рекомендовані величини:

• для нижніх - 100 % рекомендованого амперажу;
• для вертикальних - 85-90 %;
• для стельових - 75 %.

Зварювання постійним струмом можна проводити з двома видами полярності:

• прямої, коли до електрода підведений мінусовий полюс;
• зворотною, якщо "мінус" під'єднаний до заготовки.

Від способу підключення залежить те, як розподіляється температура по довжині дуги, а отже, знадобиться і налаштування за силою струму.

Розрахунок сили зварювального струму залежно від типу електрода

Сила зварювального струму в кожному конкретному випадку вибирається, виходячи з таких параметрів, як марка і діаметр електродів, просторове положення швів, особливості з'єднань, товщина і марка зварюваних деталей. Також сила струму, що виставляється, залежить від температурних умов, у яких здійснюється зварювання.

Показники якості та надійності зварних швів значною мірою залежать від обраного зварювального струму. Щоб забезпечити стабільний зварювальний процес, слід брати до уваги всі перераховані параметри і здійснювати зварювання деталей, встановлюючи оптимальний ампераж.

Отже, слід запам'ятати, що між зварювальним струмом і діаметром електродів існує взаємозв'язок.

Вибір сили струму під час зварювання вимагає відповідального підходу, оскільки помилка з великою часткою ймовірності стане причиною дефектів шва. Коли сили зварювального струму не вистачає для того, щоб проплавити краї заготовок, по шву утворюються ділянки непроварів і несплавлень. Якщо ж ампераж занадто великий, існує ймовірність пропалити метал наскрізь.

Визначити необхідну силу струму для зварювання нескладно, оскільки на упаковках витратних матеріалів, у спеціальній літературі та в збірниках нормативів можна знайти потрібну інформацію. Наведена нижче таблиця містить рекомендації з налаштування амперажу.

Як уже було сказано, наведені значення підлягають корекції залежно від розташування швів у просторі. Вертикальні та стельові шви слід варити, знизивши зварювальний струм на 10-15 %. Також важливо врахувати, що для таких з'єднань потрібно використовувати електроди не товщі 4 мм. Якщо врахувати ці рекомендації, можна очікувати нормального перебігу процесу зварювання без ризику пропалити метал або отримати непровар.

Регулювання напруги зварювальної дуги розглядати не будемо, оскільки сучасні апарати забезпечені автоматизованою функцією налаштування цього параметра.

Таблиця 1. Діаметр електродів при зварюванні встик

Таблиця 2. Діаметр електродів для кутових і таврових з'єднань

Формула для визначення сили зварювального струму:

Iсв = πdэ2 × J / 4, де dе - діаметр електрода; J - допустима густина струму.

Приблизні значення сили струму можна визначити за такими формулами:

Iсв = k × dе, Iсв = k1 × dэ1,5, Iсв = dэ × (k2+α × dэ), де: к1; к2 і α - емпіричні коефіцієнти: к1 = 20-25; к2 = 20 і α = 6.

Зварювальний струм, рекомендований для стрижнів різного діаметра:

Додаткові фактори, що впливають на силу зварювального струму

Приступаючи до зварювання металевих деталей, насамперед необхідно переконатися, що напруга в мережі достатня для роботи. У нормі вона має бути в межах 220-230 В. Якщо напруга менша за ці значення, слід підвищувати силу струму, особливо якщо вона просіла нижче 180 В.

Під час проведення зварювальних робіт важливо враховувати, що використання подовжувача призводить до досить значних втрат амперажу. Чим меншого перерізу жили в кабелі, тим істотніші втрати. Також у разі використання проводів із недостатнім діаметром жил багаторазово зростає навантаження на них, що веде до перегріву і навіть можливого загоряння.

Необхідність зменшення сили зварювального струму при зварюванні вертикальних або стельових швів, про яку згадувалося вище, пов'язана з тим, що потрібно уникнути стікання рідкого металу під дією сили тяжіння.

Популярні марки електродів під різну силу зварювального струму

Найважливіші і такі, що потребують окремої уваги, параметри, від яких залежить якість з'єднання і стабільність процесу зварювання, - перетин стрижня і ампераж. Зварювальникам-початківцям складно визначитися з правильним вибором і поєднанням цих показників. Перед початком робіт новачкам слід уважно ознайомитися з відповідними довідниками і таблицями, де вказані налаштування для різних випадків.

Майстер, крім знання налаштувань зварювального струму на інверторі, повинен добре розбиратися в різних марках електродів для зварювання змінним і постійним струмом.

Розглянемо найпоширеніші типи і марки витратних матеріалів для зварювання:

• МР-3С - ці електроди дуже популярні через їхню універсальність. Такі стрижні можна застосовувати для роботи як з постійним, так і зі змінним зварювальним струмом. Рутиловий шар, яким вкрито поверхню електродів, слугує надійним захистом від зашлаковування та окислення.
• АНО-37 - стрижні, рекомендовані для роботи з вуглецевою і низьковуглецевою сталлю. Вони дають змогу без труднощів справлятися зі значними зазорами між з'єднуваними деталями. Для цих витратних матеріалів, як і для МР-3С, характерне легке займання дуги і здатність працювати при відносно низькій напрузі. Упаковка електродів забезпечена докладною інструкцією з вибору амперажу при роботі з електродами різного перетину. Такими розхідниками можуть без особливих проблем користуватися зварювальники без великого досвіду, отримуючи шви гідної якості. З недоліків варто згадати низьку чутливість електродів до забруднень і корозії.
• ОК 46.00 - витратні матеріали, рекомендовані для роботи з деталями з вуглецевої сталі. Одними з основних переваг таких стрижнів є легке займання дуги і здатність працювати по погано очищеному металу. Відмінно справляються з широкими зазорами між зварюваними частинами і слабо розбризкують розплавлений метал. Добре поводяться при зварюванні вертикальних і стельових швів.
• ОЗС-4. Ці електроди також призначені для роботи з вуглецевим металом, не бояться забруднених і іржавих поверхонь. Окремо варто згадати, що такі витратні матеріали можна застосовувати для зварювання вологих деталей. Легко запалюють дугу і забезпечують її стабільність протягом усієї роботи. Упаковка містить інструкцію із зазначенням параметрів струму для стрижнів різних діаметрів. Такими електродами часто користуються для з'єднання товстих деталей.
• LB-52U - стрижні, що мають низку безперечних переваг. Для них характерні низька витрата, мінімальне розбризкування розплаву, стабільність горіння дуги за різних напруг зварювального струму і високі механічні показники.
• АНО-4. Ці витратні матеріали призначені для роботи з деталями з вуглецевих сталей. Добре поводяться при зварюванні погано очищених, іржавих вологих заготовок. Відмінно запалюють дугу і забезпечують стабільність її горіння під час зварювання. Забезпечують високу міцність зварних швів і малочутливі до коливань довжини дуги. Недоліком таких електродів майстри вважають деяку схильність до пороутворення.

Силу зварювального струму при ручному дуговому зварюванні зазвичай без зусиль можна визначити за інструкціями, що додаються до всіх витратних матеріалів для зварювальних робіт. Такі керівництва містять вказівки щодо вибору значення струму для інвертора та інших типів зварювальних апаратів під час роботи стрижнями різних діаметрів. Майстри визначають потрібну силу струму, аналізуючи показники, про які ми детально поговорили вище.

02.10.2022