Сварочное дело: дуговая сварка

 
М. И. Чеботарёв, В. Л. Лихачёв,  
Б. Ф. Тарасенко 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
СВАРОЧНОЕ ДЕЛО 
 
ДУГОВАЯ СВАРКА 

 
 
У ч е б н о е  п о с о б и е  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва  Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2020 

УДК 621.791(075.8) 
ББК 34.6 
       Ч-34 
 
 
 
Р е ц е н з е н т ы: 
В. П. Артемьев — зав. кафедрой материаловедения и автосервиса, 
д-р техн. наук, профессор (Кубанский государственный технологический 
университет); 
Е. И. Виневский — зав. лабораторией машинных агропромышленных 
технологий, д-р техн. наук,  
профессор (ФГБНУ ВНИИТТИ, г. Краснодар) 
 
 
 
 
 
 
Чеботарёв, М. И. 
Ч-34       Сварочное дело: дуговая сварка : учебное пособие / М. И. Че- 
ботарёв, В. Л. Лихачёв, Б. Ф. Тарасенко. – Москва ; Вологда : 
Инфра-Инженерия, 2020. – 240 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-0396-2   
 
Представлены общие сведения об организации сварочных работ, 
свариваемости различных металлов, типах сварных швов. Подробно рассмотрена электродуговая сварка, описаны источники питания сварочной 
дуги и электроды для ручной электродуговой сварки и наплавки. Уделено 
внимание вопросам безопасности и контроля качества работ.  
Для подготовки студентов и аспирантов технических специальностей. 
 
 
УДК 621.791(075.8) 
ББК 34.6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-0396-2    © Чеботарёв М. И, Лихачёв В. Л., Тарасенко Б. Ф., 2020 
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2020 
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2020 

Введение 

 
В течение последнего столетия сварка стала одним из наиболее распространенных технологических процессов в машиностроении и ремонте машин  
и оборудования. Трудно назвать какой-либо процесс, который развивался бы  
с такой же интенсивностью, а по разнообразию и объемам применения был  
бы сравним со сваркой. Конечным продуктом сварочного производства являются сварные конструкции. Сварка предоставляет широкие возможности для оптимизации конструктивных решений, снижения трудоемкости изготовле- 
ния конструкций, использования рациональных типов конструктивных элементов, позволяющих существенно уменьшить металлоемкость. Сварку, как один 
из видов получения неразъемных соединений широко применяют в различ- 
ных отраслях техники. Создание экономичных, надежных и долговечных сварных конструкций является важной научно-технической проблемой. 
В настоящее время в образовательной области математических и естественных наук действуют рамочные стандарты ФГОС ВО от 20.10.2015 №1172. 
По ряду УГСН (Математика и механика, Информационные науки, Химия)  
в 2019 году вступили в силу ФГОС ВО от 23.08.2017 №813. В связи с этим согласно ФГОС для бакалавриата и специалитета необходимы следующие компетенции: 
Универсальная компетенция Ук 1 – способность осуществлять поиск, критический анализ и синтез информации, применять системный подход для решения поставленных задач: 
Общепрофессиональные компетенции: 
 при подготовке бакалавров ОПК-1 – способность решать типовые задачи профессиональной деятельности на основе знаний законов математических и естественных наук с применением информационнокоммуникационных технологий; 
 ОПК-3 – способность создавать и поддерживать безопасные условия 
производственных процессов; 
 ОПК-4 – способность реализовывать современные технологии и обосновывать их применение в профессиональной деятельности; 
 при подготовке магистров ОПК-1 – способность выбирать технические 
средства и методы испытаний (из набора имеющихся) для решения поставленных задач а также способность планировать работу и выбирать 
адекватные методы решения поставленных задач; 

 при подготовке аспирантов ОПК-1 – способность оформить полученные научные результаты в виде работы, удовлетворяющей установленным требованиям к содержанию диссертаций на соискание учетной 
степени кандидата наук по направленности, способность представлять 
результаты проведенных исследований в российских и зарубежных периодических изданиях (в т.ч. журналах из перечня ВАК), индексируемых в базах данных РИНЦ, Scopus и Web of Science. 
Непрерывное совершенствование уровня техники вызывает необходимость 
в систематическом улучшении профессиональной подготовки сварщиков и специалистов сварочного производства, в повышении их производственной квалификации и уровня теоретических знаний. 
В пособии представлены теоретические положения для изучения студентами курса сварочного производства и ответы на максимально возможное число 
вопросов, возникающих как у сварщиков, так и у специалистов сварочного производства при выполнении различных видов дуговой сварки. 
Информация, изложенная в учебном пособии может быть использована 
для подготовки кадров для АПК и других отраслей экономики, призванных решать следующие профессиональные задачи: 
 эффективное использование сельскохозяйственной техники и технологического оборудования для получения и переработки продукции растениеводства и животноводства; 
 применение современных технологий технического обслуживания, 
хранения, ремонта и восстановления элементов технических систем для 
обеспечения постоянной их работоспособности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 1. ОРГАНИЗАЦИЯ СВАРОЧНОГО 
ПРОИЗВОДСТВА 

 

1.1. Организация сварочных работ 

 
Организация сварочных работ предусматривает специализацию и высокую организацию рабочих мест, благоприятные условия труда, хорошее обслуживание рабочих мест, эффективную организацию трудовых процессов, высокий уровень нормирования труда, своевременную аттестацию сварщиков. 
Повышению производительности труда на сварочных работах в ремонтных мастерских АПК способствуют следующие основные факторы: лучшая 
организация рабочего времени и сокращение непроизводительных затрат; механизация сварочных работ; повышение квалификации сварщиков; повышение 
квалификации инженерно-технических работников. 
Лучшее использование рабочего времени и сокращение непроизводительных затрат достигается при научной организации труда и внедрении прогрессивных форм организации сварочных работ. Здесь заложены большие резервы 
роста производительности труда, повышения качества и снижения стоимости 
работ. Научная организация труда предусматривает получение максимальных 
результатов при наименьших затратах материальных и трудовых резервов  
и предполагает, в частности, уплотнение рабочей смены, совершенствование 
организации и обслуживания рабочих мест, рационализацию приемов и методов 
труда, совершенствование форм стимулирования труда, развитие творческой 
инициативы, повышение культурно-технического уровня сварщиков. 
Важным источником роста производительности труда является ликвидация потерь рабочего времени в течение дня. 
При ремонте сельскохозяйственной техники в поле, в отличие от ремонтной мастерской, отсутствие стационарного рабочего места значительно усложняет работу сварщиков. При организации трудового процесса необходимо 
предусматривать, чтобы каждый сварщик, выполняя соответствующую его разряду работу, был загружен ею полностью и регулярно в течение всего рабочего 
дня. 
Рабочие места должны предусматривать полную безопасность работающих и необходимые санитарно-гигиенические условия труда. С одного рабочего 
места на другое рабочие должны переходить как можно реже. Планировка рабочего места должна обеспечивать удобное положение сварщика во время работы. На рабочем месте должны быть размещены необходимые приспособления, 

инструменты, материалы таким образом, чтобы не вызывать лишних движений 
сварщика и обеспечивать свободное выполнение приемов сварки. Освещенность рабочих мест должна соответствовать действующим нормам. 
При организации сварочных работ в полевых условиях, большое внимание следует уделить использованию сварочного оборудования, сроку его службы и мобильности. Этим требованиям удовлетворяют передвижные установки, 
смонтированные на закрытых одноосных или двухосных автомобильных прицепах, при использовании которых обеспечивается мобильность переброски 
оборудования с одного объекта на другой, а постоянная защита от влияния 
окружающей среды и стационарность установки на прицепе позволяют удлинить срок службы оборудования. 
Организация рабочих мест сварщиков должна предусматривать обеспечение и правильную расстановку приспособлений, сварочного и вспомогательного 
оборудования. Сварщики должны быть обеспечены исправным инвентарем и инструментом. Сварку конструкций, так же как и сборку, как правило, следует производить на подставках высотой 600–650 мм с ровной рабочей поверхностью. 
Сварочные трансформаторы необходимо устанавливать на металлической 
площадке высотой 100 мм, шириной 800 мм. Ширина площадки определяется 
количеством трансформаторов, устанавливаемых на ней. Трансформаторы 
устанавливаются открыто без ограждений, что обеспечивает свободный доступ 
для регулирования силы тока, их ревизии и ремонта. Сварочные преобразователи устанавливают на полу вдоль стен мастерской. 
Для сварки высоких конструкций на рабочем месте должны использоваться инвентарные лестницы из алюминиевых сплавов. Инструмент и принадлежности должны храниться в шкафах, которые устанавливаются у стен. 
Для создания благоприятных условий труда сварщиков необходимо обеспечить постоянную работу приточно-вытяжной вентиляции с целью уменьшения загазованности воздушной среды. 
При сварке внутри замкнутых конструкций необходимо обеспечить индивидуальную вентиляцию, освещение переносными лампами с напряжением не 
более 12 В, выполнение сварочных работ в диэлектрических галошах и на резиновом коврике. Электросварочное оборудование, стеллажи и свариваемые конструкции должны быть надежно заземлены. 
При выполнении сварочных работ в одном помещении с другими работами должны быть приняты меры, исключающие возможность воздействия опасных и вредных производственных факторов на работающих. При выполнении 
сварки на разных уровнях по вертикали должна быть предусмотрена защита 
персонала, работающего на ниже расположенных уровнях, от случайного падения предметов, огарков электродов, брызг металла и т. п. 

При сварке изделий с подогревом рабочее место должно быть специально 
оборудовано экранами, укрытиями для подогретого изделия или панелями  
радиационного охлаждения, обеспечивающими снижение облучения сварщика  
в соответствии с требованиями санитарных норм микроклимата производственных помещений. 
При выполнении работ в сборочно-сварочных цехах в холодный период 
года заготовки и изделия, подлежащие сварке, должны подаваться в цех заранее, чтобы к началу сварки их температура была не ниже температуры воздуха  
в цехе. 
 

 
1.2. Рабочее место сварщика.  
Сварочное оборудование 
 
 
Рабочим местом сварщика называется закрепленный за рабочим или бригадой рабочих участок производственной площади, который оснащен оборудованием и инструментом в соответствии с требованиями технологического процесса, в данном случае сварки, а также требованиями техники безопасности 
(рисунок 1.1). 

 

Рисунок 1.1.  Рабочее место сварщика ручной дуговой сварки 

Места проведения сварочных работ разделяют на постоянные и врменные. 
Постоянные (стационарные) места предназначены для работ, которые выполняются в специально оборудованных цехах, мастерских и т. д. 
Временные рабочие места сварщика применяют для работ, которые выполняются непосредственно на оборудовании или установках, которые невозможно 
переместить к сварочному посту. Такие места должны быть отгорожены огнестойкими ширмами, щитами и обеспечены средствами первичного пожаротушения и огнетушителями. Кроме огнетушителя рабочее место сварщика оборудуется ящиком с песком, ведром и другими средствами пожаротушения. 
В зависимости от типа и габаритов свариваемой конструкции, организации сварочного участка и т. п. постоянные рабочие места сварщиков могут быть 
стационарными или нестационарными. 
На стационарных рабочих местах свариваемые изделия, как правило, небольших габаритов и масс, подаются и убираются с рабочего места подсобными 
рабочими, а сварщик при выполнении сварки находится в ограниченном кабиной рабочем месте. 
На нестационарных рабочих местах изделие при сварке неподвижно,  
а сварщик перемещается от шва к шву по изделию, или перемещается от изделия к изделию. В этом случае, как правило, свариваются крупногабаритные  
и тяжелые изделия. 
В зависимости от типа рабочего места сварщика определяется и его организация, а также оснащенность его оборудованием и инструментом. Рабочие 
места сварщиков комплектуются: 
 стационарные рабочие места: сварочным оборудованием, устройствами для сварки и инструментом; приспособлениями для подачи и 
уборки деталей; приспособлениями для крепления или размещения 
деталей при сварке; устройствами для вентиляции, как правило, стационарными; кабиной сварщика; 
 нестационарные рабочие места; сварочным оборудованием, устройствами для сварки, инструментом; приспособлениями для крепления 
или размещения узлов или изделий при сварке; устройствами (переносными) для защиты зоны сварки от излучения дуги. 
От правильной организации рабочего места сварщика, оснащенности его 
необходимым оборудованием, инструментом и приспособлениями, правильного 
размещения этого оборудования на рабочем месте зависит и эффективность его 
труда и производительность. 
Основными элементами организации труда сварщиков на рабочих местах, 
от которых зависит наивысшая производительность труда и высокое качество, 
являются следующие: 

 своевременность получения задания; 
 наличие соответствующего оборудования – поддержание его в работоспособном состоянии и правильное его размещение; 
 своевременность доставки на рабочие места материалов, заготовок, 
деталей и др.; 
 высокая надежность оборудования и высокое качество материалов; 
 действенный контроль качества сварных соединений; 
 поддержание на рабочем месте надлежащего порядка. 
К оборудованию рабочего места сварщика дуговой сварки относятся: 
щиты и кабины для защиты окружающих от лучей сварочной дуги; рабо- 
чий стол; приспособления для защиты сварщика от лучей сварочной дуги  
и брызг расплавленного металла, инструменты; сборочно-сварочные приспособления. 
Щиты. Рабочее место электросварщика ограждается щитами из огнестойкого, прочного и токонепроводящего материала. Обычно щиты представляют 
каркас, обшитый фанерой, которая покрыта огнестойким матовым составом, не 
отражающим лучи электрической дуги. Высота щита около 2 м. 
Сварочные кабины. Работы электросварщик должен производить в кабинах размером 2  2,5 м с открытым верхом и высотой стенок кабины не менее 
2 м, зазором между полом и стенками кабины не менее 50 мм, при сварке с использованием защитных газов – не менее 300 мм. Этот зазор должен быть 
огражден сеткой из негорючего материала с размером ячеек не более 1  1 мм. 
Каркас кабины может быть сделать из металла, а стены – из различных огнестойких материалов. 
Дверной проем в кабине закрывают брезентовой шторкой на кольцах, пропитанным огнестойким составом, например раствором алюмокалиевых квасцов. 
Пол в кабине должен быть из огнестойкого материала (кирпич, бетон, це- 
мент). 
Стенки окрашивают в светло-серый цвет красками, хорошо поглощающими ультрафиолетовые лучи (цинковые или титановые белила, желтый крон). 
Освещенность кабины должна быть не менее 80–100 лк. Кабину оборудуют 
местной вентиляцией с воздухообменом 40 м3/ч на каждого рабочего. Вентиляционный отсос должен располагаться так, чтобы газы, выделяющиеся при сварке, проходили мимо сварщика. 
В кабине устанавливают источник сварочного тока, металлический стол  
с решеткой и вытяжным зонтом, стул с подъемным винтовым сидением, стеллажи для сварочной проволоки, электродов и других необходимых инструментов и материалов. Если сварка выполняется в среде защитного газа, то должно 
быть предусмотрено место для баллонов. 

Рабочий стол сварщика. Для сварки 
небольших по размерам и массе изделий целесообразно пользоваться рабочим столом. 
Сварочный стол является основным рабочим 
местом сварщика. Столы бывают неповоротными, поворотными (рисунок 1.2) и подъемно-поворотными. Столы могут быть оборудованы устройствами для отсоса вредных 
газов и аэрозолей, образующихся при сварке, 
встроенным вентилятором (рисунок 1.3). 
Высота стола – 0,5–0,6 м для работы сидя и 
около 0,9 м для работы стоя. Крышка стола 
площадью 1,0 м2 изготовляется из листовой 
стали толщиной 15–20 мм или, лучше, из 
чугуна толщиной около 25 мм (чугунная 
крышка стола не коробится от нагревания).  
К нижней части крышки или к ножке стола приваривается стальной болт  
диаметром около 20 мм для крепления токоподводящего кабеля. В столе  
имеется карман для хранения электродов и два ящика, из которых один пре- 
дназначен для хранения инструмента, а другой – для хранения докумен- 
тации. 
Приспособления для защиты сварщика от лучей сварочной дуги и брызг 
расплавленного металла. Для выполнения сварки сварщик обеспечивается специальной одеждой, приспособлениями, инструментом и другими принадлежностями: 
 электросварщики ручной дуговой сварки и газосварщики – костюмом 
брезентовым или кожанным, щитоком защитным (маской) или защитными очками при газосварке, ботинками кожаными, рукавицами 
брезентовыми (крагами); 
 электросварщики полуавтоматической и автоматической сварки – костюмом хлопчатобумажным, галошами диэлектрическими, очками 
защитными, рукавицами брезентовыми, перчатками. 
Несмотря на разнообразие форм костюмов сварщика, все они подчи- 
няются единым требованиям, установленным на основании условий выполне- 
ния сварочных работ. Одежда сварщиков должна быть без манжет. Брюки  
заправлены поверх ботинок, чтобы в них не попадали брызги расплавлен- 
ного металла. Опыт показывает, что куртка и брюки удобнее, чем комбине- 
зон. Для лучшей защиты ног применяют дополнительные кожаные защитные 
чехлы. 

 
Рисунок 1.2. Сварочный стол 
ССВП-2 с поворотной плитой