Приварил, стукнул, развалилось: почему так происходит? Проанализировал главные ошибки сварщика

Картина, знакомая каждому начинающему: красивый, ровный шов,
легкий удар молотком для снятия шлака — и вся конструкция с жалким звоном
рассыпается. Это не невезение и не «плохие электроды», а столкновение с
базовыми законами физики. В этой статье я проанализировал главные ошибки,
которые к этому приводят, и постарался систематизировать свой и чужой опыт,
чтобы объяснить, почему так происходит на уровне физики и химии. Сразу скажу,
что речь пойдет о ручной дуговой сварке (MMA) самыми распространенными
рутиловыми электродами (типа МР-3С, АНО-21).

Ошибка скорости: почему «аппликация» маскируется под шов

Основная ошибка новичка — страх прожечь металл, который
ведет к избыточной скорости. Чтобы произошло настоящее сплавление, нужно
вложить в точку стыка достаточное количество тепловой энергии (Джоулей) для
расплавления не только электрода, но и кромок деталей.

При высокой скорости этого не происходит. Тепла хватает лишь
на плавление стержня электрода. Его жидкий металл просто падает на практически
холодные кромки и прилипает к ним, как горячий пластилин. Это не сварка. Это
создание «аппликации», которую сверху красиво прикрывает шлаковая корка.
Никакой диффузии атомов, никакого сплавления.

Если шов отвалился, осмотрите
излом. На поверхности деталей нет рваных «кратеров»? Отвалившийся валик с
обратной стороны гладкий? Это 100% непровар.

Ошибка энергии: как недобор тока и путаница с полярностью
убивают провар

Логика «поставлю ток поменьше» — прямой путь к ошибке выше.
Мощность дуги прямо пропорциональна силе тока. Низкий ток = маломощная, «вялая»
дуга.

Предвосхищая контраргумент: «Я и на малом токе варю,
просто медленнее веду!» До определенного предела. На критически низком токе
дуга нестабильна, приходится «тыкать» электродом в деталь, что приводит к
залипанию и шву с кучей шлаковых включений.

Ключевой момент — полярность тока, где кроется масса
заблуждений. Согласно фундаментальным законам физики сварочной дуги,
распределение тепла на постоянном токе (DC) неравномерно: большая часть
тепловой мощности (до 60-70%) концентрируется на положительном полюсе (аноде).
Это происходит потому, что анод бомбардируется потоком разогнанных электронов,
которые и несут основную энергию. Катод же (отрицательный полюс) нагревается в
основном за счет ударов более тяжелых, но медленных ионов (классический
учебник: «Технология электрической сварки плавлением» под ред. Б.Е.
Патона).

Таблица прямой и обратной полярности при сварке:

Стабильность горения дуги для рутиловых
электродов оказывается решающим фактором. Легкое зажигание и управляемый
перенос металла на обратной полярности позволяют сформировать качественный шов.
На прямой полярности, несмотря на глубокий провар, управлять процессом
практически невозможно. Поэтому для рутиловых электродов обратная полярность (+
на держаке) — это аксиома.

Ошибка химии: почему грязный металл — это вредно для шва

Игнорирование зачистки — это саботаж. «Я щеткой прошелся» —
это самообман.

• Ржавчина (Fe(OH)₃): при разложении в дуге выделяет водород
  (H), который вызывает водородное охрупчивание металла шва. Он становится
  ломким, как стекло.

• Окалина, краска, масло: источники газов, вызывающие
  пористость, и диэлектрики, мешающие стабильности дуги.

• Отсутствие зазора: при сварке встык металла толще 2 мм отсутствие
  зазора в 1-2 мм — это гарантия непровара корня шва.

Ручная щетка лишь полирует грязь. Только абразив (УШМ с
лепестковым кругом) способен вскрыть чистый металл.

Как видите, за неудачей в сварке частенько стоит банальное нарушение
законов физики. Поэтому контроль трех величин — времени (скорость), энергии (ток) и
чистоты (подготовка) — вот что отличает прочный шов от бутафории. Понимание
этой логики гораздо важнее, чем слепое заучивание таблиц. Оно позволяет
осознанно управлять процессом.

А какие еще системные ошибки, с точки зрения физики
процесса, вы считаете критическими для начинающих? Делитесь своими
аргументированными соображениями в комментариях.