Прежде, чем приступить к свариванию металлических изделий, необходимо их подготовить. Непосредственно подготовка металла под сварку состоит из нескольких этапов. Вначале металл подвергается правке, затем осуществляется разметка и резка изделия, его зачистка и подогрев. На заключительной стадии производятся гибка и обработка кромок. Эти процедуры необходимы для того, чтобы добиться качественного соединения элементов конструкции.
Стоит помнить: ржавчина, частички металла, прочие элементы, оставшиеся на поверхности, препятствуют качественной сварке.
Поэтому важна правильная подготовка деталей к сварке, которая позволяет улучшить свариваемость. Количество процедур, которые необходимо выполнить при подготовке деталей под сварку, может различаться в зависимости от конкретной ситуации – степени загрязненности, деформации заготовок, объема работ и прочее. При этом все этапы подготовки регулируются согласно ГОСТ 5264-80.
Правка
При хранении и транспортировке части будущего сварного соединения могут потерять свою форму. К искажениям относятся:
- вмятины;
- выпучивания;
- коробление;
- волнистость;
- искривления.
Исправляют металл в холодном виде и при нагревании. Исправления нагретого металла проходят легче. Выполнять правку можно машинным способом и вручную. Машинный способ применяют в промышленности. Ручную правку удобно проводить, используя наковальню. Подходит и стальная или чугунная плиты большой толщины.
Для осуществления процесса правки необходимо подготовить слесарный инструмент. Возвращать исходную форму, прежде всего, можно при помощи молотка. Однако, подойдет не любой, а изготовленный из мягкого материала. В некоторых случаях можно использовать даже резиновый. Форма бойка предпочтительно круглая — квадратная оставит на металле следы. Поверхность бойка должна быть отполированной. Кроме молотка можно использовать деревянную или металлическую гладилку.
Выпуклость и волнообразность исправляют, ударяя по краям и постепенно двигаясь к центру. По мере приближения к центральной части ударяют чаще, но силу ударов уменьшают. Для корректировки тонких изделий целесообразно применять бруски-гладилки. Правка закаленного металла осуществляется рихтованным молотком.
Рубка заготовок
Во время подготовки материала проводится снятие фаски. На производстве для этого используют кромкострогальный станок. Может также применяться газорезательной автомат, гильотина или специальные ножницы. Работы еще выполняют зубилом. Оно может быть обыкновенным ручным или пневматическим.
Рубка металла осуществляется по рискам. Обычно они наносятся в количестве 2 штук. Вместо них могут использоваться параллельные линии. Внешняя черта всегда находится внизу фаски. Внутренняя линия обозначает ее верхнее ребро. Если же риски отсутствуют, тогда рабочий использует линейку.
Совет! Перед рубкой листы нужно тщательно закрепить.
Разметка
Подготовка металла под сварку включает в себя приведение в соответствие размеров деталей с указанными в чертежах. Прежде, чем приступать к резке, необходимо их разметить. Для разметки применяется острый предмет, мел, ручка, тонкий фломастер, карандаш. Из инструментов также понадобятся линейка, рулетка, угольник, штангенциркуль. При крупном производстве используются шаблоны.
Кроме контура деталей на металлической детали отмечают места сгибов.
Приспособления для сборки и сварки
Для более продуктивного и качественного изготовления сварных конструкций используют специальные приспособления для сборки и сварки:
- универсальный зажим для монтажа и сборки цилиндрических деталей;
- ручная скоба для сборки профильного и листового металла;
- ручная пружинная скоба для сборки профильного металла;
- поворотный винтовой зажим для сборки и крепления деталей в массовом производстве;
- струбцина для сборки деталей разного профиля;
- угловой прихват из болтом для сборки крупных контрукций с листового металла;
- скоба прихваточная с ломом для конструкций, которые собирают внахлест в монтажных условиях;
- гребенка на прихватках для крупных листовых конструкций;
- прихваточные шайбы с планками и клиньями для листовых конструкций;
- винтовая стяжка для притягивания деталей;
- стягивательное кольцо для трубопроводов большого диаметра;
- гибкий хомут с эксцентрическим зажимом для цилиндрических деталей;
- винтовой распорно-стягивательный механизм для листовых конструкций и плоскостных изделий;
- крюк с ломом для стягивания кромок;
- винтовая распорка для цилиндрических деталей;
- распор для сборки деталей машиностроительных конструкций;
- винтовая упорная скоба для деталей ограниченных размеров;
- односторонний винтовой упор для сборки профилей ферм и других конструкций;
- односторонний упор для сборки конструкций на стационарных постах.
Резка
Это является одним из самых важных этапов подготовки к металлу к сварке. Отрезанный в сторону уменьшения металлический элемент можно сразу отнести к браку. Хорошо еще, если существует возможность использовать его для других целей. Не слишком удачно, если требуется корректировка в несколько миллиметров, поскольку выполнить такой процесс достаточно трудно.
Инструменты для разрезания:
- ножницы по металлу;
- гильотина;
- болгарка.
Для толстых деталей можно использовать сварку. Для этого надо расплавить деталь, а потом удалять металл, чтобы получался не шов, а сквозное отверстие. Если двигаться по намеченной линии, получится разрез, хотя и не слишком аккуратный. Термическая резка применима для деталей различной конфигурации. Находят широкое применение дуговая сварка, кислородный резак.
В промышленном производстве применяют отрезные станки.
Современные сварочные технологии
Современные компании, предлагающие услуги по сварке металла, используют не только проверенные, но и новейшие технологии, позволяющие увеличить скорость процесса и упростить управление им. Например:
- гибридная лазерная технология для соединения тугоплавких сортов стали;
- двухдуговая сварка для крупногабаритных конструкций;
- щадящая методика, основанная на применении специальных смесей защитных газов для получения более аккуратных швов;
- двухкомпонентная методика, используемая в сфере железнодорожного транспорта;
- орбитальная аргонодуговая технология, применяемая в аэрокосмической отрасли;
- технология СМТ, основанная на холодном переносе металлов;
- плазменная сварка, используемая для металлов разной толщины.
Изображение №9: плазменная сварка
Все статьи ›
Зачистка
Подготовка металла к сварке включает его зачистку. Невыполнение этого этапа приведет к образованию дефектов. Даже небольшие частички грязи могут вызвать растрескивание детали, появление в структуре сварного шва пор, возникновению в металле очагов напряжения.
Очищение металлических поверхностей — это самый легкий подготовительный процесс, но очень важный. Особо сложных инструментов при этом не потребуется. Применяются щетки из металла, болгарки. На производстве к этому процессу подходят более серьезно и используют дробеструйные и пескоструйные аппараты.
Не следует забывать о необходимости удаления ржавчины, а также оксидной пленки, образование которой получается при контакте металла с кислородом воздуха. Для удаления следов краски и масляных пятен деталь небольшого размера можно погрузить в емкость с растворителем. Металлическую поверхность перед сваркой необходимо просушить.
Справочник сварщика
Сварочные работы требуют не только наличия определенных навыков, но и хорошо подготовленного рабочего места, а также инструментов. Кроме того, необходимо знать определенные правила безопасности при проведении любых сварочных работ. Ведь от этого напрямую зависит здоровье не только непосредственно сварщика, но и окружающих. Здесь можно выделить сразу несколько негативных факторов:
• Ожоги от расплавленного металла;
• Поражение электрическим током;
• Негативное воздействие на глаза;
• Ядовитые газы и испарения во время работы;
• Попадание различных инородных предметов в глаза.
Итак, подготовка к сварочным работам начинается с изучения техники безопасности и средств индивидуальной защиты. Правила безопасности при сварочных работах во многом сходятся к общим принципам безопасности на производстве: запрещается курить на рабочем месте, проводить работы вблизи легковоспламеняющихся материалов и т.д.
Поэтому перед началом работы нужно:
1. Проверить электросеть на предмет надежности.
2. Проверить исправность изоляции кабелей.
3. Убедиться в исправности различного вспомогательного оборудования.
Кроме того, при работах внутри емкостей или на них, существуют свои меры безопасности и правила сварочных работ. Например, подготовка к сварочным работам здесь предполагает:
1. Установку специальных задвижек или заглушек для ограждения от других частей коммуникаций.
2. Очищение и удаление остаточных веществ из рабочей области, а также обработка специальными пожаробезопасными растворами.
3. Перекрытие воронок и сливных лотков, связанных с канализацией, где скапливаются различные пары и горючие газы.
4. Установление хорошей вентиляции объекта.
Как известно, есть несколько видов сварки и сварочных работ. Это, как правило, автоматическая и полуавтоматическая сварка, сварка неплавящимся или покрытым электродом, и т.д. При этом, каждый вид работ имеет свои особенности в подготовке сварочных работ:
• Универсальная автоматическая сварка (флюс). Ее особенность заключается в том, что работы выполняются на постоянном токе в обратной полярности. Поэтому следует заранее настроить приборы и правильно подключить рабочие кабели. Ролики подающего механизма на аппарате должны вращаться плавно, без рывков. Контакт между сварочной проволокой и мундштуком. При этом, сварочная проволока должна быть без следов ржавчины или масла. Автоматическую сварку с использование флюса рекомендуется производить в нижнем положении, при наклоне головки к горизонту до +8º.
• Подготовка сварочного полуавтомата к работе в защитном газе. В первую очередь следует проверить, правильно ли выбран внутренний направляющий канал в горелке и наконечник по диаметру проволоки. Очистить рабочее сопло от металла, выбрать необходимую скорость подачи подходящей сварочной проволоки и заземлить изделие обратным проводом.
• Ручная аргонодуговая сварка. Прежде всего, горелку и газопроводящие шланги нужно продувать аргоном около 30 секунд. Следует проверить баллон с аргоном, мундштук, герметичность рабочих шлангов, надежность вольфрамового электрода и подобрать соответствующий режим сварки. Кроме того, каждый месяц делается промывка шлангов спиртом и ежегодно производится замер уровня изоляции ручки горелки.
• Ручная стандартная дуговая сварка. В этом случае необходимо проверить надежность зажатия рабочего электрода, изоляцию ручки соединения кабелей и крепление самого сварочного кабеля.
Подготовка к сварочным работам не будет занимать много времени, если постоянно следовать правилам безопасности и своевременно производить проверку рабочей области и инструмента.
Подготовка кромок
Для улучшения условий сварочного процесса производится обработка кромок изделия. Особенно это важно при сваривании толстых изделий. Подготовка кромок под сварку может производиться термическим и химическим способами. Результатом обработки является приобретение формы, способствующей лучшему соединению деталей. Разделка увеличивает ширину шва.
В промышленности используются фрезерные станки, специальные кромкострогальные, пневматические зубила, пламенная резка. Более простые варианты — шлифовка и вырубка. Для механической разделки применяют ножницы по металлу, болгарку, зубило, напильник. Главными параметрами являются скос, угол разделки, ширина зазора, величина притупления. Скос образуется при снятии под углом или закруглением части металла.
Если сварка производится под углом, то разделку кромок можно проводить только при толщине деталей больше 3 см. Важную роль наличие скоса играет, когда свариваются детали разной толщины. Иногда приходится прибегать к притуплению кромок. Это целесообразно, если они имеют на конце острую форму. Иначе это может вызвать образование прожогов, деформацию шва, создание дополнительного напряжения, уменьшение прочности соединения.
Разделки бывают только с одной стороны или двухсторонними. Различные типы скосов используют для разных соединений:
- Односторонний скос одной или обеих кромок имеет вид буквы «V». Применяется в большом диапазоне толщин. Является наиболее популярным. При разделке обеих кромок угол составляет 60 градусов, а только одной — 50.
- Двухсторонний скос обеих кромок напоминает букву «X». Применяется для изделий, имеющих толщину 10-60 мм. Угол — 60 градусов.
- Скос в виде буквы «U» выполняется с одной стороны. Такую криволинейную форму используют для металлов с толщиной 20-60 мм. Для начинающих способ является сложным.
- Скос в виде буквы «К» применяют редко. В этом случае для одной из кромок делают двухсторонний скос, а для второй — односторонний.
Обозначение на чертежах скоса «β», а угла раскрытия «α». Скос не должен иметь перепадов. Для контроля разделки могут применяться шаблоны.
Отдельный вариант — подготовка кромок под сварку труб. При этом процессе необходимо осуществлять контроль перпендикулярности торца трубы к ее оси. Требования изложены в нормативном документе РД 153-34.1-003-01. Общий угол раскрытия, образованный двумя круговыми кромками обеих труб — 60-70 градусов. Притупление делают на размере 2-2,5 мм.
Подготовка труб к сварке предполагает градацию согласно толщине стенок свариваемых труб. При небольшой величине применяются скосы, имеющие V-образную или X-образную форму. При более значительной толщине делают U-образный скос.
Подготовка труб под сварку предполагает также выбраковку. Сваривание недопустимо, если разница внутренних диаметров приготовленных для сваривания труб составляет более 3 мм. Если торцы имеют механические дефекты, то их подрезают.
Технология сварки листового металла
Сварка прокатного металла может быть осуществлена встык или с нахлестом. Вертикальные швы рекомендуется выполнять стыковыми, а круговые поясные соединения лучше делать с нахлестом. Первым делом провариваются поперечные швы, а уже затем идет работа над продольными швами.
Зазоры между соединяемыми изделиями должны быть около 1 мм. Это необходимо для предотвращения деформации изделий. Рекомендуется выполнять сварку листового металла от середины, постепенно направляясь к краям.
Сварка выполняется под углом 70-90 градусов. В таком положении идет максимальный провар шва.
Выполняя сварку любого листового металла согласно рекомендациям, получают качественные сварные изделия надлежащей крепости.
Гибка
Подготовительно-сварочные работы включают при необходимости гибку металлов. Если детали имеют форму листов или полос, то находят применение листогибочные машины. Детали с профилем сгибают с помощью специальных прессов.
Если необходимо сделать сгибание небольшого диаметра, а также при большой толщине, то рекомендуется предварительный нагрев. Это сделает металл более податливым и усилий потребуется меньше.
Прихватка заготовок
Этот процесс требуется выполнить, чтобы зафиксировать подготовленные детали перед сваркой. В результате они будут находиться в правильном положении после проведенных работ. В большинстве случаев недостаточно заготовки просто рядом положить или закрепить с помощью инструмента. Часто приварка выполняется в начале и в конце создаваемого соединения. Главное условие процедуры — детали не должны смещаться. После выполнения прихватки конструкцию разрешенного перемещать для проведения основного процесса. Без этой процедуры редко создается горизонтальный шов.
Процесс осуществляется током, сила которого на 20% больше, чем амперы, используемые в дальнейшем. Длина прихваток обязана не превышать 20 мм, а их толщина должна быть в 2 раза меньше такого же параметра сварного шва.
Фиксация
Подготовка деталей под сварку включает их надежную фиксацию друг с другом. Это обеспечит правильное положение при сварке и убережет от их сдвига. Методом, гарантирующим надежную фиксацию, служит выполнение прихваток. Под этим понимаются небольшие швы, выполненные поперек соединения деталей.
Размер их сечения имеет ограничение — оно не должно превышать половины ширины шва. Длина каждой прихватки не более 2 см. Сборка трубопроводов предполагает выполнение более длинных прихваток. Расстояние между ними составляет от 10 до 80 см в зависимости от длины шва. Величина шага зависит также от толщины материалов. Для коротких швов применятся точечное соединение на их краях. Высота прихваток не должна быть слишком большой.
Маленькие швы предотвращают смещение деталей в соединениях, сохраняют постоянство величины зазора между ними и придают конструкции дополнительную жесткость. Особенно это важно для крупных соединений. Прихватки выполняются за один проход.
Прихватки делятся на временные, которые после выполнения сварочного шва удаляют, и те, которые остаются. Выполняют их на оборотной стороне соединения. Перед началом процесса необходимо сделать такую же очистку поверхностей, как и для выполнения основного шва.
Способы сварки листового металла
Металлические листы средней толщины варятся ступенчатым способом. Вся полоса сварки условно делится на участки по 10-20 см, после чего эти участки провариваются попеременно. Каждый последующий шов перекрывает предыдущий шов на 1 см. Такая технология позволяет избежать температурных деформаций металла.
Сварка тонких листов металлаобычно производится встык, с отбортовкой кромок. Также допускается соединение встык на подкладке, без отбортовки. Существует сварка цилиндрических изделий. Например, приварка к отбортованному днищу цилиндрического корпуса или приварка к отбортованному корпусу днища.
Сварка толстого металла (более 4 мм) выполняется в несколько проходов. Это так называемая многослойная сварка. Сварной шов заполняется несколько раз. Перед наложением каждого последующего слоя производится очистка слоя предыдущего от окалины. Многослойная сварка является более надежной, но ведет к увеличению расходных материалов.
Сборка изделий
Подготовка поверхности металла под сварку заканчивается их сборкой. Точность взаимного расположения будет влиять на качество соединения. Перед началом сборки проверяют все детали на соответствие их размеров требованиям чертежей. Для сборки могут использоваться шаблоны, а при серийном производстве используются кондукторы, которые облегчают процесс сборки.
Сборка под сварку проводится на специальных стендах. Допускается применение подпорок и струбцин. По мере формирования шва их убирают.
Выбор режимов газовой сварки
При выборе режимов газовой сварки руководствуются маркой свариваемого металла или сплава и его толщиной. А также типом и назначением свариваемого изделия. К основным характеристикам режима газовой сварки относятся: мощность сварочной горелки, вид газового пламени, марка и диаметр присадочного прутка или проволоки, способ газовой сварки и техника сварки.
Выбор мощности сварочной горелки
Тепловая мощность сварочной горелки определяется расходом ацетилена, проходящего через неё. Требуемый расход ацетилена можно определить по формуле:
Q=AS, где Q — расход ацетилена, л/ч; S — толщина свариваемого металла, мм; А — коэффициент, который вычисляют опытным путём. При сварке углеродистых сталей коэффициент А=100-130л/(ч*мм); при сварке меди А=150 л/(ч*мм), при сварке алюминия А=75 л/(ч*мм).
Рекомендуемая мощность пламени при правом способе газовой сварки определяется расходом ацетилена 120-150л/ч, а при левом способе сварки расход ацетилена определяют из расчёта 100-130л/ч на миллиметр толщины свариваемого металла.
Необходимо иметь ввиду, что увеличение расхода ацетилена приводит к повышению мощности сварочной горелки. Но при излишней её мощности возникает риск прожога металла. Мощность должна быть оптимальной и это нужно учитывать.
Мощность газового пламени регулируется сменными наконечниками, которые идут в комплекте со сварочными горелками.
Контроль качества поверхности кромок
Контроль поверхности кромок в первую очередь проводит сам сварщик, визуально осматривая на предмет наличия дефектов, а также производит замеры угла скоса и притупления. Далее проверку кромок выполняет специалист по сварке II–III уровня (это мастер или инженер по сварке). Это стандартная схема контроля на предприятиях. Если требуется неразрушающий контроль, то проверку также проводит дефектоскопист.
При проведении контроля проверяют:
- Расстояние зачищенного металла от разделки.
- Угол скоса кромки и размеры притупления.
- Нет ли на поверхности недопустимых дефектов (отслоений металла, трещин и грубых забоин).
- Если свариваемая деталь ответственная, в некоторых случаях применяется неразрушающий контроль кромок (ультразвуковой, магнитный или ПВК)
Обозначения на чертежах
Основные типы разделки кромок под сварку на чертежах не обозначаются. При обозначении сварочного шва на чертеже указывается нормативный документ согласно которого выполняется шов, а также сам тип соединение, его условное обозначение. Подробнее о том как обозначаются сварочные швы на чертеже вы можете прочитать в нашей статье – Как обозначается на чертежах сварные швы – условное обозначение сварки.
