Подготовка и сборка деталей под сварку подразумевает выполнение очистки, выравнивания, разметки, резания и сборки заготовок.[context]
Кромки и примыкающую зону, 20-30 мм с каждой стороны, очищают от ржавчины, краски, окалин, масла и других загрязнений. Качественно подготовленные кромки и прилегающая зона имеют металлический блеск, что достигается при использовании металлических щеток, пламя, а при ответственных соединениях используют травление, обезжиривание, пескоструйную обработку.
Более подробно об очистке заготовок перед сваркой смотрите в этой статье.
Детали с вмятинами, выпуклостями, волнистостью, искривлением обязательно выпрямляют. В холодном состоянии можно выпрямлять листы и прокат вручную или при помощи машин. При сильной деформации металла выпрямление делают в горячем состоянии. Для выпрямления используют молотки, прессы, правильные машины.
Следующий этап подготовки деталей перенесение размеров из чертежа на металл и его разметка. Для измерений и разметки используют метры, линейки, угольники, циркули, чертилки, маркеры, мел и специально изготовленные шаблоны. Во время сварки заготовки укорачиваются, что необходимо учитывать при разметке заготовок. Для этого используют припуск с расчета 1 мм на каждый поперечный стык и 0,1-0,2 мм на 1 м продольного шва.
После разметки детали разрезают термическими или механическими способами, для придания заготовкам необходимого размера и формы. Кромки на местах будущих сварных соединений делают напильником, зубилом или механическим способом на фрезерных станках, строгальных станках и др. Угол скоса зависит от способа сварки, химического состава металла и его толщины. Проверку угла скоса кромок делают при помощи шаблонов.
Сборка деталей под сварку производится одним из трех подходов:
предварительно собрать всю деталь и сварить все необходимые швы; сварить часть конструкции и к ней постепенно присоединять недостающие детали; предварительная сборка и сварка изделия с отдельных узлов конструкции;
Продуктивность и качество изготовления сварных конструкций во многом зависит от базовых поверхностей (баз) для сборки сварных конструкций. Базовыми считаются поверхности с наибольшими размерами; в качестве направляющей базы — самую длинную поверхность; опорной базой считают любого размера поверхность в нормальном состоянии и неизменной форме (без резов, капель, швов).
Выбирать базу стоит исходя из наличия сборочных приспособлений, вида заготовок, жесткости деталей и точности из размещения, зазора между кромками. Важно учитывать сварочные напряжения и деформации.
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.
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.
Выполнение прихваток после сборки конструкции
[context] Собранные детали прихватывают. Длина прихваток и расстояния между ними зависит от толщины металла и длины шва. Ставят прихватки для фиксации деталей и сохрани зазора между ними в процессе сварки. Прихватка должна проваривать корень шва, потому что в процессе сварки сама прихватка может полностью не переплавится. Зависимость длины прихваток и расстояния между ними от толщины металла и длины шва.
| Толщина металла, мм | ≤ 5 | ≤ 5 |
| Длина металла, мм | ≤ 150-200 | ≤ 200 |
| Длина прихваток, мм | ≤ 5 | 20-30 |
| Расстояние между прихватками, мм | 50-100 | 300-500 |
Нужно делать прихватки максимально низкими, лучше если они будут вогнутыми. Прихватки ставят на режимах аналогичных режимам сварки. Иногда прихватку заменяют цельным швом небольшого разреза.
При сварки меди необходимо обходиться без прихваток, зажимать детали в кондукторах или других приспособлениях, потому что они вызывают трещины при повторном нагревании.
Прихватки нагревают металл и при последующем передвижении деталей возможно возникновение трещин. Чем больше толщина деталей, тем больше растягивающая усадка в прихватках и возможность появления трещин. Поэтому прихватки целесообразно использовать для деталей небольшой толщины (до 6-8 мм). При большей толщине листов безопасность передвижения узлов можно достичь при помощи гребенок (эластичных прихваток) или собирают изделие из гибкими деталями (решетки, фермы и т.п.)
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.
Требования к сварке металлических конструкций
Следующие требования к монтажу металлоконструкций и сварке, в большей степени относятся к профессиональным работникам, но в случае если человек хочет развиваться в данном деле, то неплохо было бы ознакомиться со следующей информацией.
Для определенных видов металлоконструкций используются специальные виды материалов из которых изготавливаются элементы правильной геометрической формы. Также важно чтобы характеристики прочности и свариваемости соответствовали требуемым по регламенту СНИП II 23-81 и ГОСТу 27772-88. Также в этом документе присутствуют разделы посвященные схемам того как правильно создаются швы и каким образом их качество влияет на устойчивость и долговечность всей конструкции. Сложность работы зависит от количества и формы деталей.
Скачать ГОСТ 27772-88
Также не мало важным пунктом является квалификация работника. Так как существуют виды сварки металлоконструкций, собрать которые смогут исключительно работники с давних пор знакомые с таким ремеслом, и работа новичков в просто не допустима. Более подробный список подобных сооружений регламентирован документом РД 15.132-96 Минтопэнерго РФ.
Пример сварки металлоконструкций
Также по ГОСТам Российской Федерации — сварка ответственных металлоконструкций должна быть контролируемой.
Скачать ГОСТ 5264-80
Классическая технология
Классическая технология сварки металлоконструкций основана на проверенных временем методах, таких как газово-огневая и электрическая сварка. В обоих вариантах способы накладки швов делятся на :
Автоматический способ основывается на отсутствии физического труда человека. Специальный роботизированной аппарат, в зависимости от проводимых работ, переводится в правильный режим и выполняет работу, тем самым заменяя собой человека. Подобные агрегаты имеют ограничения, прокомментированные в их инструкциях. Выгоднее всего использовать подобные машины в массовом производстве компаниями, продукция которых нуждается в большом количестве соединений.
Ручной метод подразумевает наличие физического человеческого труда. В него входят контроль над сварочными электродами и формированием соединения. Чаще всего под ручным методом подразумевается:
- Использование стандартной сварки с нанесением флюса.
- Пайка металлоконструкций газосварочным устройством.
- Электродуговая сварка.
Последний способ популярен при работе в домашних условиях под собственные нужды, либо на небольшом предприятии, так как крупное производство будет иметь большие затраты на поддержание подобного способа сварки конструкций.
Полуавтомат — подразумевает обработку швов вручную, но подача самого электрода осуществляется автоматически, благодаря чему возрастает производительность труда. И в совокупности человеческого фактора и автоматического способа сварки, роботизированный метод соединения имеет большую популярность, и получил развитие как среди любителей, так и профессионалов данного дела.
Сварные соединения и их виды
Сварные соединения классифицируются по наличию одного из следующих признаков:
- Месторасположение соединения 2 деталей.
- Тип применяемого сварного шва.
- Сварочные технологии, применяемые при соединении.
- Окружающими условиями, при которых проводился сам процесс
- По толщине деталей.
- Марка сплава, из которого изготовлены детали.
Сварной шов по алюминию
Касательно первого пункта плана, днетали, по геометрическому расположению, имеют четыре вида соединения:
- Встык, одноплоскостное соединение двух заготовок.
- Внахлест, когда заготовки привариваются при наложении края одной детали на край другой.
- Угловые соединения — объединение деталей под определенным углом.
- Тавровое соединения. Сварка при примыкании детали к другой торцевой плоскостью.
Стыковые соединения выполняются проваром по толщине элемента или при создании шва на выводных планках. Если сварочный процесс выполняется вне цехового помещения, то соединение можно организовать односторонней сваркой, с дальнейшей подваркой основания шва, что подразумевает собой заполнение пространства между элементами, производимое по одной из кромок.
Работа основывающаяся на выводных подкладках кардинально разнится с предшествующей. Подкладка должна прилегать к кромке объединяемых деталей — это раз. Образовавшееся пространство должно иметь размеры не более 6 мм. Данное условие распространяется на метод ручной сварки. Если же работа выполняется механизированным способом. То он не должен превышать 15 мм. Подкладки выбираются исходя из параметра толщины, чтобы во время рабочего процесса не случился прожог детали.
Сварной шов по титану
В возводимых конструкциях, основанных на стыковых соединениях, нередко объединяются заготовки, выполненные в разной толщине. В таком случае применяется метод обработки, при котором уменьшается угол наклона у стали с большей толщиной, который должен соответствовать 1/8 наклона растянутых заготовок металлоконструкции, или 1/5.для сжатых элементов.
Сварка конструкций — особенности
Само понятие сварки применимо не только к изделиям из металлических сплавов, но также и к изделиям из полимеров, то есть, например из пластмассы. Ведь данное понятие подразумевает термический процесс обработки, при котором две и более деталей объединяются в единую состовляющую.
Сами работы подразделяются на два шага — сборка и соединение. Первый имеет самую большую трудоемкость работы.
Ведь чтобы качество возведенной металлоконструкции было прочным, нужно чтобы все заявленные требования к заготовкам и материал из которого они были выполнены наблюдались до конца работы.
Выполнение сварочных работ
С объективной точки зрения на сборку будущей металлоконструкции и тратится более половины всего периода работ.
Приварка подкладного кольца
Корневой шов сваривают электродами диаметром 2,5-3,0 мм. Размеры подкладного кольца: ширина 20-25 мм, толщина 3-4 мм.
Перед прихваткой и началом сварки качество сборки должен проверять сварщик. Качество сборки стыков трубопроводов под давление выше 2,2 MПа или диаметром более 600 мм независимо от рабочего давления проверяет мастер или контролер. При контроле качества сборки стыков паропроводов с рабочей температурой 450°С и выше необходимо убедиться в наличии заводского номера плавки, номера трубы.
Конструкция стыков трубных элементов по РД 153-34.1-003-01
| Подготовленные кромки свариваемых деталей | Способ сварки | Наружный диаметр, мм | Конструктивные размеры | |||
| S, мм | a, мм | b, мм | α, град | |||
| Разделка без скоса кромок и без подкладного кольца | РД | ≤ 159 | 2 — 3 | 0,5 — 1,5 | — | — |
| РАД | ≤ 100 | 1 — 3 | ≤ 0,3; (0,5 — 1,5) | — | — | |
| Г | ≤ 100 | 1 — 3 | 0,5 — 1,5 | — | — | |
| ААД | ≤ 159 | ≤ 4 | ≤ 0,3 | — | — | |
| АФ | ≥ 200 | 4 — 8 | 1,5 — 2,0 | — | — | |
| V-образная разделка без подкладного кольца | РД, МП | любой | 3 — 5 | 1,0 — 1,5 | 0,5 — 1,5 | 30±3; (25 — 45) |
| РД, МП | любой | 6 — 14 | 1,0 — 2,0 | 0,5 — 1,5 | 30±3; (25 — 45) | |
| АФ | ≥ 200 | 15 — 25 | 2,0 — 2,5 | 0,5 — 1,5 | 30±3; (25 — 45) | |
| КСС | ≥ 32 | 4 — 25 | ≤ 0,5;(1 -2) | 0,5 — 1,5 | 30±3; (25 — 45) | |
| РАД, АДД | ≤ 630 | 2 — 10 | ≤ 0,5; (1 — 2) | 0,5 — 1,5 | 30±3; (25 — 45) | |
| Г | ≤ 159 | 3 — 8 | 1 — 2 | 0,5 — 1,5 | 30±3; (25 — 45) | |
| V-образная разделка с подкладным кольцом | РД | >100 | ? 16 | 7 — 9 | — | 15 ±2 |
| РД | > 100 | ? 16 | 7 — 9 | — | 7 ±1 | |
| РД | >100 | ?5 | 2,5 — 3,5 | — | 30+3; (25 — 45) | |
| МП | >100 | >5 | 8 — 9 | — | 30±3; (25 — 45) | |
| МП | ≥ 133 | 2 10 . | 8 — 9 | — | 15 ± 2 | |
| АФ | >200 | 4 — 5 | 4 — 5 | — | 15 ± 2 | |
| АФ | >200 | >5 | 6 — 7 | — | 15 ± 2 | |
| Двухскосная разделка без подкладного кольца | Зазор a без скобок — при выполнении корневого слоя аргонодуговой сваркой без присадочной проволоки, в скобках — с присадочной Углы скоса кромок α в скобках — предельно допустимые | |||||
| МП | ≥ 133 | ≥ 16 | 1,5 — 2,5 | 1,5 — 2,0 | 10 ± 2 | |
| КСС | ≥133 | ≥ 10 | ≤ 0,5; (1 — 2) | 1,5 — 2,0 | 10 ± 2 | |
| Чашеобразная разделка без подкладного кольца | КСС | ≥ 108 | ≥5 | ≤ 0,5; (1 -2) | 3 ±0,2 | 15 ± 2 |
| РД — ручная дуговая сварка РАД — ручная аргонодуговая сварка ААД — автоматическая аргонодуговая Г — ручная газовая ацетиленокислородная МП — полуавтоматическая в углекислом газе АФ — автоматическая дуговая сварка под флюсом КСС — комбинированная: корень шва выполняется РАД, а остальные слои — РД или МП | ||||||
Допустимые смещения (несовпадения) внутренних диаметров стыкуемых трубных элементов по РД 153-34.1-003-01
| Характер отклонения и эскиз стыкуемых элементов | Толщина стенки, мм | Давление рабочей среды, кгс/см2 (МПа) | Диаметр, мм | Допустимое отклонение, мм |
| S ≤ 4 | Р < 22 (2,2) | Dн>200 | n1≤0,2S | |
| S > 4 | Р < 22 (2,2) | Dн>200 | 0,15S< n1 ≤2 | |
| Не нормирована | Р ≥ 22 (2,2) | Не нормирован | (0,02S+0,4) ≤ n1 ≤ 1 | |
| Не нормирована | Не нормировано | Dp2-Dp1 ≤ 2 | n1 ≤ 1 | |
| Не нормирована | Не нормировано | Не нормирован | При n ≤ 6 фигурное подкладное кольцо размером n1≤1 |
Этапы подготовки кромок
Зачистка изделия
Сварочные работы необходимо проводить на предварительно подготовленных поверхностях – очищенных от механических загрязнений, и химических пленок. Присутствие даже небольших частичек загрязнений может привести к растрескиванию конструкции, пористости, напряжению в металле. В результате сварное соединение утрачивает свои качественные
характеристики.
Не стоит забывать об оксидной пленке, которая образуется на поверхности металлов при их контакте с воздухом. Она является жаростойкой, препятствует качественной сварке. Удалить ее можно как болгаркой, так и вручную, щеткой из металла.
На производстве детали зачищаются пескоструйными и дробеструйными аппаратами. Также производится химическая чистка – путем погружения изделий на определенное время в ванну с химическими реагентами. Этот тип очистки в основном используется при подготовке деталей из цветных металлов, а черные, стальные заготовки зачищаются вручную.
Подготовка кромок под сварку
Кромки заготовок, особенно большой толщины, предварительно необходимо зачистить и придать им нужную геометрическую форму. Выделяют плоские, V-образные и Х-образные кромки. Плоские кромки используются при соединении тонких изделий, вторые два вида – при стыковке толстых заготовок.
Важно: кромки не обрабатываются, если толщина детали не более 3 мм.
Подготовка кромок под сварку состоит из обработки ширины зазора, угла разделки, регулировки длины откоса. При подготовке кромок под сварку труб различной толщины их обработка особенно актуальна – в противном случае металл не провариться. Поэтому важно подобрать правильный скос, благодаря которому переход между деталями будет плавным. А это снимет напряжение нагрузки во время использования готового изделия.
Для подрезки кромок при подготовке труб к сварке холодным способом используются станки или ручные инструменты. Термический способ предполагает использование горелок – ручных или автоматических.
Холодная подготовка металла к сварке считается более качественной. В этом случае в разы повышается точность сборки конечного изделия. А после термической обработки фаски зачастую нужно довести до правильных размеров и формы, особенно когда осуществляется подготовка труб под сварку.
Сварка металлоконструкций
Уже довольно длительное время для соединения любых металлоконструкций используется сварка. Ее применяют как любители, для домашнего использования, так и профессионалы. Вне зависимости от этого, имея большой опыт, ее можно успешно применять как в домашних условиях, так и в производственных целях.
Благодаря прогрессирующим усовершенствованиям методик, эффективность соединения даже крупных металлоконструкций, на сегодняшний день выросла в разы. В том числе благодаря инновациям и модификациям современных сварочных аппаратов. Об особенностях соединения конкретных конструкции из металла и пойдет речь в данной статье.
Температурный режим сварочного процесса
Температура воздуха имеет большое влияние на выбор применяемой технологии создания шва и на его качество.
Дело в том, что нельзя производить работы по возведению металлоконструкций если температура самих заготовок опускается ниже — 18 °С. В таких условиях температура должна контролироваться измерением в области соединения двух деталей. И если она окажется ниже критической сами заготовки перед созданием шва подвергаются термической обработке. Прогревается не весь элемент, а только на небольшое расстояние от края, равное толщине заготовки, либо на расстояние не менее 75 мм в любом направлении.
