Гост стыковка швеллера: узел стыковки элементов из швеллеров

Как сварить швеллера без потери прочности шва
В строительстве швеллер применяют с целью увеличения нагрузок на опорные и несущие конструкции строения. Часто швеллера соединяются между собой, чтобы увеличить их несущую площадь. Конечно же, лучше сварки для соединения швеллеров еще не придумали, поэтому речь пойдёт именно о ней.

Сварка швеллеров — это ответственный этап, поскольку от прочности соединения зависит безопасность всей конструкции. Поэтому при осуществлении данного процесса сварщики придерживаются строгих правил и ГОСТ.

Распространенные соединения

Сварка встык

Сварка встык швеллера — любимое соединение всех новичков. Оно применяется для практики или для сварки неответственных конструкций. Может выполняться как с лицевой, так и с внутренней стороны. Но при сварке с внутренней стороны нужно следить, чтобы не было непроваров. Также шов можно сформировать только с одной стороны, но при этом необходимо подваривать корень шва.
Если толщина стенок швеллера превышает 6 миллиметров, то необходимо разделать кромки. Разделка может быть V или X-образной. Оптимальный угол — 30 градусов, если толщина не более 12 миллиметров.

Приступим к сварке. Для начала состыкуйте два швеллера стенками друг к другу. Стыковка должна быть максимально точной, лучше делать ее не на глаз, а с помощью специального центратора. Зазор между двумя швеллерами не должен превышать 3 миллиметров. Чтобы заготовки не расходились в разные стороны во время сварки нужно сделать временную прихватку. Прихватка приваривается к обеим деталям с помощью сварных точек.

Шов необходимо вести от середины швеллеров к краям. Примите к сведению, что такое соединение не очень надежное. Чтобы его усилить можно использовать накладки. Далее мы поговорим об этом подробнее.

Сварка с применением накладок

Сварка швеллеров с накладками уже надежнее, чем обычная сварка встык. Это доказывает и тот факт, что зазор между швеллерами может доходить до 8 миллиметров. Саму накладку нужно разместить со стороны сварного соединения. Накладка выбирается исходя из толщины и размера швеллеров. Чем больше и толще швеллера, тем прочнее должна быть накладка. При сварке необходимо проварить две стороны накладки.

Теперь подробнее. Чтобы выбрать накладку нужно знать примерные размеры швеллеров, которые вы собираетесь варить. Мы рекомендуем делить длину швеллера на 5. Так вы получите рекомендуемую длину накладки. Толщина накладки должна быть такая же, как и толщина швеллера. Всего должно быть две накладки. С внутренней, и с наружной стороны. При этом наружная накладка должна быть длиннее, чем внутренняя.

Соединение внутрь

Иногда швеллера сваривают «полками» внутрь. Техника та же, что и при сварке встык, только зазора либо нет, либо он очень маленький. Сварку внутрь выполнить сложнее, чем встык. Так что такое соединение может стать следующим в вашей учебной практике.

Сварка выполняется следующим образом. Перед сваркой тщательно подготовьте металл. Не используйте болгарку, иначе соединение будет непрочным. Состыкуйте два швеллера горизонтально и симметрично. Закрепите их с помощью струбцин. Желательно сделать шов с разделкой кромок, но иногда допускается небольшой зазор. Сварка выполняется от середины швеллера к его краям.

Главный недостаток такого метода сварки швеллеров — необходимость работы в идеальных условиях. Вы не сможете выполнить сварку в труднодоступных местах. Чтобы шов получился качественным, нужно варить строго в горизонтальном нижнем положении. Если варить в других условиях, то вы просто нерационально потратите время, силы и комплектующие. Логичнее варить встык или с применением накладок.

В целом, такое соединение применяется нечасто. Но если у вас есть возможность варить в нижнем горизонтальном положении, и вы выбираете месту сваркой встык и сваркой внутрь, то рекомендуем выбрать второй вариант. Он все-таки более надежный.

Смещенное соединение

Смещенное соединение швеллеров — это сложная работа, которую выполняет целая команда из сварщиков. Такое соединение необходимо в случаях, когда нужно сварить разные конструкции из швеллеров, и при этом эти швеллера имеют разные размеры.

Сварку нужно начинать с тех мест, где швеллеры наиболее толстые. Необходимо комбинировать разные соединения: и встык, и угловые, и продольные. При этом каждое соединение будет иметь свои нюансы. Соединение встык выполняется просто и без проблем, а вот угловое должны выполнять два сварщика сразу. А при выполнении продольных швов нельзя формировать их до конца швеллера.

Примечание

Все соединения и методы, которые мы описали выше, подходят для сварки большинства конструкций, в которых используются швеллера. При этом вам не обязательно нужно использовать только один метод соединения. Вы можете комбинировать, например, соединение встык и соединение с накладками в разных частях металлоконструкции. Самое главное — рассчитать все нагрузки. Ведь порой в некоторых узлах соединение не должно быть «на века».

Но какой бы метод вы ни выбрали, всегда помните, что нужно соблюдать последовательность действий. Нельзя сначала разделывать кромки, а потом зачищать металл, после чего варить. Все этапы должны быть выполнены в соответствии с технологией. Если в ГОСТах указано, что сначала выполняется очистка металла, а потом все остальное, то следуйте этим правилам. И вообще ГОСТы — это ваши лучшие друзья. Ведь в них прописаны все особенности, которые нужно учитывать в работе. Как мы уже писали выше, рекомендуется вести шов от середины швеллера к его краям. При этом сначала варят наиболее толстую часть швеллера. Чтобы лучше осознавать результат, который вы хотите получить после выполнения работ, воспринимайте сварное соединение как дефект. Да, именно так. Ведь шов в любом случае ухудшает прочность всей конструкции, пусть и незначительно. Да, даже самое качественное соединение способно уменьшить прочность до 10%. Поэтому постарайтесь выполнить работу так, чтобы прочность уменьшалась лишь на пару процентов. Так вы достигнете хорошего результата.

Что касается режима сварки, то это очень обширная и непростая тема. Силу тока и прочие параметры нужно выбирать исходя из толщины и типа металла. Если варите электросваркой, то следите за скорость формирования шва. Оптимальная скорость — 20 метров в час.

Что общего у двутавра, швеллера и уголка?

Сварка двутавровых балок между собой встык
Первое, что объединяет эти профили — это материал, из которого они производятся. Применяемая сталь бывает обычной углеродистой, качественной конструкционной, низколегированной.

Конструкционную сталь предпочитают использовать при горячекатаном производстве. Для профиля предназначенного работать в более суровых условиях используют низколегированную сталь. Изделия из нее могут выдерживать температуру от -70 до +450 градусов и значительные механические нагрузки. Для защиты от ржавчины применяют нержавеющую, либо углеродистую оцинкованную сталь. Легированную сталь для фасонного проката обычно не используют.

Вторая общая черта фасонного проката — способ производства. Его могут делать методом сварки, горячей и холодной прокатки. Помимо этого, фасонные профили получают путем сгибания заготовок. Каким образом был получен стальной профиль (сварным или гнутым) можно определить просто взглянув на него: у гнутых изделий угол будет скруглен, а у прокатанных он четкий.

Особенностью фасонного металлопроката является то, что из него самого ничего не делают. Это уже готовый продукт, который сразу идет в работу. В то время как плоский и сортовой прокат используют для производства других видов металлопроката.

Особенности изготовления

Швеллеры, как опорный элемент многих конструкций, очень востребованы. Их не только производят из разных сортов стали, включая нержавеющую, но и применяют разные технологии изготовления.

Швеллер марки 16п

Технология может быть горячекатаной или холоднокатаной. Имеются различия в геометрии полок. У одних изделий грани полок внутри параллельны между собой, у других — выполнены наклонно.

Независимо от конструкции полок, сортамент стальных швеллеров отличается высокой жёсткостью и небольшим весом. Эти качества дают возможность широко использовать их в строительстве и других отраслях промышленности для создания прочных конструкций, выдерживающих большие нагрузки.

Процесс изготовления металлоизделий происходит поэтапно. Внешний вид и характеристики готовых изделий зависят от технологических особенностей конкретного производства. От способа профилирования зависит последовательность работ:

при непрерывном способе отформованный отрезок необходимой длины обрезается самим станком;
при поштучном профилировании сначала производится нарезка заготовок и последующая обработка в агрегате.

В любом случае на выходе должно получиться качественное изделие, соответствующее ГОСТ 11475. Равнополочный гнутый профиль должен изготавливаться в соответствии с ГОСТ 8278-83, неравнополочный — по ГОСТ 8281-80.

Отдельно о разделке труб под сварку

Сварка металлоконструкций

Разделкой называется операция по формированию на заготовке скошенных кромок. Их наличие требуется на деталях большой толщины для следующих целей:

обеспечить удобство доступа к корню шва для инструмента сварщика;
сделать возможной качественную проварку элементов по всей толщине.

Разделка повышает расход материалов вследствие увеличения сварной зоны. Минимальные показатели наблюдаются в том случае, если разделка кромок не производится.

До подготовки торцов трубы к разделке следует обязательно их зачистить. Процедура проходит в 2 этапа:

Механическим способом удаляют слой ржавчины, окислов, прочих загрязнений. Осуществляется абразивным инструментом различной степени зернистости, как ручным, так и с применением угловых шлифовальных машин.
Химическая зачистка выполняется в целях обезжиривания места, где будет шов, и для удаления других загрязнений. Чаще всего используют органические растворители, но в отдельных случаях применяют протравку кислотой.

Кромки бывают односторонние и двухсторонние. По форме скоса их делят на V, X, U-образные.

Правильно выполненная разделка труб обеспечит минимизацию внутренних напряжений в конструкции после завершения работы.

Способы сварки швеллера и их особенности

Узлы металлических балок: основные способы соединения

Перед тем как приступить к сварке, необходимо правильно разогреть металл. Положение швеллеров должно быть правильным и удобным для сварки, иначе это приведет к ослаблению прочности околошовной зоны неравномерного плавления.

Электродуговая сварка:

соединения выполняются внахлест;
перед работой с электродами желательно внимательно изучить тему. Например, электрод нужно прокалить в специальной печи;
металл должен быть подготовлен к работе по ГОСТу;
для работы рекомендуется применять короткую дугу, обладающую следующими параметрами: средняя мощность и обратная полярность;
сварка при прямой полярности осуществляется легче, но при этом нужно следить, чтобы сварочная ванна не обгоняла дугу;
после работы нужно проверить конструкцию на внутренние дефекты.

Сварка встык:

для сварки оставляют достаточную глубину провара;
выполняют сварку с двух сторон;
если толщина полок швеллера меньше 6 мм, то скос кромок делать не нужно;
если толщина полок до 12 мм, то скос делают под углом 30 градусов, если более 12 мм – скос выполняют с внутренней стороны и под тупым углом любого градуса.

условий выполнения процесса;
длины сварного соединения;
типа нагрузки на соединения;
типа швеллера и его основного параметра – толщины;
нагрузки, которую будет испытывать конструкция.

Используемые технологии

Существует несколько технологий, подходящих для качественной сварки швеллеров. Но мы расскажем о самой, на наш взгляд, удобной и часто используемой.

Электродуговая сварка

Электродуговая технология — неоспоримый лидер. А все потому, что производители предлагают большой ассортимент электродов для работы с самыми разнообразными типами металлов. К тому же, электродуговая сварка может осуществляться в самых труднодоступных местах, в том числе на высоте. Конечно при условии, что сварочный аппарат компактный и его можно повесить на плечо.

Требования к сварке швеллеров

В первую очередь свариваются толстые элементы швеллера (полки), после чего приступают к сварке тонкой стенки.
Не следует варить по внутренним граням полок и в углах соединения полки и стенки швеллера, поскольку это приведет лишь к ослаблению конструкции.
Стык двух швеллеров должен иметь зазор 2 – 3 мм для исключения образования «горки» при его обварке, после зачистки которой произойдет ослабление сварочного шва.
Если к конструкции не предъявляются особые требования по прочности и надежности, а важна скорость и простота выполнения работы, то можно выполнять соединение швеллеров встык с двухсторонним обвариванием (без накладок).
Кромки торца, по которому происходит стыковка, формируются V- или X-образно (соответственно, для тонкого или толстого профиля) под углом 30° – 60°.
На стыке соединяемых деталей не должно быть горизонтальных и вертикальных переломов.
Стыковка может производиться с использованием листовых накладок, которые должны располагаться симметрично относительно продольной оси сечения.
Зона сварного соединения без накладок не менее чем на 5% (в ряде случаев до 20%) слабее прочности швеллера, что необходимо учитывать в проектных расчетах.
При использовании накладок стык между торцами швеллеров можно не обваривать, поэтому его ширина может достигать 50 мм.

Накладки рекомендуется полностью обваривать по контуру примыкания, что предотвратит проникновение между ними и швеллером влаги, приводящее к щелевой коррозии. Если это невозможно зазор между накладкой и швеллером заполняется антикоррозийным материалом. Для повышения плотности их контакта следует использовать прижимные струбцины.

Кромки накладок на полки швеллера должны быть параллельны кромкам полок. При проварке стыка накладки на полки устанавливаются лишь после зачистки шва и контроля его качества.

Сваривание стыков балки автоматами под флюсом.

Скажем несколько слов об автоматической сварке стыков. Если сваривание балки осуществляется под флюсом с применением сварочных автоматов, то могут применяться разные приемы, также как и последовательность может отличаться.

Сварка может осуществляться наклоненным электродом, что позволяет делать одновременно два шва. С другой стороны у этого способа есть и недостатки. При наклоненном электроде увеличивается риск подрезать полки или стенки балки.

Кроме того, швы могут выполнять в положении, называемом специалистами, «лодочка». Это создает лучшие условия для образования шва, проплавления и пр. Однако, среди минусов такого способа – необходимость проворачивать изделие после выполнения каждого сварного соединения. Данный недостаток решается использованием специальных позиционеров-кантователей.

Процесс сваривания стыков балки требует тщательной подготовки, проведения и проверки расчетов моментов инерции, изгибающего момента и пр

Важно соблюдать технологию сваривания балок, неправильность которой может повлиять на будущую металлоконструкцию в целом

Сварка швеллеров без потери прочности соединения

Любое сварное соединение ослабляет конструкцию и отдельные его узлы. Поэтому в строительстве для уменьшения сварных соединений при повышенных нагрузках на опорные балки несущих конструкций принято использовать швеллерный и двутавровый металлопрокат. Сварка швеллера при монтаже несущих частей конструкции представляет особую важный этап, но часто вызывает затруднения и невозможность выполнить строгие правила сваривания (ГОСТ).

Общие сведения о швеллере

Стальной швеллер представляет собой металлическое изделие, которое имеет П-образный профиль сечения. Данная конструкция позволяет при минимальном расходе материала, металла, получить высокие конструкционные характеристики. Способы изготовления швеллеров (гибкой на специальном станке или методом горячего проката) не влияют на выбор техники сваривания при его соединении, а только на общие прочностные характеристики.

Основные преимущества швеллера направлены на усиление отдельных узлов конструкции и заключаются:

В возможности выдерживать большие осевые нагрузки.
В высоком сопротивлении на изгиб при центральной нагрузке.
В возможности соединения без использования сварки.

И так же эти же преимущества являются и недостатками при сваривании швеллеров.

В настоящее время выпускается пять видов швеллеров:

специальные;
с полками разной величины;
равнополочные;
с определенным уклоном полочных граней;
с параллельными гранями полок.

Самой большой прочности соединения можно добиться при сваривании равнополочных швеллеров с параллельными гранями полок. Они и являются самыми востребованными в сфере строительства.

Трудности соединения швеллеров

Для сборных металлоконструкций швеллера хорошо себя зарекомендовали, но мельчайшие ошибки в их соединении вызывают критичное нарушение прочности всей конструкции. Каждое сварное соединение само по себе ослабляет прочность металлоконструкции на 5-7%, при том, что металл шва имеет более высокие прочностные характеристики, чем металл основной детали.

Проблема заключается в самой техники сваривания, в правильном предварительном разогреве металла и в опыте сварщика. Неудобное положение при сборке некоторых узлов, а так же неправильно выбранные шов приводит к тому, что околошовная зона сваривания (зона не равномерного плавления) теряет до 20% своей прочности. Это самые уязвимые места соединения и на каждый сварной шов их два, с двух сторон. ГОСТ предусматривает самые распространенные узловые соединения, но далеко не все.

Всеми рекомендованными нормами по ГОСТу пренебрегать нельзя.
Сварка швеллеров по ГОСТу гораздо прочнее, даже при условиях дополнительного усиления конструкции.
Все дополнительные накладки после сварки между собой встык необходимо выполнять исключительно снаружи швеллеров.
Сварка во внутренних углах швеллера только ослабляет общую конструкцию, поэтому варить во внутренних углах, как и внутри самого швеллера, не желательно.
Сваривать можно не только по ГОСТу, так как это иногда неудобно, но и опираясь на рекомендации.

Электродуговая сварка

Особенности использования электродов и возможности подбора их по основным характеристикам делают электродуговую сварку самой предпочтительной для соединения швеллеров. Наиболее качественный шов получается при использовании электродов УОНИ, но есть некоторые особенности их использования.

Желательно выполнять соединения внахлест.
Работа с этими электродами требует опыта.
Перед началом работы электрод следует прокалить в специальной печи при температуре 250 0С в течение часа.
Металл должен быть тщательно подготовлен согласно ГОСТу.
Для сварки необходимо использовать короткую дугу средней мощности при обратной полярности.
Легче варить при прямой полярности, так как электрод горит медленнее, но тогда необходимо следить за сварочной ванной. Она не должна обогнать дугу.
При таком соединении обязательно необходимо проводить проверку на внутренние дефекты.

Непосредственно режим сварки и скорость выполнения шва зависит от выбранного вида соединения, но наиболее оптимальной при ручной сварке является 20 м/ч.

Газовая сварка

При соединении швеллеров чаще всего полностью отказываются от применения кислородно-газовой сварки. Температура нагрева и большая зона нагрева, а соответственно и еще большая околошовная непрочная зона нагрева, не способствуют выбору данного способа соединения. Негативное термическое влияние, а так же перегрев зоны шва, приводит к возникновению ненужного внутреннего напряжения металла и к сильной деформации общей конструкции (балки).

Маркирование и габариты балок

Согласно ГОСТ двутавр широкополочный 8239-89, размер изделия определяется высотой его стенки. Как это понять? Например, если взять профиль номер 14, то его высота (расстояние между полкой) будет составлять 140 мм, значит, балка под номером 55 будет иметь высоту 550 мм. Но это далеко не все параметры, которые прописаны в ГОСТ и характеризуют материал. Каждый номер балки имеет свои размеры, площадь сечения, массу и величины для осей. Балки можно отличить по таким параметрам:

расположение полок. Изделия бывают параллельными или имеют уклон внутренних граней;
принцип изготовления. Балки делаются сварными из листов стали, и горячекатаными. Горячекатаные представляют собой монолитную конструкцию из металла;
точность производства. Маркой «Б» обозначаются двутавры, выполнены с повышенной точностью, а марка «В» указывает на обычную точность.

Для начала рассмотрим параметры горячекатаного двутавра, его размеры и сечение указаны в таблице согласно ГОСТ 8239-72:

Дополнения:

Вес 1 м балки и площадь ее поперечного сечения вычислялись по номинальным размерам, при плотности стали в 7850 кг/м3.
Значения в таблице, предоставленной выше, определяются так: «І» обозначает момент инерции, «W» говорит о моменте сопротивления, «S» о статическом моменте полусечения. Что касается значения «і», то оно говорит о радиусе инерции.

В ГОСТ также указываются предельные отклонения массы и габаритов. Их можно увидеть на данном фото:

Обозначения расшифровываются так:

b1 – ширина части, которая укорочена;
b2 – ширина части, которая удлинена;
∆ – уровень перекоса;
f – уровень прогиба у стенки двутавра.

Нормальными принято считать металлические двутавры, которые имеют уклон граней внутри от 6 до 12%. По своему назначению их можно разделить на два вида: обычные и специальные. Сортамент двутавров указан в ГОСТ 19425-74. Он подходит в качестве балок подвесных путей, а также может быть использован для армирования шахтного ствола. В первом случае это серия «М», во втором серия «С».

ГОСТ 26020-83 указывает на изготовление двутавров с расположением граней внутри параллельного типа. В зависимости от особенностей, можно отметить такие виды изделий:

Балочные, высота которых достигает 1 м, а ширина полок составляет 32 см. Обозначаются буквой «Б».
Широкополочные изделия, высотой до 1 м, а шириной полок до 30 см. Обозначаются буквой «Ш».
Колонные профили, ширина полки которой близка к его высоте. Обозначаются буквой «К».

Обратите внимание! Стандартный металлопрофиль имеет длину 4–12 м. В наличии есть изделия длиной 13 м

Но размер может быть обговорен согласно требованиям заказчика.

Если говорить о размерах и параметрах широкополочных двутавров, то можно обратить внимание на это фото. Двутавр широкополочный ГОСТ 26020-83 таблица

Распространенные варианты соединения швеллеров

Для соединения двух швеллеров между собой используют два основных варианта. Выбор варианта соединения зависит:

от условий выполнения шва;
от длины сварного соединения и количества сварщиков для его исполнения;
от вида нагрузки и зоны ее влияния (чаще всего это сжатие, приложенное к середине центра сечения);
от толщины и типа швеллера;
от максимальной общей нагрузки на конструкцию, от необходимой прочности.

Основные типы соединений и самые распространенные металлоконструкции из швеллеров на практике получают при использовании наиболее удобного метода сваривания.согласно ГОСТу.

Используется электродуговая сварка (ГОСТ 11534) или сварка под флюсом (ГОСТ 15164) с электродами УОНИ. Для начала необходимо сваривать более толстые элементы — полки швеллеров, а только потом менее толстые — стенки.

Сварка встык

Используется чаще всего, так как является наиболее экономичной. Если главные критерии для соединения швеллеров — простота и скорость работы, а не качество и надежность, то стоит остановиться на таком шве. Сварку необходимо выполнять с двух сторон с достаточной глубиной провара.

В монтажных условиях и при учете не использования такого соединения для сборки отдельных элементов конструкции допускается односторонняя сварка с подваркой корня шва.

Особое внимание на обработку кромок:

Описание процесса сваривания встык:

Устанавливается балка, так чтобы стенки были в горизонтальном положении.
Проводится скос кромок согласно толщине металла.
Устанавливается вторая балка для сварки швеллера встык с зазором до 3 мм при помощи крана.
Выполняется прихватка швеллеров между собой точечным швом с шагом в 40 мм.
Проверяется прямолинейность получаемой конструкции.
Основную необходимо провести без перерыва, от середины стенки по направлению к полкам.

Для уменьшения и внутренних напряжений и общей деформации балок так же рекомендуется провести усиление конструкции непосредственно после монтажа балки.

Сварка с накладками

Во избежание распространенного дефекта — трещин необходимо при сваривании встык добавить и подкладки. Зазор с обработанными кромками в собранном стыке должен быть не более 8 мм и при этом подкладка крепится со стороны свариваемых кромок. Толщина подкладки зависит от режима сварки и толщины исходного металла. Для данного типа соединений рекомендовано использовать автоматическую сварку под флюсом.

Все накладки лучше тщательно обварить по контуру с использованием всех рекомендаций при выполнении швов внахлест. В ситуациях, когда обварить со всех сторон не получается, необходимо все зазоры заполнить антикоррозионной жидкостью.

Описание процесса сращивания двух швеллеров:

Швеллера свариваются торцами друг к другу согласно ГОСТу или с предварительной обработкой кромок.
Изнутри сварной шов тщательно зачищается до ровной плоскости.
Внутри швеллера приваривается первая подкладка — стальная полоса той же марки длинной равной ширине швеллера умноженной на коэффициент 5. Ширина полосы должна соответствовать ширине швеллеров (до начала округления к полкам), толщина полосы равна толщине металла конструкции.
Полоса соединяется только швами по продольным сторонам.
Вторая подкладка на роль ребра и приваривается по двум сторонам от полосы.
Ребро необходимо тщательно проварить по контуру с двух сторон и обязательно приварить вплотную к полосе.

Такой метод сращивания подходит и для двутавровых балок, только необходимо все продублировать с двух сторон. По прочности сращенная таким образом конструкция будет только на несколько процентов (до 10%) в зависимости от общей длины, уступать монолитному изделию.

Для получения усиленной полой балки несущей конструкции часто соединяют два швеллера полками внутрь, образовывая так называемую коробочку. Технология подобного соединения схожа со сваркой швеллеров встык.

Описание процесса соединения:

Шов выполняют либо согласно ГОСТу с разделением кромок, либо оставляют зазор.
Ширину зазора выбирают исходя из толщины металла балки (минимум 3 мм), который необходим для предотвращения наплавки металла шва горкой.
Зачищать полученные швы болгаркой категорически нельзя, это приводит к ослаблению соединения.
Два швеллера необходимо закрепить струбцинами.
Соединительный сварной шов выполняют от середины к краям либо методом прихвата, когда работает один сварщик, либо одновременно продвигаются к краям два сварщика.

Выполнить такое соединение в полевых условиях при монтаже конструкции на месте возможно только при сваривании в горизонтальном нижнем положении. В других случаях рациональней и надежней будет использовать стыковые швы с последующим усилением подкладками.

Как правильно сварить уголок под 90 градусов

При изготовлении различных металлических конструкций, стальной угловой прокат (уголок) относится к наиболее часто применяемым материалам. Кроме сварки угловых заготовок между собой, часто возникает необходимость приварить уголок к трубе или к плоской поверхности. Такие соединения используют при строительных и монтажных работах, изготовлении мебели и поделок.

Виды соединения

Сварка стальных изделий с применением уголка сводится к нескольким основным видам соединений:

стыковая сварка заготовок из углового проката;
сварка угловых заготовок под углом 90 °;
сварка угловой стали с другими изделиями.

Создавая конструкцию, хороший сварщик решает как минимум, две задачи. Первая заключается в том, чтобы сварить прочное изделие, успешно выдерживающее определенные нагрузки. Вторая задача в том, чтобы выполненная работа смотрелась эстетично. Ведь работа настоящего мастера всегда радует глаз.

Рассмотрим типовые примеры, показывающие, как сваривать железные уголки между собой, а также с другими поверхностями.

Стыковое соединение

Можно сварить куски углового профиля встык. Такой вид сварки часто требуется для того, чтобы удлинить имеющийся отрезок стали. Технология выполнения такого соединения проста и в основном не отличается от стыкового соединения листовых заготовок. Но некоторые особенности всё же имеются.

Вначале следует произвести ровную обрезку соединяемых участков. Этой процедуре должна предшествовать тщательная разметка материала. Вообще, это должно быть правилом при работе с металлом, если есть цель качественно выполнить работу. Острые края срезов нужно обработать напильником, удалив с них заусенцы и обрезки металла.

Для того чтобы сварить металлические детали ровно, лучше всего предварительно совместить их, зажать в специальной струбцине. Тщательно проверив и при необходимости скорректировав положение заготовок с помощью уровня, можно сделать первые прихватки.

Не следует начинать сварку с наложения чистового шва по одной из полок углового проката. При интенсивном нагревании в процессе сварки, металл деформируется, в результате чего стык по второй полке угловой заготовки может разойтись. Правильней сначала сварить металл прихватками по краям полок и в середине уголка, а уже после этого окончательно приварить заготовки друг к другу.

Приварка к трубам и плоскостям

Наиболее удобно сваривать уголок с профильной трубой, так как её плоские поверхности плотно прилегают к полкам уголка и при сварке образуют надежное соединение. Например, если надо сварить верстак, стол для мастерской или подставки, то основой будущей столешницы может служить рамка из уголка, а ножками – отрезки труб.

В этом случае рамку можно ориентировать плоскостью вверх, а стальные трубы – ножки приварить к её внутренним углам. При выполнении этой работы также полезно применять струбцины нужной формы и трубы круглого сечения.

Если прочность предполагаемого соединения недостаточна, можно сварить усиливающие элементы в виде треугольных косынок из листового металла или отрезков уголка.

Сварка профилей под углом 90 °

Когда появляются вопросы, подобные тому, как сварить рамку из уголка, необходимо уметь правильно соединять детали под углом 90 °. Существует три варианта исполнения.

Первый способ заключается в том, что наружная часть одной из полок одного уголка накладывается на внутреннюю часть полки второго. Этот способ наиболее прост, но при его выполнении один уголок оказывается выше другого на толщину полки.

Второй способ состоит в предварительной обрезке полки одного из уголков на величину высоты полки. После этого второй уголок можно приложить к вырезу заподлицо и сварить с первым.

Третий способ сварки также позволяет сварить заготовки на одном уровне. Для этого каждая из заготовок предварительно обрезается под углом 45 °C, после чего они соединяются углами, образуя в итоге прямой угол.

Чтобы сварить рамку, необходимо взять четыре заготовки из углового проката, подготовленные для сварки под прямым углом по одному из приведенных способов. Для предварительного закрепления лучше использовать с струбцины.

Совместив все заготовки, необходимо проконтролировать геометрические размеры будущего изделия. Затем, сделав прихватки по четырём углам, вновь сделать замеры диагоналей рамки, при необходимости подкорректировав их легкими ударами молотка вдоль большей диагонали. После этого можно осуществлять сварку стыков.

Виды угловых швов

Сварка углового шва представляет собой соединение двух металлических изделий или профильных труб, под углом менее 180°. Однако, зачастую в конструкциях из метала создаются штыки, где стороны находятся пол углом в 90°. Такое расстояние нужно выдерживать для того, чтобы в процессе сварки, обе стороны подвергались одинаковой нагрузке и сама конструкция была более прочной.

Угловые швы при сварке дифференцируются на несколько типов. Выделяются:

Типы сварки

Сварка швеллеров встык

Данное соединение применяют для не ответственных конструкций. Сварка выполняется с лицевой, тыльной стороны и с условием хорошей толщины провара. Монтажный шов сперва выполняют на тонкой, а после на более толстой части швеллера. Допускается выполнение данного шва с одной стороны изделия с обязательной подваркой корня шва.

Последовательность наложения швов

Потребность в снятие кромок определяется исходя из толщины полок швеллера:

6 мм и менее-скос кромок не требуется.
6-12 мм – скос делают под углом 30 .
12 мм и более-скос кромок выполняется под тупым углом на внутренней стороне заготовки. Шов выполняют V и Х-образным.

Алгоритм сварки:

Швеллер размещается стенками горизонтально.
Снимают кромки в зависимости то толщины металла.
Производится стыковка двух балок с зазором не больше 3 мм.
Производится временная прихватка заготовок между собой точками с шагом в 40 мм.
Анализируется правильность созданной конструкции.
Окончательная обварка поверхности стыка проводится непрерывно от середины стенки в сторону полок.

Для улучшения сварных характеристик и предотвращения появления трещин в местах сварки советуется выполнить усиление проката подкладками сразу после установки изделия. При приварке П-образного проката только в стык, без накладок, сваренное соединение будет слабее чем сам швеллер.

Сварка швеллеров с накладками

Зазор при стыке двух свариваемых деталей устанавливают не больше 8 мм. Накладка размещается со стороны сварного шва. Толщина усиления зависит от режима сварки и размеров проката.

Рекомендуем! Сварка швов в различных пространственных положениях

Накладки усиления обязательно обойти электродом по всей плоскости. При невозможности кругового обвара все зазоры заполнить веществом, препятствующим коррозии.

Алгоритм сварки:

Швеллера привариваются торцами друг к другу согласно технологических норм ГОСТа.
Шов внутри швеллера зачищается к плоскости.
Во внутреннюю часть швеллера приваривается усиление – лист стали имеющий длину равную 5-ти кратной ширине швеллера. Ширина листа ровна ширине швеллеров, толщина листа берется равноценной толщине материала швеллера. Полоса заваривается лишь по продольным сторонам.
Вторая полоса крепится в качестве ребра и заваривается по обеим сторонам от полосы. Ребро должно быть хорошо проварено по контуру с двух сторон и вплотную к полосе.

Прочностные характеристики срощеного данным методом изделия уступят монолиту на малость.

Соединение швеллеров внутрь

Для создания усиленной пустотелой балки можно соединить два изделия полками внутрь. Выполнение такого соединения одинаково со сваркой двух швеллеров встык. Данное соединение применяют при требовании конструкций средней мощности.

Алгоритм сварки:

Заготовки установить полками горизонтально напротив друг друга.
Скрепить струбцинами.
Шов выполнить либо по ГОСТу с разделением кромок, либо оставить зазор.(величину зазора выбирают в зависимости от толщины швеллера, но не менее 3 мм).
Шов необходимо производить по методу прихвата либо от середины к краям.

Собрать данную конфигурацию в непригодных для данной работы условиях при сборке конструкции реально лишь при проведении сварочных работ в горизонтальной плоскости и нижнем положении. В иных случаях боле разумным и простым будет использование стыковых швов с усилением их листами-подкладками.

Способы

От того, насколько качественным будет соединение швеллеров, напрямую зависит прочность и надежность всей металлоконструкции. Наибольшая прочность, и, в то же время, простоту монтажа, обеспечивает сварка. Обычно используется электродуговая или, реже, газовая. Всего можно выделить 3 способа соединения с ее использованием.

Встык

Применяется при необходимости удлинить или соединить швеллер под углом в неответственных конструкциях, где нагрузка на шов не слишком велика.

Методика сварки следующая:

При толщине полок (боковых граней швеллера) до 6 мм сварка производится без их предварительного скоса; при толщине 6-12 мм на свариваемой поверхности подготавливается скос под углом 30°; при большей толщине – скос имеет тупой угол и располагается на внутренней стороне швеллера.
Свариваемые детали прихватываются точечной сваркой. Расстояние между точками – 40 мм. Проверяется геометрия соединения.
Производится полноценная сварка с двух сторон или с одной, но с проваркой корня шва. Направление сварки – от середины основания к полкам.

Полученный этим методом сварной шов имеет меньшую прочность в сравнении с самим профилем, но в неответственных частях конструкций этот недостаток не является критичным.

С накладками

Для упрочнения стыка могут применяться металлические накладки. В этом случае соединение производится последующей схеме:

Производится сварка встык. Полученный шов зачищают заподлицо.
Изготавливаются парные накладки – большая для наружной стороны и маленькая для внутренней. В качестве сырья используется листовой прокат из той же марки стали, что и швеллер. Толщина накладки должна быть равна или превышать толщину его боковой полки. Форма накладки может быть различной, включая 4, 6 или 8-угольник.
Накладки привариваются поверх сварных швов в месте соединения точечной сваркой.
Производится проварка накладки по всему контуру.

Сварка в коробку

Этим способом из П-образного швеллера производятся усиленные полые балки с квадратным или прямоугольным сечением. Для этого два изделия прислоняются друг к другу полками и скрепляются струбцинами. Сварка может производиться встык с предварительной подготовкой скоса на кромках, либо с зазором между краями полок. Последний метод используется при соединении изделий с полками большой толщины.

Полученный в результате полной проварки шов не зачищается для увеличения прочности. Для дополнительного усиления могут использоваться накладки.

Альтернатива – болтовое соединение

В отдельных случаях использовать сварку для монтажа не представляется возможными или не требуется. Например, это относится к производству разборных конструкций или к работе с оцинкованным прокатом. В последнем случае сварка повредит защитный цинковый слой и в месте соединения появится ржавчина.

Болтовое соединение позволяет произвести монтаж швеллера без разрушения цинкового слоя и привлечения квалифицированных сварщиков, которые могут обеспечить максимальную надежность и правильность монтажа.

Однако в большинстве конструкций использовать соединение на болтах нецелесообразно, так как оно имеет ряд недостатков:

отверстия в прокате снижают его прочность,
необходимо периодически проверять надежность соединения и подтягивать гайки, особенно если металлоконструкция испытывает вибрационные нагрузки,
со временем крепеж из черных металлов начинает ржаветь, что снижает его надежность и усложняет разборку,
процесс монтажа на болтах занимает больше времени, чем сварка.

Выбор конкретного способа соединения швеллера, как и его типоразмера, зависит исключительно от вида производимых работ и предназначения конструкции с обязательным соответствием регламентирующим документам.

Сварка швеллеров: способы стыковки, как варить швеллера

Сварка швеллеров: виды и способы, как варить швеллера Швеллер — это популярный на сегодняшнее время металлопрокат, который используется для строительства всевозможных конструкций. Для соединения швеллеров чаще всего применяется сварка, поскольку именно она способна обеспечить требуемую надежность металлоконструкции. Однако, при несоблюдении технологии сварки швеллеров, может произойти её ослабление.

Именно по этой причине к сварке швеллера предъявляются особые требования. В данной статье сайта про ММА сварку mmasvarka.ru будет рассмотрена технология сварки швеллеров, которая включает в себя различные нюансы, например, виды стыковки, алгоритмы осуществления сварочных работ, а также другие нюансы.

Сварка швеллеров: электроды и способы соединения

Соединение швеллеров может быть осуществлено как газовой сваркой, так и электросваркой. Что касается ручной дуговой сварки, то для соединения такого металлопроката как швеллер, следует отдавать предпочтение только качественным и проверенным временем электродам. Одними из таких, являются электроды УОНИ, которые как раз и предназначены для сварки серьезных металлоконструкций.

Когда осуществляется сварка швеллеров электродами УОНИ, следует учитывать такие особенности проведения работ:

Рекомендуется варить швеллера внахлёст;
Перед использованием электродов УОНИ, их рекомендуется прокалить перед работой в специальной печи, не менее одного часа при температуре в +250 градусов;
Варить швеллера без маломальского опыта не рекомендуется;
Обязательно нужно надлежащим способом подготовить место соединения швеллера, очистить его от грязи и ржавчины;
Для сварки швеллеров необходимо выдерживать короткую дугу средней мощности, а варить швеллер, лучше всего используя для этих целей сварку на постоянном токе и с обратной последовательностью.

Также следует понимать, что металлоконструкция из швеллеров, сваренная электродами УОНИ не должна подвергаться в процессе эксплуатации температурам ниже сорока градусов.

Способы сварки швеллеров между собой

Рассмотрим самые популярные способы сварки швеллеров между собой. Ну а те начинающие сварщики, кого интересует вопрос, в чем отличие электродов УОНИ от МР-3, могут получить информацию в предыдущей статье на канале. Самыми ходовыми способами соединения швеллеров между собой, являются: сварка встык, с накладками, внутрь, смещённое соединение.

Сварка швеллера встык

— данный способ используется преимущественно для конструкций, которые не будут подвергаться чрезмерным нагрузкам в процессе эксплуатации. Способ соединения швеллера встык, предполагает хорошую толщину провара с тыльной или лицевой стороны швеллера.

Сварка швеллера с накладками

— для этих целей используется специальная накладка из металла, которая располагается с той же стороны, что и сварочный шов. При этом между двумя швеллерами делается минимальный зазор в 5-8 мм.

Соединение швеллера вовнутрь

— прибегают к данному способу соединения швеллеров, как правило, в том случае, если нужно собрать усиленную пустотелую балку. Сварочный шов выполняется согласно ГОСТу, с образованием небольшого зазора или же с разделением кромок.

Смещённое соединение швеллера

— наиболее сложный способ, для осуществления которого требуется сразу два электросварщика.

Процесс изготовления

Изготовление сварной балки это достаточно сложная процедура, при выполнении которой необходимо учесть большое количество требований, таких как прочность, жесткость, плотность и другие. Однако самой главной характеристикой любой металлической балки является ее плотность, она должна быть максимально высокой. На данный момент ведутся разработки по созданию металлических балок, которые требуют меньший объем металла при одинаковых характеристиках прочности и жесткости.

Технология производства сварных балок очень проста и весьма экономична, в результате чего способна на конкуренцию с балками, изготовленными прокатным методом. Данная технология включает в себя следующие этапы:

В качестве первой операции происходит расчет на прочность и жесткость, проверяются стали, которые идут на изготовление;
Подготовка элементов двутавра, а именно резание металла на полосы, примерная скорость резания металлического листа равна 1 метру в минуту;
Осуществление процесса фрезерования торцов элементов, входящих в конструкцию. Данная операция проводится для того, чтобы каждый свариваемый элемент легко и эффективно скреплялся с другим, образуя прочное и жесткое соединение, обработка торцов осуществляется на специальном торцфрезерном стане;
Далее происходит сборка. Она должна быть очень точной, все детали должны располагаться строго перпендикулярно друг по отношению к другу, а также необходимо соблюдение симметрии стенок. Сборка может осуществляться вручную, если говорить о небольшом производстве, либо же с помощью автоматизированных машин, как это происходит на массовом производстве. В производстве применяется стан для сборки балок модели Z15, который имеет высокую производительность. Сборка в данном агрегате осуществляется в два этапа. Первый представляет собой сборку «Т» -образной балки, а на втором этапе к ней присоединяется дополнительная стенка и получается двутавр.
Затем происходит процесс сварки балки. Технология сварки двутавровой балки может быть различна, поэтому на вопрос: «Как правильно сварить двутавровую балку?» существует много ответов. Сущесвуют приемы наложения швов в разной последовательности. Наиболее частыми способами являются:
Метод «лодочки». Если сваривать балку этим способом, то будут обеспечены благоприятные условия для формирования глубокого шва, однако времени этот метод занимает гораздо больше, чем предыдущий;
Сам процесс осуществляется с помощью промышленного сварочного аппарата, который сваривает детали под высоким давлением, существует некоторое количество вариантов агрегатов для исполнения процесса сварки на производстве. Это могут быть сварочные манипуляторы, отличающиеся высокой степенью автоматизации, самоходные трактора для сварки – самый надежный и простой способ, однако его применение в условиях массового производства нежелательно. На малых производствах сборка и сварка балок может осуществляться вручную, из-за чего их продукция зачастую очень дорогая.
6.После всех вышеописанных процессов происходит корректировка геометрии конструкции. В процессе сварки угол наклона между стенками может измениться, поэтому необходима их правка. Почти готовая металлическая конструкция подается в специальный правочный стан, который похож на прокатный, деталь проходит через систему роликов и на выходе получается готовый товарный продукт.

Методы стыковки и способы их сварки

Существуют различные варианты, при которых осуществляется стыковка швеллеров. Осуществление выбора происходит в зависимости от требований к монтажу металлических изделий и условий, при которых он производится. Также следует выбрать оптимальный метод для стыковки швеллеров сваркой.

Наибольшее применение находит электродуговая сварка. Этот способ является нетрудным и давно апробированным. При использовании электродуговой сварки становится возможным монтаж деталей в местах, являющихся труднодоступными.

Газовая сварка такого широкого применения не находит вследствие того, что происходит нагрев большой площади, расположенной около шва. Однако, ее можно применить для подготовительных и вспомогательных операций, например, для кромок.

Возможные дефекты

Во время сварки двутавровой балки из-за несоблюдения технологии возникает кристаллизация стали от высокой температуры. Из-за расхождения по фазам в металле возникают внутренние напряжения. Снижается прочность и жесткость, увеличивается риск корродирования.

При сварке стальных листов возможны и другие дефекты:

нарушение формы шва отклонение от формы наружных поверхностей или геометрии стыка;
прожоги, когда расплав вытекает из ванны, образуются дырки в шве;
подрезы – канавки вдоль границы соединения;
трещины, образующие в местах разрыва шва;
шлаковые или вольфрамовые включения в диффузионном слое, при высокой скорости сварки образуются тугоплавкие оксиды.

Как рассчитать параметры

Размеры лестницы рассчитывают по следующему алгоритму:

Определяют высоту и параметры проема.
Создают проекцию будущего сооружения.
Измеряют угол наклона (должно быть от 30 до 45 градусов), исходя из полученного результата определяют длину лестницы.
Определяются со способами усиления лестницы. Чтобы обеспечить достаточную прочность, ее ширина должна быть не меньше 90 см. Это необходимо для того, чтобы предупредить появление прогиба.

Лестницу из уголков можно сделать своими руками. Порядок действий зависит от типа задуманного строения, применяемых материалов и площади, которую собственник жилого помещения может выделить. На первом этапе мастер должен заготовить необходимые детали. На втором – соорудить каркас и провести отделку. Третьим шагом становится придание декоративного вида.

Владелец сам определяется с конструкторским решением. Металлическую лестницу из швеллера и уголка можно установить снаружи или внутри дома. Подвал не является исключением.