Сварка профильной трубы — особенности основных методов

При выборе ограждения из металлопроката нужно заранее знать, на каком расстоянии ставят столбы от забора, как соединяются профильные трубы сваркой и какие способы крепления наиболее надёжны. Каждый из видов соединения металлических каркаса имеет свои особенности, которые следует учитывать при выполнении работы.

Сварка профильной трубы

Правила соединения профильных труб

Большинство металлических труб, используемых как основа для различных объектов, являются тонкостенными. Работа с ними отличается повышенной сложностью и качественно выполнить ее могут только квалифицированные сварщики. Сварка профильной тонкостенной трубы для начинающих пройдёт без особых проблем, если новички в этом деле, будут учитывать ряд немаловажных особенностей процесса, основные из них это:

• Мощность тока. Он должен быть в пределах 10-60 А;
• Правильный выбор электродов. Для тонкостенных металлов подходят изделия, диаметр которых 0,5-2 мм;
• Тип сваривания. Варка труб должна проходить за один проход.

Как правильно и при этом быстро варить профильную трубу? Качество сварки в месте соединения определяется в первую очередь тем, насколько быстро перемещается электрод вдоль линии стыка. Варку шва рекомендуется закончить до того, как начнётся процесс остывания кромок. С отрывом сформировать шов можно, используя рутиловые электроды.

Не стоит игнорировать и общие правила, которые помогут сварить профильную трубу без изъянов независимо от её толщины:

• Под воздействием высоких температур не исключена деформация металлической заготовки. Нужно учитывать, что профиль больше подвержен расплавлению по сравнению с круглыми трубами;
• Не исключено попадание расплава внутрь трубы и полное её заполнение. Поэтому если необходимо сохранить пустотелость, нужно внимательно отслеживать состояние внутренних стенок заготовок;
• При создании торцевого соединения не исключается статическое напряжение в углах. Основные причины его появления — неверно сформированные на стыке валики или неравномерный прогрев металлопроката.

Для начинающих предпочтительнее выбрать сварку профильной трубы инвертором. Использование инверторного аппарата позволяет качественно сваривать разные сплавы металлов.

Суть и проблемы гибки профильного трубопроката

Гибка металлических изделий независимо от формы сечения заключается в придании им частичной или полной плавно-изогнутой конфигурации. Одна из распространенных слесарных процедур производится либо только под давлением, либо под давлением в сочетании с нагревом изгибаемого участка. В это время на обрабатываемую часть полой металлической заготовки одновременно действуют силы сжатия с внутренней стороны заготовки и силы растяжения вдоль внешней стенки. Осложнения состоят в том, что:

• материал в процессе изменения формы может утратить соосность сегментов, т.е. части изогнутой заготовки не будут располагаться в единой плоскости;
• растягиваемая наружная стенка на участке сгибания может не выдержать воздействия и банально лопнуть;
• сжимаемая внутренняя стенка может вместо равномерного сокращения сложиться складками, напоминающими гофру.

Без знания тонкостей сгибания профиля есть риск просто смять изделие, испортив заготовку. Но безрассудство не наш путь! Тем более, если оно сопровождается материальными потерями. Во славу рациональной экономии будем учитывать все капризы профиля и характеристики «железного» материала. Не забудем про размеры сечения, толщину стенок профильной трубы, требующийся радиус изгиба и упругость стального сплава. Ориентируясь на указанные параметры, выберем правильный технологический путь – он же способ гибки.

Оборудование для сварки профильных труб

Оборудование для сварки
Для сварки профильной трубы нужно подготовить комплект оборудования. Для ручной сварки как нельзя лучше подходит аппарат инверторного типа, либо выпрямители и генераторы, дающие постоянный ток. Помимо инвертора сварщику могут потребоваться газовые устройства – шланги, баллоны, горелки, редукторы, приспособления для подачи расходного материала. Газовое оборудование не требуется, если применяется проволока порошкового типа.

Нельзя забывать также о средствах индивидуальной защиты, щётках, молоточках. Выставить заготовки в нужном положении помогают магнитные уголки, зажимы, струбцины. Профессиональным сварщикам нелишним будет приобрести центратор, с помощью которого можно будет быстро выставить торцы профиля и зафиксировать их.

Сварочные работы

Специалисты считают, что самым легким способом врезки в стальную внешнюю сеть является сварка. Обязательным условием для проведения врезки является возможность отключить подачу воды по системе.

Автогеном делают отверстие подходящего диаметра. Затем приваривается патрубок, монтируется вентиль. Последний элемент системы перекрывается в процессе проведения дальнейших работ. Если врезка завершена, потребуется восстановить антикоррозийную защиту.

Если трубопровод проложен из полиэтиленовых труб, тогда сварочные работы не проводятся. С учетом диаметра расходного материала фиксируется хомут.

Способы сварки

Заранее следует определить, какими электродами и каким способом варить профильную трубу. Методов соединения заготовок сваркой несколько, каждый из них имеет свои особенности, которые и определяют выбор варианта стыковки труб.

Ручная дуговая сварка

Один из самых простых методов, позволяющий получить ровный шов. Для работы подойдёт сварочный аппарат трансформатор или инвертор. Дуговая сварка подходит для соединения профиля с разной толщиной стенок и размером сечения. Если толщина составляет более 4 мм, то края заготовки защищают и обезжиривают.

Для получения прочного соединения дуговой сваркой нужны электроды диаметром в 2, 3 мм, силу тока на аппарате выставляют в диапазоне от 50 до 60 А. Дуговой метод позволяет провести сварку горизонтально, вертикально и даже снизу.

Сварка для начинающих видео

Особенности электросварки

Сварка выполняется с применением неплавящихся (вольфрамовых) электродов. Пруток располагают от ванночки на небольшом расстоянии, это позволит сформировать плотный, безразрывный шов при короткой дуге.

Диаметр электрода подбирают исходя из толщины профиля. Если его стенки не более 2 мм в толщину, то потребуется стержень диаметром в 1 мм. Если соединяемые заготовки толще, то лучше взять электрод диаметром в 1,6 мм. Присадочная проволока выбирается аналогичным способом, то есть она должна совпадать по толщине со свариваемым материалом или быть его чуть толще.

Для электросварки потребуется трансформатор, инвертор, блок питания, оборудование для подачи защитного газа. Расход аргона или другого газа должен быть не более 12 литров в минуту, сила тока зависит от толщины профиля и может быть при электросварке в пределах 50-120 А. Варить нужно заканчивать уменьшением напряжения. Газ перекрывается через 10-20 секунд после прекращения подачи тока.

Газовая сварка

Сварка при помощи газового оборудования ничем не отличается от других способов. Нужная область нагревается, после чего на неё подаётся присадочная проволока. Расплавляясь, пруток заполняет стык. Пруток перемещают строго по направлению стыка, в зависимости от выбранного способа различают две технологии газовой сварки:

• Слева-направо. Перемещение присадки происходит за горелкой, благодаря чему рабочая зона оптимально прогревается. При этом сварщик может постоянно контролировать процесс. Этот способ считается наиболее подходящим при варке профиля толщиной от 5 мм;
• Справа-налево. Заготовки при выборе такого способа прогорают крайне редко, но подходит он для соединения только тонкостенного профиля.

После остывания швов их желательно зачистить и покрыть антикоррозийным средством.

Важно! Кромки профтруб со стенками толщиной до 4 мм формировать не следует.

Как правильно сварить металл газосваркой видео

Использование контактной сварки

Больше подходит для предприятий, так как требует использования дорогостоящего оборудования и отличается повышенной сложностью. Во время контактной сварки присадочные материалы не используются. Сварка заготовок происходит под высоким давлением электродов с одновременным воздействием на точку стыковки напряжение. Это приводит к плавлению металла и к образованию однородной среды, превращающейся после остывания в монолит. То есть полученное соединение имеет самый высокий запас прочности.

Контактная сварка видео

Сварка инвертором

Разновидность дуговой сварки с применением инверторного сварочного аппарата. Инвертор подходит для варки профиля разной толщины. Режим работы современных моделей – импульсный. Для сварки профильной трубы толщиной в 2 мм инвертором нужен ток величиной от 50 до 60 А. Толстостенный прокат соединяется с применением более мощного по силе электротока.

В работе применяется присадка с покрытием. При возбуждении дуги начинается её горение, что приводит и к плавлению покрытия. Частично он уходит на расплавленный металлопрокат и частично преобразуется в газ. За счёт этого зона сварки с воздухом не контактирует. Инверторные аппараты обеспечивают получение ровного и качественного шва.

Сварочный инвертор видео

Как выполняется расчет?

Чтобы разобраться с количеством пропилов, нужно выполнить простой расчет. Предположим, что требуется выполнить следующие условия:

• имеется труба размером 30·50 мм;
• необходим разворот под углом 180 ⁰;
• радиус полного разворота R = 100 мм;
• движение производится по стенке b = 30 мм.

Нужно определить наружную длину образующей половины окружности.

Lнар = π (R + b)/2

здесь π = 3,14 отношение длины окружности к радиусу.

Попутно определяется половина образующей по внутреннему радиусу.

Lвн = π R/2

Разница между значениями определяет общую ширину пропилов.

С = Lнар – L вн

Зная толщину пильного диска (h = 2 мм), нетрудно определить количество пропилов.

n = C/h

Остается подставить все данные в расчетную формулу и определить количество пропилов для поворота на 90 ⁰. Полное количество можно определить в виде.

N = 2n

Расчетная схема для определения параметров пропилов

Расчет лучше оформить в виде таблицы 1

Таблица 1. Определение количества пропилов для начальных условий

Часто вопрос о сгибании труб с помощью резов обращаются желающие построить теплицу. Их интересует: «Сколько раз нужно пропилить стенки для получения гиба с определенным радиусом образующей?» Пользуясь предложенными зависимостями, можно легко рассчитать пазы трубы для теплицы. В таблице 2 приведены расчеты для труб разного диаметра и радиусов внутренней образующей.

Таблица 2. Расчет для профильных труб теплицы

Чтобы оценить эффективность подобной технологии, желательно оценить трудоемкость и затраты материалов (таблица 3).

Таблица 3. Затраты труда и стоимость расходных материалов для изгибания дуг для теплицы

Сколько стоит одна стальная, профильная труба размером 20·20 мм? По последним данным шестиметровый отрезок можно приобрести по цене 320…360 руб. Получается, что стоимость процесса обойдется примерно столько же, сколько стоит сама труба. При этом придется затратить более полутора часов на одну дугу. Внешний вид готовых изделий далек от совершенства. Для придания товарного вида необходимо производить шлифование, применяя абразивный инструмент. Эта операция по времени сопоставима с затратами на выполнения сварочных работ. Лепестковые круги еще больше увеличат прямые эксплуатационные затраты.

Вид гнутых изделий, полученных методом пропила пазов с последующей сваркой

Из представленных расчетов видно, что технология гибки труб по радиусу может быть оправдана только для выполнения изгибов профильных заготовок только в ограниченном количестве. Если требуется создать сложную пространственную конструкцию, то следует воспользоваться специальными приспособлениями для промышленной гибки.

При пропиливании пазов необходимо контролировать глубину пропила со всех трех сторон. Потребуется специальное приспособление, которое сможет ограничить вхождение инструмента по мере стачивания диска.

Какие электроды используются для варки профиля

Профильные трубы чаще всего изготавливают из углеродистой или низколегированной стали. Для их сварки больше всего подходят следующие электроды:

• АНО-4. Универсальный и самый популярный вид электродов. Подходит для аппаратов разного типа, предварительной прокалки не требует;
• ОЗС-12. Позволяет получить шов высокого качества. Но электроды этой марки повышенной влагоустойчивостью не отличаются;
• УОНИ-13/55. Самые лучшие электроды для формирования прочного соединения;
• МР-3С. Применяются редко и в основном в тех ситуациях, когда шов по качеству должен быть идеальным.

Какими электродами предпочтительнее варить забор из профильной трубы? Новичкам, как показывает практика, проще использовать такие марки, как МР-3, ОЗС-12. В их состав входит рутил, благодаря которому упрощается начальный этап сварки, а соединения получаются прочными и устойчивыми к влаге.

Совет! Нужные навыки можно получить, тренируясь на сваривании различных обрезков от труб.

Проведение работ

Перед началом сварочных работ нужно надеть спецодежду, подготовить сварочную маску и перчатки. Подготовьте место для сварки. Уберите все огнеопасные предметы. Вам потребуется щетка по металлу для зачистки поверхности трубы и молоток, дабы оббивать шлак. Ну и, естественно, сам сварочный аппарат, и верно подобранные электроды.

На протяжении приобретения электродов прочтите инструкцию на упаковке. Завод-изготовитель показывает на своем товаре правила работы и назначение данного вида электродов. Диаметр электрода и силу тока подбирают методом расчета. На любой 1 мм толщины электрода требуется сила тока, составляющая от 30 до 40 ампер. Что касается инверторных сварочных аппаратов, то в этом случае для 3 мм электрода нужная сила тока составит 80 А. Эти параметры подойдут для сваривания металла, а для его резки нужно увеличивать силу тока до 100 А.

Затевать работу нужно с закрепления обеих труб, дабы избежать смещения шва. Вставленным в держатель электродом зажгите дугу и попытайтесь проварить маленький участок. Электрод должен иметь угол наклона 70? по отношению к свариваемой поверхности и зазор около 2–4 мм. Сходу нужно оговориться, что эти показатели носят очень приблизительный темперамент и оптимальные значения в конкретном случае посоветует только опыт.

Перед тем как решить о проведении работ, нужно максимально готовиться. Тут не будет лишним ни изучение теоретической стороны вопроса, ни просмотр соответствующих видео, ни индивидуальные консультации со экспертами.

Сварка встык

Профиль встык особенно сложно варить. Ряд советов от опытных сварщиков упростят задачу:

• Заготовки нужно прихватить по углам сечения. Затем проверяется стыковка, устраняется, если есть погрешность, и только после этого приступают к сварке по периметру;
• Тонкостенные трубы соединяются за один проход, для толстостенных их требуется 2 или более;
• Скорость дуги должна быть такой, чтобы края заготовок оплавились, но при этом металл не просел;
• Заканчивают работу, так чтобы первый нахлест и край шва совпали.

Способ сварки профильной трубы видео

Применение горячего метода

Для подогрева металла пригодна паяльная лампа, строительный фен, включенный на максимальной температуре нагрева, или газовая горелка. В качестве наполнителя используют песок. Он не допускает разрыв стенок во время сгибания, появления вмятин и выпучивания металла. Чтобы наполнитель не высыпался, рекомендуется на торцах установить временные заглушки.

Важно! Необходимо следить за температурой накала, перегрев чреват плавлением металла. Метод уместен для труб с сечением свыше 10 см.

Рассмотрим, как согнуть трубу в домашних условиях без трубогиба из алюминия. К нагретой поверхности подносят лист бумаги. Если он воспламенился, подогрев следует прекратить. Индикатором достаточного нагрева на стальных конструкциях является покраснение до состояния окалины. Следует помнить, что металл прогревается по всей длине, поэтому работу необходимо выполнять в резиновых перчатках.

Сварка профиля под 90 градусов

Сварка профильных труб под углом в 90 градусов идеально получается только при наличии практического опыта. Но есть ряд технических моментов, соблюдая которые можно упростить процесс получения прямого угла:

• Трубы должны быть максимально аккуратно обрезаны;
• Заготовки стыкуют и прихватывают только на ровной поверхности;
• Для фиксации используют приспособления, позволяющие выдержать стабильно прямой угол. Чаще всего это распорки, угольники и косынки.

Вначале необходимо черновое соединение деталей. Если угол на первом этапе будет выдержан, то проводится окончательная сварка.

Изгибание труб без радиуса

Создавая пространственный каркас, проектировщики сталкиваются с необходимостью изготовления элементов, в которых нужно создать детали, где участки труб соединяются между собой под прямым углом (90 градусов) или под острым углом (45 градусов, например). Можно нарезать отрезки, а потом сварить их между собой. Однако вопрос можно решить и иначе:

1. Произвести разметку для будущего выреза.
2. Произвести вырез лишнего металла.
3. Выполнить гиб, соединяя кромки произведенного реза. Сварить металл по кромкам.

Схема техпроцесса изгиба под прямым углом с подрезкой: 1 – разметка; 2 – вырезание излишков металла; 3 – сгибание и сварка кромок

Такой способ позволит получить достаточно прочную деталь, в ней часть металла остается целой.

Если не выполнять подрезание, то излишкам металла деваться некуда. Получается непривлекательный вид изделия.

Прямой гиб профильной трубы без подрезки

В чем причина подобного явления? Чтобы понять, как происходит простое изгибание, следует рассмотреть схему.

Схема формирования изгиба в трубах

Если имеется подходящая оправка, выполняется гиб:

1. Один конец закрепляется неподвижно.
2. Поверхность заготовки прислоняется к базовой поверхности, относительно которой будет производиться перемещение второго конца.
3. Прилагается усилие, и выполняется формирование новой поверхности.

Внутри можно увидеть центральную линию, по которой и выполняется гибка трубы.

Не только в пустотелых изделиях происходят подобные явления. Даже в сплошных деталях смещение слоев относительно друг друга происходят аналогичные явления.

Сварка профтрубы

Профильные трубы соединяются вертикальными, горизонтальными и так называемыми потолочными швами. Каждый из этих вариантов выбирается в зависимости от поставленных задач и особенностей конструкции.

Вертикально расположенный шов

Электрод для получения вертикального шва держат углом вперёд. Этапы работы:

• Если соединяются заготовки разной толщины, то дуга разжигается на той, которая толще. Электрод следует перемещать от низа кверху;
• С минимальной задержкой пруток перемещается на вторую заготовку;
• После этого дугу можно оборвать и перейти выше по стыку. Однако опытные сварщики продолжают формирование шва, совершая равномерные колебательные движения.

Шов с потолочным положением

Методика аналогична созданию вертикального соединения. Можно электрод периодически отрывать, сваривая заготовки точечным методом. Если шов прокладывается без отрыва, то рекомендуется кончиком прутка делать круговые движения незначительной амплитуды.

Угол электрода направляют в сторону той трубы, стенки которой толще. Сила тока для работы с отрывом должна быть 75-95 А, без отрыва от 65 до 75 А.

Особенности горизонтального шва

Если необходимо сварить квадрат из профильной трубы, то без горизонтальных швов не обойтись. Сварку начинают с вертикально расположенной заготовки, так как её теплоотвод выше, а это снижает вероятность прожига металла. Электрод наклоняют в направлении вертикальной стойки.

Если выбран метод варки без отрыва, то электрод нужно перемещать без колебательных движений.

Сложности процесса

Весь металлический материал может быть частично или целиком изогнут. Процесс изворота проводят двумя способами:

• механическое воздействие;
• нагревание металла.

В первом случае гнуть металл приходится без нагревания. Такой способ лучше тем, что металл не теряет свои свойства. Однако без нагревания материала изогнуть металл будет очень сложно. При нагревании изготовить изгиб гораздо проще, но металл может потерять свои свойства и стать менее прочным.

Круглое изделие из металла имеет ориентировочно ровные показатели. Однако профильная труба имеет угол под 90°. Такой угол трубы мешает спокойному изгибу, в результате появляются различные складки, которые впоследствии могут лопнуть или сломаться.

Для того чтобы не портить металл, нужно четко знать, как согнуть профильную трубу в домашних условиях. Многие дачники, не зная чуткостей изгиба, тратят немало материала, который вследствие выбрасывается.

Если осмотреть профессиональное оборудование, то можно заметить, что внутри прокатного валика есть специальный паз, который продавливает середину стенки профильной трубы. Это помогает тем, что внутренняя кромка сдавливается и складок становится меньше.

Секторная сварка

Часто люди не знают, как согнуть трубу из нержавейки, так как нержавеющий материал имеет более прочный сплав, чем обычная сталь. Конечно, благодаря профессиональному оборудованию это сделать просто. Но как быть, если под рукой нет ничего, что может обеспечить достаточное механическое давление? Именно для этой цели выдумали секторную сварку.

Принцип ее в том, что профильное изделие надпиливается с одной стороны на равных расстояниях, после чего материал загибается в необходимом направлении и прорези завариваются сваркой. В таком случае важно знать, что профтруба чаще всего тонкостенная и когда прорези находятся рядом, ее очень легко прожечь.

Люди, имеющие малый опыт работы с инструментом, часто промахиваются в надпилах, делая их то чрезмерно частыми, то редкими. Чтобы удостовериться в правильности разметки, можно взять другой эластичный квадратный материал и использовать его как шаблон.

Если иметь под рукой газовую горелку, то профильный материал можно изогнуть с помощью нагрева. Как только металл становится горячим, он легче подвергается искажению, что помогает избежать складки с внутренней стороны стенки. Если радиус изгиба небольшой, то можно обойтись обычным зажимом. Но если требуется более точный изгиб, потребуется направляющая стенка.

С помощью песка

Чтобы сделать изделие из гнутой профильной трубы, можно использовать песок. Конец материала плотно закрывается особой пластмассовой или медной втулкой. После этого в трубу засыпается мелкий песок. Важно, чтобы изделие было полностью забито песком. Поскольку пустое пространство внутри трубы теперь плотно забито, материал будет гораздо проще подвергаться механическому изгибу. Главное, изначально создать стандарт, по которому можно выгнуть и направлять изделие.

Изгиб на дереве

Такой метод сравнительно часто используют, если диаметр трубы не превышает 15 мм. Чтобы сгибание прошло успешно, конец материала необходимо плотно закрепить. Но что делать, если руками материал не удержать, а других мест крепления попросту нигде нет? И на это мастера на все руки придумали метод крепления. Наверняка на всех дачных участках могут быть деревья. Именно дерево и может послужить не только прочным креплением, но и диаметром для изгиба профильной трубы.