Подготовка металла к сварке снятие фасок

Обновлено: 04.10.2024

Одним из этапов подготовки металлических деталей для их сваривания в неразъемное соединение является работа с их кромками. Придание им определенной формы называется разделкой. С какой целью выполняют разделку кромок свариваемых деталей? Это необходимо для повышения качества будущей сварной конструкции. Скос кромок обеспечивает хороший провар по всей ширине шва. Кроме того, это гарантирует доступ инструмента сварщика к корню сварного шва. Это главные причины, для чего выполняется разделка кромок при сварке.

Размеры скосов относятся к конструктивным значениям, регламентируемым нормативными документами. Они разделяются в зависимости от формы соединений и способа сварки. Так, например, ГОСТ 5264, в котором содержатся требования к ручной дуговой сварке, не распространяется на соединения трубопроводов, описания которых изложены в ГОСТе 16037. При автоматической сварке и с применением полуавтомата следует обратиться к ГОСТу 11533. Суть разделки кромок под сварку заключается в удалении части металла на торце под определенным углом, называемым скосом.

Нюансы разделки кромок

Разделка под сварку имеет свои особенности. При разделке увеличивается ширина сварного шва. Это приводит к дополнительному расходу материалов. При некоторых ситуациях разделка кромок отсутствует, и сварка производится без этого подготовительного этапа. Если свариваются тонкие детали, то прибегают к отбортовке.

Отбортовкой называется загиб кромок соединяемых деталей. Выполняют отбортовку ручным или машинным способом. Вручную она может выполняться на наковальне с применением молотка или кувалды. Механическая обработка также может проводиться строганием, фрезерованием, долблением, применением абразивов, что требует соответствующего оборудования, например, строгальных или фрезеровальных станков.

Устройство строгальных станков достаточно простое. Высокопрочный резец, проходя вдоль торца под установленным углом, снимает за каждый проход слой металла. Затем механизм станка изменяет его положение и операции повторяются. Фрезеровальные станки находят применение, когда поверхность деталей имеет криволинейную форму. Фаска образуется с помощью фрезы, совершающей перемещение вдоль линии шва.

Для больших конструкций и трубопроводов используют кромкоскалыватели, работающие методом долбления. Абразивную обработку применяют для заготовок маленького размера и для окончательной доводки после строгания и фрезерования. Снимать кромку можно с помощью газового резака. Для машинного способа используют зигмашину.

Фаски на кромках делают с одной стороны или с обеих. Односторонние скосы на прямых деталях способствуют легкости протекания процесса сварки. При двухсторонних фасках необходимо обеспечить сварщику доступ к обеим сторонам соединения.

Конструктивные параметры

Типы разделки кромок под сварку различаются в зависимости от выбранных конструктивных параметров:

1. Угол скоса. Обозначается буквой "β". Это острый угол между двумя плоскостями: торца и скошенной поверхностью. Находится в диапазоне от 10 до 30 градусов. Если скашивается только одна кромка, то угол составляет 45 градусов.
2. Угол разделки. Обозначается буквой "α". Под этим термином подразумевается угол между скошенными поверхностями. Когда угол скоса обеих деталей одинаков, то угол разделки равняется его двойному значению. Соответственно, находится в диапазоне от 20 до 60 градусов. Правильный выбор угла раскрытия обеспечивает проникновение электрода вглубь, достаточного для хорошей проварки корня шва.
3. Величина притупления. Обозначается буквой "С". Часть торца кромки, оставшаяся нескошенной, может иметь острую форму. Это может помешать процессу сварки и вызвать в этой тонкой части прожоги металла. Чтобы этого избежать прибегают к затуплению кромок. Размер притупления составляет порядка 2 мм.
4. Зазор. Обозначается буквой "b". Является расстоянием между кромками в зоне корня шва. Зазор оставляют для лучшего провара в этой области. Его значение обычно составляет около 1,5 мм. Эта величина может быть уменьшена или увеличена в зависимости от технологии процесса сварки.
5. Длина скоса. Обозначается буквой "L". Регулирует плавность перехода от минимального размера скошенной части до толщины детали. Правильно выбранное значение устранит дополнительные напряжения в этой области.
6. Высота и ширина обозначаются как "h" и "в" соответственно.
7. Катет шва. Обозначается буквой "К". Это наименьшее расстояние от плоскости одной детали до границы треугольного шва на другой.

Элементы геометрической подготовки формы кромок под сварку имеют свое обозначение, которое используется на чертежах, в технологической и конструкторской документации.

Виды разделок

Классификация предлагает различные виды разделки кромок под сварку. Они находят применение в зависимости от толщины элементов, применяемой технологии, типа шва. Каждый вид получил название по латинской букве, которую он напоминает. Три вида имеют прямолинейный скос, а один - криволинейный.

V-образная

Является наиболее часто применяемой. Это объясняется простотой выполнения и возможностью использования для различных толщин свариваемых деталей. Диапазон толщин - от 3 до 26 мм.

Представляет собой разделку обеих кромок с одной стороны. Угол разделки - 60 градусов. Применяется для стыковых, угловых и тавровых соединений.

X-образная

Используется также достаточно часто. Скосы выполняют с обеих сторон. Способ применяется для соединения деталей, имеющих толщину от 12 до 60 мм. Угол разделки такой же, как в предыдущем варианте. С каждой стороны осуществляется несколько проходов. При таком способе значительно снижается расход электродов при сварке. Остаточные деформации при нагреве являются незначительными.

U-образная

Единственный вид криволинейного скоса. Иногда называется "рюмочным". Разделка кромок для сварки таким способом является наиболее трудной. Применение оправдано, когда необходимо получит высокое качество шва. Обе кромки скашиваются одинаково с одной стороны. Подходящая толщина деталей - от 20 до 60 мм. При сварке кромок таким способом происходит уменьшенный расход электродов. Вручную выполнять трудно, поэтому применяются кромкорезы.

К-образная

Наиболее редко применяемый способ. Скос кромок под сварку в соединении делается только для одной детали. Одна из кромок односторонняя, а вторая имеет сразу два скоса. Если возникли затруднения, какая подходит разделка кромок под сварку таблица поможет сделать правильный выбор.

Из нее видно, что форма кромок зависит от типа соединения, характера шва и толщины свариваемых деталей.

Смещение деталей

Кромки не обязаны отличаться симметричностью и быть параллельными между собой. Однако, смещение кромок сварных стыковых соединений имеет ограничение. Все допуски указаны в нормативных документах. Величина допускаемого смещения зависит от толщины соединяемых деталей.

Свои нюансы имеет сварка трубопроводов и других различных труб. Это потребует повышенной точности. Допустимое смещение кромок при сварке труб будет гораздо меньшем, чем у деталей, имеющих плоскую форму. Способом предупреждения появления значительного смещения является надежная фиксация соединяемых элементов. Оправдавшим себя методом фиксации является выполнение прихваток - коротких поперечных швов.

Кромки для труб

К соединениям из труб, в частности к трубопроводам, предъявляются повышенные требования. Они являются наиболее трудными при сварке, требуют прочности, надежности и долговечности. Разделка кромок под сварку трубопроводов из стали определена требованиями ГОСТа 16037.

Большое значение придается перпендикулярности оси трубы к ее торцевой поверхности. Чтобы выдержать это требование, перед началом разделки кромок следует совершить обрезку торцов и проконтролировать получение требуемого прямого угла. Угол раскрытия должен составлять 60-70 градусов. Величина притупления кромок составляет 2-2,5 мм. Кромки под сварку труб могут обрабатываться различными способами: с помощью механической обработки, газовой резкой и другими.

При сборке соединения необходимо отслеживать, чтобы совпадали оси и поверхности стыков. Жесткое требование предъявляется к величине зазора. Его значение находится в диапазоне 2-3 мм. Чтобы не произошло перекоса соединения, зазор должен быть одинаковым по всей окружности.

Интересное видео

Фаска как конструктивный элемент детали

Часто в процессе изготовления деталей возникает необходимость провести дополнительную обработку внутренних и внешних краёв. Она проводится под заданным углом. Поверхность, которая получается в результате такой обработки, называется фаска.

Снятие фаски используется для решения следующих задач:

• технологических (обеспечение наилучшего соединения двух деталей);
• технических (придание изделию требуемой формы);
• эргономических (обеспечение наиболее удобного и безопасного использования изделия);
• улучшение декоративных и эстетических свойств готового изделия.

Такая обработка применяется во многих областях: машиностроении, при подготовке к сварочным работам, при изготовлении мебели и декоративных изделий интерьера. Выбор методов зависит от поставленных задач и всегда соответствует конструкторской документации.

Почему необходимо выполнять снятие фаски

Финишная обработка торцов деталей, края отверстий, внешней стороны втулок, болтов необходимо для решения задач определяемых в отдельных видах обработки индивидуально.

При изготовлении изделий из металла:

• устраняются с помощью фаски сбеги недорезы;
• уменьшение времени на монтаж конструкции;
• увеличение надёжности элементов крепления (объясняется необходимость снятия фаски болтового соединения);
• снижает травмоопасность при проведении сборочных работ;
• повышается скорость и точность сборки отдельных элементов конструкции узлов и механизмов.

Перед проведением сварочных работ:

• получения надёжного сварного соединения (происходит лучший прогрев швов и прилегания припоя);
• соблюдение правил техники безопасности и снижение травматизма;
• снижается время на проведение сварочной операции.

Снятие фаски в мебельном производстве позволяет:

• устранить последствия распила элементов мебельных изделий при проведении деревообработки;
• придать необходимый эстетический внешний вид каждому элементу мебели (изделию из дерева);
• подготовить поверхность и края детали для декоративной обработки;
• создать отверстия для потайного крепления отдельных мебельных элементов с последующим применением декоративных заглушек и вставок.

Для выбора необходимых параметров разработана специальная таблица, которая позволяет производить необходимую обработку.

Угол снятия фаски

Этот параметр определяется особенностями конструкции изготавливаемой детали, узла или агрегата в целом. Угол снятия фаски определяется принятыми стандартами и техническими условиями. Значения этого показателя зависит от выбранного материала и назначения конкретного элемента конструкции. Для изделий из металла государственным стандартом установлены следующие значения:

• металлических листов — 45°;
• труб и цилиндрических изделий 37,5°.

В соответствии с требованиями ГОСТ определяется возможное значение размера катета фаски. Величина того параметра изменяется от 0,1 мм до 250 мм в зависимости от формы и размеров детали.

Для конструкций из дерева или синтетических материалов значения угла определяется требованиями, предъявляемыми к конкретному изделию. Они прописаны в конструкторской документации, где устанавливается минимальное и максимальное значение угла и размер катета.

Виды фасок

Под видом такой обработки понимают получаемую форму поверхности. Её срезают несколькими способами. Эти способы обозначаются латинскими буквами «Y», « X» и «J». В некоторой литературе и справочниках по металлообработке можно встретить другое обозначение «V», «K», и «U». Эти обозначения указывают на метод получения необходимого среза.

Наиболее распространённым является первые два метода. Такие виды фасок получают с помощью стандартного металлорежущего инструмента на различных обрабатывающих станках: токарных, фрезерных, комбинированных, станках с ЧПУ.

Так же получают фаски под резьбу по ГОСТ. В настоящее время разработанные методы и оборудование позволяют получать стандартные размеры фасок.

В большинстве случаев порядок и правила получения фасок, геометрические размеры, правила нанесения на чертежах определяется установленным ГОСТ 10549-80.

Он устанавливает допустимые значения следующих параметров:

• параметры сбега резьбы;
• допустимые размеры недореза;
• величину разрешённых проточек на выходе применяемого инструмента для нарезания резьбы;
• размеры фасок в зависимости от диаметра и вида наносимой резьбы (метрической или дюймовой, трубной, конической, трапециевидной);
• для наружной резьбы установлены величины размеров сбега и недореза.

Для получения более сложного вида фаски «J» применяются специальные фаскосниматели. Этот вид чаще используется при подготовительных работах перед проведением сварки. Благодаря такой форме получается сварочная ванна большего объёма, что способствует получению более крепкого и качественного шва.

В некоторых случаях применяются другие индивидуальные формы разделки кромок. В этом случае порядок их выполнения приводится в других стандартах или технических условиях. Например, в стандарте №5264 от 1980 года приведены правила для изготовления стыка со сломанным скосом кромки.

Способы изготовления

Методы, применяемые для изготовления кромок, зависят от следующих условий:

• назначения подготавливаемой фаски;
• материала, из которого изготовлен элемент конструкции;
• применяемого оборудования.

По применяемому методу различают следующие виды подготовки кромок:

• механическая нарезка;
• газокислородная;
• воздушно-плазменная.

Для нарезания скоса на металлических изделиях применяют различное металлообрабатывающее оборудование, оснащённое специальным инструментом. С его помощью можно получить требуемый размер фаски под резьбу. Применение специальных резцов, фрезерного инструмента позволяет провести снятие фасок в отверстиях.

Особое внимание уделяется подготовке кромок перехода от одного диаметра вала к другому. Этот переход называется галтелем. Он достаточно распространён в машиностроении. Оформление галтелей валами производится различными способами с соблюдением установленных стандартов.

Как уже отмечалось, для более точного снятия кромки применяются специальные фаскосниматели. Они позволяют получить заданный угол и длину катета.

Обозначение на чертежах

Графическое изображение будущей конструкции, узла или агрегата изображается на чертежах в соответствие с Единой Системой Конструкторской Документации. Она определяет порядок и правила нанесения графических изображений, символов и обозначений для каждого элемента. Именно грамотный чертёж позволяет изготовителю понять, как и каким инструментом должна производиться обработка.

Для фасок на чертеже обозначают:

• ширину скоса;
• значение угла скоса (его величина измеряется относительно главной оси детали или всего агрегата)

Обозначение этих параметров производится в метрической системе измерений. Все линейные размеры обозначаются в миллиметрах, а угловые значения в градусах. В соответствии с требованиями ЕСКД нанесение размеров наносится в определённых местах с указанием, к какому элементу детали или механизма он относится.

Если для указания параметров внутренней фаски не достаточно места внутри детали, значения выносятся вне изделия, с отметкой, к какой поверхности относится размер. Такая отметка выполняется стрелкой, направленной на требуемую сторону детали.

На полке, которая графически соединена со стрелкой обозначается значение угла снимаемой фаски (например, 45°).

При изображении симметричной выборки (под одинаковым углом или одинаковым катетом) допускается указание одного значения. Часто на чертежах указываются два линейных размера, которые характеризуют параметры снимаемой фаски.

Как подготовить металл к сварке

Сварка – последний этап монтажа металлоконструкций. Процесс подготовки металла под сварку включает в себя несколько технологических операций. Сначала заготовки выкраивают из проката, придают им окончательную форму, изгибают под нужным углом. Для получения прочных соединений, однородных по структуре, во время подготовки деталей с поверхности удаляют окислы. Температура плавления оксидов обычно выше, чем у сплава. Если не снять верхнюю пленку, сложно будет сформировать ванну расплава.

Немаловажный этап подготовки – укладка заготовок будущей конструкции. Их надежно фиксируют, только затем приступают к сварке. В небольшом обзоре рассказывается об особенностях каждого из этапов подготовки деталей к работе.

Правка и очистка

Деформации, полученные при транспортировке проката, устраняют вручную с помощью молотка или кувалды. Если не получается, применяют ручной пресс: заготовку укладывают между толстыми пластинами, с усилием сжимают, стягивая пластины между собой. Важно придать поверхности первоначальную форму, иначе возникнут внутренние напряжения, сварное соединение не получится прочным.

Небольшие искривления тонких заготовок устраняют на мягкой подложке, для исправления сложных дефектов применяются:

• листоправильные станки;
• всевозможные прессы, создающие высокое давление.

Очистка – еще один этап подготовки заготовок, подразумевает удаление грязи, пыли с поверхности металла, скопившейся за время транспортировки или хранения на складе. Для удаления стойких загрязнений бывает нужна вода. Старую краску с б/у металла счищают пескоструйными аппаратами или шлифовальным инструментом, шкуркой.

Разметка

Следующий этап подготовки деталей для сварки проводится вручную или с помощью специальных устройств. Самые простые приспособления – керн, металлическая линейка и штангенциркуль. Поверхность металла предварительно грунтуют, чтобы хорошо были видны риски. При поточном производстве делают шаблоны, их накладывают, обводят.

Различают понятия «наметка» и разметка. Первая – создание предварительного контура, вторая подразумевает кернение по всему периметру, маркировку. Наметка нужна при использовании шаблонов. Его сначала обводят чертилкой, а затем контур проходят керном. При ручной разметке сразу проводят кернение.

Размечать заготовки вручную сложно и долго. Подготовка и сборка заготовок с использованием оптической или мерной резки предпочтительнее. Для разметки металла созданы разметно-маркировочные автоматы, они работают на основе оптики по заданной программе. Керн движется быстро, размеченный листовой прокат выезжает из автомата со скоростью до 10 метров в минуту.

Резка

Это обязательная процедура подготовки деталей, если сварка делается по чертежам. Для работы с металлом применяют различное оборудование:

• ручное (резак, ножницы по металлу), используется для простых геометрических форм из листового или ленточного проката;
• электроинструмент (пила, болгарка, дрель или шуруповерт с фрезой-насадкой);
• термическое (кислородный или газовый резак, дуговую сварку, плазмотрон), можно делать прямые и кривые резы.

Термическая резка состоит в расплавлении металла по заданному контуру. При поточном производстве используют полуавтоматы и автоматы.

При резке металла делают припуски для зачистки и разделки кромок. Раскрой ножницами – самый кропотливый и малопродуктивный. Сварщики чаще применяют термическую резку.

Зачистка

Технология зачистки металла перед сваркой подразумевает снятие:

• ржавчины, чтобы избежать включений в диффузном слое;
• следов смазки, масла, органика снижает качество сварки;
• заусенцы, частички металла, они могут стать причиной брака;
• загрязнения, ухудшают структуру шва;
• оксидный слой, он препятствует образованию ванны расплава.

Для зачистки используют металлические щетки, наждачную бумагу, напильник, любые абразивные инструменты. Даже незначительные включения в ванне расплава приводят к браку. Для снятия оксидов, обезжиривания цветных металлов применяют химические вещества: всевозможные растворители, спирт, кислоту. Для работы с алюминием, цветными и высоколегированными сплавами, берут новую щетку, чтобы в ней не было микрочастичек углеродистой стали. На отливках перед сваркой удаляют литейную корку, на штампованных заготовках – слой окалины.

Для зачистки используют металлические щетки, наждачную бумагу, напильник, любые абразивные инструменты

Подготовка кромок

Толстостенные заготовки без предварительной подготовки тщательно не проварить, жидкий металл будет растекаться по поверхности, не проникая в стык. Соединение получится хрупким, при небольшой нагрузке сломается. Немаловажный момент подготовки – скругление острых краев. Необходимо сглаживать высоту металла 2 –3 мм в зависимости от толщины детали.

Подрезка кромок производится вручную, механически или с использованием горелок. Холодные технологии предпочтительнее, кромка получается ровнее. Тип и угол разделки зависит от применяемых расходников, вида сварочного оборудования. Размеры кромок указаны в соответствующих ГОСТах.

Цель подготовки кромок к сварке – обеспечить доступ к корню шва. У тонкостенных заготовок толщиной до 3 мм только выравнивают торцы. С зазором до 2 мм проваривают 4 мм детали, если они толще, швы делают с двух сторон. На кромках толстостенных деталей снимают фаску или делают скос. Для односторонней сварки стыки делают в виде буквы V или U, при двухсторонней – в форме Х или К. Величина угла сопряжения от 45 до 60°. Если сваривают детали разной толщины, срезают только толстостенную заготовку. Важно правильно выбрать угол скоса, от него зависит:

• глубина проварки металла;
• величина шовного валика;
• расход электродов или наплавочной проволоки.

Подрезка кромок производится вручную, механически или с использованием горелок.

Гибка

Добиться точного угла сгиба вручную сложно. Это – механизированный этап подготовки металла. Листовой прокат пропускают через гибочные вальцы, гибочные автоматы. Холодная гибка применяется после предварительной подготовки изделий под сварку: снятия кромок, разметки, рассверливания отверстий, если они есть в чертежах или нужны для сборки конструкции.

Толстые полосы последовательно пропускают через 3-валковые или 4-валковые станки. Для придания формы профилю применяют правильно-гибочные прессы.

Сборка деталей под сварку

Подготовленные заготовки нужно зафиксировать в определенном положении. Это касается плоских и объемных конструкций. Заготовки надежно скрепляют, чтобы избежать деформации при сварке.

Величина зазора зависит от линейного расширения сплава. При сборке деталей под сварку придерживаются нескольких правил:

• к рабочей зоне должен быть максимально свободный доступ;
• сопряжения укрепляют специальными приспособлениями так, чтобы исключить сдвиг;
• все повороты, изменения положения конструкции в пространстве сводятся к минимуму;
• сборка под сварку сложных конструкций осуществляется поэтапно;
• жесткую фиксацию обеспечивают прихватки на расстоянии 30–80 см друг от друга или беглый шов;
• полужесткую или временную – струбцина, магнитные уголки, клинья, планочные гребенки, другие приспособления;
• объемные связи закрепляют болтовыми соединениями.

Прихватка – небольшой шов длиной от 50 до 100 мм, производится расходными материалами, приготовленными для работы. Если используется защитная атмосфера, прихватки тоже делаются в облаке газа. Детали при подготовке желательно соединять с противоположной основному шву стороны. Если прихватки сделаны снаружи, перед сваркой их хорошо зачищают, снимают окалину и верхний оксидный слой. Удобно использовать специальное устройство для точечной сварки, в месте контакта образуется однородный слой.

При подготовке заготовок сложной геометрической формы вместо прихваток делается беглый шов, не превышающий по глубине половины основного. Он зачищается при обработке корня основного шва.

Сборка предусматривает непроизводительные расходы, потерю времени, сил. Однако от надежности положения заготовок зависит прочность металлоконструкции.

Подготовка труб под сварку

Подготовка фрагментов проводится так, чтобы исключить осевое смещение. Для подготовки нержавеющих и толстостенных труб нужны заводские условия. Марка стали влияет на глубину разделки торцов, угол снимаемой фаски

Трубы из углеродистой и низколегированной стали обрабатывают вручную холодным способом. Последовательность операций такая же, как при работе с плоскими деталями. Для резки используют несколько вариантов:

• делают раскрой ножницами по металлу;
• используют циркулярную пилу, насадку-фрезу или болгарку;
• применяют газовый резак.

Процесс подготовки металла к сварке заключается в обработке торцов, сглаживании кромок, снятии фасок, если стенка толще 3 мм.

Для любого вида сварки металл предварительно зачищают по всей окружности. Только для специальных электродов по ржавчине допускается варить металл без зачистки.

Разделка кромок под сварку: назначение и порядок выполнения

Надежность сварного шва зависит от глубины провара металла. При монтаже деталей толще 3 мм предусмотрено предварительное оформление краев – разделка под сварку. Когда кромки скошенные, формируется глубокая ванна расплава, образуется надежный диффузный слой. Процесс подготовки металла перед свариванием оговаривается в стандартах. Все они перечислены в одном из разделов статьи.

Назначение разделки кромок под сварку

Правильно сформированная ванна – залог прочного соединения сварных деталей, образуется глубокий однородный слой, после кристаллизации в диффузном слое не возникает внутренних напряжений.

Процессом разделки кромок под сварку подразумевают изменение геометрии стыка, его увеличивают с одной или двух сторон. Разделку выполняют с целью упрочнения соединения толстых деталей, проварить встык на всю глубину невозможно. Появляется доступ к центральной части шва, увеличивается размер ванны расплава.

При правильной подготовке деталей снижается риск брака, не образуются пустоты, раковины, несплошности в месте шва.

Подготовка заготовок под разделку

Торцевые поверхности зачищают, убирают:

• загрязнения, снижающие качество соединений;
• оксидную тугоплавкую пленку;
• следы ржавчины;
• пятна маслянистых жидкостей, они приводят к браку.

С металла снимают слой до 2 мм.

Зачистка бывает двух видов:

• механическая заключается в обработке стальными щетками, наждачной бумагой, напильниками, абразивным инструментом (работы производят вручную или используя специальный инструмент);
• химическая проводится для растворения загрязнений и оксидной пленки, применяют органические растворители, кислоты.

Второй этап подготовки металла – разделочные операции, обеспечивающие доступ ко всей области стыка.

Подготовка заготовок под разделку кромок обязательна!

Виды предварительных операций:

• ручная правка, необходима для соединения плит, проводится молотком;
• механическая заключается в прокатке на правильных вальцах, устраняются складки, коробления, неровности;
• разметка проводится при ремонтных работах, криволинейных швах, когда нужно сверлить отверстия для крепежа;
• термическая подготовка, некоторые металлы предварительно прогревают для увеличения пластичности, упорядочивания внутренней структуры металла, снятия остаточных напряжений.

Подготовка кромок бывает трех видов:

• без разделки, поверхности хорошо зачищают, укладывают на определенном расстоянии;
• с разделкой, снимают фаски с одной или двух сторон, с одной детали или обеих, или делают угловой скос граней;
• с отбортовкой – сглаживают острые края.

Формы скосов кромок

Стоит рассмотреть различные виды оформления торцов, зависит от толщины заготовки, физических свойств металла, способа сварки.

Самая популярная разделка, практикуется для всех видов сварки, пластин толще 3–5 мм. Заключается в симметричном скосе краев у одной и другой заготовки. Используются все существующие виды обработки.

Такая разделка толстых пластин проводится при двухстороннем соединии. По сути – это два встречных V-образных соединения, металл проваривается на всю глубину. Образуется шов, способный работать под нагрузкой. Шов наплавляется слоями, валики образуются широкими. Рекомендованный угол скоса – 45 или 60° в зависимости от физических свойств заготовок. Для вязких нужен большой скос, текучие варят с наименьшим углом скоса.

Х- и К-образные скосы делают на заготовках толщиной от 12 до 40 мм. При ручной сварке стальных заготовок плавящимися электродами скашивают кромки свыше 5 мм, при односторонней или симметричной разделке совокупный угол должен быть не менее 60°, но не более 80°. Наклон влияет на прочность шва.

Края разделывают с одной или двух сторон. Сделать углубление правильной формы новинкам бывает сложно, для этого требуется практика. Особенностью такой разделки заготовок толщиной от 20 до 60 мм считают экономию расходных материалов, быстрый провар. При U-образном оформлении скоса образуется ровный шовный валик, зона термического влияния меньше, чем при V-образной разделке.

K-образная

Этот способ оформления краев толстостенных деталей схож с Х-образной разделкой. К-образная предусматривает скос кромок только одной из заготовок, метод применяется при двухсторонней сварке. Нужно учитывать, что деталь со скошенными гранями прогревается сильнее.

Односторонняя применяется для стыковых и угловых швов (V или U), двухсторонняя при стыковой, когда заготовки проваривают снизу и сверху (K или X). Угол скоса кромок под сварку зависит от вида сварочного оборудования:

• для газовой рекомендуемый угол наклона в пределах 45°;
• электродуговой – 30-35°.

Притупление краев делается на высоту от 1 до 3 мм.

Способы обработки кромок

Обработку кромок под сварку проводят разными способами:

• вручную, используют зубило, напильник или наждачку;
• с использованием механизации: а) вращающиеся вокруг оси заготовки обтачивают на карусельном, расточном или токарном станке; б) для остальных деталей используют фрезерование, шлифовальный инструмент, строгальные станки, дробеструйное и пескоструйное оборудование; в) криволинейные края под сварку делают на специальных фрезеровальных станках или универсальных центрах;
• термическим способами: а) газовым резаком (газовая завершается ручной доводкой); б) плазмотроном, (плазменная обрезка кромок самая точная).

Методы подготовки деталей зависят от толщины металла, типа соединения, регламентированы системой ГОСТ:

Для электродуговой сварки применяется ручная, механическая, термическая обработка кромок. Лазерная требует тщательной очистки металла, края будущих швов после разделки дополнительно протравливают, затем промывают, просушивают.

Еще один важный нюанс: на скосах не должно быть острых краев, они могут стать причиной прожженных деталей или непроваренных швов. Острые края обязательно скругляют.

Разделка кромок под сварку труб

Вид подготовки краев зависит от расположения свариваемых деталей, типа сварного соединения. Трубы соединяют:

• стыковкой с соблюдением соосности;
• под определенным углом;
• внахлест, если меняется диаметр трубопровода или приваривается фланец.

При монтаже трубы соединяют между собой и арматурными элементами – важными частями трубопроводов (врезают заглушки, отводы, фитинги, уголки, краны, приборы учета и др.).

В стандарте регламентирована механическая и химическая подготовка поверхности, подготовка краев толстостенных заготовок.

Отводы приваривают встык со скосом одной или двух кромок с наклоном 45° к оси трубы. Угловые швы варят без снятия фаски. Отводной штуцер присоединяют внахлест или угловым швом, предусмотрена односторонняя подготовка кромок. При сварке труб угол раскрытия 60 –70°, размер притупления 2–2,5 мм, величина зазора 2–3 мм.

Зная особенности подготовки кромок, можно получать надежные стыковые, угловые соединения, сваривать металл внахлест. При правильной подготовке деталей снижается риск брака, не образуются пустоты, раковины, несплошности в месте шва. Особенно важно правильно подготовить заготовки из сильно текучих и слишком вязких металлов.

Подготовка металла к сварке: «особые особенности» каждого этапа

Сварка — только один из способов соединения деталей, но именно этот метод считается самым надежным, прочным, безукоризненным. Разновидностей сварки существует несколько, но абсолютно для всех технологий один этап, состоящий из нескольких операций, остается неизменным: это подготовка металла к сварке. Качественное сварное соединение мастер получит лишь в том случае, если перед началом «священнодействия» он корректно и тщательно подготовит свариваемые детали. О том, какие операции выполняют, в какой последовательности, об их особенностях, нужно узнать тем, кто только начал знакомиться с этой технологией. Только качественно проведенная работа с элементами позволит избежать ошибок и получить максимально прочный шов.

Что такое подготовка металла к сварке?

В подготовку металла под сварку входят следующие этапы:

• правка, необходимая для деформировавшихся изделий;
• разметка, для дальнейшего раскроя деталей конструкции;
• резка — непосредственно создание всех заготовок;
• гибка отдельных деталей, если она необходима;
• работа с торцами, кромками: разделка, зачистка;
• сборка конструкции перед началом основной сварки.

Самым сложным зачастую становится последний этап, особенно для больших пространственных конструкций. Однако любую из этих операций нельзя назвать незначительной, поэтому пропускать даже один из пунктов не рекомендуют. Чтобы узнать о сути каждого этапа, с ними нужно познакомиться поближе.

Правка

Правка — обязательная подготовительная операция, которую проводят после деформации, неудачной транспортировки или других факторов, влияющих на качество материала. Выравнивание деталей может выполняться горячим или холодным методом: выбор зависит от размеров, от того, насколько серьезны искривления.

Правку делают либо вручную, либо с помощью оборудования. Стальные или чугунные листы выпрямляют молотком либо кувалдой. Металл кладут на плиту, сделанную из аналогичного материала. Если инструменты недостаточно эффективны, то их заменяют ручным винтовым прессом. В состав этого механизма входят две плиты, между которыми помещают деформированную деталь. Оба элемента зажимают винтом, благодаря этому создается давление, выравнивающее заготовку.

Листы, профильный прокат и полосы правят на вальцовочном оборудовании. Металл пропускают через несколько валиков (7-9) до тех пор, пока он не приобретет первоначальную форму. Как правило, требуется 3-5 правок. Профиль угловой требует использования углоправильных вальцов, двутавры и швеллеры — механических, приводных прессов. Сильная деформация — причина, по которой металлу необходим предварительный нагрев.

Разметка или наметка

Это следующий этап, который обязательно проводят перед дальнейшей обработкой деталей. Разметка (или наметка) — перенос размеров заготовок с чертежа на металл. Первая состоит в вычерчивании контуров свариваемых элементов. Чтобы все риски были хорошо видны, поверхность советуют предварительно загрунтовать.

Во время операции намечают места сгиба, центры отверстий и т. д. Этот этап наиболее требователен к мастеру: даже небольшая ошибка способна стать причиной изготовления бракованной детали. Разметку производят с помощью металлической линейки, рулетки, угольника, штангенциркуля и чертилки. Керном делают углубления, но исключением для инструмента является нержавеющая сталь.

Максимально упростит работу шаблон, сделанный из тонкого листа металла (алюминия), профиля либо фанеры. Такое изготовление деталей — метод, используемый для массового производства, его называют наметкой. Данный вариант трудно назвать оптимальным, поскольку этот этап получается достаточно трудоемким, отнимает много времени.

Помимо простой разметки-наметки существуют еще две технологии. На производствах используют оптическое оборудование, его называют разметочно-маркировочным. Такие станки программируют согласно размерам будущих деталей конструкции. Наносит разметку на металл пневматический керн. Скорость работы таких машин составляет 10 метров в минуту.

Другой вид разметки — мерная. Здесь также главную роль играет программирование прибора. Операция не предусматривает отдельного этапа: аппарат, в соответствии с введенными размерами, сразу разрезает детали. Эту технологию обычно применяют для длинномерных заготовок.

Поскольку во время сварки детали неизменно укорачиваются, обязательно оставляют небольшие припуски. Для поперечных стыков они составляют 1 мм, для продольных — 0,1-0,2 мм на 1 метр.

Резка

На этом этапе подготовка металла к сварке заключается, как правило, в термической резке. Механический ее вид применяют для создания однотипных заготовок, чаще тех, что имеют прямоугольное сечение. Для прямолинейного разрезания металла толщиной до 20 мм используют гильотинные инструменты, либо пресс-ножницы. Криволинейное рассечение выполняют роликовыми ножницами, но только в том случае, если толщина металла не превышает 6 мм. Фигурные, круглые стержни обрабатывают фрикционными, зубчатыми пилами.

Термическая резка подразумевает расплавление металла по меткам, нанесенным заранее. Для работы используют электродуговую сварку, кислородный резак или плазмотрон. Термическую резку выполняют на автоматических или полуавтоматических станках. В роли горючей смеси для черных металлов выступает ацетилен, коксовая смесь или пропан. Для цветных заготовок используют плазменную резку. Для разрезания заготовок из профиля отдают предпочтение знакомому инструменту — болгарке, ножовке или ножницам по металлу. Альтернативы — гильотины и отрезные станки.

Работа с кромками

Подготовка кромок для сварки — один из важнейших этапов предварительной операции. Цель — гарантировать доступ к удаленной части шва — к его корню. Если заготовки тонкостенные (до 3 мм), то операция упрощается: в этом случае только выравнивают торцы. Деталям до 4 мм нужен зазор до 2 мм, более толстые элементы требуют швов с двух сторон. На их кромках снимают фаску, либо делают скос.

Конфигурация кромок может быть различной — плоской, U-образной, K-образной, Х-образной или V-образной, односторонней и двусторонней. Первый вариант кромки традиционно используют для тонких деталей, второй, третий (и т. д.) способы оптимальны для толстых заготовок. Для односторонней сварки подходят стыки в форме буквы «U» или «V», для двухсторонней — «K» и «X». Когда сваривают детали разной толщины, срезы делают только на толстостенном элементе. Углы сопряжения составляют 45-60°.

Существуют две технологии подготовки металла — холодная и термическая. При холодном методе кромки подрезают инструментами вручную или на станках. При термическом способе используют ручные или автоматические горелки. Холодная работа с кромками — подрезка фасок профилей. Для небольших деталей используют разнообразные ручные инструменты, для крупных заготовок — фрезерные станки.

Если говорить о качестве, то здесь выигрывают кромки, сделанные холодным методом, поэтому проблем с точностью сборки, как правило, не возникает. Фаски, созданные термическим способом, нередко требуют доработки — небольшой коррекции размеров и формы. После изготовления кромок переходят к следующему этапу — к очищению всех поверхностей.

Гибка

Для такой операции существуют ограничения, которые связаны с хрупкостью металла. Радиус сгиба должен быть в 25 раз больше толщины профиля или детали из листового материала. В противном случае возможно появление надломов или трещин.

Гибка вручную практически не позволяет создать на детали идеально точный угол, поэтому данный этап чаще предполагает механизированную операцию. Листовой прокат обрабатывают с помощью гибочных вальцев, либо используют гибочные автоматы.

Толстые полосы пропускают через станки — 3-валиковые или 4-валиковые. Чтобы изменить форму профилей, используют другое оборудование — правильно-гибочные прессы. Перед холодной гибкой проводят полную подготовку деталей к сварке: снимают кромки, размечают, сверлят отверстия и т. д.

Толстостенные заготовки не позволяют производить гибку холодным способом. Для них используют метод горячей деформации в кузницах или кузнечно-прессовых производственных участках. Кромки перед этой операцией не делают, обработкой их занимаются на уже деформированных заготовках.

Зачистка

Эта подготовка металла к сварке сводится к устранению загрязнений, следов защиты (смазки), химического налета, ржавчины или оксидных пленок. Последний дефект довольно стоек к высоким температурам, поэтому его убирают металлической щеткой или болгаркой. Для зачистки нередко используют напильник, наждачную бумагу или другие инструменты с абразивами.

На промышленном производстве зачистку выполняют с помощью дробеструйных, пескоструйных станков, или ванн, наполненных химическими реактивами. Там детали выдерживают определенное время. Есть еще один способ такой обработки, струйный. В этом случае химикаты подаются на заготовки под давлением.

Всегда очищают внешнюю сторону свариваемых деталей. Если используют сквозную сварку, то обрабатывают и внутреннюю. Есть понятие — радиус очистки поверхностей. Оно означает расстояние от шва, в обе стороны. Рекомендуют соблюдать следующие правила:

1. Если будет использоваться дуговая, контактная, лазерная или электронно-лучевая сварка, то для деталей толщиной до 5 мм радиус также составляет как минимум 5 мм.
2. Когда толщина заготовок составляет от 5 до 20 мм, то при аналогичных видах сварки радиус обязан быть не меньше, чем номинальное значение.
3. Если операция будет проводиться методом электрошлаковой сварки, то радиус обязан быть как минимум 50 мм.

5 мм, но не менее — норма для нахлесточных, тавровых, угловых соединений, для вварки труб. Механическую очистку обычно используют для черных металлов, химическую — для цветных. Обезжиривание — обязательный этап, для этой процедуры подходит любой растворитель.

Сборка деталей для сварки

Это последний, но не менее ответственный этап. Сборка должна обеспечить корректное расположение заготовок. Во время операции оставляют зазоры для сваривания. Их величина зависит от линейного расширения конкретного сплава.

Рекомендации

При сборке деталей надо помнить несколько важных правил.

1. Необходимо обеспечить максимально свободный доступ к рабочей зоне.
2. Пространственная конструкция может потребовать «вмешательства» болтовых соединений.
3. Все элементы должны быть закреплены таким образом, чтобы был исключен даже малейший их сдвиг.
4. Если для сварки собирают сложную конструкцию, то операцию проводят, последовательно разделяя ее на этапы.
5. Для временных или полужестких конструкций используют магнитные уголки, струбцины, планочные гребенки, клинья и т. п.
6. Изменять положение подготовленной конструкции не рекомендуется, любые повороты и другие трансформации должны быть минимальными.

Разнообразных инструментов для фиксации металлических элементов придумано множество. Нередко для облегчения работы используют различные шаблоны, прижимные конструкции или стенды, кондукторы и т. д. Главная задача вспомогательных приспособлений — обеспечение точной стыковки в нужной плоскости.

Прихватки

Что такое прихватки? Это короткие сварные швы. В этом случае также важна подготовка металла к сварке. Участки предварительно зачищают, удаляют оксидный слой. После этого производят прихватку, во время которой соединение полностью не проваривают, а делают короткие, иногда точечные, швы. Чтобы максимально упростить задачу, используют аппарат для точечной сварки.

Длина таких прихваток составляет от 5 до 30 мм при толщине металла до 5 мм, для более толстых заготовок — 50-100 мм. Проваривание производят на глубину 1/3, шаг между точками зависит от длины соединения:

• для участков металла толщиной до 5 мм и длиной от 150 до 200 мм рекомендуемое расстояние — 50-100 мм;
• при длине металла от 200 мм — 300-500 мм;
• для больших величин — от 500 до 1000 мм.

Детали рекомендуют соединять со стороны, которая противоположна основному шву. Если у заготовок сложная геометрическая форма, то вместо прихваток используют беглый шов, максимальная его глубина — ½ основного. Его зачищают во время обработки корня основного шва.

Места для коротких швов выбирают тщательно, а не наобум. Их располагают на тех участках, где возможна деформация конструкции, в точках наибольшего напряжения. На перекрестках (местах пересечения) основных сварных швов делать прихватки запрещается.

Особенности подготовки труб

Поскольку такая операция часто требуется для организации инженерных коммуникаций, на ней надо остановиться отдельно. Максимального внимания требуют трубопроводы, работающие под давлением. Главная задача мастера — исключение смещения по оси. В этом случае нужно знать особенности сварки разных изделий.

1. Элементы, изготовленные из низколегированной либо углеродистой стали, и предназначенные для аргонодуговой сварки, обрабатывают исключительно холодным, механическим способом.
2. Количество прихваток на стыках труб зависит от диаметра последних: их может быть 2, 4 или более. Высота их не должна превышать трети толщины стенок изделий.
3. Для резки можно использовать несколько инструментов. Например, ножницы по металлу, болгарку, циркулярную пилу, насадку-фрезу, газовый резак.
4. После термической резки фасок обязательно следует их механическая доработка. Глубина, на которую снимают фаску, всегда зависит от марки стали.
5. Кромка обязана быть практически идеальной. На ней не должно оставаться вырывов, острых углов, заусенцев, даже небольших перепадов.
6. Торец перед операцией проверяют на перпендикулярность. Точно так же тестируют толщину стенок соединяемых торцов труб.
7. Снятие фасок — операция, которая обязательна для труб, толщина стенок которых превышает 3 мм.

Для любого вида сварочных работ обязательна предварительная зачистка металла по всей окружности. Исключение может составить использование электродов по ржавчине. В этом случае данный этап пропускается.

Подготовка металла к сварке — совокупность операций, которые, в общем, занимают достаточно большое количество времени, требуют значительных усилий и предполагают дополнительные расходы. Однако от точности выполнения каждого этапа зависит качество, долговечность металлоконструкции, поэтому небрежное отношение к ним недопустимо.

Как происходит подготовка металла к сварке, расскажет и покажет следующее видео:

Читайте также:

  
• Металлическая обрешетка под фасадные панели
  
• Убрать ржавчину с металла в домашних условиях перекисью
  
• Перила для лестницы из металла кованые
  
• Что считается драгоценными металлами
  
• Топка мангала из металла