Какие требования должны быть выполнены после разделки трещин и подготовки кромок перед сваркой

Обновлено: 20.09.2024

Детали, предназначенные для сварки, должны быть очищены от грязи, масляных пятен и других посторонних частиц. Особенно тщательную очистку следует выполнять в околошовной зоне, так как любые посторонние частицы, загрязняющие сварочную ванну, могут отрицательно сказаться на качестве сварного соединения. Кромки деталей стачивают под углом шлифовальной машинкой или напильником. Тип и угол разделки кромок определяют количеством необходимого для заполнения разделки электродного металла, а зазор между ними зависит от толщины свариваемых деталей, марки материала, способа сварки и т.д. Минимальную величину зазора выдерживают при сварке без присадочного материала, то есть неплавящимся электродом. При сварке плавящимся электродом зазор обычно устанавливают в пределах 0—5 мм. И чем больше зазор, тем глубже проплавление свариваемых кромок.

Тип и угол разделки свариваемых кромок определяют количество необходимого электродного материала для заполнения разделки, а следовательно, и производительность сварки. Основные типы разделок кромок перед сваркой приведены на рис.1.

Наилучшее формирование сварочного шва обеспечивает Х-образная разделка кромок, которая позволяет уменьшить объем наплавленного металла в 1,6 — 1,7 раз. Такая разделка обеспечивает наименьшую величину деформации после сварки и достаточную прочность сварочного шва. Для предотвращения образования прожогов и правильного формирования шва кромки после разделки притупляют.

Свариваемые детали совмещают между собой и плотно сжимают любым доступным механическим способом. Чаще всего пользуются различными конструкциями тисков, струбцин, систем пазов и т.д. Сварка серийных деталей выполняется в приспособлениях, изготовленных по индивидуальным чертежам. При автоматической сварке часто применяют манипуляторы, обеспечивающие высокую точность предсварочной сборки.

Рис. 1. Конструктивные элементы разделки кромок под сварку: в — зазор; с — притупление; β — угол скоса кромок; а — угол разделки кромок; 1 — без разделки кромок; 2 — с разделкой кромок одной детали; 3 — V-образная разделка; 4 — Х-образная разделка; 5— и-образная разделка

Рис. 2. Питание дуги при ручной дуговой сварке: А — электрическая схема; Б — компоновка поста; 1 — изделие; 2 — дуга; 3 — электрод; 4 — электрододержатель; 5 — сварочные кабели; 6 — источник питания; 7 — пульт управления

Детали располагают так, чтобы место сварочного шва было наиболее доступно для электрода. Небольшие по размеру детали следует надежно закрепить. Объемные металлические конструкции перед сваркой собирают согласно чертежу, временно закрепляют сопряжения и окончательно совмещают соединяемые элементы. Связи собирают на болтах, что позволяет придать конструкции правильное геометрическое положение. Элементы листовых конструкций устанавливают в требуемое положение и фиксируют временными (жесткими и полужесткими) креплениями. Жесткие крепления — это прихватки, выполняемые дуговой сваркой длиной 50 100 мм через 400 — 500 мм. Прихватки осуществляют тем же способом и с применением тех же сварочных материалов, что и в дальнейшем при сварке.

Прихватки целесообразно накладывать с противоположной основному шву стороны, тогда они в процессе обработки корня шва будут удалены. Прихватки, накладываемые со стороны основного шва, следует перед сваркой зачистить до металлического блеска и тщательно проверить, нет ли трещин и других дефектов.

После этого вновь собирают электрическую схему сварочного комплекса. Для этого к свариваемым деталям прикрепляют заземляющий зажим, подсоединенный к отрицательной клемме сварочного аппарата. Схема питания электрической дуги при сварке на постоянном токе приведена на рис. 2.

Величину сварочного тока подбирают в соответствии с применяемым электродом и устанавливают его в режиме холостого хода. После этого вставляют электрод в держатель и зажигают дугу.

Статья. Разделка металлических кромок под сварку.

При больших толщинах свариваемого металла трудно получить полный провар из-за того, что сварочная дуга не достает до корня шва. Доступ электрода на всю глубину соединения в этом случае достигается изменением формы свариваемых торцов заготовок, для чего перед сваркой делается разделка кромок. Их геометрия регламентирована стандартами и обеспечивает полное проплавление металла и минимальные остаточные напряжения в сварном соединении.

Подготовка заготовок под разделку

Необходимым условием получения качественного сварного соединения является тщательная подготовка металла листов, труб, профильного проката под разделку кромок. Предварительно производится входной контроль материалов, в процессе которого определяется необходимый объём подготовительных работ, который обычно включает следующие операции:

Правка проката. Устраняются поверхностные дефекты и повреждения, образовавшиеся при погрузочно-разгрузочных работах, перевозке и хранении. Листовой прокат выравнивают с применением прессов или правильных вальцов. Концы труб с глубиной вмятин и забоин свыше 5 мм обрезают или наплавляют.
Механическая чистка. Поверхность металла очищается от ржавчины, шлаков и других загрязнений. Очистку проводят с помощью абразивного инструмента, металлическими щётками, напильниками, пескоструйными аппаратами, дробемётными установками.
Химическая чистка. Поверхность очищается от масляных и других химических загрязнений с применением растворителей.
Термическая обработка. Производится для улучшения прочностных характеристик металла и снятия внутренних напряжений.

Стандартные размеры конструктивных элементов кромок предусматривают стыковую сварку изделий равной толщины, в то время как размеры имеющегося проката могут отличаться. Так допускаемая разность толщин листового проката составляет 1-4 мм для толщин тонкой детали 1-30 мм. При большей разности в толщинах свариваемых изделий на более толстой заготовке выполняется плавный скос для того, чтобы размеры обеих деталей в стыке совпадали. Приведение в соответствие наружных диаметров труб производится, как и для листового проката: снимают обточкой с конца большего диаметра фаску резцом под углом 13-17 градусов к оси трубы.

Финишной операцией подготовки является разметка или наметка и вырезание заготовки по чертежу. При разметке размеры детали переносят с чертежа на металлопрокат, для чего линию будущего реза обозначают кернением. При наметке применяют специальные шаблоны из фанеры или тонколистового металла и чертилки. Вырезку заготовки производят на ножницах или газовыми резаками. Если для изготовления заготовок применяется ручная газовая резка, то неровности на кромках листового проката устраняют на кромкострогальных станках, а торцы труб подвергают токарной обработке.

Обозначения на чертежах

Согласно нормативной документации геометрию подготовленных к сварке кромок, обозначают на чертежах латинскими символами:

S и S1 – толщины стенок труб, профилей, листов, мм.
b – расстояние, выставляемое между кромками свариваемых изделий и фиксируемое прихваткой, мм.
угол скоса кромок в градусах. Обозначает часть металла, снимаемого с торцов свариваемых кромок для обеспечения доступа сварочного инструмента к корневой зоне соединения.
c – притупление кромок свариваемых деталей в мм. Это необрабатываемая часть торца кромки, предназначенная для предотвращения появления прожогов в корне шва.
B – ширина нахлёстки, мм.
f – фаска фланца, мм.
угол разделки кромок (=2).

Формы кромок

Разделка кромок позволяет сварить металл любой толщины. При разделке с торцов свариваемых деталей удаляют часть металла по специальной геометрической форме:

При V-образной разделке материал удаляют по плоской поверхности, задаваемой углом скоса. Наиболее простая в технологическом воплощении конструкция элементов под сварку.
Для U-образной форме кромок металл удаляют по чашеобразной поверхности. Эта форма более предпочтительна особенно для формирования качественного провара при больших толщинах металла.
Х-образная геометрия кромок - это двухсторонняя V-образная разделка. Позволяет уменьшить на треть расход сварочных материалов и снизить деформации соединения по сравнению с односторонней разделкой. Недостатки относятся к технологии сварки при такой форме кромок: необходимо точно совместить притупление кромок обеих свариваемых деталей.
К-образная разделка: скос выполняют только для одной кромки, вторую не разделывают. Такой способ применяют предпочтительно при сварке в горизонтальном положении, в этом случае неразделанная кромка облегчает формирование шва.

Для всех вышеперечисленных способов разделки кромок важно обеспечить, наряду с углом скоса, требуемые значения притупления с и зазора между кромками b. Размеры последних зависят от толщины металла свариваемых изделий, способа сварки (ручная дуговая, механизированная в среде углекислого газа и т.д.), режима сварки. При выборе зазора для качественной сварки наиболее важно не столько само значение зазора, как его постоянство по периметру сварного соединения.

Методы обработки кромок под разделку

Различают два способа разделки металлических кромок:

К механическому способу формирования сварочных металлических кромок относятся: фрезерование, строгание, шлифование, долбление, токарная обработка.

Достоинством механической разделки является высокое качество кромок, в том числе сложной формы и с требуемой шероховатостью для любых металлов. Недостатки: низкая производительность и сложность обработки крупногабаритных деталей.

Термический способ отличается более высокой производительностью и мобильностью при обработке крупных заготовок. Арсенал метода включает кислородную, плазменно-дуговую и воздушно-дуговую резку. Недостатки метода состоят в необходимости финишной зачистки поверхности реза механическим способом, ограниченность применения по типу металла (не применяют, например, при разделке нержавеющих сталей).

Оборудование для механической разделки кромок

По признакам мобильности применяемое оборудование разделяется на:

стационарные станки;
передвижные машины;
переносной инструмент.

Наиболее распространенные станки для обработки сварочных кромок:

Кромкострогальные станки. Применяют только для разделки кромок прямолинейных заготовок. Позволяют получить форму кромки любой геометрии, в том числе криволинейной формы.
Кромкофрезерные станки. Их преимуществом, в отличие от строгальных станков, является возможность обработки криволинейных заготовок. При обработке перемещается либо фреза, либо обрабатываемая деталь. Требуемый угол скоса достигается соответствующим наклоном фрезы. Для обработки криволинейных поверхностей используют устройства отслеживания кромки заготовки, а также станки с ЧПУ.
Кромкоскалывающие станки. Применяют для предварительной обработки кромок крупных деталей. Имеют большую производительность, чем кромкофрезерные станки, вследствие высокой скорости реза металла фрезами из быстрорежущей стали, но требуют доводки до требуемого качества поверхности кромок чистовым фрезерованием или абразивной обработкой.

К передвижному оборудованию относятся кромкофрезерные машины, которые по принципу действия сходны с соответствующими станками, отличаясь от них необходимостью ручного перемещения машины относительно обрабатываемой заготовки. Их преимуществом является возможность обработки длинных деталей.

Переносное оборудование для разделки кромок представлено следующим ручным инструментом:

Стандартные и специальные углошлифовальные электрические машинки (УШМ) для резки металлических кромок или их зачистки абразивными кругами после фрезерных или строгальных операций. Наиболее актуально применение метода для деталей из алюминиевых и нержавеющих металлов, для сварки которых шероховатость поверхности кромок имеет большое значение. Вместо абразивных кругов УШМ может оснащаться сменными фрезерными головками с твердосплавными пластинами различной формы. Такой инструмент удобен при разделке стандартных скосов кромок и обработке криволинейных деталей с вырезами и отверстиями.
Ручные кромкорезы и фаскорезы долбежного типа. Это сравнительно новое оборудоваие, завезённое в Россию из Германии. Кромкорез обладает высокой производительностью, и он очень удобен для применения в монтажных условиях. Недостатки: возможность разделки только прямых скосов и большая масса.

Разделка трещин в металле

Определяют положение концов трещины, которые фиксируют сверлением отверстий. Производят выборку металла в дефектной детали на глубину трещины. Кромкам выборки в металле в поперечном сечении придают чашеобразную форму разделки. При сквозной трещине в нижней части выборки оставляют слой металла толщиной 2,0-2,5 мм, выполняющего роль подкладки для шва заварки трещины. Этот слой для надёжности проверяют засверливанием сквозными отверстиями диаметром 2-2,5 мм вдоль трещины. Выборку предпочтительнее выполнять вырубкой, резанием или шлифованием. Допускается применение кислородной или воздушно-плазменной строжки с последующей механической обработкой поверхности выборки.

Контроль качества готовой поверхности

Подготовленные под сварку кромки должны быть зачищены в зависимости от типа сварного соединения на ширину 20-70 мм, после чего они проходят визуальный контроль, в процессе которого проверяется:

отсутствие на поверхности кромок ржавчины, консервирующей смазки, оплавленного слоя и других загрязнений;
отсутствие на кромках дефектов металла: трещин, расслоений, отслоение коррозионно-стойкого слоя;
отсутствие внутренних дефектов при толщине металла свыше 36 мм для чего кромки подвергают ультразвуковому контролю;
соответствие шероховатости требованиям документации.

Измерительный контроль кромок под сварку проводится для оценки соответствия формы и размеров кромок нормативной документации и включает проверку:

величины угла скоса;
размера притупления кромки;
радиуса чаши разделки в корневой области.

Контроль выполняется с помощью эталонов, шаблонов и мерительного инструмента. Отклонения от конструктивных размеров кромок, предусмотренных стандартами, приводит к дефектам в готовых сварных соединениях. Например, если занижен угол скоса или завышено притупление, это приводит к непровару корня шва, а завышение угла скоса – к перерасходу сварочного материала, перегреву и деформациям. Уменьшение притупления ниже допуска может привести к дефекту сварного соединения - прожогу.

Как разделывать металлические кромки под сварку

О СВАРКЕ

Прочность сварного соединения зависит от особенностей образования ванны расплава и глубины провара металла на стыке деталей. Чтобы обеспечить однородность слоя, на краях толстостенных заготовок формируют скос, который обеспечивает доступ ко всей глубине шва. Данная операция называется разделкой кромок под сварку.

Для чего проводится разделка металлических кромок

Разделка кромок – это изменение геометрии стыка деталей. На одном или обоих торцах выполняется по 1-2 фаски, что увеличивает ширину зазора и длину соединяемых поверхностей. Эта операция необходима лишь для деталей толщиной более 3 мм, поскольку с увеличением этого параметра изменяется конфигурация сварочной ванны и глубина провара.

Разделка металлических кромок позволяет достичь следующих результатов:

дает сварщику доступ к центральной (корневой) части шва;
увеличивает объем сварочной ванны, уменьшает перепад температур по толщине детали в процессе работы;
обеспечивает однородность диффузионного слоя и меньшие внутренние напряжения в кристаллизованном металле после застывания;
снижает риск образования участков непровара, раковин, пустот и других дефектов соединения.

Нарушение технологии разделки, неправильное положение электрода относительно кромок или ошибки в выборе типа скоса приводят к неравномерной форме сварного шва, прожогам, непроварам и другим дефектам.

Процедура состоит из таких этапов:

Расчет конфигурации и угла фаски. Угол разделки кромок определяется типом соединения, назначением детали и толщиной металла.
Зачистка торцевых поверхностей. Эта операция выполняется для снятия ржавчины, оксидного слоя, окалины и других твердых загрязнений. Плохая очистка заготовок приводит к возникновению пор, непроваров, шлаковых включений и наплывов. Слой оксидов можно удалять как механическим, так и химическим способом. В большинстве случаев для обработки используют стальные щетки, шлифовальные станки, наждачную бумагу или напильник. При механической зачистке снимают до 2 мм металла.
Удаление загрязнений. Следующим этапом подготовки является тщательная очистка торцов от масла и других веществ, которые могут привести к необратимым дефектам шва. Для обезжиривания поверхностей применяют органические растворители. Для очистки кромок от оксидной пленки – сильные кислоты.
Разделочные операции. Последний этап обеспечивает доступ ко всей поверхности стыка и корректирует форму кромок.

На производстве используют такие типы технологических операций:

правка молотком вручную: применяется для подготовки металлических плит;
механическая отделка: выполняется правильными валиками, которые устраняют коробления, неровности и другие дефекты поверхности;
разметка детали: проводится, если сварка необходима в ходе ремонтных работ или шов имеет сложную криволинейную форму;
термообработка: применяется для снятия термических напряжений, диффузионного выравнивания состава и повышения пластичности металла.

Чтобы избежать образования трещин и высоких остаточных напряжений, используют метод предварительного подогрева деталей.

На чертеже детали изображают конструктивные элементы, тип и сторону сварочного шва. Разделку и подготовку кромок проводят в соответствии с ГОСТом, который описывает указанное соединение.

В описании швов на документе обязательно ставят номер технологического стандарта.

Нетипичные соединения описывают в таблице сварных швов, указывая необходимую конфигурацию разделки.

Угол при разделке кромок

Рекомендуемый параметр зависит от формы и назначения свариваемого элемента. Тип фаски определяется толщиной деталей. Если этот размер менее 3 мм, то для подготовки кромок достаточно зачистки или отбортовки.

Отбортовка предполагает загиб свариваемых кромок для более прочного соединения тонких металлических листов.

Для трубопроводов

Требования к подготовке кромок при сварке трубопроводов различаются в зависимости от размеров элементов, материалов, условий эксплуатации и других параметров. ГОСТ 16037-80 предусматривает несколько допустимых типов соединения:

При сварке отвода встык необходимо выполнить скос одной или обеих кромок под углом 45°. Важным условием прочности шва является равная толщина граничащих деталей. Если отводящий фитинг присоединяется под углом, то допускается сварка без предварительной разделки.

Штуцеры, которые присоединяются к трубе основного диаметра для присоединения шлангов или отвода потока, ввариваются под углом или внахлест. В обоих случаях соединение выполняют с одной стороны и без разделки.

Подготовка торцов производится механическим или газотермическим методом.

Особенности соединения других элементов трубопровода определяются только типом соединения и толщиной металла.

Для резервуаров и сосудов

К сварке сосудов и резервуаров предъявляются повышенные требования. Их содержимое может находиться под высоким давлением, иметь критическую температуру, быть химически или радиоактивным. Полученный шов должен быть сплошным, не иметь участков непровара и газовых пор, эффективно противостоять механической нагрузке и коррозии.

В большинстве случаев резервуары проваривают с двух сторон. Это обеспечивает равномерную толщину и качество соединения. Технологический стандарт сварки сосудов предусматривает следующие правила разделки кромок:

для стенок до 3 мм – без скоса;
при толщине детали от 3 до 25 мм – Х- либо V-образная разделка;
для стенок от 26 до 60 мм – U-образная обработка торцов;
при толщине резервуара более 60 мм – специальные комбинированные методы разделки.

При стыковом соединении

В этом случае свариваемые заготовки находятся в одной плоскости, а торцевые поверхности разделяет небольшой зазор.

При правильном выборе метода сварки и разделки в месте перехода образуется прочная диффузионная зона, которая хорошо выдерживает механические нагрузки.

Сварка встык с разделкой торцов применяется для ответственных и точных конструкций. Если толщина заготовок составляет менее 3 мм, перед формированием соединения достаточно сделать отбортовку. Если длина стыка составляет от 3 до 25 мм, то необходимо выполнить односторонний скос. Детали толщиной от 26 до 60 мм варят после двухсторонней разделки торцов.

Для угловых соединений

Торцы угловых соединений могут обрабатываться без фаски, с разделкой или отбортовкой кромок. Чтобы отнести шов к этой категории, угол между свариваемыми сторонами должен составлять более 30°.

Для швов данного типа применяются более строгие границы размеров, чем для стыковых соединений:

до 1 мм – необходима только механическая шлифовка и зачистка краев;
от 1 до 3 мм – проводится отбортовка;
от 3 до 20 мм – скашивается 1 из соединяемых кромок (тип фаски выбирается в зависимости от конфигурации детали);
от 21 до 50 мм – рекомендуется выполнить 2-сторонний скос обоих торцов.

Для двутавровой балки

Двутавровая балка – это стандартный профиль, который применяется в строительстве и машиностроении. Его сечение напоминает букву Н, развернутую на 90°. В конструкциях он выполняет несущую функцию.

В зависимости от толщины профиля применяют следующие виды разделки кромок под сварку:

до 4 мм – без скоса;
от 4 до 25 мм – изменение геометрии 1 торцевой поверхности;
от 26 до 60 мм – формирование двухсторонней фаски.

При других размерах детали применяют специальные типы разделки, однако прокат большей толщины редко применяется в производстве.

Таблица для деталей разной толщины

Выбор отделки торцов и характера соединения в зависимости от толщины и стыка деталей

Формы скосов

Способ оформления торцевых поверхностей зависит не только от толщины деталей, но и от нагрузки на сварочный шов. Конфигурация кромок определяет размер зоны термического действия, форму шовного валика, интенсивность прогрева и другие параметры, которые влияют на прочность соединения.

V-образная

Такой скос является самым распространенным способом оформления торцов деталей. Его применяют при сварке металлических листов толщиной от 3 до 60 мм. Для ответственных конструкций границы размеров составляют 3-26 мм.

Угол зависит от количества обработанных кромок. Его разделка односторонняя, то фаску выполняют под 50°, если двухсторонняя – под 60°.

K-образная

Разделку применяют для толстостенных деталей, которые соединяют встык или под прямым углом. При данном типе оформления скосы выполняются только на одной из кромок, но с обеих сторон.

В процессе сварки разделанная деталь прогревается сильнее, чем необработанная.

Угол фаски выбирают в зависимости от сварочного аппарата:

при ручном газопламенном оборудовании – 40-45°;
при электродуговом – 30-35°.

Свободные края притупляют на высоту 1-3 мм. Недостаточная подготовка грани может привести к прожогу шва, а чрезмерная – к непровару.

U-образная

Криволинейная (U-образная) разделка позволяет сэкономить электроды, обеспечить равномерное проваривание и ускорить процесс. Зона термического влияния при этом способе оформления торцов меньше, чем при V-образной разделке, поэтому соединение получается более прочным.

Криволинейные фаски выполняют на заготовках толщиной 20-60 мм. В зависимости от размеров и назначения детали разделку выполняют с одной или обеих сторон.

X-образная

Эту разделку проводят при двухстороннем соединении и большой толщине заготовок. В вертикальной плоскости она представляет собой V-образные скосы, выполненные с каждой стороны деталей. Благодаря большому объему сварочной ванны и доступу к корневой части шва готовое соединение способно работать под большими нагрузками.

Шовные валики при Х-образной форме кромок получаются более широкими, чем при U-образной. Швы наплавляются послойно.

Рекомендованный угол разделки составляет 45 или 60°. Чем более вязким остается металл при высокотемпературном воздействии, тем больший параметр скоса выбирают при подготовке кромок.

Заваривание трещин в металле без предварительной подготовки краев приводит к распространению дефекта даже при незначительных механических нагрузках. Обработку поверхностей разрушения (изломов) необходимо проводить по всей глубине и протяженности.

Подготовку треснувших деталей проводят в такой последовательности:

Измерение границ повреждения. Определение концов трещины позволяет правильно выбрать точки сверления и предотвратить дальнейшее распространение дефекта. Если границы трещины сложно определить визуально, то можно нагреть поврежденную зону газовой горелкой до +100…+150°С.
Нанесение разметки. Обнаруженные концы нужно обозначить с помощью кернера. Лунки, оставленные инструментом, являются ориентирами при установке сверла.
Сверление. Концы дефекта обрабатывают сверлом диаметром 6-12 мм. Если толщина треснувших заготовок составляет более 100 мм, то диаметр инструмента увеличивается до 20-25 мм. Центр отверстия должен совпадать с концом дефекта или отступать от него на 3-5 мм. Для обеспечения полного провара трещины отверстия на концах обрабатывают зенкером на 35-50% толщины заготовки. Если сверление невозможно по технологическим причинам, то отверстия в детали можно выполнить газокислородным резаком.
Разделка краев. Обработку кромок производят механическим или термическим методом. В зависимости от толщины заготовки выбирают V- или Х-образную форму края. Разделывать металл необходимо не менее чем на 3 мм глубже залегания трещины. Сквозные дефекты обрабатывают с обеих сторон, поскольку двухсторонний шов позволяет сэкономить расходные материалы и повысить прочность детали.

При заварке трещин длиной более 300 мм, а также заходящих на отверстия и заклепки, применяют специальные методы подготовки поверхностей.

Для оформления краев деталей под сварку используют ручные, механические и термические методы. Ручная разделка производится напильником, молотком, зубилом, наждачной бумагой и другими слесарными инструментами.

Выбор оборудования для механической обработки зависит от типа заготовки:

для тел вращения – токарный, карусельный станок;
для прямолинейных деталей – шлифовальные и фрезеровочные станки;
для криволинейных стыков – универсальные центры механической обработки, фрезеровочные станки.

Термическая разделка кромок выполняется с помощью газокислородного, лазерного или плазменного резака. После газовой обработки торцов требуется ручная доводка края.

При подготовке кромок под сварку применяют следующее оборудование:

угловые шлифовальные машины (УШМ);
столы и вальцы для механической правки металла;
роликовые ножницы;
гибочные установки (для отбортовки);
токарный, карусельный, фрезеровочный и расточный станки;
фаскосниматели;
кромкорезы.

Для зачистки торцевых поверхностей применяют дробеструйные и пескоструйные установки.

Предъявляются следующие требования:

на свариваемых торцах отсутствует пыль, ржавчина и окислы, следы лакокрасочного покрытия, масла;
поверхность имеет ровную форму, без кривизны;
отсутствуют перепады скоса, острые углы на кромках (выступы и углы закругляются при механической обработке);
зазор между краями составляет 0,4 мм, а наклон фаски соответствует рекомендациям в зависимости от толщины заготовки.

Проверка состояния поверхности проводится визуальным методом. Для контроля геометрических параметров разделки используют штангенциркуль, угломер и универсальный шаблон сварщика (УШС-3).

Разделка кромок под сварку

Разделка кромок выполняется при сваривании металлических конструкций толщиной от 5 мм. Это следует воспринимать не как пожелание, а как необходимое условие потому, что такой порядок предусмотрен ГОСТом. Только такой подход к свариванию может обеспечить качественный шов и надежность сваренной конструкции. Квалифицированные сварщики обязаны владеть этими знаниями и применять их на практике. ГОСТы существуют для каждого вида сварки. В ГОСТе 5264-80 на ручную дуговую сварку описаны формы кромок для всех типов соединений:

для стыкового - 15 видов;
для углового - 5 видов;
для таврового - 4 вида;
для нахлесточного - без скоса.

Назначение разделки кромок под сварку

Разделка позволяет решить две основные задачи: провар по всей толщине листа и качественный провар корня шва. Скос, создаваемый при разделке, обеспечивает плавный переход от одной детали к другой, что снижает механические напряжения. Без правильно выполненного скоса электрод не сможет пройти к корню шва и осуществить полноценный провар. Отдельным вопросом стоит разделка при сваривании труб и сосудов, а также приваривание к трубам отводов и штуцеров.

Подготовка кромок под сварку

Процесс подготовки кромок под сварку можно условно разделить на два этапа: зачистку и разделку. Зачистка производится с целью удаления всех посторонних включений и мелких дефектов поверхности детали. Обработка кромок ведется до металлического блеска поверхности. Деталь зачищают с обоих сторон полосой до 20 мм. Далее проводят зачистку торцов и притуплений.

При небольших объемах работ зачистку производят ручными металлическими щетками, напильниками и шлифовальной бумагой. Места, загрязненные маслом и консервирующими составами, соскребаются скребками и протираются растворителями. При больших объемах работ применяют механические проволочные щетки или пескоструйные аппараты. С загрязнениями борются путем протравливания в растворах щелочей и кислот, с последующим промыванием чистой водой.

Разделка кромок

В зависимости от толщины свариваемого металла, разделка осуществляется либо с одной, либо с двух сторон. В любом варианте скосы выполняются без острой кромки, и на последних миллиметрах делают притупление, добиваясь плоской кромки. Разделка может производиться средствами механической обработки с применением следующих операций:

Прямые стыки подготавливаются на строгальных станках. Поступательное движение резца позволяет снять лишний металл и получить необходимую форму. Несколько сложнее обрабатывать швы криволинейной формы. В таких случаях приходится применять фрезерные станки. Движением фрезы можно управлять вручную, но чаще используются специальные программы. Таким образом, обработка происходит быстрее и точнее. При сложной конфигурации шва ручное управление движением фрезы невозможно.

При подготовке изделий, которые невозможно установить на станок из-за больших размеров или особенностей формы, используют переносные кромкосниматели. Они устанавливаются непосредственно на заготовке и обрабатывают её. Как нетрудно догадаться, форма и качество поверхности фаски оставляют желать лучшего, и заготовка требует дополнительной обработки.

Абразивная обработка применяется как дополнительная после фрезерования и скалывания, а также при удалении с поверхности незначительных изъянов на мелких деталях.

При разделке кромок термическими методами применяют:

газовую резку (кислород);
плазменную резку;
лазерную резку.

Применение газовой резки к легированным сталям ограничено образованием на поверхности кромки трудноудалимых карбидов. Этот вид резки применяется, в основном, для подготовки изделий из углеродистых сталей. Намного качественнее работает плазменная резка. Высокая температура плазмы позволяет получить качественную кромку на заготовках из любых материалов. Лазерная резка пока встречается крайне редко, дает великолепные результаты, но стоит очень дорого, поэтому применяется только для разделки швов на самых ответственных изделиях.

Применяются следующие формы скосов кромок: V-образная, X-образная, U-образная и K-образная.

V-образная форма

Это самый популярный вид разделки. Популярность легко объясняется сравнительной простотой исполнения и возможностью применения на металлах различной толщины.

X-образная форма

Применяют при сварке толстостенных металлов.

U-образная форма

Этот сложный для выполнения скос применяется для сварки толстостенных металлов. Наиболее часто его применяют при ручной дуговой сварке, так как здесь получается существенная экономия электродов.

К – образный скос применяется крайне редко. Напоминает собой Х – образный скос, выполненный на одной половине заготовки.

Разделка кромок под сварку труб

Разделку производят только для толстостенных труб. Трубы имеющие стенки толщиной до 5 мм. свариваются без разделки. В таком случае ограничиваются только зачисткой проволочными щетками. При больших объемах производства могут применяться шлифовальные машинки или пескоструйные аппараты.

При подготовке толстостенных труб делают скос под углом 15 – 35 0 . Проверяют перпендикулярность и угол скоса специальными шаблонами и угольником. Кроме того, обязательной проверке подлежит соосность труб, которая производится различными средствами измерения. После чего наступает время центрирования стыков.

Важно, чтобы расстояния между швами на трубе были не менее 200 мм. Сварку начинают с 3 – 4 прихваток по всему диаметру трубы. При этом стараются выдержать зазор между стыками труб. Величина зазора определяется видом сварки:

0,5 – 2 мм для газовой сварки;
1,5 – 3 мм при сваривании ручной электросваркой труб со стенкой до 8 мм.;
2,5 – 3,5 мм при сваривании ручной электросваркой труб со стенкой более 8 мм.

В процессе подготовки к сварке необходимо уделить внимание проверке готовности фасок. Концы труб должны быть зачищены на 20 мм. с двух сторон и очищены от грязи, масла и консервирующих смесей.

Подготовка металла под сварку

Подготовка деталей к сварке - первый необходимый этап сварочного процесса. Можно применять дорогое оборудование, соблюдать все правила технологии, но, если на металлических поверхностях останутся лишние частицы, ржавчина, пятно масла, то это приведет к образованию дефектов. Подготовка сварного соединения включает в себя также разделку кромок, разметку поверхностей и их надежную фиксацию.

Необходимо помнить, что проще выполнить подготовку к сварке, чем потом решать трудоемкую задачу по ее переделке, которая к тому же не всегда является успешной.

Правка

При хранении и транспортировке части будущего сварного соединения могут потерять свою форму. К искажениям относятся:

вмятины;
выпучивания;
коробление;
волнистость;
искривления.

Исправляют металл в холодном виде и при нагревании. Исправления нагретого металла проходят легче. Выполнять правку можно машинным способом и вручную. Машинный способ применяют в промышленности. Ручную правку удобно проводить, используя наковальню. Подходит и стальная или чугунная плиты большой толщины.

Для осуществления процесса правки необходимо подготовить слесарный инструмент. Возвращать исходную форму, прежде всего, можно при помощи молотка. Однако, подойдет не любой, а изготовленный из мягкого материала. В некоторых случаях можно использовать даже резиновый. Форма бойка предпочтительно круглая - квадратная оставит на металле следы. Поверхность бойка должна быть отполированной. Кроме молотка можно использовать деревянную или металлическую гладилку.

Выпуклость и волнообразность исправляют, ударяя по краям и постепенно двигаясь к центру. По мере приближения к центральной части ударяют чаще, но силу ударов уменьшают. Для корректировки тонких изделий целесообразно применять бруски-гладилки. Правка закаленного металла осуществляется рихтованным молотком.

Разметка

Подготовка металла под сварку включает в себя приведение в соответствие размеров деталей с указанными в чертежах. Прежде, чем приступать к резке, необходимо их разметить. Для разметки применяется острый предмет, мел, ручка, тонкий фломастер, карандаш. Из инструментов также понадобятся линейка, рулетка, угольник, штангенциркуль. При крупном производстве используются шаблоны.

Кроме контура деталей на металлической детали отмечают места сгибов.

Резка

Это является одним из самых важных этапов подготовки к металлу к сварке. Отрезанный в сторону уменьшения металлический элемент можно сразу отнести к браку. Хорошо еще, если существует возможность использовать его для других целей. Не слишком удачно, если требуется корректировка в несколько миллиметров, поскольку выполнить такой процесс достаточно трудно.

Инструменты для разрезания:

ножницы по металлу;
гильотина;
болгарка.

Для толстых деталей можно использовать сварку. Для этого надо расплавить деталь, а потом удалять металл, чтобы получался не шов, а сквозное отверстие. Если двигаться по намеченной линии, получится разрез, хотя и не слишком аккуратный. Термическая резка применима для деталей различной конфигурации. Находят широкое применение дуговая сварка, кислородный резак.

В промышленном производстве применяют отрезные станки.

Зачистка

Подготовка металла к сварке включает его зачистку. Невыполнение этого этапа приведет к образованию дефектов. Даже небольшие частички грязи могут вызвать растрескивание детали, появление в структуре сварного шва пор, возникновению в металле очагов напряжения.

Очищение металлических поверхностей - это самый легкий подготовительный процесс, но очень важный. Особо сложных инструментов при этом не потребуется. Применяются щетки из металла, болгарки. На производстве к этому процессу подходят более серьезно и используют дробеструйные и пескоструйные аппараты.

Не следует забывать о необходимости удаления ржавчины, а также оксидной пленки, образование которой получается при контакте металла с кислородом воздуха. Для удаления следов краски и масляных пятен деталь небольшого размера можно погрузить в емкость с растворителем. Металлическую поверхность перед сваркой необходимо просушить.

Подготовка кромок

Для улучшения условий сварочного процесса производится обработка кромок изделия. Особенно это важно при сваривании толстых изделий. Подготовка кромок под сварку может производиться термическим и химическим способами. Результатом обработки является приобретение формы, способствующей лучшему соединению деталей. Разделка увеличивает ширину шва.

В промышленности используются фрезерные станки, специальные кромкострогальные, пневматические зубила, пламенная резка. Более простые варианты - шлифовка и вырубка. Для механической разделки применяют ножницы по металлу, болгарку, зубило, напильник. Главными параметрами являются скос, угол разделки, ширина зазора, величина притупления. Скос образуется при снятии под углом или закруглением части металла.

Если сварка производится под углом, то разделку кромок можно проводить только при толщине деталей больше 3 см. Важную роль наличие скоса играет, когда свариваются детали разной толщины. Иногда приходится прибегать к притуплению кромок. Это целесообразно, если они имеют на конце острую форму. Иначе это может вызвать образование прожогов, деформацию шва, создание дополнительного напряжения, уменьшение прочности соединения.

Разделки бывают только с одной стороны или двухсторонними. Различные типы скосов используют для разных соединений:

Односторонний скос одной или обеих кромок имеет вид буквы "V". Применяется в большом диапазоне толщин. Является наиболее популярным. При разделке обеих кромок угол составляет 60 градусов, а только одной - 50.
Двухсторонний скос обеих кромок напоминает букву "X". Применяется для изделий, имеющих толщину 10-60 мм. Угол - 60 градусов.
Скос в виде буквы "U" выполняется с одной стороны. Такую криволинейную форму используют для металлов с толщиной 20-60 мм. Для начинающих способ является сложным.
Скос в виде буквы "К" применяют редко. В этом случае для одной из кромок делают двухсторонний скос, а для второй - односторонний.

Обозначение на чертежах скоса "β", а угла раскрытия "α". Скос не должен иметь перепадов. Для контроля разделки могут применяться шаблоны.

Отдельный вариант - подготовка кромок под сварку труб. При этом процессе необходимо осуществлять контроль перпендикулярности торца трубы к ее оси. Требования изложены в нормативном документе РД 153-34.1-003-01. Общий угол раскрытия, образованный двумя круговыми кромками обеих труб - 60-70 градусов. Притупление делают на размере 2-2,5 мм.

Подготовка труб к сварке предполагает градацию согласно толщине стенок свариваемых труб. При небольшой величине применяются скосы, имеющие V-образную или X-образную форму. При более значительной толщине делают U-образный скос.

Подготовка труб под сварку предполагает также выбраковку. Сваривание недопустимо, если разница внутренних диаметров приготовленных для сваривания труб составляет более 3 мм. Если торцы имеют механические дефекты, то их подрезают.

Гибка

Подготовительно-сварочные работы включают при необходимости гибку металлов. Если детали имеют форму листов или полос, то находят применение листогибочные машины. Детали с профилем сгибают с помощью специальных прессов.

Если необходимо сделать сгибание небольшого диаметра, а также при большой толщине, то рекомендуется предварительный нагрев. Это сделает металл более податливым и усилий потребуется меньше.

Фиксация

Подготовка деталей под сварку включает их надежную фиксацию друг с другом. Это обеспечит правильное положение при сварке и убережет от их сдвига. Методом, гарантирующим надежную фиксацию, служит выполнение прихваток. Под этим понимаются небольшие швы, выполненные поперек соединения деталей.

Размер их сечения имеет ограничение - оно не должно превышать половины ширины шва. Длина каждой прихватки не более 2 см. Сборка трубопроводов предполагает выполнение более длинных прихваток. Расстояние между ними составляет от 10 до 80 см в зависимости от длины шва. Величина шага зависит также от толщины материалов. Для коротких швов применятся точечное соединение на их краях. Высота прихваток не должна быть слишком большой.

Маленькие швы предотвращают смещение деталей в соединениях, сохраняют постоянство величины зазора между ними и придают конструкции дополнительную жесткость. Особенно это важно для крупных соединений. Прихватки выполняются за один проход.

Прихватки делятся на временные, которые после выполнения сварочного шва удаляют, и те, которые остаются. Выполняют их на оборотной стороне соединения. Перед началом процесса необходимо сделать такую же очистку поверхностей, как и для выполнения основного шва.

Сборка изделий

Подготовка поверхности металла под сварку заканчивается их сборкой. Точность взаимного расположения будет влиять на качество соединения. Перед началом сборки проверяют все детали на соответствие их размеров требованиям чертежей. Для сборки могут использоваться шаблоны, а при серийном производстве используются кондукторы, которые облегчают процесс сборки.

Сборка под сварку проводится на специальных стендах. Допускается применение подпорок и струбцин. По мере формирования шва их убирают.

Подготовка оборудования

Помимо приведения в порядок металлических поверхностей необходимо позаботиться об оборудовании для сварки. Подготовка к работе сварочного полуавтомата или других аппаратов заключается в проверке их работоспособности и установке выбранных режимов.

Интересное видео

Читайте также: