Подготовка и сборка деталей под сварку

Обновлено: 20.09.2024

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:

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.

V-образная

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.

X-образная

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.

U-образная

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 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.

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.

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.

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.

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:

1. 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.
2. Двухсторонний скос обеих кромок напоминает букву "X". Применяется для изделий, имеющих толщину 10-60 мм. Угол - 60 градусов.
3. 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.
4. 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.

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

Сборка под сварку

Нормируемые параметры сборки деталей под сварку

• Смещение кромок (Линейное смещение стыковых соединений);
• Зазор;
• Отклонение от прямолинейности (Угловое смещение);
• Требования к прихваткам (количество, длина, высота, место установки);
• Смещение продольных швов смежных сварных труб;
• Требования к приспособлениям, установке и снятию технологических креплений.

Линейное смещение кромок

Линейным смещением свариваемых кромок соединяемых листов или труб называют смещение между двумя свариваемыми элементами, у которых поверхности параллельны, но расположены не в одной плоскости.

Смещение кромок

Допускаемое смещение кромок устанавливается нормативными документами (ПБ,ОСТ, СТО, РД).

Важно! Большое смещение кромок может привести к непровару в корне сварного шва.

Зазор

Необходим для проплавления корня шва и формирования обратного валика.

Устанавливается стандартом на конструктивные элементы сварных соединений для различных способов сварки или отраслевыми нормативно техническими документами (ГОСТ, СТО, РД).

Важно! При заниженном зазоре возможен непровар, при завышенном прожог.

Угловое смещение (перелом)

Угловым смещением листов (труб) — называют смещение между двумя свариваемыми элементами, поверхности которых не параллельны и не находятся под заданным углом.

Допускаемое угловое смещение (отклонение от прямолинейности трубопроводов) устанавливается нормативными документами (ПБ, ОСТ, СТО, РД)

Угловое смещение труб, как правило, измеряют на расстоянии 200 мм. от стыка прикладыванием линейки длиной не менее 400 мм и измерением зазора.

Требование к прихваткам

Прихватки должны обеспечивать жесткость конструкции в процессе сварки за счет:

• количества;
• размеров (длины, высоты);
• равномерности расположения по длине шва.

Расположение прихваток при сборке

Прихватки не должны снижать качество сварного шва, поэтому:

• должны выполняться аттестованными сварщиками;
• должны располагаться на свариваемых кромках ( за исключением мест пересечения сварных швов);
• должны выполняться теми же сварочными материалами, что и корневой слой шва;
• должны зачищаться (или удаляться) для обеспечения формирования корневого слоя;
• не должны иметь дефектов. При появлении дефектов в прихватке (пор, трещин) необходимо работы приостановить до выяснения причин;

При недостаточной длине прихваток возможно их разрушение, при завышенной их длине будет большая поперечная усадка и уменьшение требуемого зазора, что приведет к непровару.

Смещение продольных швов сварных труб

Необходимо для исключения концентратора напряжений в месте перекрестия продольных и кольцевых швов.

Для магистральных и промысловых газопроводов смещение преграждает лавинообразное разрушение по сварному шву на переходе с одной трубы на другую.

Требования к сборке технологических трубопроводов

Смещение кромок по наружному диаметру разнотолщинных труб не должно превышать 30% от толщины тонкостенного элемента, но не более 5 мм.

Смещение кромок по внутреннему диаметру не должно превышать значений:

• 0,10 S, но не более 1мм — для трубопроводов Рy свыше 10 МПа (100 кгс/см2) и трубопроводов I категории, работающих при температуре ниже — 70°C ;
• 0,15 S,но не более 1мм — для трубопроводов II — V категорий.

Если смещение кромок превышает допустимое значение, то плавный переход в месте стыка должен быть обеспечен путем проточки конца трубы под углом не более 15°.

Для трубопроводов с Ру до 10 МПа (100 кгс/см2) допускается калибровка концов труб методом цилиндрической или конической раздачи.

Условное смещение. Отклонение от прямолинейности, замеренное линейкой длиной 400 мм в трех равномерно расположенных по периметру местах на расстоянии 200 мм от стыка, не должно превышать: 1,5 мм — для трубопроводов Рy свыше 10 МПа (100 кгс/см2) и трубопроводов I категории; 2,5 мм — для трубопроводов II — V категорий.

Требования к прихваткам. Количество прихваток для трубопроводов диаметром до 100мм-2шт.; 100-600мм.-3-4шт.; свыше 600мм.-через каждые 300-400мм.

Длина прихватки для трубопроводов диаметром до 600мм. 2,0 — 2,5 толщины стенки, но не менее 15 и не более 60мм. Свыше 600 мм.-50-70мм.

Высота прихватки для трубопроводов диаметром до 600мм. 0,4 — 0,5 толщины стенки при толщине стенки до 10 мм и 5 мм при толщине стенки от 10 мм и выше. Свыше 600 мм. 4-5мм.

Требования к приспособлениям и технологическим креплениям

Сборка осуществляется с помощью центраторов или привариваемых на расстоянии 50 — 70 мм. от торца труб временных технологических креплений. Технологические крепления изготовливаются из стали того же класса, что и свариваемые трубы. Для закаливающихся теплоустойчивых сталей технологические крепления могут быть изготовлены из углеродистых сталей.

При сборке стыков из аустенитных сталей с толщиной стенки трубы менее 8 мм, к сварным соединениям которых предъявляются требования стойкости к межкристаллитной коррозии, приварка технологических креплений не допускается.

Требования к смещению продольных швов

При сборке труб и других элементов с продольными швами последние должны быть смещены относительно друг друга. Смещение должно быть не менее трехкратной толщины стенки свариваемых труб (элементов), но не менее 100 мм. При сборке труб и других элементов с условным диаметром 100 мм и менее продольные швы должны быть смещены относительно друг друга на величину, равную 1/4 окружности трубы (элемента).

Требования к сборке трубопроводов газового оборудования

Смещение кромок. Допускаемое смещение кромок свариваемых труб не должно превышать величины 0,15S + 0,5 мм, где S — наименьшая из толщин стенок свариваемых труб.

Сварка стыков разнотолщинных труб или труб с соединительными деталями и патрубками арматуры допускается без специальной обработки кромок при толщине стенок менее 12,5 мм (если разность толщин не превышает 2,0 мм).

на надземных и внутренних газопроводах низкого давления допускается производить нахлесточные соединения «труба в трубу» размеров d 50×40, 40×32, 32×25, 25×20 мм.при условии:

— просвет между трубами, соединяемыми внахлест, не более 1—2 мм и равновелик по периметру;

— величина нахлеста по длине соединяемых труб не менее 3 см;

— на конце трубы меньшего диаметра выполняется фаска вовнутрь под углом не менее 45° на всю толщину стенки трубы;

Требования к смещению продольных швов

Сборку под сварку труб с односторонним продольным или спиральным швом производят со смещением швов в местах стыковки труб не менее чем на:

15 мм — для труб диаметром до 50 мм; 50 мм —от 50 до 100 мм; 100 мм диаметром св. 100 мм.

При сборке под сварку труб, у которых швы сварены с двух сторон, допускается не производить смещение швов при условии проверки места пересечения швов физическими методами.

Требования к сборке трубопроводов котельного оборудования

Требования к прихваткам

Прихваточные швы должны быть равномерно расположены по периметру стыка. Не рекомендуется накладывать прихватки на потолочный участок стыка.

В стыках, собираемых без подкладных колец, число прихваток и их протяженность зависят от диаметра труб и должны соответствовать следующим нормам:

Читайте также:

  
• Сварочный аппарат на 4 поста
  
• Сварочный аппарат 220 380
  
• Снип по сварке газопроводов
  
• Сварочные электроды wt 20
  
• Ручной сварочный экструдер китай