Подготовка стыковых соединений к сварке

Обновлено: 15.05.2024

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.

Подготовка стыковых соединений к сварке

Рис. 34. Схема заполнения швов по сечению:
а - однопроходная сварка, б - многослойная, в - многослойная многопроходная: I-VI слои шва, 1-8 - очередность наложения валиков

Рис. 35. Выполнение первого слоя при сварке стыкового соединения, имеющего разделку кромок

Выполнение стыковых швов в нижнем положении. Для исключения прожога свариваемых кромок в корне шва применяют различные подкладки и подушки. Сварку можно выполнять вертикально расположенным электродом, углом назад и углом вперед. Техника сварки стыкового соединения в нижнем положении представлена на рис. 36.

Рис. 36. Техника сварки стыкового соединения:
а - вертикально расположенным электродом, б - углом назад, в - углом вперед; 1 - свариваемые пластины, 2 - подкладка, 3 - положение электрода углом вперед, 4 - вертикально расположенным электродом, 5 - положение электрода углом назад, 6 - корневой шов

Выполнение стыковых швов в вертикальном положении. Вертикальные швы выполняют двумя способами: снизу вверх и сверху вниз. При сварке снизу вверх (рис. 37) дугу возбуждают в нижней точке соединения, и после образования ванночки расплавленного металла электрод отводят немного вверх и в сторону. Дуга при этом должна быть направлена на основной металл. Расплавленный металл при отводе электрода вверх затвердевает, образуя «полочку», на которую наплавляют и которая удерживает последующие капли металла при движении электрода вверх. Электрод рекомендуется наклонять вверх под углом 20-25º к горизонту.

Рис. 37. Схема техники выполнения наплавки валиков и вертикальных швов на подъем:
а - зажигание дуги, б - образование сварочной ванны, в - движение электрода вверх

При сварке сверху вниз (рис. 38) дугу возбуждают в верхней точке шва и придают электроду сначала перпендикулярное, а после образования кратера - наклонное положение. Метод сварки сверху вниз рекомендуется применять в основном лишь для соединения тонкого металла и выполнения первых слоев при наличии разделки кромок.

Рис. 38. Схема техники сварки (наплавки) на спуск:
а - зажигание дуги, б - образование сварочной ванны, в - движение электрода вниз

Вертикальные швы выполнять значительно труднее, чем нижние, так как в первом случае расплавленный металл под действием силы тяжести стремится вытечь из сварочной ванны. Вертикальные швы следует выполнять током на 10-15% меньшим, чем при выполнении швов в нижнем положении, и короткой дугой. Используемые для наложения вертикальных швов электроды должны иметь «короткие» шлаки. При выполнении вертикальных швов, как и при выполнении швов в нижнем положении, получают узкие и широкие валики. Движение электрода при наплавке узких валиков в вертикальном положении приводится на рис. 39, а широких - на рис. 40.

Рис. 39. Движение электрода ври наплавке узких валиков при наклонном положении:
а - по траектории острого угла, б - лесенкой, чередуя приближение электрода к поверхности пластины с последующим отводом его, в - перемещение электрода на 3-4 диаметра вверх вдоль пластины и последующее возвращение его к сварочной ванне (цифрами отмечены точки изменения направления электрода)

Рис. 40. Схема движения электрода при выполнении широких валиков при сварке стыковых соединений в вертикальном положении

При сварке стыковых горизонтальных соединений подготовка необходима только для верхней кромки. Дугу возбуждают вначале на нижней горизонтальной кромке, а затем перемещают на скошенную кромку. Горизонтальные швы выполняют вертикально расположенным электродом, углом назад и углом вперед. Движение электрода можно осуществлять на себя и от себя. Последовательность наложения слоев 1-6 приведена на рис. 41. Угол наклона электрода к вертикальной плоскости свариваемого изделия должен составлять 75-80°.

Рис.41. Последовательность наложения слоев при выполнении горизонтального шва (1-6 - очередность выполнения валиков)

Выполнение стыковых швов в потолочном положении. При выполнении таких швов необходимо накладывать узкие и широкие валики. Узкие и широкие (в основном это предпоследние) валики укладываются в разделку кромок. Декоративные валики, укладываемые на поверхности металла, служат для усиления шва. Узкие валики выполняются по схемам, приведенным на рис. 42. Сущность наложения валиков в потолочном положении «лесенкой» состоит в том, что электрод располагают к плоскости под углом 90-130°. Затем из точки 1 переводят его к изделию и зажигают, дугу в точке 2. После образования маленькой порции расплавленного металла электрод на расстоянии 5-12 мм от потолочной плоскости отводят в точку 3. Затем его возвращают в точку 4 и т. д. При возвращении электрода в точки 2, 4, 6, 8, 10, 12 и т. д. расплавленный металл накладывают на остывшую порцию металла на длину 1/2 или 1/3.

Рис. 42. Схема наложения узких валиков в потолочном положении:
I - лесенкой, II - полумесяцем, III - обратнопоступательно, l - диаметр закристаллизовавшейся капли металла

Сущность сварки полумесяцем состоит в том, что электрод располагают, как и в первом случае, под углом 90-130° к плоскости и, манипулируя электродом по схеме полумесяца, беспрерывно заходят концом электрода на закристаллизовавшуюся часть металла и наплавляют узкий валик.
Обратнопоступательный способ наплавки узких валиков в потолочном положении состоит в том, что концом электрода электросварщик беспрерывно возвращается назад на кристаллизующуюся часть металла, но постоянно удлиняет валик по протяженности. При наплавке широких валиков в различных вариациях используют или сочетают вместе все три приведенных выше варианта при наплавке узких валиков.
Потолочные швы являются наиболее трудными для выполнения, так как расплавленный металл всегда стремится вытечь из сварочной ванны вниз. Незастывший металл удерживается в сварочной ванне силами поверхностного натяжения и давлением дуги. Объем сварочной ванны должен быть минимальным, поэтому сварка возможна только при короткой дуге. Ток должен быть на 15-20% меньше, чем при сварке в нижнем положении. Потолочную сварку выполняют сварщики-потолочники, прошедшие специальную подготовку.

1. Какие условия требуются для получения высокого качества сварного шва?
2. Как выполняются швы в потолочном положении?

Уважаемый посетитель, Вы прочитали статью "Сварка стыковых соединений", которая опубликована в категории "Ручная дуговая сварка". Если Вам понравилась или пригодилась эта статья, поделитесь ею, пожалуйста, со своими друзьями и знакомыми.

Стыковая сварка

Стыковая сварка – узкоспециализированная технология металлообработки, применяемая для получения монолитных конструкций, где сварной шов практически невиден. Благодаря пластичной деформации под давлением и высокой температурой не происходит расплавления металла, что очень важно в данном процессе.

Для стыковой сварки используется автоматизированное оборудование, но работу можно осуществлять и с помощью ручных аппаратов. Главное – разбираться в технологии, методах и способах стыковой сварки, о которых мы и рассказываем в нашем материале.

Сферы применения стыковой сварки

Стыковая сварка является высокотехнологичным способом соединения деталей. В основном, это автоматизированный процесс. Примерно в 10 % случаев применения контактной сварки используется метод стыковой сварки оплавлением, который, согласно ГОСТ 2601, считается электротермодеформационным процессом. Однако при работе таким способом сварки детали можно соединить при помощи глубокой пластической деформации, не расплавляя металл, в отличие от точечного и шовного методов контактной сварки.

Этому методу сварки уже более 100 лет. Индивидуальный случай такого способа соединения деталей – стыковая конденсаторная сварка.

Стыковой метод сварки применяется во многих сферах. Это обусловлено целым рядом преимуществ этого способа соединения элементов. В общем, технология много где используется, например:

В строительстве. С помощью такого метода сварки создают монолитные конструкции, выдерживающие большие нагрузки. К примеру, стыковая сварка позволяет получить балки с поперечным сечением из двутавра, швеллера или иных элементов сортамента. Таким же образом сваривают и арматуру.
В металлургии. В этой сфере сварка используется для соединения проволочного и листового прокатов.
В железнодорожной промышленности. Стыковая сварка позволяет изготавливать рельсы без стыков для обеспечения высокой скорости перемещения транспорта. Ключевое достоинство данного метода заключается в том, что на соединение отдельных секций уходит относительно немного времени.
В производстве автомобилей. В этой сфере стыковая сварка используется потому, что благодаря ей можно изготавливать корпусные изделия любых форм.
В производстве и прокладке труб. С помощью сварки соединяют стальные и пластиковые трубы. Но для этого необходим специальный инструмент, позволяющий добиться максимальной ровности и качества шва.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Еще стыковая сварка используется в ходе создания режущей части из легированной стали. Применение этого метода позволяет избежать образования заусенцев на режущей кромке детали. Также стыковая сварка обеспечивает качество и надежность получаемого в итоге инструмента, который выдерживает даже внушительные нагрузки.

Еще эта технология применяется в производстве трубопроводов для газа и нефтепродуктов. Наибольший диаметр труб, с которыми работают при использовании стыковой сварки, достигает 1 420 мм. А занимает сам процесс 5 минут или меньше.

Преимущества и недостатки стыковой сварки

Сначала рассмотрим достоинства этого метода. Итак, при стыковой сварке:

меньше используется электродный металл;
легко контролировать процесс сварки, на выходе – надежные и качественные элементы;
сама техника сварки проще той, что используется при сварке угловым швом;
полученные при стыковой сварке детали отличаются плоской поверхностью;
возможно соединение деталей разной толщины;
даже детали из металла большой толщины можно приварить односторонним швом.

Говоря о недостатках, стоит упомянуть, что:

в сравнении с нахлесточным методом сварки, стыковая не обеспечивает дополнительной жесткости;
после сварки на полученном элементе может значительно деформироваться поверхность, что часто происходит при работе с тонким металлом.

Технология стыковой сварки

Суть технологии контактной стыковой сварки заключается в нагреве поверхностей из металла до температуры плавления. Это происходит потому, что от одного элемента к другому проходит мощный электрический ток, и за счет этого образуется тепло.

А сами элементы прижимаются друг к другу, и их нагретые металлические поверхности сплавляются. В результате создается ядро сварной точки, имеющее форму чечевицы. Диаметр ядра – от 4 до 12 мм.

Существуют некоторые особенности точечной контактной сварки с помощью инвертора:

Процесс сваривания длится не более двух секунд.
Используется ток высокой мощности – более 1 000 А.
Напряжение низкое: не более 10 В, чаще всего – 2-3 В.
В месте сжатия соединения образуется значительное усилие – от 20 до 200 кг.
Зона расплавления поверхностей остается небольшой.

Элементы, выполненные из низкоуглеродистой стали, можно сваривать и без расплавления ядра. Впрочем, полученное изделие получается ненадежным, и такой способ сварки используется достаточно редко.

Общая классификация определяет технологию стыковой сварки в класс термомеханических процессов.

Процесс сварки делится на несколько стадий:

Сначала элементы размещают нужным образом, устанавливают между электродами и крепко прижимают друг к другу.
Затем элементы нагревают электрическим током, в результате чего они становятся пластичными. Их поверхности несколько деформируются, и благодаря этому их можно плотно соединить друг с другом, что и происходит.

Для успешного и правильного выполнения стыковой сварки необходимо соблюдать следующие требования:

Торцы металлической поверхности должны быть подготовлены к сварке: детали необходимо очистить, удалив окисления и загрязнения, что особенно актуально, когда сварочная поверхность составляет 200 мм2. Затем поверхности элементов необходимо максимально ровно совместить друг с другом.
Свариваемые элементы закрепляются в сварочной машине, настраивается их соосность.
Пропускается высокочастотный электрический ток, плавящий поверхности деталей.
Соединяемые элементы сжимаются, в результате чего происходит их атомное соединение.
В месте сварки образуется кристаллическая решетка.
Контактная стыковая сварка позволяет соединять в один элемент детали разного предназначения, формы и толщины. А итоговое изделие получается качественным и надежным.

Методы стыковой сварки

Стыковая сварка может осуществляться разными методами. Перечислим основные.

Сварка сопротивлением

Часто применяющийся метод сварки. Отличается множеством особенностей.

Элементы при сварке прижимаются к электродам специальными трубками. Благодаря этому ток через детали проходит очень быстро.
Также в процессе такой сварки используются губки, что позволяет исключить скольжение элементов между электродами. После фиксации деталей на электроды подается напряжение.
Затем туда подают ток, нагревающий металлическую поверхность деталей в месте сваривания.
В конце применяется осадка, при которой происходит местная деформация деталей для их соединения. Также для достижения наибольшего нагрева поверхностей элементов подается сильный ток.

Электрическое сопротивление позволяет работать с элементами небольшого сечения. Максимальная толщина элементов, которые позволяют сваривать электроды, равна 40 мм. В результате соединение получается прочным и качественным.

Оплавлением

Этот метод также применяется довольно часто. Поверхности деталей нагреваются при помощи специального оборудования. В результате детали соединяются надежным и прочным швом. Рассмотрим основные особенности данного метода контактной сварки.

В процессе сварки заготовки подводятся на небольшой скорости, за счет чего они крепко фиксируются в положении рядом друг с другом.
Напряжение не меняется в течение всего процесса.
Благодаря равномерному движению деталей можно избежать даже самых мелких неровностей, от чего шов становится максимально крепким.
Плавка металла дает возможность увеличить площадь контактной поверхности соединяемых заготовок, что также делает шов более крепким и прочным.

Самая главная отличительная особенность сварки оплавлением заключается в том, что данный метод не требует подготовки поверхностей используемых элементов.

Оборудование и расходные материалы для стыковой сварки

При сварке используется определенное оборудование. Специальные приборы и машины дают возможность максимально автоматизировать и ускорить процесс сварки. Иногда нужно всего лишь зафиксировать детали и нажать на кнопку – встроенная программа сама проконтролирует процесс сварки.

Среди преимуществ сварочных аппаратов можно выделить:

высокую производительность;
автоматизацию процесса;
отсутствие ошибок.

На рынке таких машин можно найти аппараты от разных производителей. Выбирая устройство, обратите внимание на модели от популярных и хорошо зарекомендовавших себя изготовителей.

Впрочем, стыковую сварку можно выполнить и вручную. Необходимо тщательно продумать, какую проволоку использовать. Она понадобится для фиксации соединяемых элементов. Для того чтобы определить, какая именно проволока лучше всего подойдет в конкретной ситуации, специалист должен различать разные ее типы.

Рассмотрим самые распространенные.

Медная. Ее используют, когда речь заходит о сцеплении низкоуглеродистых сталей. Отличается невысокой стоимостью.
Алюминиевая. Применяется для соединения силуминов или дуралюминов. Преимущества проволоки – улучшенная прочность.
Стальная. Выполняется из нержавейки и обеспечивает надежное сцепление стальных изделий, легированных хромом или никелем.

Купить проволоку можно в любом магазине, специализирующемся на продаже сварочного оборудования.

Способы стыковой сварки

Перед началом сварочного процесса необходимо осуществить технологическую подготовку, когда поверхности деталей высушиваются и очищаются от загрязнений и ржавчины.

Элементы, которые подлежат сварке, размещают на ровной поверхности с зазором в 2-3 мм. Затем необходимо зажечь электрод, что можно сделать, ударив или «чиркнув», как спичкой. Затем выполняются два шва, называющихся прихватками. Это делается для того, чтобы избежать деформации соединения.

Электрод можно вести по направлению направо, налево, от себя или на себя. Направление движения определяется на основе толщины металла и рекомендованного положения. Однако угол всегда соблюдается фиксированный – 45°.

После того как шов наложен, поверхность очищается. Чтобы не прожечь детали в местах, которые не используются для соединения, применяются прокладки. Также они позволяют варить с большим током, чтобы не проваривать шов с другой стороны.

Сварка в нижнем положении

Поверхности элементов зачищаются, выполняется разделка кромок (если используется толстый металл), сами детали располагаются с зазором в 1–3 мм. Начинается процесс сварки, прокладываются прихватки (потом они зачищаются). Потом соединение варится с другой стороны швов-прихваток.

Валик не должен быть толще 9 мм и выше 1,5 мм. Соединение сваривается слева направо круговыми движениями против часовой стрелки. С обратной стороны – то же самое, только еще можно увеличить силу тока. После завершения сварки поверхность очищается.

Во время сварки электродом необходимо совершить 2-3 движения.

Чтобы сварочная дуга горела стабильно, по мере плавления электрода его опускают вниз.
Электрод двигают с плавной скоростью, под углом от 15° до 30°. В другой же плоскости электрод держат под углом 90° или перпендикулярно соединяемой поверхности.
В случае необходимости получения сварного шва увеличенной ширины применяют различные колебательные движения.

Сварка в вертикальном положении

Процесс такой сварки имеет несколько особенностей:

Сварочный ток выставляется относительно низкий (ниже, чем при сварке в нижнем положении на 10–15 %). Для этого снижается тепловая мощность дуги.
Сварка, как правило, ведется снизу вверх с отрывом дуги, чтобы жидкий металл не вытекал из сварочной ванны.
В одной плоскости электрод держат под прямым углом к поверхности соединения, в другой – под небольшим наклоном.
Сварку можно также осуществлять движением снизу вверх или сверху вниз, не обрывая сварочной дуги. Для этого необходимы определенные электроды со специальным покрытием.
Если сварка осуществляется с разделкой кромок, то такой тип соединения производят в несколько подходов. После каждого шов зачищается.

У малоопытных сварщиков электрод при зажигании дуги часто залипает, особенно, когда ток выставлен низкий. Чтобы выйти из этой ситуации, можно расположить рядом с соединяемыми элементами пластину, разогреть на ней кончик электрода и тем самым разжечь дугу. Коснувшись такой дугой места соединения, можно вновь зажечь дугу без залипания. Также это позволит качественно проварить все участки соединения даже в самом начале сварки.

В конце необходимо проконтролировать качество, проверив соединение на предмет дефектов, а также зачистить поверхность соединенных элементов, удалив с нее шлак, копоть и прочие загрязнения.

Итак, стыковая сварка является эффективным способом соединения элементов из самых разных металлов. Ее могут осуществлять не только квалифицированные специалисты, что явно является преимуществом и позволяет предприятию сэкономить ресурсы. Впрочем, несмотря на производительность и скорость такой сварки, после завершения процесса стоит все равно проверить полученное соединение на прочность и надежность, даже если использовался автоматизированный аппарат.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Стыковое сварное соединение

Стыковое сварное соединение – простое, но при этом надежное. Две детали сваривают таким образом, что торцевые поверхности примыкают друг к другу, находясь в одной плоскости. Как правило, используется в конструкциях, подвергаемых переменному напряжению.

Технология широко применяется. С ее помощью, например, соединяют не только трубы встык, но и собирают сложные изделия в машиностроительной отрасли. Подробнее о стыковом сварном соединении читайте в нашем материале.

Применение стыкового сварного соединения

Стыковое сварное соединение становится оптимальным решением в ситуациях, когда необходимо добиться аккуратного внешнего вида изделия без выступающих кромок, а утолщение металла является недопустимым. Данный вид швов активно используется в авиакосмической, автомобильной промышленности для обеспечения неразъемного соединения деталей. При этом последние находятся в одной плоскости и примыкают друг к другу торцами.

Достоинства стыковых соединений сварных швов:

меньший расход электродов;
надежность изделий, возможность с легкостью контролировать процесс;
относительно простая техника сварки в сравнении с методом формирования углового шва;
обеспечение ровной и плоской поверхности;
возможность скреплять заготовки, имеющие разную толщину;
доступность соединения металлических элементов большой толщины односторонним швом.

Минусы данного подхода:

не достигается дополнительной жесткости, которую обеспечивает, например, нахлесточный метод;
есть вероятность серьезной деформации поверхности после обработки, что чаще всего происходит в результате сварки тонкого металла.

Все способы создания стыкового сварного соединения имеют определенные характеристики и свойства, от которых зависит сфера их использования.

Встык сваривают элементы трубопроводов, обечайку емкостей, например, баллонов, цистерн, а также листовые конструкции, швеллеры, уголки и фасонные профили других видов.

Одностороннее стыковое соединение, не предполагающее предварительного скоса кромок, чаще всего применяется для скрепления листов металла толщиной в пределах 4 мм.

Соединение без скосов кромок может быть и двусторонним – к данному варианту прибегают при сварке изделий толщиной до 8 мм. Стоит подчеркнуть: в этом случае между кромками металла оставляют зазор шириной в 1-2 мм вне зависимости от того, как расположены швы.

При работе с заготовками толщиной 4–25 мм опытные сварщики используют скосы кромок в сочетании с односторонним соединением. Сами скосы кромок делают V-образной или U-образной формы, причем вторая встречается реже. В любом случае кромки важно немного притупить, прежде чем приступать к формированию стыкового сварного соединения.

Для заготовок толщиной более 12 мм, которые планируется скреплять двусторонним соединением, рекомендуются X-образные кромки. Дело в том, что за счет использования такой формы удается почти вдвое сократить объем металла для заполнения разделки. А это отражается на стоимости и производительности сварочных работ.

Нужно понимать, что при выборе типа стыкового соединения, формы кромок, места расположения швов отталкиваются от характеристик металла, будущей конструкции и необходимого результата.

Виды стыковых сварных соединений

Стыковые сварные соединения отличаются от других видов в первую очередь расположением заготовок в пространстве. В данном случае элементы будущего изделия размещаются на одной плоскости и сварка ведется по расположенным смежно друг с другом торцам.

Принято выделять насколько видов стыковых сварных соединений в соответствии с формой свариваемых кромок:

прямые – при этом скрепляемые кромки лишены скосов;
V-образные – кромки имеет соответствующую названию форму скосов;
Х-образные – со скосом кромок в виде буквы «Х»;
Криволинейные – скосы кромок в соединении образуют латинскую букву «U».

Также выбор определенной разновидности скосов кромок должен соответствовать виду стыкового соединения. По расположению шва принято выделять такие соединения:

односторонние – шов находится лишь с одной стороны соединяемых заготовок;
двусторонние – формируется пара швов: один находится сверху, а второй снизу изделия.

Стыковые сварные соединения используются в процессе монтажа наиболее ответственных конструкций, поскольку превосходят другие способы сварки по механическим показателям. Также нужно учитывать, что выбор данного типа швов обусловлен необходимостью дополнительной подготовки кромок.

Еще одной особенностью, за которую специалисты ценят стыковое соединение, является высокая производительность работ в сочетании с экономичностью. Это объясняется тем, что формирование таких швов требует меньшего расхода металла и времени.

Разделка кромок под стыковое сварное соединение

Разделка для проведения сварочных работ обладает своими особенностями. В первую очередь, данный процесс влечет за собой расширение сварного шва, что в дальнейшем требует дополнительного расхода материалов. Иногда мастера отказываются от подготовительного этапа и сваривают заготовки без разделки кромок.

Когда планируется стыковое сварное соединение тонких деталей, используют отбортовку или загиб кромок соединяемых элементов. Ее выполняют ручным или машинным способом. В первом случае прибегают к использованию наковальни и молотка либо кувалды. Также возможно осуществление отбортовки при помощи строгания, фрезерования, долбления либо могут применяться абразивы. В этих случаях не обойтись без оборудования, такого как строгальные или фрезеровальные станки.

Строгальные станки довольно просты по своему устройству: резец высокой прочности под определенным углом проходит вдоль торца и за каждый проход снимает слой металла. Далее положение режущего элемента меняется, операция проводится вновь. Если поверхность детали отличается криволинейной формой, на помощь приходят фрезеровальные станки – фаска формируется фрезой, которая перемещается по линии шва.

Когда работа ведется с крупными конструкциями и трубопроводами, в ход идут кромкоскалыватели – в основе их принципа действия лежит метод долбления. Абразивная обработка, наоборот, используется для небольших заготовок, а также для финальной доводки после этапа строгания или фрезерования. Также кромка может удаляться посредством газового резака или зигмашины.

Фаски могут находиться на кромках с одной стороны или сразу с двух. За счет односторонних скосов на прямых деталях значительно упрощается работа сварщика. Тогда как для соединения элементов с двухсторонними фасками мастеру требуется доступ к обеим сторонам шва.

Технология выполнения стыкового сварного соединения

Любую сварку предваряет этап технологической подготовки: заготовки размечают, режут, с их поверхности удаляют грязь, следы коррозии, изделия сушат, если на них присутствует влага.

Элементы будущей конструкции располагают на ровной поверхности с зазором 2-3 мм друг от друга. Мастер зажигает электрод ударом либо, чиркнув, как спичку, после чего делает две прихватки. Данный прием позволяет избежать деформации изделия в процессе работы.

Электрод можно перемещать на себя, от себя, справа налево и в обратном направлении. Принцип движения электрода подбирается в соответствии с толщиной металла и необходимым положением электрода в пространстве. В результате должно обеспечиваться лучшее сваривание заготовок. Стоит отметить, что обычно электрод держат под углом 45°.

Когда стыковое сварное соединение готово, необходимо удалить шлак и зачистить поверхность. От возможных прожогов защищают подкладки – они обеспечивают более уверенную работу, позволяют увеличить ток и отказаться от проварки обратной стороны шва.

Сварка в нижнем положении.

В первую очередь сварщик зачищает заготовки. Если работы ведутся с тонким металлом, в разделке кромок нет необходимости. Между элементами оставляют зазор в пределах 1-3 мм и переходят к сборке будущей конструкции, делают прихватки и зачищают их. Сама сварка должна вестись с обратной стороны прихваток.

Максимальная толщина валика составляет 9 мм, высота – 1,5 мм. Сварка ведется слева направо, при этом мастер выполняет кольцевые колебательные движения против часовой стрелки. По аналогичному принципу работа идет и на другой стороне, правда, там допускается увеличение тока. Когда стыковое сварное соединение завершено, необходимо зачистить поверхности.

Во время формирования шва электродом совершают 2-3 движения. Его опускают по мере плавления, чтобы добиться непрерывного горения сварочной дуги. Перемещение электрода идет с одинаковой скоростью, при этом сам расходник должен быть наклонен под углом 15–30° относительно вертикали. В другой плоскости его располагают перпендикулярно поверхности шва.

Бывает, что нужно более широкое стыковое сварное соединение, тогда прибегают к разного рода колебательным движениям.

Ультразвуковой контроль сварных соединений

В основе данного метода контроля лежит использование излучения ультразвуковых волн акустического типа. Они проходят через однородную среду и при этом не меняют свою прямолинейную траекторию.

Высокочастотные колебания (более 20 кГц) способны проникать в металл, не влияя на его структуру. Далее они отражаются от пустот, царапин, неровностей, разного рода включений. Акустическая волна проникает внутрь стыкового сварного соединения и, при наличии дефекта, отклоняется от своего нормального направления, что отслеживается на экране соответствующего прибора.

Сигнал на монитор поступает за счет использования усилителя. В результате формируется схема, по которой оператор определяет наличие дефектов и особенностей получившегося соединения. Установить размер дефектного образования удается при помощи оценки амплитуды отраженного импульса, а расстояние до него фиксируется по времени, затраченному на распространение волны.

Ультразвуковой контроль стыковых сварных соединений трубопроводов и иных конструкций осуществляется в соответствии с установленным стандартом. При этом необходимо выполнить такие этапы работы:

Удалить со стыковых соединений следы коррозии, лакокрасочные покрытия минимум на 50–70 мм с обеих сторон шва. Обработать поверхность стыка и прилежащего металла машинным, турбинным, трансформаторным маслом, глицерином либо солидолом, чтобы обеспечить наиболее точные результаты проверки на наличие дефектов стыковых сварных соединений.
Настроить прибор с учетом необходимых в данном случае параметров. Если толщина стыковых сварных соединений не превышает 2 см, используют стандартные настройки, тогда как к АРД-диаграммам прибегают, если работы проводились с более толстым металлом. Качество проверяют при помощи DGS или AVG-диаграмм.
Перемещать излучатель по линии сварочного шва зигзагообразными движениями, поворачивая на 10–15° вокруг оси.
Передвигать искатель по металлу до появления устойчивого, предельно четкого сигнала. Далее развернуть прибор и приступить к поиску сигнала максимальной амплитуды.

Нередко колебания отражения волн оцениваются как дефекты, поэтому любые сомнения должны стать поводом для дополнительной проверки. Обнаруженное повреждение необходимо зафиксировать, обозначив точное место нахождения.

Стыковые сварные соединения проверяют при помощи ультразвука в соответствии с нормами ГОСТа. Когда УКЗ не позволяет точно определить характер дефекта, прибегают к гамма-дефектоскопии или рентгенодефектоскопии как к более точным способам контроля качества.

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.

Читайте также: