Приспособления для сварки металлоконструкций

Обновлено: 17.05.2024

Многим сварщикам приходится заниматься работой не только с различным движимым имуществом, транспортом, но и с металлическими конструкциями. В этой статье начинающие специалисты обнаружат все, что нужно знать о сварке металлоконструкций в различных вариантах и различными способами. Стоит также подчеркнуть, что описание подобной работы немыслимо без указания на специфические приспособления и методы их использования.

Особенности и требования

Сама по себе сварка металлоконструкций распространена очень широко. К таким манипуляциям прибегают и профессионалы, и любители. Но последним также следует обращать внимание на общепринятые в среде специалистов нормы.

В подавляющем большинстве случаев для сваривания металлических конструкций используют открытые газовые горелки или электрическую дугу. Специализированного ГОСТ на этот вид манипуляций не существует. Однако в качестве методических источников можно использовать такие стандарты:

11534-75 и 5264-80 (о ручной сварке электрической дугой);

14771-76 (действия с использованием изоляционного газа);

53-101-98 (изготовление и контроль качества металлоконструкций из стали).

Положения действующих стандартов предписывают проводить работы с металлическими конструкциями только после тщательной очистки от снега, льда, масел, жирных веществ и иных загрязнений.

При обнаружении явных дефектов требуется проводить правку заготовок на специализированных станках. Не допускается правилами производство сварочных работ, если:

обнаружены серьезные трещины и расслоившиеся участки;

плоскость сечений отклоняется от предписанных стандартами уровней критически;

отсутствует необходимая маркировка;

прогибы местного уровня превышают 1 мм на 1 м;

плоскостность привариваемых дополнительно (или используемых для изготовления конструкция с нуля) листов не отвечает положениям ГОСТ 19993.

Базовые нормы расхода материалов можно узнать прежде всего из тематического сборника «Общие производственные нормы расхода материалов в строительстве» (выпуск 30, 1990 год). Но в первом приближении можно провести и общий расчет. Масса металла, наплавляемого на соединение, не должна превышать 1,5% от общей массы обрабатываемого изделия. Расход электродов и других сварочных материалов оценивается по формуле Р = М*К (М — масса, а К — коэффициент от 1,5 до 1,9, приводимый в специальных методических пособиях).

Важно: приблизиться к нормативным или расчетным показателям получится только при условии, что внешние данные и угол расположения будут совпадать с указанными в стандартах.

Вот еще несколько требований:

проверять соответствие свариваемых изделий и их частей положениям проектов по внешнему виду и габаритам;

стараться накладывать швы в нижнем положении (это гарантирует сварщикам безопасность);

контролировать углы свариваемой конструкции;

сводить к минимуму механические напряжения во всем обрабатываемом объеме и на прилегающих участках.

Способы

На крупных промышленных объектах и на больших стройках широко используется автоматическая аппаратура. Такие устройства почти не требуют вмешательства оператора в процесс работы. Обычно настройки задают до начала сварочных манипуляций, и корректировать их придется только в том редком случае, когда что-то не было предусмотрено сразу. Но придется скрупулезно изучать все проводимые манипуляции и тщательно соблюдать технологические карты. В автоматическом режиме чаще всего сварка идет либо по контактной, либо по электрошлаковой методике.

Но в менее ответственных случаях применяют полуавтоматический метод. Сварщики тогда сами, без помощи автомата формируют шов. Зато им не надо заботиться о поступлении электродов и присадочных материалов, разве что только придется разместить заранее эти материалы в подающем устройстве. Подобный режим позволяет нарастить производительность. Качество выполняемой работы не ухудшается (разумеется, если все делать по правилам).

Ручная дуговая и газовая сварка производится только на неответственных металлоконструкциях. Наряду с защитой свариваемой области стабильными газами широко практикуется и использование флюса. В некоторых случаях уместнее оказывается пайка газосварочным аппаратом. Затраты на выполнение единичной работы оказываются довольно велики. Однако для бытового использования такой подход идеален из-за своей простоты и ограниченного состава техники.

Разновидности сварных соединений

Важнейшим критерием разделения сварных соединений является геометрическое соотношение заготовок. В быту чаще всего встречается сварка «встык» (с примыканием в одной плоскости) и «внахлест» (со взаимным перекрытием по краю). Точно сказать, какой из вариантов лучше, нельзя — это зависит прежде всего от выдвигаемой задачи. Суть угловой связки понятна без дополнительных пояснений: соединяемые детали или заготовки образуют определенный угол. А если торец одного изделия касается поверхности другого изделия, то это тавровый тип соединения.

Создать стык проще всего. Для этого по прямой линии полностью проваривают шов. Важно: делать это следует на всю глубину заготовки, если иное прямо не предписано технологией. В некоторых случаях правильнее использовать выводные планки. В кустарных и полукустарных условиях часто соединения проводят, выполняя одностороннюю сварку, а затем доваривая корень шва.

Специальные подкладки ставят там же, где находятся соединяемые кромки. Расстояние между кромками строго нормировано и не терпит произвольных экспериментов. При ручной работе оно составляет не более 0,7 см, а при механизированных манипуляциях — максимум 1,6 см. Толщину подкладки выбирают прежде всего с целью избежать сплошного или частичного прожога. Сделать это можно, учтя используемый режим и выставленный ток.

Угловая сварка труднее уже потому, что такие соединения всегда переживают повышенную нагрузку в сравнении с обычными стыками. Сварщикам приходится учитывать также усиленные растягивающие нагрузки. Рекомендовано использование двустороннего шва с пониженной концентрацией дефектов в верхней грани. Когда вынужденно создают односторонний шов, отказываются от разделки кромок и наплавляют самый минимум металла. Это как раз тот случай, когда полное расплавление по шву противопоказано.

Выбор приспособлений

На этом чертеже показан сварочный стапель длиной 6 м и высотой 0,62 м. В целом сборочно-сварочные средства играют большую роль.

Их подбирают, добиваясь:

уменьшения трудоемкости сборки;

сокращения остаточных деформаций;

увеличения качества конструкций;

облегчения контроля качества (это самые важные соображения при отборе).

В единичных и кустарных производствах чаще всего применяют универсальные инструменты. На крупных предприятиях они тоже востребованы, но там могут использовать и приспособления узкой области предназначения. Универсальные образцы обычно имеют переносное исполнение. Точность их невелика. При помощи мобильных зажимов можно жестко закрепить различные детали, изготавливаемые узлы и целые конструкции.

В последнем случае зажимы являются частью оснастки стендов, стеллажей и прочего дополнительного оборудования. Инструмент, изготовленный в формате струбцины либо болтового фиксатора, позволит собрать деталь произвольного профиля. Чтобы сваривать листовой прокат, нужны скобы зажимного либо клинового типа. Зафиксировать тонкие листы и укороченные детали поможет пружинный фиксатор. Пользоваться прихватами нужно главным образом при изготовлении габаритных металлоконструкций; у сварщиков есть выбор между жесткими и регулирующимися прихватами.

Дополнительно могут применяться:

• кондукторы (обеспечивающие сборку и работу в комфортных положениях);

Отдельно стоит рассказать про аппараты для сварки металлических конструкций. Подбор конкретного вида оборудования определяется прежде всего бюджетом потребителя. Знатоки советуют использовать инверторные системы промышленного класса.

Для домашнего использования в основном применяют устройства, рассчитанные на 220 В. В индустриальном сегменте рекомендуется выбирать модели на 380 В.

Технология

Сварка металлоконструкций с применением полуавтоматов подразумевает, кроме самих полуавтоматов, использование баллонного защитного газа, электродов и проволоки.

Подобная методика уместна для сварки самых разных конструкций. Особенно хороша она в строительной сфере. Силу тока задают умеренную, но не слишком малую; как опасение порчи шва, так и стремление быстрее завершить работу стоит отбросить.

Знатоки считают, что при сваривании ответственных конструкций надо ориентироваться прежде всего на нормы ГОСТ для каждого метода работы.

Место будущего шва прогревают как минимум до 20 градусов по Цельсию. Если нет особых требований, надо выполнять простые стыковые и угловые соединения. Стыковые швы полагается проваривать равномерно по длине, если есть малейшая возможность.

Отдельная тема — как рассчитать стоимость монтажа. Тут учитывается уже расход на изготовление подходящих чертежей (который может составлять до 1200 — 1500 рублей в пересчете на тонну металла).

При составлении коэффициентов на сварочных работах могут учитываться такие обстоятельства:

количество соединяемых деталей;

состав применяемого оборудования (есть ли уникальные образцы, или стоит ограничиться массовыми версиями);

свариваемость отдельных материалов;

потребность в дополнительном усилении швов;

сложность исполнения швов;

доступность обрабатываемых мест;

взаимное расположение частей;

подверженность металлоконструкции деформациям;

особенности применяемых аппаратов.

Рекомендации

Очень важно перед началом работы иметь полный комплект чертежей. Это позволяет точнее определить вид сварки, вариант соединений. Стоит вникать в требования к каждому узлу металлоконструкции. Категорически следует избегать местных непрочностей. Если есть хотя бы два проявления местной непрочности, рассчитывать на долговечность изделия не приходится.

Распространенная ошибка неопытных сварщиков — игнорирование жестких требований при работе на неответственных позициях.

Практика показывает, что созданные таким образом конструкции стремительно разрушаются. Бояться сложностей не нужно — те, кто один раз выполнили всю работу от и до, вскоре начнут делать ее «на автомате». Перед началом сварки стоит принимать все меры против смещения отдельных частей. Но эти меры не всегда эффективны, и потому следует обязательно давать свариваемым частям свободно двигаться без деформации.

Подробнее о том, как осуществялется сварка металлоконструкций, смотрите в видео ниже.

Сварочные кондукторы: характеристика и применение

Сварка в промышленных условиях значительно отличается от сварки в гараже и дома. В промышленных цехах этот процесс должен проходить без остановки и в больших объемах. Все должно происходить точно и в ускоренном темпе, каждая деталь должна быть подготовлена, все характеристики рассчитаны. И при всем этом нужно исключить или свести к минимуму травмирование рабочего персонала.

Характеристика

Для выполнения этих задач в промышленности используются разного рода вспомогательное сборочно-сварочное оборудование. Его можно разделить на следующие основные группы.

1. Сборочно-сварочные кондукторы.
2. Сборочные стенды и установки.
3. УСП (универсальные сборочно-разборочное приспособление).
4. Переносные сборочно-сварочные приспособления.

Сварочно-сборочный кондуктор – это приспособление, предназначенное для предварительной сборки и фиксации материала, особенно для фиксации громоздких предметов. Это устройство позволяет надежно закрепить свариваемые части в нужном положении. Хороший и удобный кондуктор значительно повышает уровень производительности работ и качество товара, тем самым значительно увеличивает прибыль.

В зависимости от размера продукта, производства или места использования агрегаты делятся на такие варианты.

• Малые – в основном используют на дому для определенной малой конструкции. К примеру, это может быть сварка рамки с прямым углом или создание стоек для перил. Малые кондукторы легко транспортируются из-за относительно небольшого размера и легкого веса.
• Большие используются в цехах и на заводах для более масштабных целей. Например, такого рода кондукторы применяют в машиностроении. И в отличие от малых, их сложнее транспортировать, и по размеру они в несколько раз больше.

В зависимости от фиксации материала и возможности передвижения стола, на котором с ними работают, агрегаты делятся на следующие варианты.

• Полностью фиксирующие – это кондукторы, как и следует из названия, фиксируют материал, полностью обездвижив его.
• Полуфиксирующие – это кондукторы, которые фиксируют материал, но при этом они могут вращать одну его часть в фиксированном положении.

В зависимости от целей и задач, которые сварщики ставят перед собой, существует очень много видов кондукторов.

Назначение

Есть два основных назначения сварочных кондукторов.

1. Упростить работу сварщика по максимуму.
2. Свести к минимуму травмирование сварщика и его помощников.

Упрощение работы

Каким образом кондуктор упрощает работу сварщика? А упрощать он может разными способами.

1. Фиксировать металлоконструкции в нужном положении. А это немаловажно для сварщика, потому что человек не может долго держать предметы в одном положении – при каждом прикосновении электрода к материалу тот рефлекторно отталкивается. В основном фиксация нужна для сварки материала под прямым углом. Потому что придерживать человеку предмет под прямым углом очень сложно, как и было выше сказано.
2. Ускоряет ход работы. Скорость улучшается из-за быстрого фиксирования всего материала в финальной форме, не используя сам сварочный аппарат.
3. Дает возможность осуществлять объемные работы.
4. Почти в каждом большом кондукторе находится место для металлического сосуда или ведра, чтобы охладить металл в воде.

Уменьшение травмирования сварщика и его помощников

Самое преобладающее назначение кондуктора – это сохранение здоровья рабочего. В основном без кондуктора его функцию выполняет помощник сварщика. После такой работы он может получить серьезные ожоги или другие травмы.

На сегодняшний день также существуют роботизированные сварочные кондукторы для большей ликвидации физического контакта человека с этой работой. Это еще больше позволяет уменьшить риск травмирования рабочего персонала.

Такие устройства в основном используют в машиностроении, так как там нужна более высокая точность и механизация производства.

Правила использования

Правила использования зависят от модели кондуктора. Для начала это простые правила работы с любым оборудованием. Работать с обыкновенным столом с манипулятором несложно. Конечно, для работы со сложными и автоматизированными кондукторами лучше всего просмотреть прилагаемую инструкцию. Ну а если у вас обычный кондуктор, то нужно работать следующим образом.

1. В первую очередь стоит разместить части будущей конструкции в нужной вам форме.
2. Затем нужно укрепить все части прочно с помощью тисков. Если кондуктор автоматизирован – вам будет легче, ну а если он механический, то вам придется приложить чуть больше усилий. В нынешнее время большинство цехов оснащены всевозможным оборудованием, которое используется на автоматизированной основе. Но нельзя исключить и работу мастеров, которые взаимодействуют с металлом вручную. Для них самый лучший способ облегчить ручную работу – это оборудовать свой кондуктор гидравлическими, электромагнитными, пневматическими или вакуумными зажимами. Тогда будет легче фиксировать металл.
3. Теперь уже можно варить материал как удобно.
4. После сварки металла его нужно охладить. Ну а если у вас сварка с азотным приводом охлаждения, вам будет значительно проще, и охлаждение пройдет быстрее. Если у вас обычный сварочный аппарат, то лучше всего подождать, чтобы металл сам остыл, так изделие остается более прочным. В некоторых случаях металл можно охладить водой, однако, это может привести к его непрочности и недолговечности.
5. Последнее, что нужно сделать после охлаждения – ослабить фиксаторы, и работа готова.

Далеко не все горят желанием приобрести сварочно-сборочный кондуктор себе в гараж или для использования в бытовых условиях. Все-таки это производственный уровень работы.

Но для цехов и заводов такое вспомогательное оборудование только будет улучшать качество и скорость работы. На сегодняшний день невозможно запускать производство без сварочно-сборочных кондукторов.

В следующем видео представлен обзор сварочного кондуктора.

Обзор приспособлений для сварки

Приспособления для сварки являются важным элементом для успешного выполнения работ. При помощи этих вспомогательных элементов производится фиксация соединяемых деталей по заданным параметрам. О том, какими бывают сборочно-сварочные инструменты для угловых соединений, приспособы для работ под прямым углом и другие виды приспособлений начинающему сварщику стоит узнать более подробно.

Установочные механизмы

Вспомогательные приспособления для сварки, используемые при расположении деталей в заданных точках, необходимы для решения важных задач. Они могут иметь разные типы конструкций, особенности фиксации, области применения. Сварочно-сборочные элементы для угловых соединений, цилиндрических форм, крепления новых элементов к уже существующим деталям и называются установочными механизмами.

Все они подразделяются на 4 основные группы.

Уголки

При подготовке к сварке деталей под углом в конструкцию включаются угольники. Эти установочные механизмы обеспечивают правильное положение элементов относительно друг друга. Стандартные варианты уголков позволяют выполнять крепление под 90, 60, 45 и 30 градусов. Наиболее удобными считаются те варианты, что имеют поворотные грани. В этом случае угол крепления можно менять, устанавливая желаемый для размещения.

Упоры

Эти установочные механизмы представляют собой пластины или бруски, закрепляемые в конструкции на постоянной или временной основе. Упоры помогают зафиксировать привариваемые элементы по базовым поверхностям. Согласно действующей классификации они бывают постоянными — несъемными, крепящимися на отведенном для них месте стационарно.

Выделяют также съемные и поворотные или откидные упоры. Они не крепятся на постоянной основе, по завершении работ убираются.

Такое использование обычно обусловлено конструктивными особенностями детали, в которой упор нужен только на период сборки.

Призмы

Эта группа приспособлений используется для правильного позиционирования цилиндрических элементов. Если под рукой нет готовой конструкции, призму можно собрать из уголков, просто сварив их между собой.

Шаблоны

Шаблоны нужны для того, чтобы обеспечить правильное расположение новых элементов конструкции относительно тех, что уже успешно закреплены.

Крепежные приспособления

Оснастка нужна для того, чтобы обеспечить надежную фиксацию деталей в определенном положении после того, как установка уже будет произведена. При помощи таких приспособлений осуществляется финальная подготовка к сварке. С их помощью можно удержать на месте деталь под прямым углом или в другом заданном положении, предотвратить ее деформацию и смещение.

Иногда крепежные приспособления нужны при охлаждении деталей, чтобы они не меняли свои геометрические параметры.

Самыми популярными разновидностями сварочных принадлежностей в этой категории можно назвать несколько приспособлений.

• Струбцины. Универсальное приспособление, позволяющее существенно облегчить и ускорить процессы при любом типе сварки. Струбцины бывают разными по размеру и форме, различаются по наличию регулируемого или стационарного зева. Самые простые и популярные из них — быстрозажимные, обеспечивающие сдавливание при помощи вращения кулачкового механизма вручную со сближением упорной площадки.

• Зажимы. По принципу действия они похожи на струбцины, но более универсальны и удобны при сварочных работах. Деталь фиксируется путем сжатия их рукояток. Сила сжатия регулируется винтом, но также может применяться конструкция с переставляемым штифтом и несколькими отверстиями.

• Прижимы. Эта разновидность крепежных приспособлений для сварки бывает нескольких типов: с пружинами и рычагами, эксцентриком, клиньями, вставляемыми в проушины. В зависимости от того, какой именно тип конструкции используется, нужное давление оказывается на определенный участок поверхности. Простейшие прижимы выглядят, как стальные пластины с винтами, продетыми в их отверстия — между плоскостями вставляется деталь, затем регулируется степень фиксации.

• Распорки. Нужны для предотвращения деформационного расширения деталей. Их также используют при коррекции локальных дефектов, при придании нужной формы свариваемому изделию.

• Стяжки. Этот элемент необходим для сведения кромок крупногабаритных свариваемых деталей. При помощи стяжек можно установить нужное расстояние, на котором будут удерживаться плоскости относительно друг друга. Длина и способ закрепления на поверхности конструкции варьируется, подбирается исходя из параметров детали.

Крепежные приспособления, используемые при сварке, довольно просты в изготовлении. Часто мастера сами создают их из подручных материалов, особенно если работы ведутся не в оборудованном цехе, а в «полевых» условиях.

Универсальные варианты

Для того чтобы упростить и облегчить сварочный процесс, были созданы комплексы приспособлений, объединяющие в себе функции установочных и крепежных элементов. Такие универсальные решения удобны тем, что не требуют долгих и сложных расчетов, подгонки. Детали просто вставляются внутрь приспособления, затем их фиксируют эксцентриковым или винтовым креплением. Наиболее часто в готовом виде встречаются комплексы для сварки под прямым углом. Чтобы облегчить выемку детали по завершении сварочных работ, используется поворотно-зажимной элемент.

Универсальные приспособления часто называют комплексами для объемной сварки. Объединив установочные и закрепляющие функции, можно облегчить монтаж угловых соединений.

Трубные центраторы

К универсальным относятся и приспособления, используемые при сварке торцевой части труб. Они называются центраторы, при монтаже придают отрезкам правильное положение, помогают обеспечить их совпадение по оси, фиксируют детали в нужном положении, исключая их смещение. Выделяют наружные и внутренние разновидности таких конструкций. Чаще всего используется первый тип, не создающий сложностей при удалении по завершении сварки.

Для соединения кромок больших по диаметру труб используются звеньевые центраторы с шарнирно соединенными элементами, собранными в кольцо. Имеющиеся внутри упоры позволяют избежать смещения элементов в процессе работы. В домашних условиях более удобным решением становятся струбцинные центраторы, позволяющие обеспечить надежное скрепление труб малого диаметра.

Для каждого из популярных типоразмеров используется своя модель сварочного приспособления.

Приспособления на магнитах

К универсальным сборочно-сварочным изделиям можно отнести и магнитные приспособления. Они играют роль распорки, а также удерживают изделия из ферромагнитных сплавов в заданном положении. Наиболее часто встречаются угольники — разных форм, размеров, толщины. Некоторые имеют возможность изменения остроты угла. Такие приспособления довольно популярны при скреплении:

• листовых деталей;
• стоек;
• рам.

Для соединения деталей разной конфигурации используются универсальные приспособления-магниты. Они гораздо более функциональные, имеют 2 плоскости-опоры, которые прикладываются к поверхности соединяемых деталей. Угол между ними легко меняется. Такие магнитные приспособления подходят для работы с цилиндрическими и плоскими элементами конструкций, а при помощи боковых площадок соединение легко можно дополнить вспомогательными сварными деталями.

Магниты в таком установочном крепежном блоке довольно мощные, чтобы обеспечить неподвижность конструкции при сварке. При этом их легко демонтировать по завершении работ. Сборочно-сварочные магнитные элементы существенно сокращают время, затрачиваемое на монтаж деталей между собой на подготовительном этапе. Они максимально просты в эксплуатации, долговечны, наравне с классическими зажимами и струбцинами, могут с уверенностью занять центральное место на домашнем верстаке.

Единственный их недостаток — возможность размагничивания под влиянием высоких температур.

Дополнительные инструменты

Некоторые виды сварки требуют использования специального оборудования и инструментов. Для аргоно-дугового способа соединения металлов очень важно обеспечение высокого уровня защиты. Для этого на сопло устанавливается не стандартный цанговый зажим, а специальный компонент – газовая линза. С ее помощью удается устранить главные источники проблем — подсос воздуха и турбулентность, возникающую в потоке аргона.

Газовая линза представляет собой корпус зажима цангового типа, но с установленной внутри мелкой сеткой. Сопло горелки при этом выглядит иначе, поскольку устанавливаемый блок имеет иную форму. На качество работы это не влияет, может наблюдаться лишь незначительное снижение обзора и увеличение расхода газа. Такая линза обеспечивает возможности для смещения электрода вперед в расширенном диапазоне.

К инструментам дополнительного ряда относятся и приспособления, используемые в качестве элементов вторичной защиты. Они нужны при сварке титана, для обеспечения безопасности областей, которые находятся вокруг зоны соединения. Чтобы избежать реакции металла с кислородом, используется «сапожок» — кожух из металла, закрепляемый на сопле горелки (иногда его наполняют пористой алюминиевой стружкой для повышения равномерности распределения аргона). С его помощью подача газообразной среды становится локальной. «Сапожки» подбирают с учетом конфигурации изделия, с которым ведется работа, а также горелки.

Кантователи и манипуляторы

К дополнительным инструментам относят и приспособления, используемые для работы с крупногабаритными изделиями и заготовками. Кантователи — механизмы, позволяющие выполнять поворот таких конструкций. Они бывают цепными и рычажными, цевочными и центровыми, а также роликовыми, но выполняют одни и те же задачи.

Не обойтись при работе с крупноформатными свариваемыми деталями и без манипуляторов. Они могут вращать элемент в нескольких плоскостях с заданной скоростью или удерживать его в нужном положении на весу, обеспечивая мастеру удобный доступ к рабочей области.

Держатели электродов

При выполнении дуговой сварки вручную специалисту необходимо иметь в своем распоряжении специальное крепление для электрода и подвода к нему электрического тока. Среди всех разновидностей наибольшей популярностью пользовались вилочные и пассатижные приспособления.

Другие вспомогательные приспособления

Существует ряд инструментов, применяемый в рамках подготовки к сварке. В него входят необходимые для зачистки шва от шлака щетки с металлической щетиной. Они могут быть ручными или иметь электропривод. После сварки шов очищается уже специальным шлакоотделительным молотом, позволяющим добиться более эффективной обработки.

А также в процессе вырубки дефектных участков могут быть полезны ручные зубила.

Далее представлено видео о необходимом инструментарии для сварщика.

Сварка металлоконструкций

Уже довольно длительное время для соединения любых металлоконструкций используется сварка. Ее применяют как любители, для домашнего использования, так и профессионалы. Вне зависимости от этого, имея большой опыт, ее можно успешно применять как в домашних условиях, так и в производственных целях.

Благодаря прогрессирующим усовершенствованиям методик, эффективность соединения даже крупных металлоконструкций, на сегодняшний день выросла в разы. В том числе благодаря инновациям и модификациям современных сварочных аппаратов. Об особенностях соединения конкретных конструкции из металла и пойдет речь в данной статье.

Требования к сварке металлических конструкций

Следующие требования к монтажу металлоконструкций и сварке, в большей степени относятся к профессиональным работникам, но в случае если человек хочет развиваться в данном деле, то неплохо было бы ознакомиться со следующей информацией.

Для определенных видов металлоконструкций используются специальные виды материалов из которых изготавливаются элементы правильной геометрической формы. Также важно чтобы характеристики прочности и свариваемости соответствовали требуемым по регламенту СНИП II 23-81 и ГОСТу 27772-88. Также в этом документе присутствуют разделы посвященные схемам того как правильно создаются швы и каким образом их качество влияет на устойчивость и долговечность всей конструкции. Сложность работы зависит от количества и формы деталей.

Также не мало важным пунктом является квалификация работника. Так как существуют виды сварки металлоконструкций, собрать которые смогут исключительно работники с давних пор знакомые с таким ремеслом, и работа новичков в просто не допустима. Более подробный список подобных сооружений регламентирован документом РД 15.132-96 Минтопэнерго РФ.

Пример сварки металлоконструкций

Также по ГОСТам Российской Федерации — сварка ответственных металлоконструкций должна быть контролируемой.

Классическая технология

Классическая технология сварки металлоконструкций основана на проверенных временем методах, таких как газово-огневая и электрическая сварка. В обоих вариантах способы накладки швов делятся на :

• Автоматический.
• Полуавтомат.
• Ручной.

Автоматический способ основывается на отсутствии физического труда человека. Специальный роботизированной аппарат, в зависимости от проводимых работ, переводится в правильный режим и выполняет работу, тем самым заменяя собой человека. Подобные агрегаты имеют ограничения, прокомментированные в их инструкциях. Выгоднее всего использовать подобные машины в массовом производстве компаниями, продукция которых нуждается в большом количестве соединений.

Ручной метод подразумевает наличие физического человеческого труда. В него входят контроль над сварочными электродами и формированием соединения. Чаще всего под ручным методом подразумевается:

• Использование стандартной сварки с нанесением флюса.
• Пайка металлоконструкций газосварочным устройством.
• Электродуговая сварка.

Последний способ популярен при работе в домашних условиях под собственные нужды, либо на небольшом предприятии, так как крупное производство будет иметь большие затраты на поддержание подобного способа сварки конструкций.

Полуавтомат — подразумевает обработку швов вручную, но подача самого электрода осуществляется автоматически, благодаря чему возрастает производительность труда. И в совокупности человеческого фактора и автоматического способа сварки, роботизированный метод соединения имеет большую популярность, и получил развитие как среди любителей, так и профессионалов данного дела.

Виды сварки для сборки металлоконструкций

Серьезным вопросом является вид сварки, применяемый при соединении швов. Марка стального профиля, его состав и толщина не единственное что имеет вес в вопросе удачности обработки шва. Также большое влияние имеет вид сварки.

Механизация производства повлияла на выбор цеховой сварки в пользу основанных на порошковых проволоках или автоматическом процессе, который выполняется в среде инертных газов либо в слоях флюса. Разница в методах состоит в том что первый из них, в основном, распространяется на соединения угловых швов расположенных под потолком или вертикальные соединения, в то время как второй вариант подходит для соединения деталей в нижних положениях.

Ранее очень распространенным видом соединения была электрошлаковая сварка, которая на данный момент практически не используется, в связи с тем что исследование специалистов в данной области показало ненадежность металлоконструкций возведенных этим способом, и что при отрицательных температурах она теряет свою прочностные характеристики.

Ручная дуговая сварка

По этим фактам можно рассудить, что в рабочих помещениях и даже на открытых участках, работы можно проводить используя любой вид сварки. Любопытно то, что иностранные фирмы, предприятия которых оснащены современными автоматами, все же большее внимание уделяют ручной дуговой сварке металлоконструкций. Серьезным примером может послужить Япония, значимые предприятия которой используют более 60% ручной сварки для возведения важных металлоконструкций.

Температурный режим сварочного процесса

Температура воздуха имеет большое влияние на выбор применяемой технологии создания шва и на его качество.

Дело в том, что нельзя производить работы по возведению металлоконструкций если температура самих заготовок опускается ниже — 18 °С. В таких условиях температура должна контролироваться измерением в области соединения двух деталей. И если она окажется ниже критической сами заготовки перед созданием шва подвергаются термической обработке. Прогревается не весь элемент, а только на небольшое расстояние от края, равное толщине заготовки, либо на расстояние не менее 75 мм в любом направлении.

Если же шов должен быть создан между деталями, изготовленными из разных сплавов, то подогрев обеих производится по температурному режиму самой прочный из них (по прочности материала). Не стоит забывать также что температура прогрева зависит от некоторых характеристик самого материала.

Как пример послужит сталь марки А514, полотно которой при толщине превышающей 40 мм требует нагрева до 210 °С. Более толстые детали, изготовленные из данной стали, прогреваются уже до 235 °С.

Сварка конструкций — особенности

Само понятие сварки применимо не только к изделиям из металлических сплавов, но также и к изделиям из полимеров, то есть, например из пластмассы. Ведь данное понятие подразумевает термический процесс обработки, при котором две и более деталей объединяются в единую состовляющую.

Сами работы подразделяются на два шага — сборка и соединение. Первый имеет самую большую трудоемкость работы.

Ведь чтобы качество возведенной металлоконструкции было прочным, нужно чтобы все заявленные требования к заготовкам и материал из которого они были выполнены наблюдались до конца работы.

Выполнение сварочных работ

С объективной точки зрения на сборку будущей металлоконструкции и тратится более половины всего периода работ.

Обеспечение правильной сборки

Обеспечение высококачественного завершения работ также основывается на правильном следовании определенному перечню правил по сборке металлоконструкций:

• Подбирая детали из которых будет состоять металлоконструкция, стоит придерживаться чертежей, которые были обрисованы при составлении проекта. Иначе минимальными потерями будет несоответствие внешнего вида конструкции, а в худшем случае она не сможет выполнять возложенные на нее функции.
• Исходя из плана проекта каждый элемент должен находиться на своем месте.
• Ширина зазоров имеет не последнюю роль при возведении конструкций. Если в конечном итоге они будут иметь большие габариты, чем должны были по задумке, то данный факт очень сильно отразится на прочности изделия. Но в свою очередь чересчур мелкие зазоры могут негативно отразиться на правильной работе подвижных деталей.
• Любая конструкция имеет углы, уровень которых должен быть проконтролирован при помощи специальных инструментов. Там, где это требуется углы должны быть исключительно прямые, иначе это очень сильно отразится на положении конструкции и вызовет ее перекос, или даже приведет к полному разрушению.
• Стыковые соединения должны быть обеспечены зазорами с достаточным пространством для допустимого люфта элементов.
• На протяжении возведения всей конструкции данные моменты необходимо учитывать. Особенно в случае с автоматической сваркой, ведь при ручной технологии рабочий может проконтролировать и скорректировать направление детали, что практически невозможно сделать при использовании автоматических приспособлений. Но в тоже время роботизированное вмешательство в сварку практически исключает погрешности, вызываемые человеческим фактором.

Положительные стороны сварки

Помимо сокращения рабочего времени и качества, сварка положительно сказывается и на иных характеристиках:

• В связи с тем, что во время сварочного процесса задействуются лишь два элемента, исключая влияние иных факторов, то финальная спайка по массе никак не отличается от изначального варианта, что в свою очередь позволяет экономить количество материала.
• Из-за своих особенностей, сварка практически полностью лишена ограничений в работе по фактору толщины материала. Вся ответственность за это перекладывается только на использование определенного оборудования.
• Разносортные сварочные аппараты современных образцов позволяют производить соединительные работы практически с любыми материалами без потерь в прочности шва, учитывая даже фактор проведения манипуляций с таким сложным материалом как алюминий.
• Немало важным положительным моментом использования сварки является экономия денег и рабочего времени.
• Чем тяжелее вид сварки, тем сложнее может быть тип конструкции. Также она дает возможность использовать элементы, изготовленные при помощи штамповки или отлитые в формах. При этом материал, из которого они изготовлены не играет особой роли.
• Сварочные агрегаты, представленные на сегодняшнем рынке вполне доступны по цене, а также при использовании правильно подобранной методике можно повысить коэффициент по скорости производства.
• Если имеется возможность, а также желание предприятия возводить конструкции, при сборке которых будут использоваться нестандартные материалы, сварка поможет легко осуществить данную задачу.
• Сварка более чем применима даже для работы с очень мелкими деталями.
• Сварка в целях ремонта или приведения механизмов в рабочее состояние так же очень уместна.
• При применении сварки каждая конструкция будет иметь абсолютную герметичность. Из всех доступных способов соединений стыков — сварка имеет наивысший показатель надежности по этому параметру.

Сварные соединения и их виды

Сварные соединения классифицируются по наличию одного из следующих признаков:

• Месторасположение соединения 2 деталей.
• Тип применяемого сварного шва.
• Сварочные технологии, применяемые при соединении.
• Окружающими условиями, при которых проводился сам процесс
• По толщине деталей.
• Марка сплава, из которого изготовлены детали.

Сварной шов по алюминию

Касательно первого пункта плана, днетали, по геометрическому расположению, имеют четыре вида соединения:

• Встык, одноплоскостное соединение двух заготовок.
• Внахлест, когда заготовки привариваются при наложении края одной детали на край другой.
• Угловые соединения — объединение деталей под определенным углом.
• Тавровое соединения. Сварка при примыкании детали к другой торцевой плоскостью.

Стыковые соединения выполняются проваром по толщине элемента или при создании шва на выводных планках. Если сварочный процесс выполняется вне цехового помещения, то соединение можно организовать односторонней сваркой, с дальнейшей подваркой основания шва, что подразумевает собой заполнение пространства между элементами, производимое по одной из кромок.

Работа основывающаяся на выводных подкладках кардинально разнится с предшествующей. Подкладка должна прилегать к кромке объединяемых деталей — это раз. Образовавшееся пространство должно иметь размеры не более 6 мм. Данное условие распространяется на метод ручной сварки. Если же работа выполняется механизированным способом. То он не должен превышать 15 мм. Подкладки выбираются исходя из параметра толщины, чтобы во время рабочего процесса не случился прожог детали.

Сварной шов по титану

В возводимых конструкциях, основанных на стыковых соединениях, нередко объединяются заготовки, выполненные в разной толщине. В таком случае применяется метод обработки, при котором уменьшается угол наклона у стали с большей толщиной, который должен соответствовать 1/8 наклона растянутых заготовок металлоконструкции, или 1/5.для сжатых элементов.

Сварные узлы в металлоконструкциях

Все конструкции, выполненные из металла, держатся на основе из сварных узлов, являющихся основой стыковых соединений. При разработке проекта инженеры должны учитывать удобные условия для качественного проведения работ в этих узлах. К ним относятся:

• Условие на то, чтобы узлы были сварены угловым ли стыковочным соединением.
• Нижнее положение сварки является приоритетным.
• В основном использовать механизированную или полностью роботизированную сварку, дабы гарантировать качество выполненной работы.

Среди соединительных узлов есть много подвидов, к большинству из которых заявлены различные требования. Как хороший пример послужит — балочный узел. В нем самое большое внимание сконцентрировано на расстоянии между сварочными швами, так как оно не должно быть короче толщины самого толстого стального элемента деленного на 10, входящего в состав данного узла.

Приспособления для сварки

Получить качественное сварное соединение можно при использовании специальных приспособлений для сварки. Опытные сварщики хорошо знакомы с тем, как важно правильно и надежно зафиксировать соединяемые изделия. При широком ассортименте сложно подобрать вариант исполнения, который будет обеспечивать надежную фиксацию. Именно поэтому рекомендуют уделить внимание классификации и особенностям всех механизмов.

Приспособления для сварки

Сборно-сварочные приспособления профильных труб и их виды

Распространенные приспособления для сварки создаются для того, чтобы обеспечить наиболее благоприятные условия работы, за счет чего повышается качество получаемого шва. Все они делятся на несколько видов:

Подобные механизмы для установки и крепления профильных труб могут изготавливаться из самых различных материалов. Рекомендуется уделять больше внимания выбору приспособлений для сварки, так как они во многом определяют качество получаемого результата.

Механизмы для установки

Специальные сварочные приспособления требуются для того, чтобы задать правильное расположение в пространстве свариваемым элементам. Наибольшее распространение получили:

Упорные устройства предназначены для фиксирования заготовки на основной поверхности. Большая часть применяются постоянно, так как сварной шов обеспечивает лишь высокую степень герметизации. Кроме этого, встречаются и откидные варианты исполнения, которые можно демонтировать при необходимости.

Уголок сварочный Шаблон промышленный

Часто нужно выдержать определенный угол расположения труб. Для этого могут использоваться специальные уголки, которые изготавливаются из самых различных материалов.

Призмы предназначены для фиксации цилиндрической профильной заготовки. Как правило, подобные конструкции изготавливаются из металлических уголков. При необходимости требуемые элементы для фиксации можно изготовить самостоятельно при применении сварочного оборудования.

Приспособления для крепежа

Некоторые приспособления для сварки предназначены не для расположения свариваемых элементов, а их надежной фиксации на момент проведения работ. Прижимы и зажимы для сварки получили широкое распространение, так как после образования сварочного шва соединяемые элементы должны находится в неподвижном состоянии. Наибольшее распространение получили:

1. Стяжки используются для сближения двух одинаковых элементов. Особенности подобной конструкции зависят от многих моментов, к примеру, предназначения.
2. Зажимы характеризуются удобством в применении. Изменить размер зева можно при помощи зажимного винта и штифта. При желании подобный механизм можно изготовить в домашней мастерской.
3. Прижимы также получили широкое распространение. Они бывают пружинного, рычажного и клинового типа. Простейший прижим создается из обычной винтовой пары, которые изменяют положение параллельно расположенных пластин. В продаже встречаются гидравлические прижимы, которые применяются крайне редко. Это связано с их высокой стоимостью и малой практичностью в использовании. Если нужно обеспечить давление около 500 кг/см 2 и более они практически незаменимы. Более практичны в применении прижимы с магнитным прижимом, так как они просты и маневренны. Их конструктивные особенности позволяют быстро совместить кромки соединяемых деталей. Для оказания давления может применяться пневматика, представленная сжатым воздухом. За счет высокой упругости пневматика компенсирует деформацию свариваемых деталей.
4. Распорки применяются для выравнивания кромок собираемых конструкций. Некоторые варианты исполнения распорок используются для решения проблем с дефектами.
5. Струбцины считаются универсальным механизмом. Практически все мастера указывают на то, что без подобного инструмента практически не обойтись. В продаже встречаются варианты исполнения разной формы и размеров, за счет чего можно подобрать наиболее подходящий вариант исполнения под конкретные условия сварки. В последнее время наибольшей популярностью пользуется устройства, который позволяет быстро провести зажим заготовки.

Стяжки Струбцина

Опытные мастера приобретают целый комплект различных крепежных элементов, но в большинстве случаев они изготавливаются на месте и подгоняются под определенные заготовки.

Приспособления для установки и крепежа

В продаже встречаются универсальные приспособления для сборки различных конструкций. Они могут выполнять сразу несколько технологических задач, зачастую во внутрь вставляется деталь и затягивается винтом. Сваривание труб сегодня проводится крайне часто. Именно поэтому получила распространение следующая оснастка:

1. Центраторы. Подобный механизм позволяет совместить оси соединяемых элементов. Кроме этого, при их применении можно обеспечить совмещение кромок. Центраторы делятся на внутренние и наружные, сварка может проводится в разных положениях.
2. Устройства с магнитом получили широкое распространение, так как просты в применении и характеризуются универсальностью.
3. Механизированные стенды. Во многих случаях на подготовительные работы уходит довольно много свободного времени. При использовании стендов можно существенно ускорить процесс подготовки, а также прочно закрепить заготовки в требуемом положении. Изделия предварительно собираются, после чего фиксируются на стендах для проведения сварки. Чаще всего механизированные стенды используют в случае сборки габаритных изделий плоской или объемной формы.
4. Кантователи применяются для поворота крупногабаритных заготовок. Выделяют механизмы роликового и цевочного, рычажного, центрового и цепного типа. Все они характеризуются своими определенными особенностями, которые нужно учитывать при выборе наиболее подходящего варианта.
5. Манипуляторы приспособлены к повороту свариваемого изделия на момент проведения работы. Современные варианты исполнения могут делать поворот в нескольких плоскостях, за счет чего существенно увеличивается область применения приспособления и комфорт на момент сварки. Некоторые модели способны проводить поворот заготовки с требуемой скоростью, за счет чего повышается качество шва.

Центраторы для труб Кантователь

Наружные центраторы сегодня встречаются намного чаще, представлены конструкцией с подвижными звеньями, для объединения которых применяются шарниры. Есть и самодельные варианты исполнения, изготавливаемые из подручных материалов.

Механизмы с магнитами

Выпускают для сварочных работ устройства с магнитами. Примером можно назвать различные угольники. Основное предназначение – правильное расположение листового материала при их соединении.

Механизмы с постоянным или электрическим магнитом выпускают в виде угольник и некоторых других распространенных форм. За счет воздействия магнита обеспечивается надежная фиксация заготовок относительно друг друга. При этом после завершения работы можно быстро снять конструкцию.

Сегодня при создании фиксаторов могут использовать различные магниты, как постоянные, так и электрические. Последние менее практичны, но обеспечивают оказание большего усилия на заготовки.

Сварочные приспособления своими руками — струбцина

Изготовить сварочные приспособления своими руками достаточно просто. Многие мастера активно используют именно самодельные конструкции, так как они более комфортны в применении. Кроме этого, некоторые магазинные варианты исполнения характеризуются низкой надежностью, слишком высокая нагрузка приводит к деформации и повреждению.

Струбцина своими руками

Для создания универсальных приспособлений для сварки может потребоваться:

1. Гайки, которые рассчитаны на возможную нагрузку.
2. Листы металла толщиной около 10 мм.
3. Шайба большого диаметра.
4. Заготовка трубопрокатного типа с наружной резьбой, которая подходит под подобранную гайку.

Стоит учитывать, что при использовании обычного металла со временем на поверхности появится коррозия. Именно поэтому нужно предусмотреть особенности процесса покрытия стали специальным антикоррозионным составом.

Процесс изготовления своими руками

Провести создание требуемой конструкции можно при использовании подручных инструментов. Среди особенностей проводимой работы отметим следующие моменты:

1. Из приобретенных листов вырезаются прямоугольники шириной 4 см различной длины. После этого подготавливается две прямоугольные пластины. Первые элементы используются для создания основной части корпуса, другие для фиксации подвижной части. Металл предварительно очищается от ржавчины и других загрязняющих веществ.
2. К основной струбцине приваривается специальный вспомогательный элемент, изготавливаемые из металлических пластин и уголков.
3. Еще один лист из стали приваривается к меньшей стороне. Шайбы подобранного диаметра сваривают в одну болванку.
4. Гайки нужно укладывать на ребро. За счет этого подвижный стержень располагается параллельно струбцине.

Изготовление самодельной струбцины

Сварочный шов должен идти снаружи. Подобная конструкция позволяет зафиксировать соединяемые элементы и обеспечить их неподвижность при проведении сварки.

Самодельные приспособления для сварки практически ни в чем не уступает покупным вариантам исполнения. Перед тем как приступить к выполнению работы по сборке прижимного или фиксирующего механизма нужно учесть то, каким образом оно будет использоваться и какими свойствами должно обладать.

Самодельное устройство на магнитах

Все чаще в домашних условиях собирается приспособление для сварки труб, которая работает на магнитах. Процесс изготовления характеризуется следующими особенностями:

1. Основной материал – пластина с длинной каждой стороны 25 см.
2. Потребуется трубы с поперечным сечением в виде квадрата, ребра которого обеспечивают более высокую жесткость.
3. Конструктивные особенности механизма предусматривают наличие трех болтов и гаек небольшого размера.
4. Стальной цилиндр с диаметром 4,5 мм.

Сборку можно провести при наличии сварочного аппарата и дрели со сменными сверлами по металлу. Конструкция создается следующим образом:

1. С обоих сторон квадратной пластины привариваются трубы, длина которых 15 и 20 см.
2. Следующий шаг предусматривает создание двух вспомогательных деталей: одна п-образной формы, вторая имеет форму трапеции с одинаковыми сторонами.

Подобные варианты исполнения встречаются крайне часто по причине универсальности, самодельные механизмы рассчитаны на высокую нагрузку.

Универсальные варианты исполнения фиксаторов с магнитами очень удобны в применении. Именно поэтому они получили широкое распространение, используются мастерами различного уровня.

Классическое устройство характеризуется следующими особенностями:

1. Механизм представлен сочетанием двух пластин, которые имеют встроенные магниты. Они принимают основную нагрузку, рассчитаны на воздействие самого различного давления.
2. Положение двух плоскостей может меняться для регулирования угла, который подбирается под форму соединяемых изделий.
3. Конструкция также имеет еще две дополнительные плоскости, которые существенно повышают точность сопряжения двух поверхностей относительно друг друга.

За счет использования универсального механизма можно точно и быстро сварить между собой несколько изделий. Сила постоянного или электрического магнита может быть достаточно высокой, обеспечить требуемую надежность фиксации.

Типы сборно-сварочных приспособлений

Рассматривая приспособления для сварки следует учитывать, что они делятся на несколько различных категорий. Наибольшее распространение получили механические зажимы и фиксаторы, так как они просты в применении и могут прослужить в течение длительного периода.

Если нужно зафиксировать большие и тяжелые заготовки, то могут использоваться конструкции с пневматически или электрическим приводом. За счет использования специального привода существенно повышается прикладываемое усилие.

Классификация всех устройств также проводится по тому, в каких условиях они могут эксплуатироваться. Примером можно назвать варианты исполнения промышленного и бытового применения.

Кроме этого, выделяют следующие группы вспомогательных приспособлений для сварки:

1. Комбинированные.
2. Для установки.
3. Для сборки.
4. Предварительная фиксация.

Зажим для электродов

В заключение отметим, что техника безопасности сварочных работ также определяет необходимость в надежной фиксации соединяемых элементов. Это связано с тем, что держать на весу заготовки запрещается. Также они не должны находится в неустойчивом положении, так как повышается вероятность получения травмы или снижения качества получаемого шва.

Читайте также:

  
• Виды сварки постоянным током
  
• Технолог по сварочному производству
  
• Исправление дефектов отливок сваркой
  
• Сварочный аппарат с углекислотой и проволокой
  
• Как сварить пластиковые трубы без сварочного аппарата