Сварка швеллеров под углом 90 градусов

Обновлено: 27.04.2024

На скорость и качество сварки горячекатаного швеллера влияет тип используемого оборудования и метод сварки.

Прочность сварного шва в среднем на 10% меньше, поэтому для уменьшения площади накаливания используют электродуговую сварку. Использовать же газовую сварку запрещается, так как в процессе газовой сварки нагревается не только место шва, но и большая площадь металла вокруг него. Из-за этого снижается прочность металла и возникают внутренние напряжения, приводящие к разрушению конструкции.

Небольшие перемычки и неответственные участки можно сваривать различными электродами, например, ОК 63.34 или ЦЛ 11. Но для сварки узловых высоконагруженных элементов используют электроды УОНИ 13/55У. Эти электроды созданы специально для варки горячекатаного металла большой толщины и массы.

Перед началом сварки тщательно обработайте металл — с помощью болгарки или другого абразивного инструмента удалите грязь, краску и ржавчину со свариваемых участков. Сами электроды желательно прокалить в электропечи — данная манипуляция облегчает процесс сварки металла. Режим работы сварочного аппарата — постоянный ток, полярность — обратная. Сварку производите короткой дугой.

Далее рассмотрим различные варианты сварки.

Сварка встык

Сварка швеллера встык применяется для соединения балок в зонах, где не требуется большая прочность. Сварка выполняется как с лицевой стороны швеллера, так и с внутренней. Разница лишь в том, что при сварке изнутри больше внимания уделяется на проварку каждого участка. При варке только с одной из сторон дополнительно подваривают корень шва.

Если швеллер имеет толщину металла более 6 мм, необходимо разделать кромки. То есть удалить часть металла, чтобы получившиеся пространство заполнилось металлом.

Оптимальный угол разделки при толщине швеллера не более 12 миллиметров — 30 градусов, а тип разделки — V или X-образный. При большей толщине швеллера угол разделки стремится к 60 градусам, а предпочитаемый тип разделки — X или U-образный.

Присоедините два швеллера друг к другу. Соединение двух элементов должно быть точным, поэтому не полагайтесь на глазок, а используйте линейки, уровень или другой инструмент для центрирования. Зазор между швеллерами — не более 3 миллиметров.
Для фиксации двух элементов на время сварки создайте временную прихватку. Для этого определите несколько сварных точек на всем протяжении шва и приварите металл друг к другу. Рекомендуемый шаг прихвата — 40 мм.
Начинайте основную сварку от середины швеллера и двигайтесь к их краям.
По окончании сварки дайте шву остыть. Затем зачистите шов абразивным инструментом, нанесите антикоррозийное покрытие и грунтовку.

Сварка встык с применением накладок

Это более надежная разновидность классической сварки встык. Допустимый зазор между швеллерами при сварке с накладками — 8 миллиметров. Сама накладка размещается со стороны сварного шва, но при необходимости вторую накладку размещают и с противоположной стороны. В этом случае наружная накладка делается длиннее внутренней.

Толщина накладки равна толщине швеллера, но может быть и больше.

Соедините два швеллера по алгоритму, который описан для сварки встык.
Зачистите шов, чтобы он сравнялся с полотном металла и получилась ровная плоскость. Для этого используйте абразивный круг или шлифмашинку.
Расположите накладку ровно по центру шва. Ее длина должна быть минимум в пять раз больше ширины самого швеллера.
Приварите накладку с двух сторон от шва, а оставшиеся зазоры заполните антикоррозийным материалом.
При необходимости приварите накладку и с другой стороны шва. В этом случае ее длина будет в 1,5 раза больше.

Соединение внутрь

В частном строительстве, например, при обвязке фундамента швеллером (подробнее читайте здесь), сварка внутрь применяется гораздо реже. Обычно этот метод используют для создания усиленных балок. Для этого боковые полки швеллеров сваривают попарно между собой.

Технология аналогична стыковому методу, однако может выполняться с минимальным зазором или даже без него. Метод требует немалой сноровки, так как сварка возможна только в нижнем положении, когда швеллеры размещены горизонтально. Если сохранить швеллеры неподвижно в таком положении невозможно, сварку выполняют стыковым методом с помощью накладок.

Установите швеллеры горизонтально на ровную площадку полками напротив друг друга.
Скрепите оба конца получившейся балки струбцинами. Если заводских струбцин нет в наличии, замените их самодельными хомутами.
Сварку начинайте с середины конструкции, постепенно смещаясь к краям балки. Если швеллер имеет большую длину, дополнительно используйте метод прихвата с шагом 4-6 см.
По окончании сварки зачистите шов абразивным инструментом, но не используйте болгарку — ее применение приведет к ослаблению шва.

Мы рассказали об основных методах сварки балок швеллера между собой, которые сможет выполнить один человек на стандартном сварочном оборудовании. Другие методы сварки предполагают работу целой бригады сварщиков, соблюдение специальных условий, а также наличие дорогого сварочного оборудования.

Как приварить швеллер

Швеллер – востребованный в строительстве вид фасонного проката с поперечным сечением П-образной формы. Для создания конструкций различного назначения применяют сборно-разборные болтовые соединения, неразборные – заклепочные и сварные. Сварное соединение – надежное и долговечное, но только при точном следовании технологии. Ее нарушение может стать причиной ослабления конструкции, поэтому сварочный процесс и его результаты подлежат постоянному контролю. Наиболее распространенный способ соединения фасонного проката между собой – электродуговая сварка.

Технологические требования по сварке двух швеллеров встык без накладок

Сварка встык без дополнительного усиления применяется только для неответственных конструкций, если важна скорость и простота процесса. Этапы:

Подготовка торцов кромок. При толщине стенок до 6 мм скос кромок не требуется, при толщине 6-12 мм он составляет 30°, более 12 мм – скос выполняется под углом 60° с внутренней стороны соединяемых элементов.
В первую очередь свариваются более толстые элементы – полки.
Далее соединяются стенки.
Обваривание – двухстороннее без накладок. В некоторых случаях может провариваться только одна сторона профиля.

Внимание! Зона шва, выполненного встык, на 5-20% слабее, по сравнению с телом профиля, что обязательно учитывают при проектировании.

Как правильно сварить швеллеры встык с использованием накладок?

Если необходимо получить шов, прочность которого не уступает прочности тела профильного проката, используют накладки, толщина которых зависит от толщины стенок заготовки. Один из нормативных документов, регламентирующих качество получаемого соединения, – ГОСТ 15164.

Торцы заготовок подготавливаются и свариваются друг с другом.
Шов изнутри зачищают до ровной поверхности.
Внутри заготовки приваривают стальную полосу той же марки и толщины, что и основной металл. Опытные сварщики советуют приваривать на шов не полосу, а шестиугольник, который обваривается со всех сторон.
Снаружи также наваривают шестиугольную накладку, но размер ее должен быть больше, по сравнению с внутренней.

Накладки необходимо приварить по полному контуру, иначе в зазоры может попасть влага, вызывающая коррозию стали. При невозможности выполнить это условие в зазоры заливают антикоррозионный состав. Соединяемые элементы должны укладываться в линию без переломов в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Способы сварки швеллеров между собой по ГОСТу

Швеллер – один из главных элементов из которых состоит металлоконструкция. Для формирования нужной структуры каркаса требуется сварка швеллеров. Сварной узел имеет хорошую надежность, но любые нарушения в технологии сварки могут привести к ослаблению всей конструкции. В связи с этим сварка является самым сложным и контролируемым этапом при производстве металлоконструкций.

Виды стыковки швеллеров

Выбор соединения прямо пропорционально зависит от размеров конструкции и действующих на нее сил.

Различают следующие варианты взаимного расположения швеллеров:

полки швеллеров обращены внутрь;
полки швеллеров обращены наружу (образует двутавр);
смешанное расположение полок;
полки швеллера перпендикулярны плоскости каркаса;
диагональное размещение (размещение «стоя» или «лежа).

Выбор определенного варианта связан с:

условиями наложения шва;
протяженности места сваривания и количества задействованных рабочих для его наложения;
вида сил и мест их воздействия;
типа и габаритных размеров швеллера;
требуемой расчетной устойчивостью и полной нагрузки на сооружение.

Применяемые виды сварки

Электродуговая сварка

Огромный выбор типов электродов по их номинальным характеристикам и особенности работы ими обеспечивают неоспоримое преимущество перед остальными видами сварки и делают его предпочтительным для данной задачи. Самый лучший шов мы получим в случае применения электродов УОНИ. При работе данными электродами следует учесть их особенности и рекомендации:

По возможности соединения должны быть выполнены внахлест.
Для использования данного электрода нужен предварительный опыт работы с ним.
Перед применением электрод подлежит прокалке в спец. печи на протяжении часа. Температура прокалки 250 С.
Места соединений изделий должны быть очищены от загрязнений, ржавчины и подготовлены согласно ГОСТу 5264-80.
Сварщик должен работать короткой дугой средней мощности, постоянным током и обратной полярностью.
Металлоконструкция сваренная данным электродом не должна использоваться при температуре ниже – 40 С.

Газовая сварка

Данным типом при сварки швеллеров зачастую не пользуются из-за огромной области и температуры нагрева. Данные факторы являться источником образования внутренних напряжений в структуре металла и общих деформаций негативно влияющих на всю металлоконструкцию. Тем не менее газовую сварку часто используют для устранения изъянов готовых конструкций или порезки заготовок с последующим снятием кромок.

Типы сварки

Сварка швеллеров встык

Данное соединение применяют для не ответственных конструкций. Сварка выполняется с лицевой, тыльной стороны и с условием хорошей толщины провара. Монтажный шов сперва выполняют на тонкой, а после на более толстой части швеллера. Допускается выполнение данного шва с одной стороны изделия с обязательной подваркой корня шва.

Последовательность наложения швов

Потребность в снятие кромок определяется исходя из толщины полок швеллера:

6 мм и менее-скос кромок не требуется.
6-12 мм – скос делают под углом 30 .
12 мм и более-скос кромок выполняется под тупым углом на внутренней стороне заготовки. Шов выполняют V и Х-образным.

Швеллер размещается стенками горизонтально.
Снимают кромки в зависимости то толщины металла.
Производится стыковка двух балок с зазором не больше 3 мм.
Производится временная прихватка заготовок между собой точками с шагом в 40 мм.
Анализируется правильность созданной конструкции.
Окончательная обварка поверхности стыка проводится непрерывно от середины стенки в сторону полок.

Для улучшения сварных характеристик и предотвращения появления трещин в местах сварки советуется выполнить усиление проката подкладками сразу после установки изделия. При приварке П-образного проката только в стык, без накладок, сваренное соединение будет слабее чем сам швеллер.

Сварка швеллеров с накладками

Зазор при стыке двух свариваемых деталей устанавливают не больше 8 мм. Накладка размещается со стороны сварного шва. Толщина усиления зависит от режима сварки и размеров проката.

Накладки усиления обязательно обойти электродом по всей плоскости. При невозможности кругового обвара все зазоры заполнить веществом, препятствующим коррозии.

Швеллера привариваются торцами друг к другу согласно технологических норм ГОСТа.
Шов внутри швеллера зачищается к плоскости.
Во внутреннюю часть швеллера приваривается усиление – лист стали имеющий длину равную 5-ти кратной ширине швеллера. Ширина листа ровна ширине швеллеров, толщина листа берется равноценной толщине материала швеллера. Полоса заваривается лишь по продольным сторонам.
Вторая полоса крепится в качестве ребра и заваривается по обеим сторонам от полосы. Ребро должно быть хорошо проварено по контуру с двух сторон и вплотную к полосе.

Прочностные характеристики срощеного данным методом изделия уступят монолиту на малость.

Соединение швеллеров внутрь

Для создания усиленной пустотелой балки можно соединить два изделия полками внутрь. Выполнение такого соединения одинаково со сваркой двух швеллеров встык. Данное соединение применяют при требовании конструкций средней мощности.

Заготовки установить полками горизонтально напротив друг друга.
Скрепить струбцинами.
Шов выполнить либо по ГОСТу с разделением кромок, либо оставить зазор.(величину зазора выбирают в зависимости от толщины швеллера, но не менее 3 мм).
Шов необходимо производить по методу прихвата либо от середины к краям.

Зачистка швов болгаркой в данном соединении категорически запрещена и может привести к ослаблению всей конструкции.

Собрать данную конфигурацию в непригодных для данной работы условиях при сборке конструкции реально лишь при проведении сварочных работ в горизонтальной плоскости и нижнем положении. В иных случаях боле разумным и простым будет использование стыковых швов с усилением их листами-подкладками.

Смещенное соединение

Такая сварная конструкция производится несколькими сварщиками и применяется для объединения швеллеров с различными геометрическими размерами. Сварку начинают с мест, имеющих более толстый металл. Соединение встык производят, руководствуясь стандартными нормами, а угловые соединения требуется производить синхронно двумя сварными (от края к середине). Продольные швы нельзя накладывать до конца балки. Это расстояние зависит от соединяемых материалов и площади полки проката. Для углеродистых сталей данное расстояние приравнивается к ширине полки, а для легированных металлов приравнивается к двукратной ее ширине.

При сборе металлоконструкций различной степени сложности и конфигурации используются выше перечисленные нами методы и типы сваривания швеллеров. Любая металлоконструкция может быть разбита на отдельные небольшие самостоятельные узловые соединения, в которых будут применимы вышеописанные методы.

Самым прочным способом соединением среди всех видов считается соединение равнополочного проката с параллельными полками.

Любая сварка швеллеров или двутавров требует соблюдения заранее определенного ряда действий и точного порядка проведения монтажных работ. Сборку любой металлоконструкции всегда нужно начинать с середины и продвигаться к краям, одновременно сварку начинают со швеллеров имеющих более толстый профиль металла. При компоновке не рекомендуется размещать сварные швы близко друг к другу, данные места лучше укреплять применяя подкладные листы из металла и вспомогательные усилительные конструкции. Любой сварной шов сам по себе уменьшает прочность всей металлоконструкции на 5-7 процентов, хотя материал сварного шва обладает более лучшими прочностными характеристиками, чем материал основной детали. Сварочный режим и быстрота наложения сварного шва напрямую зависит от выбранного вами вида соединения, но наилучший при работе ручной электросваркой считается 20 м/ч.

Чтобы создать отличное прочное соединение необходимо перед сваркой хорошо зачистить места будущих соединений, и обработать кромки согласно рекомендациям ГОСТа. Полосы укрепления после приварки встык нужно размещать только снаружи швеллеров. Сварка во внутренних углах швеллера приведет к ослаблению всей конструкции, поэтому проводить работы во внутренних углах узла не желательно.

Балки и возможные варианты их сваривания

Стыковое соединение между одинаковыми швеллерами. Накладные монтажные швы выполняются на тонком металле (1,2), а после на более толстом 3. Соединение используется для получения маломощных конструкций.

Комбинированное соединение. После выполнения стыковых соединений часто дополнительно применяют и угловой шов (4). При этом продольные швы никогда не доводят до окончания балки на расстояние, которое зависит свариваемых металлов и ширины полки швеллера. Так для низкоуглеродистой стали это расстояние равняется ширине полки (В), а для легированных металлов — двум размерам полок (2В). Для выполнения конструкций средней мощности используют такой вид соединения.

Соединение со смещенным стыком. Данное соединение выполняется двумя сварщиками и используется для сваривания швеллеров с разными по толщине полками. Первый шов выполняется для более толстого металла (1). Стыковое соединение (3) проводится согласно правилам, а угловые соединения (4) необходимо проводить одновременно двумя сварщиками (от краев балки к середине).

При изготовлении более сложных металлоконструкций используются эти же методы сваривания. Вся конструкция разбивается на отдельные узловые соединения, в которых происходит сваривание швеллеров. Монтаж конструкции всегда начинают от середины к краям и со швеллеров из более толстого металла, а после из более тонкого. Близко друг к другу швы располагать не желательно, лучше использовать подкладки из металла и дополнительные усиления конструкции.

Соединение швеллеров требует определенной последовательности действий и точного плана выполнения монтажа. Важность каждого шва нельзя недооценивать, так как существует большой риск потери всех преимуществ использования швеллеров для прочности конструкций.

Сварка двух швеллеров между собой

За счет П-образного профиля швеллеры обладают высокими прочностными характеристиками при небольшом расходе металла. Поэтому их широко применяют для сборки несущих конструкций различного назначения. Технология сваривания выбирается независимо от способа изготовления (швеллеры сварные, горячекатаные, гнутые). Прочность создаваемой конструкции зависит от того, насколько надежно выполнена сварка швеллера с другими элементами.

Методы сварки

Способ сварки выбирают в зависимости от назначения создаваемой конструкции. При этом учитывают, что в зоне шва прочность уменьшается до 10%.

Эта техника сваривания применяется чаще других, так как позволяет проводить монтаж в труднодоступных и неудобных местах. Соединять небольшие перемычки можно обычными электродами, но для сборки узловых элементов применяют марку УОНИ. Однако из-за их специфики для работы нужен опыт. Поэтому новичкам предварительно полезно попрактиковаться на ненужных обрезках.

Приступая к работе, поверхности, примыкающие к стыку, очищают от грязи и ржавчины. Электроды подсушивают, так как качество шва зависит от влажности покрытия. Работа проводится постоянным током обратной полярности короткой дугой. Выполнение электродуговой сварки запрещено при температуре ниже -40°C.

Этот способ практически не применяется для сваривания швеллеров, так как сопровождается нагревом большой площади возле стыка. В результате увеличивается зона с пониженной прочностью на свариваемых балках. Помимо этого в металле возникают внутренние напряжения, приводящие к деформации конструкции. Газовую горелку применяют для устранения дефектов, нарезки заготовок и подготовки кромок.

Варианты сварки швеллеров

В зависимости от требований и условий монтажа соединение швеллеров выполняется встык, внутрь, накладками, со смещением.

Сварка встык

Этот вариант применяют для создания швов, к которым не предъявляются повышенные требования по прочности. Сварку швеллеров встык выполняют с обеих сторон. Если накладывается односторонний шов его корень нужно подварить. При толщине полок 6 — 12 мм кромки разделывают под углом 30°. На более толстом металле угол делают тупым с V или X-образным профилем.

Для сварки швеллеров между собой их устанавливают горизонтально с зазором не больше 3 мм. Для точного совмещения применяют центратор, затем фиксируют прихватками с шагом 4 см. Сварку швеллера встык ведут от середины к краям. Однако такое соединение ненадежно. Поэтому когда наращивание балки закончено, ее необходимо усилить накладками.

Сварка при помощи накладок

Метод обеспечивает прочность соединения немногим уступающий монолиту. Перед сваркой двух швеллеров их допускается располагать с зазором до 8 мм. Накладку размещают на стороне шва. Ее длина должна быть в 5 раз больше ширины профиля, а толщина не меньше чем у стенок. Накладку проваривают с двух сторон, не прилегающих к боковым полкам. Оставшиеся зазоры заполняют антикоррозийным материалом. При установке накладок с обеих сторон, наружная делается длиннее внутренней.

Соединение внутрь

Для создания усиленных балок швеллеры попарно сваривают в коробочки, соединяя боковые полки между собой. Технология аналогична стыковому методу, но выполняется с минимальным зазором или без него. Швеллеры устанавливают горизонтально и скрепляют струбцинами. Соединение начинают с середины, продвигаясь к концам. Шов нельзя зачищать болгаркой, так как это снижает его прочность.

Сборка коробочки возможна только в нижнем положении, когда швеллеры размещены горизонтально. Если это условие невыполнимо соединение выполняют стыковым швом усиленным накладками.

Метод применяется для соединения швеллеров между собой, если они разного размера. Работа выполняется бригадой сварщиков. Сначала соединяют стыки с толстым металлом. Сварку встык проводят по стандартной схеме. Угловые соединения выполняются одновременно двумя сварщиками, ведущими швы от краев к середине. Продольные стыки не доваривают до края балки на ширину профиля из низкоуглеродистой стали, на легированных размер увеличивается вдвое.

Требования, предъявляемые к сварке швеллеров

Для создания прочной конструкции сварные соединения должны выполняться в соответствии со следующими требованиями:

сначала сваривают полки, затем более тонкие элементы;
недопустимо сваривание внутренних углов профиля, поскольку это снижает прочность балки;
между торцами должен быть зазор 2 — 3 мм, чтобы не пришлось счищать «горку» со шва, что приводит к снижению его надежности;
легкие конструкции, не подверженные значительным нагрузкам в процессе эксплуатации, можно собирать двухсторонней сваркой встык;
недопустимо появление на стыках горизонтальных и вертикальных изломов.

Независимо от метода соединения последовательность работ должна соответствовать ГОСТ. Если там указано, что разделка кромок проводится после очистки, это нужно неукоснительно выполнять. Кроме этого в документе указаны требования к материалу швеллеров, которые необходимы при расчете конструкции.

Сварка швеллера электродами

Сварка Конструкций

Швеллер – это совершенно особая разновидность стального проката. Такое изделие используют в качестве основы или усиливающего элемента в нагруженных металлоконструкциях. Поэтому минимальная толщина стенок швеллера равна 4,5 мм у основания и 7 мм у боковых граней. А максимальная толщина – 8 (у основания) и 13 миллиметров (у боковых кромок).

Такие габариты соответствуют решаемым с помощью этого сорта проката задачам, но затрудняют процесс стыковки. К тому же, в данном случае предъявляются особые требования к прочности стыка. Поэтому сварка швеллера электродами плавкого типа – это достаточно сложная задача. И в данной статье мы подскажем вам решение этой проблемы.

Какими электродами варить швеллер?

Ответ на этот вопрос зависит от марки швеллера. Например, относительно небольшие П-образные балки можно варить обычными электродами. Ну а крупные швеллеры требуют особого подхода к процессу сварки и особых электродов.

И для первого случая мы можем порекомендовать вам марку АНО-21, годящихся для стыковки кромок с толщиной до 5-6 миллиметров. Проплавляющая способность таких электродов сравнительно небольшая, но качество присадочного материала и особый состав флюса позволяют варить даже окисленные (ржавые) поверхности.

Кроме того, электрод АНО-21, подключаемый к сварочному выпрямителю в режиме обратной полярности, гарантирует стабильность дуги и высокое качество шва в любом положении. Поэтому такими электродами можно варить и вертикальные, и горизонтальные швы (не исключая потолочных). По-настоящему массивные швеллеры, по нашему мнению, стоит варить только электродами УОНИ 13/55У, такое изделие не имеет ограничений, ни по типу тока (допускаются и постоянный и переменный варианты), ни по схеме подключения к аппарату (возможна и прямая и обратная полярность).

Ограничения по способу сварки УОНИ 13/55У попросту отсутствуют. То есть, такими электродами можно варить не только низовой, но и потолочный шов.

И более того, электроды для сварки швеллера УОНИ 13/55У допускают совершенно экзотичный способ стыковки – вертикальным швом, формируемым по направлению сверху вниз.

Как варить швеллер: общие рекомендации

Перед сваркой швеллера необходимо предпринять все меры, распространяемые на стыковку деталей с толстыми кромками. То есть, вам придется сформировать раздел V-образного (для тонких швеллеров) или Х-образного (для толстых швеллеров) типа, сточив кромки под углом в 30-60 градусов.

Кроме того, в качестве дополнительных мер следует употребить особую процедуру – подсушивание электродов. Ведь пористость шва и связанные с ней прочностные характеристики зависят от влажности покрытия электрода.

Причем марку АНО-21 стоит прокаливать в сушке электродов не менее 60 минут, а на прокаливание марки УОНИ 13/55У уйдет от 90 минут до двух часов. Поэтому подготовкой присадочного материала сварщику придется заняться заранее.

В процессе сварки рекомендуемое положение шва – нижнее, горизонтальное. При этом угол наклона электрода от свариваемой плоскости не должен быть меньше 40 и больше 70 градусов.

Ну а вертикальные и потолочные швы рекомендуем варить только опытным специалистам, способным предугадать направление течения шлака при таком сложном способе стыковки.

Читайте также: