Уголок из трубы для сварки
Обновлено: 18.05.2024
При нагреве до температуры сварки и последующем охлаждении деталь деформируется, физически изменяя размер и форму. Это изменение может быть или не быть видимым невооруженным глазом. Тепловая деформация является следствием внутренних структурных напряжений в металле и вызывается неравномерным распределением температуры, что означает, что различные части детали не претерпевают одинаковых изменений объема при охлаждении. Структурные деформации (искривления и изгибы), вызванные сварочными работами, следующие
Локальный высокотемпературный нагрев и локальное расширение объема металла, несмотря на то, что остальная часть детали остается относительно холодной.
Явление усадки сварочного наплава.
Фазовое изменение, которое претерпевает металл при постепенном снижении температуры до комнатной.
Выбираем тип сварочного шва для сварки уголка
Выбор типа сварного шва может значительно уменьшить искажения. При использовании дуговой сварки самые высокие деформации наблюдаются в PTA, или MMA, как его сейчас принято называть латинскими буквами, а при использовании TIG (аргон) или MIG/MAG (полуавтоматическая сварка) деформации значительно снижаются. при использовании режима PULSE снижается тепловой поток, подводимый к металлу, и деформация может быть уменьшена. Это часто наблюдается при сварке тонких листов стали. Следует также отметить, что газовая сварка оказывает наибольшее влияние на деформацию изделия, поскольку большая часть изделия подвергается воздействию высоких температур, в то время как сварка под давлением (вакуумная, ультразвуковая) оказывает наименьшее влияние. Однако, поскольку дуговая сварка плавлением является наиболее распространенным методом, здесь описывается этот тип сварки для получения постоянного соединения.
Способы уменьшить деформацию при сварке уголка
Первое, что приходит в голову сварщику-любителю, — поставить теплоотвод, который уменьшит биение стальной детали. Медные прокладки обычно используются в качестве теплоотводов. Существуют и более дешевые методы, например, размещение слоя влажного асбеста рядом со сварным швом.
Техника также играет важную роль. Для компенсации напряжения используются методы ступенчатого или попеременного сращения противоположных частей сустава.
Сварка с обратным шагом означает, что линия соединения разделяется на более мелкие участки. Этот метод использует одновременно два принципа для минимизации искажений.
Короткие сварные швы.
Деформацию можно компенсировать последовательным нанесением.
Если допуски на сборку невелики, можно применить метод обратной деформации. В этом случае лист изгибается в направлении, противоположном направлению действия, до величины сварочной деформации (которая может быть определена экспериментально).
Другим простым методом уменьшения захвата металла является установка прихваток или использование оснастки для принудительной подачи заготовки перед последовательной сваркой описанным выше способом.
Минимизация искажений.
Далее следует местный нагрев заготовки горелкой или предварительный нагрев в электропечи.
Термическая обработка после сварки
Или горячая ковка и холодная ковка
Холодная обработка заготовок
Высокотемпературный отпуск при T=550÷560°C почти полностью устраняет внутренние сварочные напряжения.
Очевидно, что нагрев при высоких температурах на воздухе приводит к изменению размеров и формы деталей. Степень изменения можно проверить невооруженным глазом или с помощью различных инструментов, таких как штангенциркули для измерения линейных размеров или стендовые индикаторы для проверки биения. Полностью устранить искажения невозможно. Однако все еще существуют способы, позволяющие значительно уменьшить или полностью устранить его после окончательной обработки.
Оптимальная конструкция изделия
Должен быть организован с достаточным запасом, чтобы полностью устранить коробление.
Сварка изделий из металлического уголка
При изготовлении различных металлических конструкций, стальной угловой прокат (уголок) относится к наиболее часто применяемым материалам. Кроме сварки угловых заготовок между собой, часто возникает необходимость приварить уголок к трубе или к плоской поверхности. Такие соединения используют при строительных и монтажных работах, изготовлении мебели и поделок.
Виды соединения
Сварка стальных изделий с применением уголка сводится к нескольким основным видам соединений:
- стыковая сварка заготовок из углового проката;
- сварка угловых заготовок под углом 90 °;
- сварка угловой стали с другими изделиями.
Создавая конструкцию, хороший сварщик решает как минимум, две задачи. Первая заключается в том, чтобы сварить прочное изделие, успешно выдерживающее определенные нагрузки. Вторая задача в том, чтобы выполненная работа смотрелась эстетично. Ведь работа настоящего мастера всегда радует глаз.
Рассмотрим типовые примеры, показывающие, как сваривать железные уголки между собой, а также с другими поверхностями.
Стыковое соединение
Можно сварить куски углового профиля встык. Такой вид сварки часто требуется для того, чтобы удлинить имеющийся отрезок стали. Технология выполнения такого соединения проста и в основном не отличается от стыкового соединения листовых заготовок. Но некоторые особенности всё же имеются.
Вначале следует произвести ровную обрезку соединяемых участков. Этой процедуре должна предшествовать тщательная разметка материала. Вообще, это должно быть правилом при работе с металлом, если есть цель качественно выполнить работу. Острые края срезов нужно обработать напильником, удалив с них заусенцы и обрезки металла.
Для того чтобы сварить металлические детали ровно, лучше всего предварительно совместить их, зажать в специальной струбцине. Тщательно проверив и при необходимости скорректировав положение заготовок с помощью уровня, можно сделать первые прихватки.
Не следует начинать сварку с наложения чистового шва по одной из полок углового проката. При интенсивном нагревании в процессе сварки, металл деформируется, в результате чего стык по второй полке угловой заготовки может разойтись. Правильней сначала сварить металл прихватками по краям полок и в середине уголка, а уже после этого окончательно приварить заготовки друг к другу.
Сварка профилей под углом 90 °
Когда появляются вопросы, подобные тому, как сварить рамку из уголка, необходимо уметь правильно соединять детали под углом 90 °. Существует три варианта исполнения.
Первый способ заключается в том, что наружная часть одной из полок одного уголка накладывается на внутреннюю часть полки второго. Этот способ наиболее прост, но при его выполнении один уголок оказывается выше другого на толщину полки.
Второй способ состоит в предварительной обрезке полки одного из уголков на величину высоты полки. После этого второй уголок можно приложить к вырезу заподлицо и сварить с первым.
Третий способ сварки также позволяет сварить заготовки на одном уровне. Для этого каждая из заготовок предварительно обрезается под углом 45 °C, после чего они соединяются углами, образуя в итоге прямой угол.
Чтобы сварить рамку, необходимо взять четыре заготовки из углового проката, подготовленные для сварки под прямым углом по одному из приведенных способов. Для предварительного закрепления лучше использовать с струбцины.
Совместив все заготовки, необходимо проконтролировать геометрические размеры будущего изделия. Затем, сделав прихватки по четырём углам, вновь сделать замеры диагоналей рамки, при необходимости подкорректировав их легкими ударами молотка вдоль большей диагонали. После этого можно осуществлять сварку стыков.
Приварка к трубам и плоскостям
Наиболее удобно сваривать уголок с профильной трубой, так как её плоские поверхности плотно прилегают к полкам уголка и при сварке образуют надежное соединение.
Например, если надо сварить верстак, стол для мастерской или подставки, то основой будущей столешницы может служить рамка из уголка, а ножками – отрезки труб.
В этом случае рамку можно ориентировать плоскостью вверх, а стальные трубы – ножки приварить к её внутренним углам. При выполнении этой работы также полезно применять струбцины нужной формы и трубы круглого сечения.
Если прочность предполагаемого соединения недостаточна, можно сварить усиливающие элементы в виде треугольных косынок из листового металла или отрезков уголка.
Соединение уголка с плоской поверхностью не вызывает затруднений. Если требуется приварить уголок с прилеганием полки к плоскости, швы вдоль полки надежно крепят уголок.
Если угловую заготовку нужно приварить торцом, сварка выполняется как при классическом тавровом соединении, которое подробно описывает ГОСТ.
Приспособления, помогающие сварить детали под углом
От качества сварочных работ зависит надежность металлических конструкций. Поэтому предусмотрены государственные стандарты, которые регулируют сварочные процессы.
Для соблюдения технологии применяют приспособления, которые не дают деталям изменить свое положение, облегчая работу сварщика. Такие приспособления помогают выдерживать прямой угол или любой другой.
Наклон электрода
Чтобы сварить детали под прямым или острым углом, необходимо уметь правильно перемещать электрод. В процессе сварки конец электрода расплавляется вместе с обмазкой, которая выделяет защитные газы и частично превращается в шлак, также защищающий сварочную ванну от атмосферного кислорода.
Необходимо обеспечивать постоянное покрытие ванны жидким шлаком, иначе не получится качественный сварочный шов. Металл в жидком состоянии должен находиться не менее трех секунд, которые требуются для выделения вредных газов.
При этом необходимо перемещать электрод вдоль шва, делая сложные вращательные или зигзагообразные движения концом электрода. Добиться такого контроля над сваркой можно только при правильном угле наклона электрода. Но угол наклона нужен не только для контроля хода сварки. С помощью него можно воздействовать на характеристики сварного шва.
Сварка углом вперед делает глубину провара меньше, в то время как ширина увеличивается. Это можно использовать при сварке металлов малой толщины. При этом способе кромки хорошо проплавляются, скорость сварки повышается.
При сварке углом назад провар становится глубже, а шов выше, но ширина уменьшается. Кромки прогреваются недостаточно, поэтому вероятны непровар и образование пор.
Но умение варить недостаточно для получения качественного сварного шва. Иногда требуется определенное его положение в пространстве, чтобы получился добротный шов.
А это достигается применением особых приспособлений, которые фиксируют свариваемые детали в пространстве так, как необходимо сварщику. Например, при электрошлаковой сварке требуется располагать шов вертикально.
При производстве сварочных работ очень часто требуется закрепить соединяемые детали между собой так, чтобы сварщик мог сделать свою работу. Если изделия тяжелые, сложной формы, то без специальных приспособлений не обойтись.
В небольших мастерских распространение получили устройства универсального типа, способные фиксировать собранное изделие перед сваркой и менять его положение в процессе работ. Они бывают установочные и закрепляющие.
Установочно-закрепляющие механизмы
Более практичны в использовании механизмы, которые выполняют сразу обе функции – закрепляют и устанавливают заготовку в необходимом положении. При этом деталь просто устанавливают в приспособление и зажимают. Дальше идет сваривание заготовок.
Наиболее простое устройство по конструкции – это приспособление для сварки перпендикулярно соединяемых изделий. Основу устройства монтируют на сварочном столе.
Если это большие изделия, то изготавливают решетчатую раму и располагают ее в горизонтальной плоскости. На ее поверхности укладывают свариваемые изделия под прямым углом друг к другу. Для этого на плоскости имеются направляющие в виде уголков.
Если требуется сварить под прямым углом одно или несколько изделий, то можно их зафиксировать с помощью винтовых фиксаторов (струбцин). Любые соединения под прямым углом проще начать варить на сварочном столе.
При укладке на стол получают гарантировано правильное расположение деталей в одной плоскости. Угловая прямоугольная струбцина помогает выдержать прямой угол между деталями. Детали прихватывают в нескольких местах сваркой, после чего целое изделие можно повернуть так, как нужно для следующей операции.
При сваривании объемных изделий необходимо делать поворотные фиксаторы,. Это ускоряет монтаж и выемку изделия.
Самодельный фиксатор
Если заготовки небольшие, то приспособление для закрепления их под углом 90 ° можно сделать самостоятельно из подручного материала. Нужно взять металлический уголок, полоса (два отрезка) и две струбцины. Чтобы выставить прямой угол, нужен будет угольник, другой инструмент не потребуется.
Длина уголков может быть любой. Полоса приваривается под углом 45 градусов к каждому уголку таким образом, чтобы они образовывали равнобедренный прямоугольный треугольник.
Причем уголки (катеты) до вершины треугольника не доходят на несколько сантиметров. Это позволит в дальнейшем спокойно варить стержни или профильные трубы в месте стыка. Если нужно, то к уголкам можно приварить и струбцины. Они будут жестко фиксировать свариваемые изделия.
Для того чтобы конструкцию не повело, сначала необходимо прихватить ее в четырех местах и только затем проваривать полностью. Полученное приспособление при закреплении его на столе прослужит не один год.
Применение магнитов
При сварке в домашних условиях удобно пользоваться магнитными фиксаторами. Они бывают электромагнитными и на основе постоянных магнитов. Электромагниты применяются больше на производстве. Для бытовых нужд и мелких производств удобны фиксаторы на постоянных магнитах. Они компактны, могут устанавливаться где угодно, некоторые имеют переменный угол фиксации.
Наиболее простыми по конструкции и распространенными являются магнитные угольники. Достаточно приложить угольник к свариваемой детали одной плоскостью, и соответственно расположить вторую деталь, чтобы получить надежное закрепление под прямым углом.
Остается прихватить детали в нескольких местах. После этого полностью приваривают изделие. Без прихватки магнитные угольники не выдержат температурных деформаций при сварке.
Кроме угольников существуют универсальные магнитные приспособления. Они могут фиксировать свариваемые изделия во многих положениях.
Как пример, можно рассмотреть устройство MagTab. Приспособление имеет две основные плоскости с магнитами. Угол между плоскостями меняется, поэтому приспособление можно закрепить на цилиндрической, ровной поверхности или в любом углу.
Предусмотрено еще две плоскости, к которым крепят детали. Плоскости расположены под прямым углом и имеют возможность смещаться относительно основания. Это дает возможность устанавливать свариваемое изделие в том положение, которое необходимо.
Если есть в наличие мощные постоянные магниты, особенно из неодима, то можно самостоятельно сделать подобные устройства. При использовании магнитных фиксаторов нужно учитывать, что они теряют свою силу под воздействием высокой температуры, поэтому нужно избегать их перегрева.
Соединение труб
Сварочные работы часто используют, когда нужно соединить трубопроводы. При этом нередко возникает вопрос, а как приварить одну трубу к другой трубе перпендикулярно.
Если используются профильные трубы прямоугольного или квадратного сечения, то все очень просто. В месте соединения, в той трубе, к которой будет приварена другая, необходимо сделать вырез под сечение врезаемого изделия.
После этого их нужно установить в угловую струбцину и зажать винтом, или в любое другое приспособление, обеспечивающее перпендикулярное соединение деталей. Затем производится прихватка в нескольких местах и потом только проваривается все вкруговую.
При сварке круглых труб все происходит точно так же. Только дополнительно в торце привариваемой трубы делают вырез с радиусом, совпадающим с радиусом основной трубы. Это обеспечивает хороший стык, что позволит получить качественный шов.
Для соединения под прямым углом пластиковых труб часто применяют переходники. Деталь так и называется – угол 90 °. Она позволяет быстро и легко обеспечить точность угла поворота.
Как сделать сварочную струбцину под любой угол сварки
Чтобы быстро и ровно сваривать трубы, прутки и прочий металлопрокат под углом, очень удобно использовать специальную струбцину. Она держит детали крепче магнитов, к тому же способна регулироваться под разные углы стыковки. Это действительно полезное приспособление для сварщика, которое не сложно сделать самостоятельно.
Основные материалы:
- труба 100 мм;
- уголок 50х50 мм;
- полоса 50 мм;
- шпильки М16 – 2 шт.;
- болты М10, М16;
- обычные и удлиненные гайки, шайбы М10, М16, М20.
Процесс изготовления струбцины для сварки
От трубы нужно отрезать заготовку длиной 7-10 см. По центру, на половину окружности в ней делается вырез шириной 16 мм.
Далее нужно подготовить 2 отрезка уголка по длине трубы. В центр одного из них вваривается болт М16 с проточенной головкой.
Уголок с болтом вставляется в прорезь в трубе. Изнутри на него надевается гайка М20 и накручивается М16.
Нужно сместить уголок в край паза и зажать. Затем к нему впритык подставляется второй, и приваривается к трубе.
К уголкам под прямым углом привариваются по отрезку полосы длиной по 15 см. Важно, чтобы металл при сварке не повело, и угол был соблюден.
На следующем этапе изготавливается 2 упора для зажима струбцины. Для этого из трубки 3/4 дюйма вырезаются 2 кольца.
По бокам к ним привариваются шайбы. С одной стороны нужно подварить по мелкой шайбе, чтобы сквозь нее не проходила головка болта М10.
Для изготовления зажима нужно подготовить 2 шпильки М16. С одного края к ним приваривается оголовок, в качестве него можно использовать гайки М20.
Со второго на торец привариваются гайки М10. Последние протачиваются, чтобы накрутить на шпильки удлиненные гайки М16.
Далее нужно приварить их удлиненными гайками к полосам на уголках. Для этого используются проставки из прутка.
Ее подвижный уголок нужно установить точно напротив приваренного, чтобы соблюсти прямой угол. Затем на трубе намечаются ножовкой метки по его краям. После этого следует сдвинуть подвижный угол уже под 45 градусов, и также поставить насечки.
Ориентируясь по меткам, будет возможно выставлять струбцину под нужный угол, и зажимать на ней трубы или прочий прокат для сварки. Получается очень удобная полезная конструкция, позволяющая сваривать ровные металлоконструкции.
Смотрите видео
3 способа сваривать профильную трубу под прямым углом без лишних хлопот
Профильная труба является самым ходовым материалом для изготовления каркасов различных станков, приспособлений и металлоконструкций. При работе с ней практически всегда требуется выполнение сварки под прямым углом. Это можно сделать по-разному, в зависимости от того что важнее эстетика или скорость работы. Рассмотрим 3 варианта сварки угла из профильной трубы.
Что потребуется:
- электросварка;
- угольник;
- чертилка или маркер;
- болгарка;
- штангенциркуль.
Способ 1: Быстрая грубая сварка
Этим способом можно пользоваться при необходимости сварки черновых невидимых со стороны конструкций. Два куска трубы просто прикладываются друг к другу под прямым углом и обвариваются.
Однако торец одной из трубок остается открытым, что делает такой вариант неподходящим для конструкций, где такой стык будет просматриваться.
Способ 2: Запил под 45 градусов со сгибанием
Этот метод в разы аккуратней. Он позволяет избежать открытого торца трубы. Его можно использовать, когда есть возможность сделать угловую детали из одной длинной трубы. Для этого на заготовке отмечается поперечная линия.
Затем от нее влево и вправо проводятся лучи под 45 градусов. Это делается и на противоположной стенки трубы точно напротив. При использовании угольника на разметку уходят секунды.
После этого нужно вырезать болгаркой размеченную часть трубы, чтобы осталась только стенка начала лучей. Затем труба сгибается и подравнивается под прямой угол.
Как следствие между стенками останется небольшой зазор в пару миллиметров. При наличии достаточного опыта владения сваркой его можно будет заварить идеально.
Способ 3: Запил под 45 градусов с учетом толщины стенки
Третий способ очень похож на второй, но позволяет сделать изгиб не получив тот самый зазор, который сложно аккуратно заварить. Чтобы им воспользоваться, нужно замерить толщину стенки профильной трубы. После этого на заготовке рисуется поперечная линия, но лучи под 45 градусов делаются с отступом от края на толщину стенки.
После этого отмеченная область вырезается, и труба сгибается. Благодаря сделанному отступу при сгибе зазор не получается.
Как следствие заварить аккуратно сможет даже человек, который впервые взял сварку в руки. Этот способ немного более кропотливый на этапе подготовки, но результат в разы качественней в эстетическом плане.
Читайте также: