Способы подготовки поверхности под сварку

Особенности подготовки металла под сварку

Прежде, чем приступить к свариванию металлических изделий, необходимо их подготовить. Непосредственно подготовка металла под сварку состоит из нескольких этапов. Вначале металл подвергается правке, затем осуществляется разметка и резка изделия, его зачистка и подогрев. На заключительной стадии производятся гибка и обработка кромок. Эти процедуры необходимы для того, чтобы добиться качественного соединения элементов конструкции.

Стоит помнить: ржавчина, частички металла, прочие элементы, оставшиеся на поверхности, препятствуют качественной сварке.

Поэтому важна правильная подготовка деталей к сварке, которая позволяет улучшить свариваемость. Количество процедур, которые необходимо выполнить при подготовке деталей под сварку, может различаться в зависимости от конкретной ситуации – степени загрязненности, деформации заготовок, объема работ и прочее. При этом все этапы подготовки регулируются согласно ГОСТ 5264-80.

Правка металла – особенности процесса

Металлические заготовки при транспортировке или по иной причине могут деформироваться. В этом случае возникают сложности с их стыковкой в области сваривания, что приводит к снижению качества сварного шва.

Поэтому подготовительно выполняется правка изделия. В зависимости от размеров заготовок и сложности искривленных участков применяется холодная или горячая правка. Она выполняется вручную или специальными приспособлениями. Плиты из чугуна и стали вручную исправляют молотком или кувалдой. При необходимости создать большее давление применяется ручной пресс. Он представляет собой винтовой аппарат с двумя плитами, между которыми укладывают детали с деформированными участками, и выправляют их под высоким давлением.

Если вручную исправить деформацию невозможно, используются специальные приспособления – в частности, листоплавильные станки или прессы различных типов. Данные устройства работают на электродвигателях, вырабатывающих необходимую для работы мощность, для передачи которой используются редукторы. Таким образом удается увеличить давление на искривленные участки.

Особенности разметки заготовок

Подготовка деталей под сварку включает в себя такой важный этап, как разметка заготовок. Необходимость его выполнения связана с несовпадением размеров профилей с параметрами деталей, которые будут использованы в конструкции. Поэтому профиль необходимо подрезать. А перед этим – разметить, задав необходимые размеры.

Выделяют несколько способов разметки: ручная, оптическая, мерная резка. При ручной разметке используются простые инструменты для измерений – например, линейка или штангенциркуль. Если размечается небольшая партия однотипных заготовок, применяются изготовленные из алюминия или профилируемых листов шаблоны. Ручной способ отличается трудоемкостью и низкой скоростью выполнения работы.

При оптическом способе нанесения разметки применяются разметно-маркировочные машины. Их преимущество заключается в высокой скорости – до 10 метров в минуту. Чтобы разметить заготовку, необходимо запрограммировать аппарат под установленные параметры. Для нанесения разметки в данных устройствах используется пневматический крен.

Технология мерной резки не предполагает нанесение разметки на профили – в этом случае в специальные машины закладывается программа с указанием конфигурации и размеров заготовок. В результате аппарат сразу режет изделие под заданную форму.

Резка металла

Это один из важнейших этапов, который предполагает подготовку металла под сварку, поскольку иначе не получится добиться нужного размера заготовок. Выделяют механическую и термическую резку. При механической резке используются ручные и механические инструменты. Процесс термической резки представляет собой плавление металла по предварительно нанесенным отметкам. Этот тип работ также может быть ручным и автоматизированным. Для выполнении операции применяются кислородный резак, дуговая сварка, плазматрон. Также термическая резка осуществляется с применением станков, аппаратов, работающих в полу- или в автоматическом режиме.

Стоит отметить, что термическая резка – это универсальная технология, которая позволяет разрезать изделия в различных направлениях, как прямолинейно, так и криволинейно.

Этапы подготовки кромок

Зачистка изделия

Сварочные работы необходимо проводить на предварительно подготовленных поверхностях – очищенных от механических загрязнений, и химических пленок. Присутствие даже небольших частичек загрязнений может привести к растрескиванию конструкции, пористости, напряжению в металле. В результате сварное соединение утрачивает свои качественные характеристики.

Не стоит забывать об оксидной пленке, которая образуется на поверхности металлов при их контакте с воздухом. Она является жаростойкой, препятствует качественной сварке. Удалить ее можно как болгаркой, так и вручную, щеткой из металла.

На производстве детали зачищаются пескоструйными и дробеструйными аппаратами. Также производится химическая чистка – путем погружения изделий на определенное время в ванну с химическими реагентами. Этот тип очистки в основном используется при подготовке деталей из цветных металлов, а черные, стальные заготовки зачищаются вручную.

Подготовка кромок под сварку

Кромки заготовок, особенно большой толщины, предварительно необходимо зачистить и придать им нужную геометрическую форму. Выделяют плоские, V-образные и Х-образные кромки. Плоские кромки используются при соединении тонких изделий, вторые два вида – при стыковке толстых заготовок.

Важно: кромки не обрабатываются, если толщина детали не более 3 мм.

Подготовка кромок под сварку состоит из обработки ширины зазора, угла разделки, регулировки длины откоса. При подготовке кромок под сварку труб различной толщины их обработка особенно актуальна – в противном случае металл не провариться. Поэтому важно подобрать правильный скос, благодаря которому переход между деталями будет плавным. А это снимет напряжение нагрузки во время использования готового изделия.

Для подрезки кромок при подготовке труб к сварке холодным способом используются станки или ручные инструменты. Термический способ предполагает использование горелок – ручных или автоматических.

Холодная подготовка металла к сварке считается более качественной. В этом случае в разы повышается точность сборки конечного изделия. А после термической обработки фаски зачастую нужно довести до правильных размеров и формы, особенно когда осуществляется подготовка труб под сварку.

Сборка изделий под сварку

Сборка под сварку – это заключительный этап подготовки. В этом случае отдельные детали фиксируются, чтобы они после сварки остались в нужном положении. Зачастую недостаточно просто расположить их рядом или зафиксировать специальным устройством – необходимо выполнить точечную приварку двух деталей. Это обеспечивает надежность конструкции и сохраняет ее форму. Такую заготовку можно расположить так, чтобы было удобно сделать горизонтальный шов.

К сборке изделий предъявляются следующие требования:

Сборка осуществляется после того, как полностью завершена подготовка поверхности металла под сварку. К местам соединения деталей нужно обеспечить свободный доступ. Все заготовки должны быть надежно скреплены, чтобы избежать деформации при сварке.

Особенности подготовки труб к сварке

Подготовка труб к сварке требует ответственного отношения. Так, трубы, изготовленные из низколегированной и углеродистой стали обрабатываются только вручную холодным способом. Марка стали влияет на глубину снятия металла. При подготовке труб к сварке нужно обязательно проверять толщину стенок: по всей окружности торцов в месте соединения она должна быть одинаковой. А сами торцы – перпендикулярными.

После того, как изделия подготовлены, можно переходить к сварочным работам. Для этого может использоваться полуавтоматический инвертор. И подготовка к работе сварочного полуавтомата – не менее важный аспект работы. Необходимо выставить силу тока, скорость подачи сварочной проволоки, расход защитного газа.

Таким образом, подготовка металла под сварку – один из важнейших этапов работы. Времени она занимает много, однако при соблюдении всех правил гарантирует высокое качество конечного результата.

Подробнее с подготовкой металла можно ознакомиться на видео:

Источник

Как подготовить металлические детали к сварке

Тщательная подготовка металла под сварку является залогом высокого качества сварных работ, поскольку существенно влияет на характеристики обустраиваемой конструкции.

Малейшие упущения при подготовке способны привести к серьёзным деформациям сварного соединения и нежелательным изменениям параметров готового изделия.

Правка и чистка

Анализ дефектов, обнаруживаемых при сборке под сварку самых распространённых видов заготовок, показывает, что большинство брака получается в результате некачественно проведённой подготовки к сварочным работам.

Попытки исправить положение путём переделки уже готовой конструкции, как правило, безрезультатны. Считается, что это очень трудоёмкая задача.

Подготовка поверхностей металла к сварке должна проводиться без излишнего акцентирования внимания на точности разметки и фиксации стыковочных зон, заметно усложняющего процесс сборки.

Дело в том, что используемые на практике методы сплавления металла обеспечивают получение хороших сварных швов (соединений) даже с учётом небольших отклонений в размерах и положений сопрягаемых поверхностей.

Перед началом работ сборочные заготовки из металла должны пройти две обязательные процедуры, состоящие в удалении имеющихся неровностей (правка) и последующей их очистке от следов различных загрязнений.

Каждая из этих операций может быть проведена либо вручную, либо с использованием особого оборудования и заранее подготовленных травильных ванн.

На металле перед сваркой не должно быть следов ржавчины, смазки и загрязнений, детали должны быть без искривлений, готовыми к сборке. Подготовка на этом этапе предполагает также удаление влаги.

Разметка и наметка

По завершении правки и чистки начинаются второй этап подготовки металла перед сваркой. Это так называемые «заготовительные» операции, предполагающие разметку или наметку деталей.

Первая их них состоит в перенесении контуров заготовки на сборное изделие с последующим кернением металла вдоль всей линии реза, а также её маркировку.

Наметка осуществляется путём перенесения размеров, снятых с предварительно сделанного шаблона, изготавливаемого из картона, тонкой металлической пластины или фанеры.

В процессе переноса контуры шаблона обводят специальной чертилкой, а затем вдоль получившейся линии наносят керн с одновременной маркировкой детали.

Для вырезки различных по толщине свариваемых изделий могут применяться ножницы по металлу, ручные резаки или газопламенные механизмы-автоматы.

Кромки

В отдельных случаях, связанных с необходимостью удаления следов наклепок, или же правки имеющихся неровностей, кромки металла нуждаются в дополнительной механической обработке.

Для этого потребуется заводское кромкострогальное оборудование, а в случае крайней необходимости – и механизмы для холодной или горячей гибки металлов.

Выбор одного из указанных вариантов подготовки под сварку зависит от толщины деталей и величины устраняемых неровностей.

Если толщина свариваемого металла больше 3 мм, то подготовка под сварку будет включать разделку кромки. Если разделку не проводят, то увеличивают сварочный ток и выполняют сварку послойно.

Чтобы обеспечить плотный стык, исключить деформацию шва и сильные напряжения, кромки металла притупляют. Правильно выполненный скос помогает сделать плавный переход между деталями разной толщины.

По завершении основных этапов подготовки переходят непосредственно к креплению обрабатываемой заготовки в зоне сварки.

Способы фиксации деталей (сборочные приспособления)

Фиксация металла также считается его подготовкой к сварке. По традиции положение деталей перед электросваркой обеспечивается посредством швов небольшого размера, называемых прихватками.

Причём их сечение не должно превышать половины размера самого шва. Длина прихватов выбирается не более 2-х, а шаг установки – 30-80 сантиметров.

Такие швы выполняются покрытыми электродами с применением защитных газов или же под флюсом. При работе с узлами жёстких конструкций вместо прихватов делается сплошной («беглый») шов небольшого размера, обеспечивающий требуемое расположение деталей при их монтаже.

Как прихватки, так и «беглое» соединение металла выполняется со стороны, обратной месту формирования будущего соединения или первого его слоя. При этом беглый шов одновременно обеспечивает удержание расплавленного металла в границах сварочной ванны.

Для дополнительного крепления заготовок из металла рекомендуется применять специальные планочные гребёнки, удаляемые по мере оформления соединения.

К недостаткам использования таких сборочно-сварочных приспособлений следует отнести непроизводительный расход металла и сложности, связанные с зачисткой получившихся соединений.

Помимо уже рассмотренных приёмов в процессе подготовки к сварке детали могут крепиться посредством специальных струбцин, уголков, клиньев или подобных им механических приспособлений.

Трубные изделия

Подготовка оборудования для обрезки труб перед сваркой состоит в выборе варианта их резки, которая в зависимости от толщины металла организуется одним из следующих способов:

• специальными ножницами по металлу;
• посредством циркулярного инструмента (фрезой или болгаркой);
• с применением газового резака.

Хороших результатов удаётся достичь при обработке труб из металла на так называемых «кислородных» станках, Однако подготовка таким способом возможна лишь в условиях производства.

Смещение

Сборка под сварку трубных изделий из металла с любым видом шва происходит со смещением в зоне стыков трубопровода на оговоренные ГОСТом минимальные расстояния. При подготовке к двухсторонней сварке разрешено обходиться без смещения при соблюдении условия их выставления другими способами.

Для удержания труб в фиксированном положении используют прихватки, которые равномерно располагаются по всему диаметру стыка. Их количество зависит от типоразмера труб (их диаметра) и может варьироваться от 2-х до 4-х и более штук.

Для грамотного устройства таких прихваток всегда нужно помнить о том, что их высота не должна превышать трети толщины стенок трубного изделия.

Подогрев стыков

Потребность в предварительном разогреве трубных стыков перед сваркой определяется маркой материала изделий, в зависимости от которой все они подразделяются не несколько групп.

Прогрев заготовок с толщиной стенок от 5 до 10 мм организуется посредством специальных электродов с целлюлозным (рутиловым) покрытием и производится при температурах не ниже -10…-20 градусов.

Когда изделия сваривают на открытом воздухе (при температурах -10 градусов и ниже) – подогрев труб со стенками толщиной более 10 мм считается обязательным.

Причём замеры минимальной температуры нагрева производятся на некотором удалении от хорошо зачищенных металлической щёткой стыков (5-10 миллиметров от кромки). Для этого используются измерительные бесконтактные термометры или термические датчики типа «карандаш».

В заключение ещё раз отметим, что независимо от типа сварочного аппарата, а также от условий проведения работ все виды обрабатываемых деталей и заготовок должны пройти соответствующую подготовку.

Лишь в этом случае удаётся получить качественное сварное соединение, обеспечивающее надёжность и долговечность всей сборной конструкции.

Источник