Способы разделок кромок под сварку

Разделка кромки под сварку: порядок работ, особенности

Технологический процесс сварки требует выполнения множества предварительных операций, от которых зависит конечный результат. Одной из них является подготовка стыков. Новички часто пренебрегают этим процессом, но с опытом приходит понимание, насколько от разделки кромок под сварку зависит качество сварного шва.

Подготовка поверхностей перед сваркой

Перед сваркой ответственных конструкций, поверхности всегда обрабатываются. Этим достигаются несколько целей: удаление в местах будущих сопряжений грязи, оксидной пленки, ржавчины. Для этого используются следующие методы:

• Механическая очистка при помощи металлических щеток, абразивных кругов.

• Химическая обработка растворителями, убирающими жир и окислы со сварочной поверхности. Используются жидкости на основе ксилола, уайт-спирита, бензина. Для удаления оксидных пленок применяются кислоты.

В зависимости от толщины металла и конфигурации шва подготовка перед разделкой кромки под сварку происходит в несколько этапов:

1. Разметка. При помощи шаблонов или линеек переносятся чертежные размеры на лист металла. Для этого используются чертилки или строительные маркеры, способные наносить штрих на любой поверхности.
2. Раскрой. Для резки металла небольшой толщины применяются роликовые или гильотинные ножницы.

Способы разделки кромок

Сварочные работы применяются не только для сваривания простых заготовок с прямой поверхностью, но и для конструкций сложных форм. Поэтому существует множество различных способов разделки кромки под сварку:

• Абразивная обработка. Производится в труднодоступных местах, а также при подготовке небольших поверхностей. Выполняется ручным способом при помощи углошлифовальной машины с абразивным шлифовальным кругом. Кроме этого, такая обработка применяется, как доводочная операция для алюминиевых сплавов, поскольку они образуют высокопрочную оксидную пленку, которую необходимо убрать перед сваркой.
• Фрезерование. Используется при подготовке кромок большой протяженности, а также имеющих неровную поверхность. Часто такой способ применяется при снятии фасок у однотипных деталей. Фреза по шаблону снимает лишний металл с кромки, двигаясь по криволинейной траектории. Для ручной обработки методом фрезерования применяется мобильный кромкорез.

• Строгание. Этот метод используется в промышленном производстве для подготовки прямых сварочных поверхностей. Возвратно-поступательным движением за несколько проходов высокопрочный резец снимает необходимый слой, формируя сварочную кромку.
• Долбление. Для разделки кромки трубы под сварку применяются мобильные кромкоскалыватели. Эта операция похожа на строгание. Здесь также действует резец, только он формирует кромку не вдоль, а поперек. В результате этого фаска снимается не ровно, и ее нужно дорабатывать вручную углошлифовальной машиной.
• Снятие фаски при помощи газового резака. Для этого при помощи пропана нагревается кромка, и струей кислорода выдувается лишний материал. Кромка получается неровной и требует дальнейшей механической обработки абразивным кругом.

Технология разделки

Фаски на кромках свариваемых деталей нужны для обеспечения более глубокого провара, а также для более удобного доступа электрода к корню шва. Разделка кромок позволяет сваривать большую толщину за несколько проходов, получая прочный однородный шов.

Чаще фаска снимается не на всю глубину, а оставляется небольшой слой материала — затупление. Оно защищает деталь от прожигания насквозь и не позволяет расплавленному металлу вытекать из сварочной ванны. Формы и размеры фасок стыковых соединений описаны в правилах разделки кромок под сварку ГОСТ 5264-80. Для трубных соединений нормативы описаны в ГОСТ 16037-80.

V-образная разделка

Самый популярный способ разделки кромок — V-образный. Он применяется в большом диапазоне толщины свариваемых деталей от 3 до 26 мм. Бывает как односторонний, так и двухсторонний. Угол разделки кромок под сварку составляет 60 градусов. Таким способом выполняются стыковые, угловые, тавровые соединения.

X-образная разделка

Этот тип предназначен для сваривания деталей большой толщины, где неприменимы другие способы разделки. Угол фасок также составляет 60 градусов. Провариваются такие соединения за несколько проходов с каждой стороны. Такой способ позволяет снизить расход электродов в 1,6-1,7 раза, а также уменьшает остаточные деформации, возникающие в результате нагрева.

U-образная разделка

Данный вариант используется реже других типов разделок кромки под сварку из-за сложности формирования подобного профиля. Применяется, когда необходимо получить соединение очень высокого качества. Кроме того, способ снижает затраты на расходные материалы. Экономия достигается за счет оптимальной формы сварочной ванны. Таким способом варятся детали толщиной от 20 до 60 мм.

Подготовка трещины под сварку

Иногда в процессе восстановления деталей приходится заваривать трещину. В этом случае также требуется разделка кромок под сварку. Суть операции сводится к тому, чтобы углубить дефект на всей протяженности для эффективного доступа электрода к зоне наплавки. Расширение трещины делается при помощи молотка и зубила или посредством пропанового резака. Кромка может подготавливаться как с одной, так и с двух сторон. Это зависит от толщины детали. Чтобы снять напряжения металла, в результате которых возникла трещина, по ее краям высверливаются отверстия.

Подготовка стыков круглых соединений

Большой процент работ приходится на получение круглых герметичных соединений: сварка трубопроводов, емкостей, труб. Эти соединения регламентируются ГОСТ 16037-80. В различных случаях он предусматривает сварку как с разделкой кромок, так и без нее. Это зависит от типа соединения, который бывает трех видов:

Перед сваркой кромки проходят очистку от загрязнений и ржавчины.

При сборке труб расстояние между стыками не должно превышать 2-3 мм, а разница в толщине не более 10 %. Отрезки труб точно центрируются друг относительно друга. Перед началом сварки делаются прихватки по периметру, чтобы напряжения, возникающие при остывании сварного шва, не нарушали соосность.

Приваривание отводов необходимо для разделения жидкости или газов внутри основной трубы. Отводы, привариваемые угловым способом, не требуют снятия фаски. Если соединение происходит встык, то форма разделки кромок под сварку принимает угол 45 градусов.

Резервуары и круглые емкости часто используются в химическом производстве и являются хранилищем для агрессивных веществ, поэтому к сварному шву предъявляются повышенные требования. Чтобы им соответствовать, для стенки толщиной до 26 мм делают X-образный или V-образный скос, а для толщины до 60 мм применяется U-образная разделка кромок.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Источник

Как разделывать металлические кромки под сварку

Прочность сварного соединения зависит от особенностей образования ванны расплава и глубины провара металла на стыке деталей. Чтобы обеспечить однородность слоя, на краях толстостенных заготовок формируют скос, который обеспечивает доступ ко всей глубине шва. Данная операция называется разделкой кромок под сварку.

Для чего проводится разделка металлических кромок

Разделка кромок – это изменение геометрии стыка деталей. На одном или обоих торцах выполняется по 1-2 фаски, что увеличивает ширину зазора и длину соединяемых поверхностей. Эта операция необходима лишь для деталей толщиной более 3 мм, поскольку с увеличением этого параметра изменяется конфигурация сварочной ванны и глубина провара.

Для сварки деталей толщиной более 3 мм необходимо выполнить разделку кромок.

Разделка металлических кромок позволяет достичь следующих результатов:

• дает сварщику доступ к центральной (корневой) части шва;
• увеличивает объем сварочной ванны, уменьшает перепад температур по толщине детали в процессе работы;
• обеспечивает однородность диффузионного слоя и меньшие внутренние напряжения в кристаллизованном металле после застывания;
• снижает риск образования участков непровара, раковин, пустот и других дефектов соединения.

Подготовка заготовок под разделку

Процедура состоит из таких этапов:

1. Расчет конфигурации и угла фаски. Угол разделки кромок определяется типом соединения, назначением детали и толщиной металла.
2. Зачистка торцевых поверхностей. Эта операция выполняется для снятия ржавчины, оксидного слоя, окалины и других твердых загрязнений. Плохая очистка заготовок приводит к возникновению пор, непроваров, шлаковых включений и наплывов. Слой оксидов можно удалять как механическим, так и химическим способом. В большинстве случаев для обработки используют стальные щетки, шлифовальные станки, наждачную бумагу или напильник. При механической зачистке снимают до 2 мм металла.
3. Удаление загрязнений. Следующим этапом подготовки является тщательная очистка торцов от масла и других веществ, которые могут привести к необратимым дефектам шва. Для обезжиривания поверхностей применяют органические растворители. Для очистки кромок от оксидной пленки – сильные кислоты.
4. Разделочные операции. Последний этап обеспечивает доступ ко всей поверхности стыка и корректирует форму кромок.

На производстве используют такие типы технологических операций:

• правка молотком вручную: применяется для подготовки металлических плит;
• механическая отделка: выполняется правильными валиками, которые устраняют коробления, неровности и другие дефекты поверхности;
• разметка детали: проводится, если сварка необходима в ходе ремонтных работ или шов имеет сложную криволинейную форму;
• термообработка: применяется для снятия термических напряжений, диффузионного выравнивания состава и повышения пластичности металла.

Чтобы избежать образования трещин и высоких остаточных напряжений, используют метод предварительного подогрева деталей.

Обозначения на чертежах

На чертеже детали изображают конструктивные элементы, тип и сторону сварочного шва. Разделку и подготовку кромок проводят в соответствии с ГОСТом, который описывает указанное соединение.

В описании швов на документе обязательно ставят номер технологического стандарта.

Нетипичные соединения описывают в таблице сварных швов, указывая необходимую конфигурацию разделки.

Угол при разделке кромок

Рекомендуемый параметр зависит от формы и назначения свариваемого элемента. Тип фаски определяется толщиной деталей. Если этот размер менее 3 мм, то для подготовки кромок достаточно зачистки или отбортовки.

Отбортовка предполагает загиб свариваемых кромок для более прочного соединения тонких металлических листов.

Для трубопроводов

Требования к подготовке кромок при сварке трубопроводов различаются в зависимости от размеров элементов, материалов, условий эксплуатации и других параметров. ГОСТ 16037-80 предусматривает несколько допустимых типов соединения:

При сварке отвода встык необходимо выполнить скос одной или обеих кромок под углом 45°. Важным условием прочности шва является равная толщина граничащих деталей. Если отводящий фитинг присоединяется под углом, то допускается сварка без предварительной разделки.

Штуцеры, которые присоединяются к трубе основного диаметра для присоединения шлангов или отвода потока, ввариваются под углом или внахлест. В обоих случаях соединение выполняют с одной стороны и без разделки.

Подготовка торцов производится механическим или газотермическим методом.

Особенности соединения других элементов трубопровода определяются только типом соединения и толщиной металла.

Для резервуаров и сосудов

К сварке сосудов и резервуаров предъявляются повышенные требования. Их содержимое может находиться под высоким давлением, иметь критическую температуру, быть химически или радиоактивным. Полученный шов должен быть сплошным, не иметь участков непровара и газовых пор, эффективно противостоять механической нагрузке и коррозии.

В большинстве случаев резервуары проваривают с двух сторон. Это обеспечивает равномерную толщину и качество соединения. Технологический стандарт сварки сосудов предусматривает следующие правила разделки кромок:

• для стенок до 3 мм – без скоса;
• при толщине детали от 3 до 25 мм – Х- либо V-образная разделка;
• для стенок от 26 до 60 мм – U-образная обработка торцов;
• при толщине резервуара более 60 мм – специальные комбинированные методы разделки.

При стыковом соединении

В этом случае свариваемые заготовки находятся в одной плоскости, а торцевые поверхности разделяет небольшой зазор.

При правильном выборе метода сварки и разделки в месте перехода образуется прочная диффузионная зона, которая хорошо выдерживает механические нагрузки.

Сварка встык с разделкой торцов применяется для ответственных и точных конструкций. Если толщина заготовок составляет менее 3 мм, перед формированием соединения достаточно сделать отбортовку. Если длина стыка составляет от 3 до 25 мм, то необходимо выполнить односторонний скос. Детали толщиной от 26 до 60 мм варят после двухсторонней разделки торцов.

Для угловых соединений

Торцы угловых соединений могут обрабатываться без фаски, с разделкой или отбортовкой кромок. Чтобы отнести шов к этой категории, угол между свариваемыми сторонами должен составлять более 30°.

Для швов данного типа применяются более строгие границы размеров, чем для стыковых соединений:

• до 1 мм – необходима только механическая шлифовка и зачистка краев;
• от 1 до 3 мм – проводится отбортовка;
• от 3 до 20 мм – скашивается 1 из соединяемых кромок (тип фаски выбирается в зависимости от конфигурации детали);
• от 21 до 50 мм – рекомендуется выполнить 2-сторонний скос обоих торцов.

Для двутавровой балки

Двутавровая балка – это стандартный профиль, который применяется в строительстве и машиностроении. Его сечение напоминает букву Н, развернутую на 90°. В конструкциях он выполняет несущую функцию.

В зависимости от толщины профиля применяют следующие виды разделки кромок под сварку:

• до 4 мм – без скоса;
• от 4 до 25 мм – изменение геометрии 1 торцевой поверхности;
• от 26 до 60 мм – формирование двухсторонней фаски.

При других размерах детали применяют специальные типы разделки, однако прокат большей толщины редко применяется в производстве.

Таблица для деталей разной толщины

Выбор отделки торцов и характера соединения в зависимости от толщины и стыка деталей

Тип сварного шва	Толщина элементов, мм	Характер соединения	Рекомендуемая форма кромок
Стыковой	1-4 1-6	Односторонний	С отбортовкой (тонкие детали) Без скоса
	3-60		V-образная
	3-8	Двухсторонний	Без разделки
	8-100		К-образная
	15-100		U-образная (криволинейная)
	8-120		Х-образная
Под углом	2-30	Двухсторонний	Возможна обработка без разделки
3-60	Со срезом 1 кромки, для соединений более 20 мм – 2 кромок
Нахлесточный	2-60	Двухсторонний	Выполняется без резки торцов
Тавровый (под прямым углом к поверхности)	До 40	Двухсторонний	Для деталей, испытывающих малую механическую нагрузку, возможна сварка без скоса краев
	8-100		К-образная

Формы скосов

Способ оформления торцевых поверхностей зависит не только от толщины деталей, но и от нагрузки на сварочный шов. Конфигурация кромок определяет размер зоны термического действия, форму шовного валика, интенсивность прогрева и другие параметры, которые влияют на прочность соединения.

V-образная

Такой скос является самым распространенным способом оформления торцов деталей. Его применяют при сварке металлических листов толщиной от 3 до 60 мм. Для ответственных конструкций границы размеров составляют 3-26 мм.

Угол зависит от количества обработанных кромок. Его разделка односторонняя, то фаску выполняют под 50°, если двухсторонняя – под 60°.

V-образный скос – самый распространенный способ оформления торцов деталей.

K-образная

Разделку применяют для толстостенных деталей, которые соединяют встык или под прямым углом. При данном типе оформления скосы выполняются только на одной из кромок, но с обеих сторон.

K-образный скос выполняется только на одной из кромок с обеих сторон.

В процессе сварки разделанная деталь прогревается сильнее, чем необработанная.

Угол фаски выбирают в зависимости от сварочного аппарата:

• при ручном газопламенном оборудовании – 40-45°;
• при электродуговом – 30-35°.

Свободные края притупляют на высоту 1-3 мм. Недостаточная подготовка грани может привести к прожогу шва, а чрезмерная – к непровару.

U-образная

Криволинейная (U-образная) разделка позволяет сэкономить электроды, обеспечить равномерное проваривание и ускорить процесс. Зона термического влияния при этом способе оформления торцов меньше, чем при V-образной разделке, поэтому соединение получается более прочным.

Криволинейные фаски выполняют на заготовках толщиной 20-60 мм. В зависимости от размеров и назначения детали разделку выполняют с одной или обеих сторон.

U-образный скос экономит электроды и ускоряет рабочий процесс.

X-образная

Эту разделку проводят при двухстороннем соединении и большой толщине заготовок. В вертикальной плоскости она представляет собой V-образные скосы, выполненные с каждой стороны деталей. Благодаря большому объему сварочной ванны и доступу к корневой части шва готовое соединение способно работать под большими нагрузками.

X-образную разделку шва проводят при двухстороннем соединении и большой толщине заготовок.

Шовные валики при Х-образной форме кромок получаются более широкими, чем при U-образной. Швы наплавляются послойно.

Рекомендованный угол разделки составляет 45 или 60°. Чем более вязким остается металл при высокотемпературном воздействии, тем больший параметр скоса выбирают при подготовке кромок.

Условные знаки швов с разделкой кромок.

Разделка трещин в металле

Заваривание трещин в металле без предварительной подготовки краев приводит к распространению дефекта даже при незначительных механических нагрузках. Обработку поверхностей разрушения (изломов) необходимо проводить по всей глубине и протяженности.

Подготовку треснувших деталей проводят в такой последовательности:

1. Измерение границ повреждения. Определение концов трещины позволяет правильно выбрать точки сверления и предотвратить дальнейшее распространение дефекта. Если границы трещины сложно определить визуально, то можно нагреть поврежденную зону газовой горелкой до +100…+150°С.
2. Нанесение разметки. Обнаруженные концы нужно обозначить с помощью кернера. Лунки, оставленные инструментом, являются ориентирами при установке сверла.
3. Сверление. Концы дефекта обрабатывают сверлом диаметром 6-12 мм. Если толщина треснувших заготовок составляет более 100 мм, то диаметр инструмента увеличивается до 20-25 мм. Центр отверстия должен совпадать с концом дефекта или отступать от него на 3-5 мм. Для обеспечения полного провара трещины отверстия на концах обрабатывают зенкером на 35-50% толщины заготовки. Если сверление невозможно по технологическим причинам, то отверстия в детали можно выполнить газокислородным резаком.
4. Разделка краев. Обработку кромок производят механическим или термическим методом. В зависимости от толщины заготовки выбирают V- или Х-образную форму края. Разделывать металл необходимо не менее чем на 3 мм глубже залегания трещины. Сквозные дефекты обрабатывают с обеих сторон, поскольку двухсторонний шов позволяет сэкономить расходные материалы и повысить прочность детали.

При заварке трещин длиной более 300 мм, а также заходящих на отверстия и заклепки, применяют специальные методы подготовки поверхностей.

Методы обработки кромок под разделку

Для оформления краев деталей под сварку используют ручные, механические и термические методы. Ручная разделка производится напильником, молотком, зубилом, наждачной бумагой и другими слесарными инструментами.

Выбор оборудования для механической обработки зависит от типа заготовки:

• для тел вращения – токарный, карусельный станок;
• для прямолинейных деталей – шлифовальные и фрезеровочные станки;
• для криволинейных стыков – универсальные центры механической обработки, фрезеровочные станки.

Термическая разделка кромок выполняется с помощью газокислородного, лазерного или плазменного резака. После газовой обработки торцов требуется ручная доводка края.

Оборудование для механической разделки кромок

При подготовке кромок под сварку применяют следующее оборудование:

• угловые шлифовальные машины (УШМ);
• столы и вальцы для механической правки металла;
• роликовые ножницы;
• гибочные установки (для отбортовки);
• токарный, карусельный, фрезеровочный и расточный станки;
• фаскосниматели;
• кромкорезы.

Для зачистки торцевых поверхностей применяют дробеструйные и пескоструйные установки.

Оборудование для разделки кромок.

Контроль качества готовой поверхности

Предъявляются следующие требования:

• на свариваемых торцах отсутствует пыль, ржавчина и окислы, следы лакокрасочного покрытия, масла;
• поверхность имеет ровную форму, без кривизны;
• отсутствуют перепады скоса, острые углы на кромках (выступы и углы закругляются при механической обработке);
• зазор между краями составляет 0,4 мм, а наклон фаски соответствует рекомендациям в зависимости от толщины заготовки.

Проверка состояния поверхности проводится визуальным методом. Для контроля геометрических параметров разделки используют штангенциркуль, угломер и универсальный шаблон сварщика (УШС-3).

Источник