§ 28. Подготовка металла под сварку

Подготовка поверхности металла под сварку. При подготовке деталей под сварку поступающий металл подвергается правке, разметке, наметке, резке, подготовке кромок под сварку, холодной или горячей гибке.

Металл правят либо вручную, либо на различных листоправильных вальцах. Ручную правку выполняют на чугунных или стальных правильных плитах ударами кувалды или с помощью ручного винтового пресса. Угловая сталь правится на правильных вальцах (прессах), двутавры и швеллеры - на приводных или ручных правильных прессах.

Разметка и наметка - это такие операции, которые определяют конфигурацию будущей детали. Механическая резка применяется для прямолинейного реза листов, а иногда для криволинейного реза листов с использованием для этой цели роликовых ножниц с дисковыми ножами. Углеродистые стали разрезают газокислородной и плазменно-дуговой резкой. Эти способы могут быть ручными и механизированными. Для резки легированных сталей, цветных металлов может применяться газофлюсовая или плазменно-дуговая резка.

Основной металл и присадочный материал перед сваркой должны быть тщательно очищены от ржавчины, масла, влаги, окалины и различного рода неметаллических загрязнений. Наличие указанных загрязнений приводит к образованию в сварных швах пор, трещин, шлаковых включений, что приводит к снижению прочности и плотности сварного соединения.

Подготовка кромок под сварку. К элементам геометрической формы подготовки кромок под сварку (рис. 25) относятся угол разделки кромок , притупление кромок S, длина скоса листа L при наличии разности толщин металла, смещение кромок относительно друг друга б, зазор между стыкуемыми кромками а.

Рис. 25. Элементы геометрической формы подготовки кромок под сварку (а) и шва (б):

в - ширина шва, h - высота шва, К - катет шва

Угол разделки кромок выполняется при толщине металла более 3 мм, поскольку се отсутствие (разделки кромок) может привести к непровару по сечению сварного соединения, а также к перегреву и пережогу металла при отсутствии разделки кромок для обеспечения провара электросварщик должен увеличивать величину сварочного тока.

Разделка кромок позволяет вести сварку отдельными слоями небольшого сечения, что улучшает структуру сварного соединения и уменьшает возникновение сварочных напряжений и деформаций.

Зазор, правильно установленный перед сваркой, позволяет обеспечить полный провар по сечению соединения при наложении первого (корневого) слоя шва, если подобран соответствующий режим сварки.

Длиной скоса листа регулируется плавный переход от толстой свариваемой детали к более тонкой, устраняются концентраторы напряжений в сварных конструкциях.

Притупление кромок выполняется для обеспечения устойчивого ведения процесса сварки при выполнении корневого слоя шва. Отсутствие притупления способствует образованию прожогов при сварке.

Смещение кромок создает дополнительные сварочные деформации и напряжения, тем самым ухудшая прочностные свойства сварного соединения. Смещение кромок регламентируется либо ГОСТами, либо техническими условиями. Кроме того, смещение кромок не позволяет получать монолитного сварного шва по сечению свариваемых кромок.

ГОСТ 5264-80 предусматривает для стыковых соединений формы подготовленных кромок, представленные на рис. 26 для угловых соединений - на рис. 27 тавровых – на рис. 28 и нахлесточных - на рис. 29.

Рис. 26. Форма подготовленных кромок под сварку для стыковых соединений

Рис. 27. Форма подготовленных кромок под сварку для угловых соединений

Рис. 28. Форма подготовленных кромок под сварку для тавровых соединений

Рис. 29. Форма подготовленных кромок под сварку для нахлесточных соединений

Подготовку кромок под сварку выполняют на механических станках - токарных (обработка торцов труб), фрезерных, строгальных - обработка листов и т. д. а также применением термической резки. Листы, трубы, изготовленные из углеродистых сталей, обрабатываются газокислородной резкой. В качестве горючих газов могут служить ацетилен, пропан, коксовый газ и т. д. Цветные металлы, а также нержавеющие стали обрабатываются плазменной резкой.

Перед сваркой особо ответственных конструкций торцы труб или листов после газокислородной резки обрабатывают дополнительно механическим путем это делается для того, чтобы избежать каких-либо включений в металле.

Требования к сборке металлических деталей перед сваркой. Применяемые сборочно-сварочные приспособления должны обеспечивать доступность к местам установки деталей и прихваток, к рукояткам фиксирующих и зажимных устройств, а также к местам сварки. Эти приспособления должны быть также достаточно прочными и жесткими, обеспечивать точное закрепление деталей в нужном положении и препятствовать их деформированию в процессе сварки. Кроме того, сборочно-сварочные приспособления должны обеспечивать наивыгоднейший порядок сборки и сварки: наименьшее число поворотов при наложении прихваток и сварных швов свободный доступ для проверки размеров изделий и их легкий съем после изготовления безопасность сборочно-сварочных работ.

Любая сборочная операция не должна затруднять выполнение следующей операции. Поступающие на сборку детали должны быть тщательно проверены проверке подлежат все геометрические размеры детали и подготовленная форма кромок под сварку.

Сборка сварных конструкций, как правило, осуществляется либо по разметке, либо с помощью шаблонов, упоров, фиксаторов или специальных приспособлений - кондукторов, облегчающих сборочные операции. Подготовку и сборку изделий под сварку выполняют с соблюдением следующих основных обязательных правил:

притупление кромок и зазоры между ними должны быть равномерными по всей длине

кромки элементов, подлежащих сварке, и прилегающие к ним места шириной 25-30 мм от торца кромки должны быть высушены, очищены от грата после резки, масла, ржавчины и прочих загрязнений

во избежание деформаций прихватку следует выполнять качественными электродами через интервал не более 500 мм при длине одной прихватки 50-80 мм

для обеспечения нормального и качественного формирования шва нужно в начале и в конце изделия прихватывать планки.

Вопросы для самопроверки

1. Для чего делают притупление кромок?

2. Как влияет смешение кромок на качество сварного соединения?

Подготовка металла к процессу сварки

Качество сварных соединений во многом зависит от обработки и подготовки металла. Существует несколько разновидностей металла и к каждому из них нужен индивидуальный подход. Подготовка металла к сварке включает в себя несколько операций, и это займет какое-то время.

С помощью станка гибка металла осуществляется быстро и точно.

Если более точно, то краткое описание действий следующее:

Правка и гибка металла: особенности

При подготовке металла под сварку устраняются какие-либо неровности, кривизна или другие дефекты, и это называется правкой металла. Эти действия совершаются путем давления на металл при помощи пресса или вручную - ударом молотка.

Правке подвергаются как черные, так и цветные металлы.

Схема правки листового металла: а — деревянным молотком (киянкой), б — деревянным или металлическим бруском.

Помимо того, полосы из стали, прутья, проволока, любой вид труб, стальные круги и даже сварные конструкции.

Существует два метода правки:

При правке металла материал может быть как холодным, так и горячим.

Также к подготовке относится и гибка металла. Это работа слесарная, во время которой заготовку изгибают под нужным углом и радиусом и придают ей требующуюся форму. Гибка тоже выполняется вручную, при помощи гибочных станков и прессов. Гибку можно производить как на глаз, так и по разметкам, шаблонам и по образцам.

Вернуться к оглавлению

Очистка от жиров и ржавчины

Очистка выполняется двумя способами:

1. Механический. Применяя этот способ, ржавчина и жиры удаляют наждачкой или применяют зачистные машины. Если требуется шероховатая поверхность металла, тогда его подвергают гидроабразивной обработке. Используя этот метод, создают микрорельеф поверхности, благоприятно влияющий на сварочные работы.
2. Химический. Металл подвергается очистке химическими растворами, а именно щелочными кислотами.

Вернуться к оглавлению

Разметка металла

Инструменты для разметки металла.

Перед выполнением дальнейших работ на металле производятся разметки или наметки. Размечая листовой металл, на нем вычерчивают контуры деталей с пометкой мест сгибов, намечают центр отверстия и все тонкости будущих деталей. Когда выполняется разметка, необходимо быть очень внимательным, так как малейшая неточность может привести к браку уже готовых деталей.

После проведения работ по нанесению разметочных линий наносятся при помощи кернера углубления, чтобы в процессе дальнейшей обработки сохранились следы наметок. Размечая детали из нержавейки, рекомендуется не использовать кернер.

Рубка металла перед сваркой

Когда производится подготовка металла под сварку, снимают слой металла, а именно фаску, задействовав кромкострогательный станок или газорезательный автомат. В некоторых случаях рубку изготавливают зубилом, которое бывает ручное или пневматическое.

Кромки рубят по рискам, которые нанесены с применением никерного разметчика, они представляют собой две параллельные линии. Внутренняя обозначает верхнее ребро фаски, внешняя находится в нижней части фаски. При отсутствии рисок мастер использует при рубке линейку.

Чтобы при рубке фасок не ошибиться, необходимо к работе относиться с большим вниманием и нажимать на инструмент нужно равномерно. При выполнении рубки фасок края листа должны быть надежно закреплены. Листы, которые не установлены на место, подлежат обрубке прямо на стеллаже или после укладки на пол, но в любом случае материал требуется зажать, чтобы не допустить сдвигов при ударе.

Вернуться к оглавлению

Прихватка перед сваркой

Использование прихватки в сварочных работах - это наилучший способ фиксации расположенных деталей по отношению друг к другу. Сварочными прихватками являются короткие сварные швы. Используя прихватку, избегают смещения свариваемых деталей всей конструкции при проведении работ сварки, уменьшают зазор по отношению к другим деталям, увеличивают жесткость и понижают деформацию.

Чаще всего заранее собранные детали в конструкцию прихватываются точечной сваркой, для которой используют стационарные сварочные аппараты и зажимы. Применение зажимов позволяет более точно собрать конструкцию перед подготовкой к сварке. Этот способ сборки бывает как автоматизированным, так и ручным.

Способы крепления деталей перед сваркой.

Ручной способ основан на сделанных перед сборкой разметках, где в последующем будут производиться прихватки. Использование зажимов значительно упрощает саму сборку, также зажимы делают ее точной, а наносить прихватки с ними удобнее. Высота механизации процесса сборки зависит от количества деталей, которые входят в свариваемую конструкцию.

От правильно выполненных прихваток зависит правильность и удобство дальнейшей работы с будущей конструкцией. К качеству прихваток предъявляются некоторые требования:

1. Особое внимание нужно уделить электродам, которыми выполняются прихватки. Они должны быть той марки, что и материал, которым будет выполняться дальнейшая сварка. Если работы по сварке в дальнейшем будут производиться с применением проволоки, то электрод должен соответствовать виду проволоки.
2. По длине прихватки выполняются не более 2 см, а что касается толщины, то она делается в 2 раза меньше, чем будущий шов.
3. Немаловажным является в этом процессе и сварной ток. Значение тока нужно правильно подобрать, учитывая значение тока, которое будет использоваться при сварке готовой конструкции. Устанавливая прихватки, нужно выполнить прочный провар мест, где их выполняют. Для надежности ток выбирается на 20% больше, чем ток, который будет использоваться в дальнейшем.
4. Прихватки размещают в тех местах, где при сварке конструкции будет возникать самое большое внутреннее напряжение, и в том месте, где возможна деформация. Прихватку нельзя располагать на перекрестке сварных швов.

Если работы будут производиться автоматической сваркой, то прихватки располагаются с противоположной стороны по отношению к первому проходу. Но иногда технические характеристики требуют выполнение этих работ именно со стороны первого прохода. В данном процессе будет нужным соблюдать определенное количество прихваток.

Самое главное, на что обращается внимание перед сваркой, - это внешний вид самих прихваток. Перед тем как начать основную сварку, их нужно полностью привести в надлежащий вид - произвести очистку от шлаков и застывших металлических брызг, одним словом, место прихватки должно быть практически ровным.

Следовательно, места с остальными прихватками, имеющими наружные дефекты, такие как трещины или шлаковые «наросты», должны быть полностью очищены механическим путем.

Подготовка металла под сварку

Металл, идущий на изготовление сварных конструкций, предварительно очищают и выправляют.

Очистка должна производиться до сборки узла. Металл в месте сварки тщательно очищают от ржавчины, масла, влаги, окалины, загрязнений, наличие которых приводит к образованию пор и других дефектов. Особенно следует обратить внимание на зачистку металла в зазоре между кромками. Если в зазор уже собранного узла попали загрязнения, его следует тщательно продуть сжатым воздухом или прожечь пламенем горелки.

Очистка производится ручными и механическими проволочными щетками, иглофрезами, гидропескоструйным и дробеметным способами, пламенем многофакельной горелки, абразивными кругами, травлением в растворах кислот и щелочей, промывкой растворителями.

В крупных цехах для очистки стальных листов после их правки применяют поточный струйный метод последовательной обработки листoв 15%-кым раствором ингибированной соляной кислоты при 40-45° С, промывку водой и нейтрализацию 3-5%-ным раствором кальцинированной соды, промывку и обработку 10%-ным пассивирующим раствором специального состава. Скорость перемещения листа в потоке - 0,5 м/сек.

Перед сваркой кромки деталей, если это предусмотрено чертежами, подвергают обрезке, скосу и очистке. Скос кромок выполняется в соответствии с типом сварного соединения. Для получения ровной и чистой поверхности кромок их иногда обрабатывают на кромкострогальных и торцефрезерных станках, длина обработки на которых может достигать нескольких метров.

Механической обработкой кромок на станках удаляют зону наклепа металла, образовавшуюся при обрезке кромок ножницами, зону термического влияния резки некоторых легированных сталей, повышают точность заготовок и устраняют деформации после кислородной резки, а также придают чашеобразную форму кромкам толстого металла (свыше 30 мм).

Машинная кислородная резка является более производительным, дешевым и распространенным способом подготовки кромок под сварку, особенно при большой толщине свариваемого металла (деталей станин, листов котельных барабанов и др.). Машинная кислородная резка должна применяться в тех случаях, когда это допустимо по техническим условиям на изготовление изделия, Для ускорения процесс резки и скоса кромок выполняют одновременно несколькими резаками, установленными на одной машине под соответствующими углами наклона.

Для обрезки легированных сталей, цветных металлов и их сплавов применяют кислородно-флюсовую, плазменную резку.

На кромках не должно быть зарезов глубиной более 1,5 мм, прямолинейность кромок проверяется с помощью рейки и измерительной линейки, а углы скоса - шаблонами (рис. 62).

Литые заготовки перед сваркой должны быть тщательно очищены от остатков формовочной земли, а имеющаяся на поверхности литейная корка - снята наждачным камнем в местах наложения сварных швов.

Vladimir72 Старший мастер

Разрешите начать сию фундаментальную тему!

А наполнять ее своими советами будем сообща.

1. Двустворчатые ворота.

Допустим истинный размер между закладными 4000мм

высота 2000 мм, без дуги

рамка собираться будет из 40*40*2

считаем все ворота целиком

4000 - 80 мм = 3920 мм - вычли шарнирные палки

3920 - 2*5 мм= 3910 мм - отняли зазор в шарнирах (у меня он 5 мм, для удобства расчетов)

получили габаритный размер рамки 3910*2000 .

Далее - пилим заготовки

Обычно у меня шарнирные палки равны высоте ворот ( в данном случае 2000 мм ) их глушим с одной стороны (это будет верх) - 4 шт (если планируются тяжелые ворота то шарнирная палка 40*40*3 )

3910 - 2*40 = 3830 мм - это поперечины, их 2.

собираем рамку.

На плоскости собираем раму наших ворот ( проверив прямолинейность всех составляющих!)

сначала шарнирные палки ,потом промеж них поперечные. проверив диагонали собираем на прихватки. еще раз проверяем и обвариваем все.

после сварки проверяем - диагонали. Винт и высоту по центру она должна быть 2000 мм.

Чертилкой отмечаем центр рамки на поперечинах

(Совет 1. при изготовлении изделия - одна и та же рулетка)

он у нас равен 1955 мм

(Совет 2: язычок у рулетки имеет люфт! думай как меряешь.)

от 1955 мм отмечаем чертилкой по 10 мм в каждую строну - это у нас зазор в притворе он 20 мм

По меткам, от центра рамки ввариваем притворные палки (20*40*2(1,5) или 40*40*2(1,5)

длиной 2000 - 2*40(поперечины) =1920

далее разрезаем болгаркой раму в центре (1955 мм ), подрезаем торцы и глушим.

получились две половинки ворот 2000*1945 мм.

проверяем и исправляем геометрию

далее на каждой половинке привариваем шарниры

К воротине (там где будут шарниры) через пластинки 5 мм ( например полка от уголка) прихватываем ( все это в плоскости ворот) шарнирную палку (та что 2000 мм и заглушена сверху, у нас их осталось 2 шт), так чтобы образовалась щель 5 мм между воротиной и палкой .

Покупка шарниров.

Шарниры должны иметь небольшой люфт и не иметь радиального биения при вращении по оси.

подготовка шарниров.

на каждый шарнир. на каждую маму и папу,

делаем по витку проволоки ф2-3 мм ( у меня алюминиевая) ближе к каждому торцу.

в итоге получаем шарнир с 4-мя колечками из проволоки( 2 снаружи. 2 ближе к центру) - это будут центрирующие колечки.

раскладываем шарниры. прихватываем их (каждую половинку шарнира на СВОЮ палку.

убираем пластинки 5 мм, и проверяем как работают шарниры.

Совет 3: Не пропускайте сварочный ток через шарнир( например - варишь маму а масса на папе). он может привариться внутри.

выдергиваем колечки из проволоки и провариваем шарниры.

теперь на одну из воротин в притвор (обычно со стороны улицы) в нахлест 10 мм привариваем полосу 40*4 (50*4)

две половинки ворот готовы ,заполняем рисунок. делаем запоры, засовы, уши и штыри. красим и монтируем.

Источники: osvarke.info, moyakovka.ru, metallicheckiy-portal.ru, forum.ostmetal.info