Обработка металла перед сваркой

Сварочные процессы применяются в промышленности, строительстве и бытовых условиях. Операции имеют множество видов. Несмотря на большое количество их разновидностей, всегда перед основными работами выполняют подготовку металла к сварке. Процесс состоит из определенных основных операций:

• правка и гибка металла;
• зачистка деталей;
• разметка металла;
• рубка и нарезка заготовок;
• разделка кромок при подготовке металла под сварку;
• прихватка изделий;
• термообработка.

Операции способствуют существенному улучшению свариваемости и качества итогового сочленения. Процедуры по подготовке металла регулируются ГОСТ 5264-80.

Основные требования

Качественно выполнить соединение удастся только при соблюдении определенных требований:

1. Сочленения заготовок выполняют исключительно в местах, к которым обеспечен свободный доступ. Требование актуально, даже если соединения выполняются при использовании дополнительных приспособлений.
2. Заготовки закрепляются только жестко, точно и в положении, предусмотренном проектом. Это предотвратит появление деформаций.
3. Исключаются изменения положений изделий для предотвращения образования перекосов.
4. Любой процесс заранее планируется, чтобы каждая последующая операция осуществлялась без затруднений.

Обязательно также соблюдается техника безопасности при подготовке металла к сварке, так как во время такой работы нередко применяется опасный инструмент, включая болгарку (углошлифовальная электрическая машинка).

В процессе подготовки к сварке необходимо выполнить следующие мероприятия:

• проверить, что электрическая сеть позволяет подключить сварочный аппарат и способна выдержать его нагрузку;
• убедиться, что силовой кабель имеет исправную изоляцию;
• проверить полную исправность всего вспомогательного оборудования, часть из которого является особо опасным (болгарка).

Необходимо также позаботиться о защите глаз от излучения электрической дуги. Для этого используются специальные маски, очки и щитки сварщика. Органы дыхания тоже подлежат защите. Это особенно актуально, если работы осуществляются в закрытых помещениях. Для защиты органов дыхания от вредных газов применяются маски со специальными фильтрами. Необходимо также не забыть про спецодежду, включая, краги, ботинки, огнезащитные куртки, комбинезоны, брюки и другие подобные вещи.

Абсолютно все подготовительные операции, предшествующие свариванию деталей, проводятся в соответствии с техническими условиями, определенными технологией.

Совет! После завершения создания металлической конструкции необходимо у готового изделия проверить швы и размеры, которые обязаны соответствовать расчетным габаритам.

Правка и гибка

Устранение любых неровностей на металле является обязательным процессом при его подготовке к сварке. Требуется ликвидировать на материале все дефекты, включая кривизну. Его правка осуществляется с помощью давления.

Совет! Правку нужно проводить для цветных и черных металлов. Они могут быть горячими и холодными. У прутьев, проволоки, труб, полос, стальных кругов также необходимо устранить дефекты.

Мероприятие осуществляется следующими способами:

• машинным методом при использовании специальных правильных устройств;
• вручную при помощи молотка, наковальни, правильных плит из чугуна или стали.

Гибка металла является еще одним этапом подготовки материала к сварке. Во время мероприятия заготовка изгибается под требуемым углом с необходимым радиусом. В результате она приобретает нужную форму. Процесс проводится при помощи станков или ручным способом. Изгибание деталей осуществляется по шаблонам, образцам или на глаз.

Зачистка заготовок

С металла необходимо удалить любые загрязнения и инородные элементы. К ним относится:

• ржавчина;
• масляные пятна;
• окалины;
• химические пленки;
• влага.

Если пренебречь этим правилам, тогда в металле возникают напряжения, трещины, поры и другой брак. В результате существенно снижается надежность шва.

При зачистке заготовок используются специальные машины или наждачная бумага. Такой способ является механическим методом.

Совет! При необходимости получить шероховатую поверхность нужно провести гидроабразивную обработку.

Зачистка также выполняется химическим способом. Для этого применяются кислотные составы.

Разметка заготовок

В перечень слесарных операций при подготовке металла к сварке входит разметка деталей. При использовании листового материала вычерчивают на его поверхности контуры будущих заготовок. Одновременно с этим отмечаются центры отверстий, выполняются пометки в местах, где будет происходить изгиб заготовок, и так далее. Работы осуществляются с высокой точностью. В противном случае увеличивается риск изготовления бракованной металлоконструкции.

Как только разметочные линии будут нанесены, выполняются углубления с помощью кернера. Это позволяет наметкам не исчезнуть при дальнейшей обработке. Если проводится подготовка деталей из нержавеющей стали, то в этом случае использовать кернер не нужно.

Рубка заготовок

Во время подготовки материала проводится снятие фаски. На производстве для этого используют кромкострогальный станок. Может также применяться газорезательной автомат, гильотина или специальные ножницы. Работы еще выполняют зубилом. Оно может быть обыкновенным ручным или пневматическим.

Рубка металла осуществляется по рискам. Обычно они наносятся в количестве 2 штук. Вместо них могут использоваться параллельные линии. Внешняя черта всегда находится внизу фаски. Внутренняя линия обозначает ее верхнее ребро. Если же риски отсутствуют, тогда рабочий использует линейку.

Совет! Перед рубкой листы нужно тщательно закрепить.

Обработка кромок

Прочный сварной шов можно получить, если выполнить предварительную разделку кромок под сварку в зависимости от толщины металла. Благодаря этому процессу края материала приобретают определенную форму. Во время осуществления работ учитывается:

• угол обработки;
• зазор между 2-мя деталями;
• притупление;
• длина скоса.

Кромки раздеваются под углом, когда толщина листа превышает 3 мм. Если не выполнить скос, увеличивается вероятность непровара. Причем он может возникнуть по всему сечению. Металл также будет перегреваться и пережигаться, когда придется доставать его дальние слои.

При соединении деталей без кромок рекомендуется увеличить сварочный ток. Если же разделка выполнена, тогда процесс осуществляется послойно. Зазор необходим для полноценного провара в месте шва, а скос позволяет получить плавный переход между изделиями, когда детали отличаются толщиной.

Не рекомендуется делать острые кромки. Они влияют на неустойчивость конструкции после сварки. Из-за острых торцов возникают деформации и прожоги. Для уменьшения вероятности появления таких дефектов кромки притупляют. Когда создаются соединения внахлест и встык — осуществляется смещение. В результате сечения у кромок приобретают подходящую форму, соответствующую ГОСТ.

Подготовка торцов материала проводится на современных станках с помощью газокислородного пламени. Еще используется зубило, когда объем работы небольшой. Нержавеющая и цветная сталь обрабатывается при помощи плазменной резки.

Прихватка заготовок

Этот процесс требуется выполнить, чтобы зафиксировать подготовленные детали перед сваркой. В результате они будут находиться в правильном положении после проведенных работ. В большинстве случаев недостаточно заготовки просто рядом положить или закрепить с помощью инструмента. Часто приварка выполняется в начале и в конце создаваемого соединения. Главное условие процедуры — детали не должны смещаться. После выполнения прихватки конструкцию разрешенного перемещать для проведения основного процесса. Без этой процедуры редко создается горизонтальный шов.

Процесс осуществляется током, сила которого на 20% больше, чем амперы, используемые в дальнейшем. Длина прихваток обязана не превышать 20 мм, а их толщина должна быть в 2 раза меньше такого же параметра сварного шва.

Термическая обработка

Металл необходимо обязательно нагревать до основных сварочных работ, если он характеризуется повышенной чувствительностью к перепадам температур. Это мероприятие позволяет избежать деформационных процессов. Работа осуществляется при использовании газовой горелки.

Подогрев стыков особенно часто осуществляется при соединении труб. На необходимость выполнения мероприятия влияет марка стали. Если толщина стенок труб составляет 5-10 мм, тогда работа проводится электродами, имеющими рутиловое покрытие. Температура окружающей атмосферы не должна быть ниже -20 градусов. Когда толщина стенок труб превышает 10 мм, то в этом случае обязательно осуществляется термообработка.

Соблюдая требования к сборке и разделке кромок при подготовке металла к сварке, удается создавать качественные соединения металлических деталей. В соответствии с ГОСТ обязательно нужно выполнять подготовительные работы независимо от используемого сварочного аппарата и условий проведения операции.

https://www.youtube.com/watch?v=Ewo-qaPFLlw

Главная>>Способы сварки>>Ручная дуговая сварка>>Технология РДС Ч.1 Подготовка

Технология ручной дуговой сварки Ч.1 Подготовка металла под сварку

Технология ручной дуговой сварки включает в себя подготовку металла под сварку, выбор режимов сварки, технику ручной дуговой сварки (правильное выполнение сварных швов) и другие моменты. Начнём с подготовки металла под сварку.

Подготовка металла под ручную дуговую сварку проходит в несколько этапов: правку, разметку, резку, разделка кромок под сварку, гибку при необходимости, очистку кромок и участков металла, в непосредственной близости от них, а также сборку свариваемых деталей.

Правка металлов

Правку выполняют с целью устранения деформаций, присутствующих в прокатных материалах. Правка листового и сортового проката выполняется без подогрева на прессах или листоплавильных вальцах. Если степень деформации проката большая, правку производят в горячем состоянии.

Разметка металла под резку

При разметке на металл наносятся размеры детали. Выполнять разметку можно вручную, по шаблонам, оптическим способом или автоматическим, с помощью разметочно-маркировочных машин.

Разметка вручную, по шаблонам — процесс трудоёмкий и целесообразен в случаях единичного производства, или производства небольшой серии. Шаблоны для ручной разметки, обычно, изготавливают алюминиевые. При разметке используют линейку, угольник, чертилку и другие инструменты.

При оптическом способе разметки чертеж детали проецируют непосредственно на поверхность металла. Разметочно-маркировочные машины оснащены пневмокерном и размечают со скоростью до 10м/мин с погрешностью до 1мм. Управляются они при помощи программ.

Кроме того, существуют приспособления для мерной резки, а также машины для тепловой резки с фотокопировальным или программным управлением. Такие современные машины позволяют производить резку металлов, вообще, без разметки.

Резка металла

Резка металла подразделяется на механическую и термическую резку. Механическая резка происходит при механическом воздействии и выполняется на ножницах, отрезных станках, гильотинах, прессах и др.

Термическая резка производится за счёт термического воздействия (расплавления) металла. Может выполняться вручную, или специальными машинами, работающими по программе. При использовании таких машин, необходимость в предварительной разметке металла пропадает.

Термическая резка менее производительна, чем ручная. Но она гораздо более универсальна, т.к. позволяет получить детали практически любой конфигурации и любой толщины.

Подготовка сварных кромок

Подготовка сварных кромок происходит как термическим, так и механическим способами. Одностороннюю или двустороннюю разделку кромок можно выполнять одновременно, двумя или более резаками, расположенными под соответствующими углами.

Механическим способом кромки подготавливают на станках (обычно, фрезерных), путём выполнения фасок нужной формы. Также механическая обработка может выполняться, с целью обеспечить точность сборки свариваемых деталей. Термическая резка может выполняться вручную, либо при помощи программных машин.

Гибка металла

Гибка металла выполняется на специальных гибмашинах, прессах, или листогибочных вальцах. С помощью гибки, можно получить детали с цилиндрической или конической формой. Для получения заготовок сложной формы из листов, толщиной до 10мм, применяют холодную штамповку.

Очистка металла под сварку

Очистка металла под сварку производится с целью устранить различные загрязнения, остатки средств консервации, смазывающе-охлаждающие технические средства, ржавчину, заусенца, окалину или шлак. Очистка может производиться механическими или химическими способами. Очистка повышает свариваемость металлов, способствует увеньшению дефектов в сварных швах и, тем самым, положительно влияет на качество сварки.

Механические методы очистки свариваемого металла

К механическим методам очистки можно отнести пескоструйную, дробеструйную и дробемётную обработки. А также зачистка при помощи металлических щёток, шлифовальных кругов, зачистка лентой, или специальными фрезами.

Химические методы очистки деталей под сварку

Химический способ очистки заключается в обезжиривании и травлении свариваемых деталей. Химические способы делятся на ванные и струйные. Ванный способ — когда детали погружают в ванны с различными растворами и выдерживают их там определённое время.

Струйный способ очистки состоит в том, что свариваемые детали обрабатывают струями различных растворов. Химические способы очистки дают хороший эффект, но применяются, главным образом, при сварке цветных металлов и сплавов. При сварке чёрных металлов чаще применяют механические методы очистки. Кроме очистки, очищенные кромки грунтуют, или пассивируют, чтобы защитить их от коррозии.

Сборка деталей под сварку

Сборка деталей производится с целью обеспечения необходимого взаимного пространственного расположения деталей, а также, для обеспечения требуемых зазоров под сварку.

Для увеличения производительности сборочных работ и для обеспечения точности сборки, используют различные приспособления (механические, пневматические или гидравлические прижимные механизмы, кондукторы, стенды и др.).

Сварные металлоконструкции часто собирают с помощью сварочных прихваток. Прихватки — короткие сварные швы, длиной 10-50мм. Прихватки позволяют зафиксировать свариваемые детали в нужном положении. При этом, сечение прихваточного шва составляет, примерно 1/3 от сечения основного шва. Прихватки выполняют на расстоянии 0,1-1м друг от друга.

Рекомендуем, также, перейти на следующую статью из цикла «Технология ручной дуговой сварки», под названием «Технология ручной дуговой сварки Ч.2 Выбор режимов ручной дуговой сварки».

Дополнительные материалы по теме:

Глава V. Техника ручной дуговой сварки

§ 26. Подготовка поверхности металла под сварку и требования к сборке металлических деталей перед сваркой

Подготовка поверхности металла под сварку. Подготовка

деталей под сварку заключается в правке, разметке, наметке, резке, подготовке кромок под сварку, холодной или горячей гибке.

Правку металла выполняют на станках или вручную. Листовой и полосовый металл правят на различных листо-правильных вальцах. Ручную правку металла, как правило, выполняют на чугунных или стальных правильных плитах ударами кувалды или ручным винтовым прессом. Угловую сталь правят на правильных вальцах (прессах). Двутавры и швеллеры правят на приводных или ручных правильных прессах.

Разметка — это такая операция, которая определяет конфигурацию будущей детали.

Механическую резку применяют для прямолинейного реза листов, иногда и для криволинейного реза листов при использовании для этой цели роликовых ножниц с дисковыми ножами. Углеродистые стали разрезаются кислородной и плазменно-дуговой резкой. По механизации эти способы могут быть ручными и механизированными. Для резки легированных сталей, цветных металлов может применяться кислороднофлюсовая или пламенно-дуговая резка.

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

Требования к сборке металлических деталей перед сваркой.

Применяемые сборочно-сварочные приспособления должны обеспечивать доступность к местам установки деталей, рукояткам фиксирующих и зажимных устройств, а также местам прихваток и 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 этого, сборочносварочные 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.

Сборку сварных конструкций, как правило, осуществляют либо по разметке, либо при помощи 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.

Приемы удержания металла при наложении корневого слоя шва. При выполнении корневого слоя шва основной трудностью является удержание расплавленного металла в сварочной ванне. Для предупреждения вытекания расплавленного металла из сварочной ванны применяют стальные, медные, керамические или асбестовые подкладки, устанавливаемые под корень шва; различного рода вставки между стыкуемыми кромками; обходятся без сквозного проплавления с последующей подрубкой и подваркой корня шва с противоположной стороны; флюсовые, флюсо-медные и газовые подушки, устанавливаемые под корень шва; при стыковой сварке — соединения «в замок»; специальные электроды, сварка которыми производится сверху вниз; импульсную дугу.

Подкладки позволяют увеличивать величину сварочного тока, способствуя сквозному проплавлению свариваемых кромок и обеспечивая при этом 100%-ный провар свариваемых деталей, а также задерживают и не позволяют расплавленному металлу вытекать из сварочной ванны и предупреждают образование прожогов. Для предупреждения вытекания расплавленного металла из сварочной ванны подкладки должны плотно прилегать к свариваемым кромкам.

Установление различного рода вставок между стыкуемыми кромками способствует удержанию металла в сварочной ванне и 100 %-ному проплавлению свариваемых кромок в корне шва.

Иногда по заранее продуманной технологии не делают сквозного проплавления свариваемых кромок, а затем с обратной стороны делают канавку пневмозубилом или шлифмашин- кой и накладывают подварочный шов, обеспечивая при этом 100%-ный провар свариваемых кромок в корне шва.

Расплавленный металл сварочной ванны в корне шва удерживают применением различных подушек. Флюсовые и флюсомедные подушки применяют при сварке под флюсом. Газовую подушку используют при ручной дуговой сварке, ручной и автоматической аргонодуговой сварке с использованием в качестве поддувочного газа аргона, азота или углекислого газа. Сущность газовой подушки состоит в том, что под расплавленный металл сварочной ванны подается один из выше упомянутых газов с избыточным давлением 0,5-2кПа.

Соединение «в замок» за счет металла одной из стыкуемых кромок позволяет избежать прожогов в корне шва.

Выполнение сварных швов в вертикальном положении сверху вниз специальными электродами, в составе покрытий которых имеются компоненты, увеличивающие в процессе сварки силу поверхностного натяжения металла, исключает прожоги в корне шва.

Импульсная дуга приводит к кратковременному расплавлению металла, поэтому металл корня сварного шва быстрее охлаждается и кристаллизуется. На остывающую порцию расплавленного металла накладывается новая, а так как дуга на некоторый промежуток времени прерывается и новый металл в это время не добавляется, то и не будет прожогов.