Разметка металла перед сваркой

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:

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.

Подготовка металла под сварку

Содержание:

1. Правка
2. Разметка
3. Резка
4. Зачистка
5. Подготовка кромок
6. Гибка
7. Фиксация
8. Сборка изделий
9. Подготовка оборудования
10. Интересное видео

Подготовка деталей к сварке — первый необходимый этап сварочного процесса. Можно применять дорогое оборудование, соблюдать все правила технологии, но, если на металлических поверхностях останутся лишние частицы, ржавчина, пятно масла, то это приведет к образованию дефектов. Подготовка сварного соединения включает в себя также разделку кромок, разметку поверхностей и их надежную фиксацию.

Необходимо помнить, что проще выполнить подготовку к сварке, чем потом решать трудоемкую задачу по ее переделке, которая к тому же не всегда является успешной.

Правка

При хранении и транспортировке части будущего сварного соединения могут потерять свою форму. К искажениям относятся:

• вмятины;
• выпучивания;
• коробление;
• волнистость;
• искривления.

Исправляют металл в холодном виде и при нагревании. Исправления нагретого металла проходят легче. Выполнять правку можно машинным способом и вручную. Машинный способ применяют в промышленности. Ручную правку удобно проводить, используя наковальню. Подходит и стальная или чугунная плиты большой толщины.

Для осуществления процесса правки необходимо подготовить слесарный инструмент. Возвращать исходную форму, прежде всего, можно при помощи молотка. Однако, подойдет не любой, а изготовленный из мягкого материала. В некоторых случаях можно использовать даже резиновый. Форма бойка предпочтительно круглая — квадратная оставит на металле следы. Поверхность бойка должна быть отполированной. Кроме молотка можно использовать деревянную или металлическую гладилку.

Выпуклость и волнообразность исправляют, ударяя по краям и постепенно двигаясь к центру. По мере приближения к центральной части ударяют чаще, но силу ударов уменьшают. Для корректировки тонких изделий целесообразно применять бруски-гладилки. Правка закаленного металла осуществляется рихтованным молотком.

Разметка

Подготовка металла под сварку включает в себя приведение в соответствие размеров деталей с указанными в чертежах. Прежде, чем приступать к резке, необходимо их разметить. Для разметки применяется острый предмет, мел, ручка, тонкий фломастер, карандаш. Из инструментов также понадобятся линейка, рулетка, угольник, штангенциркуль. При крупном производстве используются шаблоны.

Кроме контура деталей на металлической детали отмечают места сгибов.

Резка

Это является одним из самых важных этапов подготовки к металлу к сварке. Отрезанный в сторону уменьшения металлический элемент можно сразу отнести к браку. Хорошо еще, если существует возможность использовать его для других целей. Не слишком удачно, если требуется корректировка в несколько миллиметров, поскольку выполнить такой процесс достаточно трудно.

Инструменты для разрезания:

• ножницы по металлу;
• гильотина;
• болгарка.

Для толстых деталей можно использовать сварку. Для этого надо расплавить деталь, а потом удалять металл, чтобы получался не шов, а сквозное отверстие. Если двигаться по намеченной линии, получится разрез, хотя и не слишком аккуратный. Термическая резка применима для деталей различной конфигурации. Находят широкое применение дуговая сварка, кислородный резак.

В промышленном производстве применяют отрезные станки.

Зачистка

Подготовка металла к сварке включает его зачистку. Невыполнение этого этапа приведет к образованию дефектов. Даже небольшие частички грязи могут вызвать растрескивание детали, появление в структуре сварного шва пор, возникновению в металле очагов напряжения.

Очищение металлических поверхностей — это самый легкий подготовительный процесс, но очень важный. Особо сложных инструментов при этом не потребуется. Применяются щетки из металла, болгарки. На производстве к этому процессу подходят более серьезно и используют дробеструйные и пескоструйные аппараты.

Не следует забывать о необходимости удаления ржавчины, а также оксидной пленки, образование которой получается при контакте металла с кислородом воздуха. Для удаления следов краски и масляных пятен деталь небольшого размера можно погрузить в емкость с растворителем. Металлическую поверхность перед сваркой необходимо просушить.

Подготовка кромок

Для улучшения условий сварочного процесса производится обработка кромок изделия. Особенно это важно при сваривании толстых изделий. Подготовка кромок под сварку может производиться термическим и химическим способами. Результатом обработки является приобретение формы, способствующей лучшему соединению деталей. Разделка увеличивает ширину шва.

В промышленности используются фрезерные станки, специальные кромкострогальные, пневматические зубила, пламенная резка. Более простые варианты — шлифовка и вырубка. Для механической разделки применяют ножницы по металлу, болгарку, зубило, напильник. Главными параметрами являются скос, угол разделки, ширина зазора, величина притупления. Скос образуется при снятии под углом или закруглением части металла.

Если сварка производится под углом, то разделку кромок можно проводить только при толщине деталей больше 3 см. Важную роль наличие скоса играет, когда свариваются детали разной толщины. Иногда приходится прибегать к притуплению кромок. Это целесообразно, если они имеют на конце острую форму. Иначе это может вызвать образование прожогов, деформацию шва, создание дополнительного напряжения, уменьшение прочности соединения.

Разделки бывают только с одной стороны или двухсторонними. Различные типы скосов используют для разных соединений:

1. Односторонний скос одной или обеих кромок имеет вид буквы «V». Применяется в большом диапазоне толщин. Является наиболее популярным. При разделке обеих кромок угол составляет 60 градусов, а только одной — 50.
2. Двухсторонний скос обеих кромок напоминает букву «X». Применяется для изделий, имеющих толщину 10-60 мм. Угол — 60 градусов.
3. Скос в виде буквы «U» выполняется с одной стороны. Такую криволинейную форму используют для металлов с толщиной 20-60 мм. Для начинающих способ является сложным.
4. Скос в виде буквы «К» применяют редко. В этом случае для одной из кромок делают двухсторонний скос, а для второй — односторонний.

Обозначение на чертежах скоса «β», а угла раскрытия «α». Скос не должен иметь перепадов. Для контроля разделки могут применяться шаблоны.

Отдельный вариант — подготовка кромок под сварку труб. При этом процессе необходимо осуществлять контроль перпендикулярности торца трубы к ее оси. Требования изложены в нормативном документе РД 153-34.1-003-01. Общий угол раскрытия, образованный двумя круговыми кромками обеих труб — 60-70 градусов. Притупление делают на размере 2-2,5 мм.

Подготовка труб к сварке предполагает градацию согласно толщине стенок свариваемых труб. При небольшой величине применяются скосы, имеющие V-образную или X-образную форму. При более значительной толщине делают U-образный скос.

Подготовка труб под сварку предполагает также выбраковку. Сваривание недопустимо, если разница внутренних диаметров приготовленных для сваривания труб составляет более 3 мм. Если торцы имеют механические дефекты, то их подрезают.

Гибка

Подготовительно-сварочные работы включают при необходимости гибку металлов. Если детали имеют форму листов или полос, то находят применение листогибочные машины. Детали с профилем сгибают с помощью специальных прессов.

Если необходимо сделать сгибание небольшого диаметра, а также при большой толщине, то рекомендуется предварительный нагрев. Это сделает металл более податливым и усилий потребуется меньше.

Фиксация

Подготовка деталей под сварку включает их надежную фиксацию друг с другом. Это обеспечит правильное положение при сварке и убережет от их сдвига. Методом, гарантирующим надежную фиксацию, служит выполнение прихваток. Под этим понимаются небольшие швы, выполненные поперек соединения деталей.

Размер их сечения имеет ограничение — оно не должно превышать половины ширины шва. Длина каждой прихватки не более 2 см. Сборка трубопроводов предполагает выполнение более длинных прихваток. Расстояние между ними составляет от 10 до 80 см в зависимости от длины шва. Величина шага зависит также от толщины материалов. Для коротких швов применятся точечное соединение на их краях. Высота прихваток не должна быть слишком большой.

Маленькие швы предотвращают смещение деталей в соединениях, сохраняют постоянство величины зазора между ними и придают конструкции дополнительную жесткость. Особенно это важно для крупных соединений. Прихватки выполняются за один проход.

Прихватки делятся на временные, которые после выполнения сварочного шва удаляют, и те, которые остаются. Выполняют их на оборотной стороне соединения. Перед началом процесса необходимо сделать такую же очистку поверхностей, как и для выполнения основного шва.

Сборка изделий

Подготовка поверхности металла под сварку заканчивается их сборкой. Точность взаимного расположения будет влиять на качество соединения. Перед началом сборки проверяют все детали на соответствие их размеров требованиям чертежей. Для сборки могут использоваться шаблоны, а при серийном производстве используются кондукторы, которые облегчают процесс сборки.

Сборка под сварку проводится на специальных стендах. Допускается применение подпорок и струбцин. По мере формирования шва их убирают.

Подготовка оборудования

Помимо приведения в порядок металлических поверхностей необходимо позаботиться об оборудовании для сварки. Подготовка к работе сварочного полуавтомата или других аппаратов заключается в проверке их работоспособности и установке выбранных режимов.

Интересное видео

Как подготовить металл к сварке

Сварка – последний этап монтажа металлоконструкций. Процесс подготовки металла под сварку включает в себя несколько технологических операций. Сначала заготовки выкраивают из проката, придают им окончательную форму, изгибают под нужным углом. Для получения прочных соединений, однородных по структуре, во время подготовки деталей с поверхности удаляют окислы. Температура плавления оксидов обычно выше, чем у сплава. Если не снять верхнюю пленку, сложно будет сформировать ванну расплава.

Немаловажный этап подготовки – укладка заготовок будущей конструкции. Их надежно фиксируют, только затем приступают к сварке. В небольшом обзоре рассказывается об особенностях каждого из этапов подготовки деталей к работе.

Правка и очистка

Деформации, полученные при транспортировке проката, устраняют вручную с помощью молотка или кувалды. Если не получается, применяют ручной пресс: заготовку укладывают между толстыми пластинами, с усилием сжимают, стягивая пластины между собой. Важно придать поверхности первоначальную форму, иначе возникнут внутренние напряжения, сварное соединение не получится прочным.

Небольшие искривления тонких заготовок устраняют на мягкой подложке, для исправления сложных дефектов применяются:

• листоправильные станки;
• всевозможные прессы, создающие высокое давление.

Очистка – еще один этап подготовки заготовок, подразумевает удаление грязи, пыли с поверхности металла, скопившейся за время транспортировки или хранения на складе. Для удаления стойких загрязнений бывает нужна вода. Старую краску с б/у металла счищают пескоструйными аппаратами или шлифовальным инструментом, шкуркой.

Разметка

Следующий этап подготовки деталей для сварки проводится вручную или с помощью специальных устройств. Самые простые приспособления – керн, металлическая линейка и штангенциркуль. Поверхность металла предварительно грунтуют, чтобы хорошо были видны риски. При поточном производстве делают шаблоны, их накладывают, обводят.

Различают понятия «наметка» и разметка. Первая – создание предварительного контура, вторая подразумевает кернение по всему периметру, маркировку. Наметка нужна при использовании шаблонов. Его сначала обводят чертилкой, а затем контур проходят керном. При ручной разметке сразу проводят кернение.

Размечать заготовки вручную сложно и долго. Подготовка и сборка заготовок с использованием оптической или мерной резки предпочтительнее. Для разметки металла созданы разметно-маркировочные автоматы, они работают на основе оптики по заданной программе. Керн движется быстро, размеченный листовой прокат выезжает из автомата со скоростью до 10 метров в минуту.

Резка

Это обязательная процедура подготовки деталей, если сварка делается по чертежам. Для работы с металлом применяют различное оборудование:

• ручное (резак, ножницы по металлу), используется для простых геометрических форм из листового или ленточного проката;
• электроинструмент (пила, болгарка, дрель или шуруповерт с фрезой-насадкой);
• термическое (кислородный или газовый резак, дуговую сварку, плазмотрон), можно делать прямые и кривые резы.

Термическая резка состоит в расплавлении металла по заданному контуру. При поточном производстве используют полуавтоматы и автоматы.

При резке металла делают припуски для зачистки и разделки кромок. Раскрой ножницами – самый кропотливый и малопродуктивный. Сварщики чаще применяют термическую резку.

Зачистка

Технология зачистки металла перед сваркой подразумевает снятие:

• ржавчины, чтобы избежать включений в диффузном слое;
• следов смазки, масла, органика снижает качество сварки;
• заусенцы, частички металла, они могут стать причиной брака;
• загрязнения, ухудшают структуру шва;
• оксидный слой, он препятствует образованию ванны расплава.

Для зачистки используют металлические щетки, наждачную бумагу, напильник, любые абразивные инструменты. Даже незначительные включения в ванне расплава приводят к браку. Для снятия оксидов, обезжиривания цветных металлов применяют химические вещества: всевозможные растворители, спирт, кислоту. Для работы с алюминием, цветными и высоколегированными сплавами, берут новую щетку, чтобы в ней не было микрочастичек углеродистой стали. На отливках перед сваркой удаляют литейную корку, на штампованных заготовках – слой окалины.

Подготовка кромок

Толстостенные заготовки без предварительной подготовки тщательно не проварить, жидкий металл будет растекаться по поверхности, не проникая в стык. Соединение получится хрупким, при небольшой нагрузке сломается. Немаловажный момент подготовки – скругление острых краев. Необходимо сглаживать высоту металла 2 –3 мм в зависимости от толщины детали.

Подрезка кромок производится вручную, механически или с использованием горелок. Холодные технологии предпочтительнее, кромка получается ровнее. Тип и угол разделки зависит от применяемых расходников, вида сварочного оборудования. Размеры кромок указаны в соответствующих ГОСТах.

Цель подготовки кромок к сварке – обеспечить доступ к корню шва. У тонкостенных заготовок толщиной до 3 мм только выравнивают торцы. С зазором до 2 мм проваривают 4 мм детали, если они толще, швы делают с двух сторон. На кромках толстостенных деталей снимают фаску или делают скос. Для односторонней сварки стыки делают в виде буквы V или U, при двухсторонней – в форме Х или К. Величина угла сопряжения от 45 до 60°. Если сваривают детали разной толщины, срезают только толстостенную заготовку. Важно правильно выбрать угол скоса, от него зависит:

• глубина проварки металла;
• величина шовного валика;
• расход электродов или наплавочной проволоки.

Подрезка кромок производится вручную, механически или с использованием горелок.

Гибка

Существуют ограничения, связанные с хрупкостью металлов. Радиус сгиба должен превышать толщину профиля иди детали в 25 раз, иначе возможны растрескивания, надломы. С толстостенными заготовками холодным методом не справиться, применяются методы горячей деформации в условиях производства или кузни. Обработка кромок перед горячим деформированием не делается, детали доводят после гибки.

Добиться точного угла сгиба вручную сложно. Это – механизированный этап подготовки металла. Листовой прокат пропускают через гибочные вальцы, гибочные автоматы. Холодная гибка применяется после предварительной подготовки изделий под сварку: снятия кромок, разметки, рассверливания отверстий, если они есть в чертежах или нужны для сборки конструкции.

Толстые полосы последовательно пропускают через 3-валковые или 4-валковые станки. Для придания формы профилю применяют правильно-гибочные прессы.

Сборка деталей под сварку

Подготовленные заготовки нужно зафиксировать в определенном положении. Это касается плоских и объемных конструкций. Заготовки надежно скрепляют, чтобы избежать деформации при сварке.

Величина зазора зависит от линейного расширения сплава. При сборке деталей под сварку придерживаются нескольких правил:

• к рабочей зоне должен быть максимально свободный доступ;
• сопряжения укрепляют специальными приспособлениями так, чтобы исключить сдвиг;
• все повороты, изменения положения конструкции в пространстве сводятся к минимуму;
• сборка под сварку сложных конструкций осуществляется поэтапно;
• жесткую фиксацию обеспечивают прихватки на расстоянии 30–80 см друг от друга или беглый шов;
• полужесткую или временную – струбцина, магнитные уголки, клинья, планочные гребенки, другие приспособления;
• объемные связи закрепляют болтовыми соединениями.

Прихватка – небольшой шов длиной от 50 до 100 мм, производится расходными материалами, приготовленными для работы. Если используется защитная атмосфера, прихватки тоже делаются в облаке газа. Детали при подготовке желательно соединять с противоположной основному шву стороны. Если прихватки сделаны снаружи, перед сваркой их хорошо зачищают, снимают окалину и верхний оксидный слой. Удобно использовать специальное устройство для точечной сварки, в месте контакта образуется однородный слой.

При подготовке заготовок сложной геометрической формы вместо прихваток делается беглый шов, не превышающий по глубине половины основного. Он зачищается при обработке корня основного шва.

Сборка предусматривает непроизводительные расходы, потерю времени, сил. Однако от надежности положения заготовок зависит прочность металлоконструкции.

Подготовка труб под сварку

Подготовка фрагментов проводится так, чтобы исключить осевое смещение. Для подготовки нержавеющих и толстостенных труб нужны заводские условия. Марка стали влияет на глубину разделки торцов, угол снимаемой фаски

Трубы из углеродистой и низколегированной стали обрабатывают вручную холодным способом. Последовательность операций такая же, как при работе с плоскими деталями. Для резки используют несколько вариантов:

• делают раскрой ножницами по металлу;
• используют циркулярную пилу, насадку-фрезу или болгарку;
• применяют газовый резак.

Процесс подготовки металла к сварке заключается в обработке торцов, сглаживании кромок, снятии фасок, если стенка толще 3 мм.

Для любого вида сварки металл предварительно зачищают по всей окружности. Только для специальных электродов по ржавчине допускается варить металл без зачистки.

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».

Подготавливаем металл к сварке

Сварка металлических заготовок – это не только работа с электродом или газовой горелкой. Это несколько позиций, которые влияют на качество конечного результата. А именно: подготовка металла к сварке, настройка сварочного аппарата с выбором режима сваривания и, конечно, техника проведения самого процесса. Есть еще несколько моментов, но они менее значительны.

Итак, что входит в понятие – подготовка деталей к сварке. Здесь достаточно большой список операций, с помощью которых облегчается сам процесс и увеличивается качественная характеристика сварного шва. В подготовительный процесс перед соединением металлических заготовок входит:

• правка;
• разметка;
• при необходимости гибка заготовок;
• разделка и чистка кромок свариваемых деталей;
• сборка конструкций перед началом соединения.

Все операции значимые, поэтому надо более детально разобрать их.

Правка металлических заготовок

Нередко металлические профили разного типа поступают на объекты или в цеха в деформированном виде. Подчас это случается при их транспортировке или при проведении погрузо-разгрузочных работ. Стыковать в плоскости сваривания их очень сложно. А это снижает качество сварного шва и конфигурацию сваренной конструкции. Поэтому правка таких профилей – важнейшая операция.

Ее делать можно на холодном металле или с подогревом (газосваркой). Все зависит от сложности деформированных частей и их размеров. Есть два вида правки: ручная и при помощи специальных приспособлений. В первом случае для этого используются кувалда, молоток или специальный ручной пресс. Кувалдой или молотком можно править, используя чугунные или стальные плиты, на которых и проводится сам процесс. Ручной пресс представляет собой винтовое устройство с двумя плитами, между которыми и укладывается деформированная часть профиля. Зажимая винтом плиты между собой, создается давление, которое и выправляет заготовку под сварку.

В качестве специальных приспособлений необходимо отметить листоплавильные валки или пресса разного вида. Все они воздействуют на металлические изделия при помощи электродвигателей, мощность которых передается через редукторы, что увеличивает давление на деформированную часть заготовок.

Разметка заготовок

Понятно, что нередко металлические профили по длине не совпадают с размерами необходимых в конструкции деталей. Поэтому их необходимо подрезать под нужные размеры. Очень часто даже срезаются части заготовок не в продольной плоскости, а в поперечной. Перед резкой на профили наносятся те самые нужные размеры.

Существует несколько способов нанесения, которые отличаются друг от друга использованием разных устройств.

• Ручной способ. Обычно для этого используют простые измерительные инструменты типа рулетка, линейка, штангенциркуль и так далее. Если производится сварка нескольких однотипных деталей (мелкосерийная партия), то разметка проводится по заранее изготовленным шаблонам. Не самый лучший вариант, потому что трудоемок, с малой скоростью проведения. Кстати, чаще всего шаблоны изготавливаются из алюминиевых листов или профиля.
• Оптический. Для этого используются разметно-маркировочные машины, которые программируются по заранее установленным размерам для определенной конструкции. В состав аппарата входит пневматический керн, который и наносит разметку. Необходимо отметить, что скорость нанесения таких машин – 10 м/мин.
• Существуют специальные машины, которые, в принципе, разметку на металлические профили не наносят. В них заложена программа, которая определяет конфигурацию и размеры отрезаемых частей заготовок. В аппарат вводят металлический профиль, и он сразу режет его под необходимую форму. Данная технология называется мерная резка.

Резка металлических профилей

В процессе подготовки деталей под сварку резка металла является одной из важнейших подготовительных операций. Как уже было сказано выше, подогнать профиль под необходимый размер без резки не получится.

Этот непростой процесс делится по технологии проведения на две категории: механическая и термическая. В первом случае – это механическое воздействие при помощи различных инструментов, к которым можно отнести ручные и механические (электрические или пневматические). К первой группе относятся ножовка и ножницы по металлу, болгарка. Ко второй гильотина, отрезные станки разных моделей, пресса и так далее.

Термическая резка – это, по сути, расплавление металла по нанесенной разметке. Ее также можно выполнять вручную, используя кислородный резак, плазматрон, дуговую сварку и прочие способы, или при помощи станков и аппаратов в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Термическая технология резки металлов считается универсальной, потому что с ее помощью можно делать рез в разных плоскостях и в разных направлениях (прямолинейно и криволинейно).

Подготовка кромок под сварку

Чистота и конфигурация кромок – очень важная составляющая сварочного процесса. Что касается конфигурации кромок, то они могут быть плоскими, V -образными и Х-образными. Первые чаще всего используются для стыковки тонких заготовок, вторые и третьи для толстых.

Подрезать кромки можно ручными инструментами или на станках. Это так сказать, холодный вариант. Термический – при помощи горелок вручную или на автоматах. Холодная подготовка кромок – это подрезка фасок профилей. Для габаритных заготовок используют фрезерные станки, фаски небольших деталей изготавливают различными ручными инструментами. Необходимо отметить, что кромки, изготовленные по-холодному, более качественные. При этом точность сборки свариваемой конструкции в разы выше. Фаски после термической обработки иногда необходимо доработать до нужной формы и размеров.

Что касается чистоты, то необходимо обозначить, что любые металлы при соприкосновении с воздухом, начинают окисляться. На поверхности свариваемых поверхностей образуется оксидная пленка, которая является жаростойкой. Так вот от нее и необходимо избавиться. Поэтому перед началом сварочных работ кромки и прилегающие к ним участки зачищаются железной щеткой вручную или с помощью болгарки. Если торцы свариваемых кромок имеют пятна масла или жира, то правило номер один – все это нужно еще и обезжирить, применяя любой растворитель.

В промышленных условиях чистка может производиться песко- или дробеструйными аппаратами. А химическая чистка с погружением деталей в ванну с химикатами, где заготовка должна пролежать определенное время. Есть и струйный способ очистки, когда химические растворы подаются на фаски струей под давлением.

Обычно химическая чистка металлических заготовок производится, когда нужна подготовка заготовок из цветных металлов, механическая для черных стальных деталей.

Сборка деталей

Последний этап в таком процессе, как подготовка металла под сварку, это сборка деталей, которая обеспечит их пространственное расположение, а также необходимые зазоры для сваривания. Очень часто для сборки используются различные шаблоны, стенды, прижимные устройства, кондукторы и прочие приспособления. Их основная задача – состыковать две заготовки в необходимой плоскости.

После чего обычно по линии соединения производится прихватка. Это, когда шов не проваривается полностью, а соединение производится короткими (нередко точечными) сварными швами. Длина такого шва не более 50 мм. Провар производится на треть глубина основного корня, расстояние между ними 10-100 см.

Подготовка труб

Подходить к подготовке стыков труб под сварку нужно также ответственно, особенно к тем, которые укладываются в трубопровод, работающим под большим давлением. На что необходимо обратить внимание.

• Трубы из углеродистой и низколегированной стали под аргонодуговую ручную сварку надо обрабатывать только механическим холодным способом.
• После термической резки фасок проводится доработка механическим способом. Глубина снятия металла зависит от марки стали.
• Кромки должны быть без перепадов, острых углов, заусенец и вырывов.
• Торец обязательно перед свариванием проверяется на перпендикулярность.
• Проверяется толщина стенок, она должна быть одинаковой по всей окружности соединяемых торцов двух труб.

Как видите, сварочно-подготовительный процесс – это достаточно серьезное мероприятие, в которое входит большое количество различных операций. На них выделяется немало времени, но подчас именно они гарантируют качество конечного результата.