Разделка кромок под сварку
Разделка кромок выполняется при сваривании металлических конструкций толщиной от 5 мм. Это следует воспринимать не как пожелание, а как необходимое условие потому, что такой порядок предусмотрен ГОСТом. Только такой подход к свариванию может обеспечить качественный шов и надежность сваренной конструкции.
Разделка кромок выполняется при сваривании металлических конструкций толщиной от 5 мм. Это следует воспринимать не как пожелание, а как необходимое условие потому, что такой порядок предусмотрен ГОСТом. Только такой подход к свариванию может обеспечить качественный шов и надежность сваренной конструкции. Квалифицированные сварщики обязаны владеть этими знаниями и применять их на практике. ГОСТы существуют для каждого вида сварки. В ГОСТе 5264-80 на ручную дуговую сварку описаны формы кромок для всех типов соединений:
Назначение разделки кромок под сварку
Разделка позволяет решить две основные задачи: провар по всей толщине листа и качественный провар корня шва. Скос, создаваемый при разделке, обеспечивает плавный переход от одной детали к другой, что снижает механические напряжения. Без правильно выполненного скоса электрод не сможет пройти к корню шва и осуществить полноценный провар. Отдельным вопросом стоит разделка при сваривании труб и сосудов, а также приваривание к трубам отводов и штуцеров.
Подготовка кромок под сварку
Процесс подготовки кромок под сварку можно условно разделить на два этапа: зачистку и разделку. Зачистка производится с целью удаления всех посторонних включений и мелких дефектов поверхности детали. Обработка кромок ведется до металлического блеска поверхности. Деталь зачищают с обоих сторон полосой до 20 мм. Далее проводят зачистку торцов и притуплений.
При небольших объемах работ зачистку производят ручными металлическими щетками, напильниками и шлифовальной бумагой. Места, загрязненные маслом и консервирующими составами, соскребаются скребками и протираются растворителями. При больших объемах работ применяют механические проволочные щетки или пескоструйные аппараты. С загрязнениями борются путем протравливания в растворах щелочей и кислот, с последующим промыванием чистой водой.
Разделка кромок
В зависимости от толщины свариваемого металла, разделка осуществляется либо с одной, либо с двух сторон. В любом варианте скосы выполняются без острой кромки, и на последних миллиметрах делают притупление, добиваясь плоской кромки. Разделка может производиться средствами механической обработки с применением следующих операций:
Прямые стыки подготавливаются на строгальных станках. Поступательное движение резца позволяет снять лишний металл и получить необходимую форму. Несколько сложнее обрабатывать швы криволинейной формы. В таких случаях приходится применять фрезерные станки. Движением фрезы можно управлять вручную, но чаще используются специальные программы. Таким образом, обработка происходит быстрее и точнее. При сложной конфигурации шва ручное управление движением фрезы невозможно.
При подготовке изделий, которые невозможно установить на станок из-за больших размеров или особенностей формы, используют переносные кромкосниматели. Они устанавливаются непосредственно на заготовке и обрабатывают её. Как нетрудно догадаться, форма и качество поверхности фаски оставляют желать лучшего, и заготовка требует дополнительной обработки.
Абразивная обработка применяется как дополнительная после фрезерования и скалывания, а также при удалении с поверхности незначительных изъянов на мелких деталях.
При разделке кромок термическими методами применяют:
Применение газовой резки к легированным сталям ограничено образованием на поверхности кромки трудноудалимых карбидов. Этот вид резки применяется, в основном, для подготовки изделий из углеродистых сталей. Намного качественнее работает плазменная резка. Высокая температура плазмы позволяет получить качественную кромку на заготовках из любых материалов. Лазерная резка пока встречается крайне редко, дает великолепные результаты, но стоит очень дорого, поэтому применяется только для разделки швов на самых ответственных изделиях.
Применяются следующие формы скосов кромок: V-образная, X-образная, U-образная и K-образная.
V-образная форма
Это самый популярный вид разделки. Популярность легко объясняется сравнительной простотой исполнения и возможностью применения на металлах различной толщины.
X-образная форма
Применяют при сварке толстостенных металлов.
U-образная форма
Этот сложный для выполнения скос применяется для сварки толстостенных металлов. Наиболее часто его применяют при ручной дуговой сварке, так как здесь получается существенная экономия электродов.
К – образный скос применяется крайне редко. Напоминает собой Х – образный скос, выполненный на одной половине заготовки.
Разделка кромок под сварку труб
Разделку производят только для толстостенных труб. Трубы имеющие стенки толщиной до 5 мм. свариваются без разделки. В таком случае ограничиваются только зачисткой проволочными щетками. При больших объемах производства могут применяться шлифовальные машинки или пескоструйные аппараты.
Важно, чтобы расстояния между швами на трубе были не менее 200 мм. Сварку начинают с 3 – 4 прихваток по всему диаметру трубы. При этом стараются выдержать зазор между стыками труб. Величина зазора определяется видом сварки:
В процессе подготовки к сварке необходимо уделить внимание проверке готовности фасок. Концы труб должны быть зачищены на 20 мм. с двух сторон и очищены от грязи, масла и консервирующих смесей.
Разделка кромок под сварку
Прежде, чем сваривать заготовки, их кромкам придают определенную форму. Такая операция называется «разделка». Ее выполняют на изделиях средней и большой толщины для того, чтобы:
Разделка кромок увеличивает зону шва и, соответственно, расход сварочных материалов. Наименьший расход наблюдается в том случае, когда кромки не разделывается вовсе. Сварка идет без разделочной подготовки. При малых толщинах применяют отбортовку. При подготовке к сварке делают фаски различной формы, одно- и двухсторонние. Прямолинейные односторонние скосы легче всего заваривать. Фаски сложной формы требуют доступа сварщика к лицевой и изнаночной сторонам конструкции.
Для чего выполняется, цель подготовки и зачистки
Перед выполнением подготовки торцы подлежат обязательной зачистке. Зачистка разделяется на две стадии:
Если проводить сварочные работы без предварительной зачистки, то загрязнения, попавшие в шовный материал, существенно снизят его прочность и долговечность.
После зачистки поверхности можно приступать к разделке кромок под сварку. Она проводится для того, чтобы дать электроду или горелке доступ ко всей сварочной зоне. Особенно это важно для толстостенных конструкций, которые приходится проваривать в несколько проходов. Основная цель разделочных операций — обеспечение глубокого и полного провара по всей глубине и длине шва.
Различают несколько разновидностей подготовительных работ:
После проведения комплекса подготовительных операций приступают к собственно разделке кромок.
Различают следующие виды разделки кромок:
По форме скоса выделяют такие типы разделки кромок под сварку, как:
Правильно выполненная подготовка под сварку помогает сформировать сварочную ванну наилучшей формы, обеспечит плавное соединение двух заготовок, минимизирует возникающие после кристаллизации внутренние напряжения.
Важно отметить, что скосы не должны заканчиваться острой кромкой. В этом случае возникает вероятность локальных непроваров или прожогов.
На последних 2-3 миллиметрах кромку делаю плоской, формируя так называемое притупление.
Оборудование для механической разделки
В ходе механической обработке стыков чаще других используются следующие операции:
Для каждой группы операций применяется свое специализированное оборудование.
Сенсорно-механическое устройство для подготовки кромок
Для подготовки прямых стыков используются строгальные станки. Резец из высокопрочной инструментальной стали устанавливается под необходимым углом и совершает возвратно- поступательный движения вдоль торца, снимая за каждый проход небольшой слой металла. Механизированная система подачи резца перемешает его немного ниже перед началом очередного прохода. Станки отличаются простотой устройства, надежностью и низкой себестоимостью операции.
Если же линия шва криволинейная, приходится применять специализированные фрезеровальные станки. Фреза, закрепленная в шпинделе под углом, движется под управлением рабочей программы вдоль линии шва, снимая необходимую фаску. Эту операцию также можно выполнить и на универсальном обрабатывающем центре, но тогда себестоимость ее заметно возрастет.
Для разделки кромок при сварке заготовок, которые по своим размерам не помещаются на станок, а также для обработки стыков труб для магистральных трубопроводов, используют мобильные кромкоскалыватели. Они закрепляются на заготовке и работают методом долбления. По качеству поверхности и точности соблюдения размеров фаски получаются гораздо хуже, чем на стационарных станках. Им требуется дополнительная доводка.
Абразивная обработка используется при подготовке относительно небольших заготовок, а также для дополнительной доводки после фрезерования и скалывания. Обязательной шлифовке подлежат детали из нержавеющих и алюминиевых сплавов.
Скос под сварку труб трубопроводов
Сварка труб необходима в самых разных отраслях. Это и производство, и транспорт, и строительство. Отдельно стоят магистральные трубопроводы и жилищно — коммунальное хозяйство. Люди применяют в своей жизни большое количество типоразмеров труб, сделанных из разных материалов и эксплуатируемых в разных условиях. Различаются и требования по подготовке кромок. Иногда без нее можно обойтись, а иногда — это неотъемлемое требование для обеспечения качества и безопасности эксплуатации.
Государственный стандарт 16037-80 регламентирует способы и параметры подготовки к сварке стальных труб для различных видов и сочетаний свариваемых конструктивных элементов и их сочетаний. Стандарт предусматривает такие типы соединений, как:
Нормы, закрепленные в стандарте, являются обязательными к исполнению. Без их соблюдения нельзя говорить о качественной сварке и распространяются на электродуговую и газовую ее разновидность, включая применение флюсов и атмосферы защитных газов.
Виды соединения труб при сварке трубопровода
Предписывается в стандарте и механическая, и химическая зачистка поверхности перед сваркой.
Река труб большого диаметра должна осуществляться специализированным оборудованием. В случае применения ручного инструмента (УШМ) резать трубу следует по секторам, соблюдая требования правил безопасной работы.
Под отводы
Это вид соединения, позволяющего разделить поток в трубе (или соединить два потока). При подготовке сварки отвода с основной деталью делают скос одной или двух кромок под 45° к продольной оси. Если отвод присоединяется в стык, то заготовки должны быть равной толщины. Угловые присоединения допускается выполнять без фаски.
Под штуцеры
Это патрубок меньшего по отношению к основной трубе диаметра. Он вваривается в основную трубу и отводит из нее поток. Их также используют в качестве средства присоединения к основной трубе гибких шлангов. Штуцер соединяют с трубопроводом такими приемами:
Оба приема предусматривают односторонний не разделанный шов. Фаски формируются мехобработкой или газовым резаком.
Для сосудов и резервуаров
Металлические резервуары и сосуды представляют собой объекты повышенной опасности. Содержимое может быть химически активным, находиться под давлением или иметь высокую температуру. Из-за этого высококачественному соединению их деталей и формированию кромок труб под сварку всегда уделяется повышенное внимание.
Стандарт предписывает следующим условиям:
Стыкового соединения
В этом случае детали лежат в одной плоскости, а торцы их разделяет небольшой промежуток. В этом случае формируется прочный и долговечный шов, заготовки после сваривания практически становятся единым куском металла. Сваривание встык применяется для конструкций, к которым предъявляются высокие требования. Так выполняется, например, сварка труб при сборке плетей под магистральные трубопроводы.
Для заготовок толщиной до 3 мм достаточно выполнить отбортовку кромок. Если толщина 3-25 мм — делают фаску с одной стороны. При толщине от 26 до 60 мм потребуется двухсторонняя фаска на обеих деталях.
Угловых соединений
Это соединения, для которых угол между поверхностями более 30°. Угол разделки кромок зависит от угла между поверхностями.
Для них стандарт предусматривает следующие требования, исходя из толщины:
При толщинах 20-50 мм выполняют двустороннюю фаску обеих кромок.
Для двутавровой балки
Это металлический профиль, в сечении похожий на букву H Он обладает повышенной устойчивостью к изгибным напряжениям и является часто применяемым несущим элементом в машиностроении и строительстве. Соединяется с другими элементами с применением таврового шва. Разделка под сварку также зависит от толщины профиля:
Прокат большей толщины встречается редко, для него предусмотрены особые формы разделки и технологии сварочных работ.
Виды, типы, формы скосов для швов при ручной дуговой сварке
В ходе ручной электродуговой сварки используются следующие типы:
V-образная
прямая фаска с одной стороны используется для листового проката от 3 до 26 мм. Угол скоса определяется числом разделанных кромок:
X-образная
скашиваются две стороны листа 12-60 мм. Угол фаски – 60°.
V- и X-образное соединения
U-образная
Криволинейная фаска на одной из сторон рекомендуется для заготовок от 20 до 60 мм. Эффективен при ручной электродуговой сварке. В этом случае достигается существенная экономия сварочных материалов за счет формирования сварочной ванны оптимальной формы. Повышается также и скорость сварки. Все это положительно влияет на себестоимость сварочных операций.
Обозначения
Геометрические параметры разделки определяются конструктивными характеристиками соединяемых деталей. Влияет на них и диаметр электрода или сварочной проволоки. Угол скоса должен давать возможность доступа инструмента к корню шва.
Основными параметрами являются:
Для предотвращения прожога при малых (или нулевых) значениях притупления принимают следующие меры:
Конструкторы и технологи должны стремиться к соблюдению нормативных значений зазора и притупления. Применение любых дополнительных операций и специальных методов ведет к росту трудоемкости, снижению производительности и повышенному расходу сварочных материалов. Все это негативно влияет на производительность и себестоимость сварочных операций.
Способы разделки кромок
В ходе подготовительных работ применяются такие способы разделки кромок:
Способы разделки кромок под сварку
На заготовках, имеющих форму тел вращения, удобно формировать фаски на токарно — расточных станках.
Для криволинейных швов применяются специализированные фрезеровальные станки или универсальные обрабатывающие центры. Применение специализированного оборудования позволяет снизить себестоимость операции.
Для прямолинейных кромок доступен самый широкий выбор оборудования. Наиболее производительными и экономичными являются строгальные станки. Доступна также обработка фрезерованием и пневмошлифовка.
Дополнительная механическая обработка для выравнивания поверхности может проводиться вручную, с применением УШМ. Сохранилась также и доработка с применением зубила и напильника. К механизированным способам относят пескоструйную и дробеструйную обработку.
Правила подготовки изделий
Для любого метода сварки необходим комплекс подготовительных операций, направленных на выравнивание поверхности заготовки и ее очистку от слоя окислов, шлаков, окалины, ржавчины и других механических и химических загрязнений. В них входят:
Химическая очистка проводится для полного обезжиривания и удаления следов посторонних химических веществ в околошовной области, как минимум на 30 мм в каждую сторону от линии шва.
В качестве дополнительной операции по указаниям технологов может проводиться локальная или общая термообработка. Она предназначена для снятия внутренних напряжений, возникших на предыдущих стадиях обработки. Термообработка также может использоваться для улучшения таких характеристик материала, как прочность, упругость, пластичность и свариваемость.
Тщательное проведение подготовительных операций позволяет получить прочное, бездефектное и долговечное сварное соединение.
Разделку кромок, как правило, проводят после завершения комплекса подготовительных операций. Правильно выполненная разделка позволяет рассчитывать на качественный шов. Электрод (или проволока) должен иметь доступ к корневой области шва и выполнить глубокий и полный провар.
Кромки свариваемых заготовок проходят предсварочную подготовку одним из трех способов:
Если деталь перемещалась или хранилась, то после разделки следует выполнить повторное обезжиривание непосредственно пред началом сварочных работ.
В случае длительного хранения потребуется повторить и механическую зачистку для удаления окисной пленки, успевшей образоваться на поверхности.
Требования к готовым поверхностям
К поверхностям, подготовленным для сварки, предъявляются следующие требования:
Четкое выполнение этих требований дает возможность выполнить качественный, прочный и долговечный шов.
Под каким углом
Угол скоса измеряется между плоскостями скошенной кромки и торцом. Он определяется такими параметрами:
Особенности методов резки также влияют на величину угла.
Оборудование и инструмент
Для выполнения подготовительного блока операций доступно большое разнообразие оборудования:
Станки для обработки кромок
Для этой операции применяют как универсальные инструменты, так и специализированное оборудование. Выбор типа зависит от объема работ.
В качестве универсальных инструментов используются угловые шлифмашины, напильники, другой ручной слесарный инвентарь.
Представлены на рынке и специальные устройства — кромкорезы и фаскосниматели. Их применение экономически оправдано при подготовке больших объемах однотипных швов.
Станок для обработки кромок под сварку
Технология разделки кромок
Основа технологического процесса разделки кромок — это удаление части материала из зоны шва для обеспечения его однородности, прочности и долговечности. Металл удаляется механической обработкой или газовой резкой под определенным углом.
Если после обработки качество поверхности неудовлетворительное, то проводится дополнительная мехобработка.
В большинстве случаев скос не доходит до нижней кромки заготовки. Там оставляют притупление. Его назначение — снизить риск прожога металла и вытекания расплава из шва.
Мехобработка для заготовок, имеющих форму тел вращения, проводится на токарных станках.
Прямолинейные фаски снимают на строгальных или фрезеровальных станках. Применяются и установки для пневмошлифовки и долбежные станки. В отдельных случаях используются установки водяной резки под высоким давлением.
В условиях небольших мастерских поверхности под сварку обрабатывают ручным слесарным инструментом и дорабатывают напильником.
Кроме газовой резки, используются плазменные и лазерные установки. Они позволяют добиться высокой точности обработки и качества поверхности, формируя К-, V-, и Х-профили скоса.
Разделка трещин в металле перед сваркой
При ремонте трещин в изделиях также требуется их разделать. Обрабатывают их обязательно на всю глубину и по всей протяженности. Сквозные трещины разделывают с двух сторон, чтобы снизить потери металла и расход сварочных материалов для наплавки. Выполняют операцию одним из двух способов:
Углы трещины следует засверлить, чтобы снять внутренние механические напряжения и остановить дальнейшее распространение.
Разделка трещин в металле перед сваркой
Для деталей различной толщины
Для заготовок, различающихся по толщине, даются такие рекомендации:
Рекомендации сохраняют свою силу для заготовок разной формы и для разных видов швов.
Статья. Разделка металлических кромок под сварку.
При больших толщинах свариваемого металла трудно получить полный провар из-за того, что сварочная дуга не достает до корня шва. Доступ электрода на всю глубину соединения в этом случае достигается изменением формы свариваемых торцов заготовок, для чего перед сваркой делается разделка кромок. Их геометрия регламентирована стандартами и обеспечивает полное проплавление металла и минимальные остаточные напряжения в сварном соединении.
Подготовка заготовок под разделку
Необходимым условием получения качественного сварного соединения является тщательная подготовка металла листов, труб, профильного проката под разделку кромок. Предварительно производится входной контроль материалов, в процессе которого определяется необходимый объём подготовительных работ, который обычно включает следующие операции:
Стандартные размеры конструктивных элементов кромок предусматривают стыковую сварку изделий равной толщины, в то время как размеры имеющегося проката могут отличаться. Так допускаемая разность толщин листового проката составляет 1-4 мм для толщин тонкой детали 1-30 мм. При большей разности в толщинах свариваемых изделий на более толстой заготовке выполняется плавный скос для того, чтобы размеры обеих деталей в стыке совпадали. Приведение в соответствие наружных диаметров труб производится, как и для листового проката: снимают обточкой с конца большего диаметра фаску резцом под углом 13-17 градусов к оси трубы.
Финишной операцией подготовки является разметка или наметка и вырезание заготовки по чертежу. При разметке размеры детали переносят с чертежа на металлопрокат, для чего линию будущего реза обозначают кернением. При наметке применяют специальные шаблоны из фанеры или тонколистового металла и чертилки. Вырезку заготовки производят на ножницах или газовыми резаками. Если для изготовления заготовок применяется ручная газовая резка, то неровности на кромках листового проката устраняют на кромкострогальных станках, а торцы труб подвергают токарной обработке.
Обозначения на чертежах
Согласно нормативной документации геометрию подготовленных к сварке кромок, обозначают на чертежах латинскими символами:
Формы кромок
Разделка кромок позволяет сварить металл любой толщины. При разделке с торцов свариваемых деталей удаляют часть металла по специальной геометрической форме:
Для всех вышеперечисленных способов разделки кромок важно обеспечить, наряду с углом скоса, требуемые значения притупления с и зазора между кромками b. Размеры последних зависят от толщины металла свариваемых изделий, способа сварки (ручная дуговая, механизированная в среде углекислого газа и т.д.), режима сварки. При выборе зазора для качественной сварки наиболее важно не столько само значение зазора, как его постоянство по периметру сварного соединения.
Методы обработки кромок под разделку
Различают два способа разделки металлических кромок:
К механическому способу формирования сварочных металлических кромок относятся: фрезерование, строгание, шлифование, долбление, токарная обработка.
Достоинством механической разделки является высокое качество кромок, в том числе сложной формы и с требуемой шероховатостью для любых металлов. Недостатки: низкая производительность и сложность обработки крупногабаритных деталей.
Термический способ отличается более высокой производительностью и мобильностью при обработке крупных заготовок. Арсенал метода включает кислородную, плазменно-дуговую и воздушно-дуговую резку. Недостатки метода состоят в необходимости финишной зачистки поверхности реза механическим способом, ограниченность применения по типу металла (не применяют, например, при разделке нержавеющих сталей).
Оборудование для механической разделки кромок
По признакам мобильности применяемое оборудование разделяется на:
Наиболее распространенные станки для обработки сварочных кромок:
К передвижному оборудованию относятся кромкофрезерные машины, которые по принципу действия сходны с соответствующими станками, отличаясь от них необходимостью ручного перемещения машины относительно обрабатываемой заготовки. Их преимуществом является возможность обработки длинных деталей.
Переносное оборудование для разделки кромок представлено следующим ручным инструментом:
Разделка трещин в металле
Определяют положение концов трещины, которые фиксируют сверлением отверстий. Производят выборку металла в дефектной детали на глубину трещины. Кромкам выборки в металле в поперечном сечении придают чашеобразную форму разделки. При сквозной трещине в нижней части выборки оставляют слой металла толщиной 2,0-2,5 мм, выполняющего роль подкладки для шва заварки трещины. Этот слой для надёжности проверяют засверливанием сквозными отверстиями диаметром 2-2,5 мм вдоль трещины. Выборку предпочтительнее выполнять вырубкой, резанием или шлифованием. Допускается применение кислородной или воздушно-плазменной строжки с последующей механической обработкой поверхности выборки.
Контроль качества готовой поверхности
Подготовленные под сварку кромки должны быть зачищены в зависимости от типа сварного соединения на ширину 20-70 мм, после чего они проходят визуальный контроль, в процессе которого проверяется:
Измерительный контроль кромок под сварку проводится для оценки соответствия формы и размеров кромок нормативной документации и включает проверку: