Для того, чтобы добиться высокого качества сварного соединения и при этом обеспечить провар металла по всей его толщине, кромки металлических листов необходимо специальным образом подготовить, то есть, выполнить скос кромок. Эта операция является обязательной, если речь идет о металлических заготовках, толщина которых превышает 5 мм при ведении односторонней сварки и 8 мм при ведении двухсторонней сварки. При этом угол скоса кромки может быть различным - здесь все зависит от того, какой угол требуется для свободного доступа к вершине сварного шва и для ее полной проварки.

Виды скоса кромок при сварке.

Различают V-образный, Х-образный и К-образный скос кромок при сварке. Выбор каждого конкретного вида скоса зависит от толщины металла и от особых требований к сварному шву.

• V -образный скос - это односторонний скос одной или двух кромок. V-образный скос кромок выполняется при сварке металлических листов толщиной от 3 до 26 мм.
• Х-образный скос - это двухсторонний скос обеих кромок металла.
• О К-образном скосе кромок речь идет в том случае, если одна из свариваемых кромок имеет двухсторонний скос, а вторая - односторонний. И Х-образный, и К-образный скос кромок делают в том случае, когда сварке подвергаются металлические изделия толщиной от 12 до 40 мм.

Если ведется ручная дуговая сварка металлических листов толщиной от 20 до 60 мм, то также применяется и еще один вид скоса кромок - криволинейный U -образный скос . Делается такой скос кромок при сварке на одной или на обеих кромках свариваемых листов. Благодаря этому уменьшается объем наплавляемого металла, а это приводит к уменьшению расхода электродов, а также к повышению производительности труда сварщика.

Если же сварке подвергаются две металлических заготовки разной толщины, то кромка листа с большей толщиной скашивается больше, чем кромка второго листа.

Преимущества Х-образного скоса перед V-образным.

Х-образный двухсторонний скос обладает некоторыми преимуществами перед односторонним скосом:

1. при одинаковой толщине металлических заготовок объем наплавленного металла при двухстороннем скосе будет меньше в два раза, чем при одностороннем скосе;
2. из первого преимущества следует и второе - при двухстороннем скосе кромок уменьшается расход электродов и электроэнергии;
3. остаточное напряжение и деформация металла при двухстороннем скосе меньше, чем при одностороннем.

Все эти преимущества и являются причиной того, что двухсторонний скос применяют в большинстве случаев, когда речь идет о сварке металлических листов толщиной больше 12 мм. Правда в некоторых случаях сделать такой скос невозможно - например, мешает конструкция изделия или его размер, и тогда используется односторонний скос кромок.

Способы производства скоса кромок.

Скос кромок металлических заготовок может производиться различными способами:

• Срубание кромок с помощью ручного или пневматического зубила. Это самый грубый и самый неточный способ подготовки кромок к сварке. Его недостатком является то, что при применении зубила края кромок получаются очень неровными.
• Подготовка кромок на специальном оборудовании - кромкострогательных станках или фрезерных машинах. При применении этого способа подготовки кромок к сварке скос получается более ровным, а края кромок более чистыми.
• Применение для выполнения скоса кромок кислородной резки. Этот способ считается самым экономичным и производительным. Кислородный резак может быть как ручным, так и механическим. Здесь важно помнить, что после его применения на поверхности металла могут остаться шлаки и окалина - их следует удалить с помощью зубила или металлической щетки.

Дальнейшая подготовка кромок для сварки.

После выполнения скоса следует уделить особое внимание чистоте получившихся кромок. Если на поверхности кромок имеется какое-то загрязнение - например, абразивные элементы, оставшиеся после выполнения скосов, то при сварке, попадая в сварной шов, эти элементы существенно снижают его качественные характеристики. Именно поэтому перед началом ведения сварки скошенные кромки и прилегающие к ним участки металла (длиной примерно в 20-30 мм) очищаются от всех видов загрязнений, в том числе, от ржавчины, окалины, технических масел и шлаков, до появления на их поверхности металлического блеска. Кстати, для того, чтобы очистить поверхность металла от краски, окалины или технического масла, можно воспользоваться газовой горелкой. Краска и масло просто сгорят в ее пламени, а окалина отстанет от поверхности металла. А после того, как металл подвергнется нагреванию пламенем горелки, его поверхность необходимо дополнительно зачистить металлической щеткой.

После такой подготовки кромок производится сборка деталей перед сваркой. При этом необходимо следить за тем, чтобы все кромки располагались правильно, то есть с соблюдением необходимых зазоров и без перекосов. Для того чтобы в процессе дальнейшей сварки детали не сдвигались, перед ведением основной сварки лучше всего выполнить прихватку деталей, то есть единение деталей короткими сварными швами в нескольких местах. Прихватки располагаются на расстоянии 300-500 мм друг от друга, а длина прихватки составляет примерно 5 мм при сварке листов тонкого металла и 20-30 мм при сварке листов из толстого металла.

Подготовка кромок металла под сварку делается с целью обеспечения полного провара металла по всей его толщине и получения: доброкачественного сварного соединения.

Различные виды подготовки кромок металла при сварке стыковых швов показаны на фиг. 49. Скос кромок делается для металла толщиной свыше 5 мм. Угол скоса 70-90° выбирают из расчета возможности свободного доступа к вершине шва и ее проварки.

Скос кромок можно производить различными способами. Самым грубым и малопроизводительным из них является срубание кромок ручным или пневматическим зубилом. При этом способе края кромок получаются неровные. Наиболее ровные и чистые кромки получаются при изготовлении их на специальных кромкострогальных или фрезерных станках. Применение кислородной резки, ручной или механизированной, для скоса кромок является самым экономичным. Шлаки и окалина, остающиеся после кислородной резки, должны быть удалены с помощью зубила и стальной щетки.

Следует уделять большое внимание чистоте кромок, так как загрязненная поверхность кромок металла приводит к плохому провару и образованию в сварном шве неметаллических включений. Поэтому перед сваркой кромки, а также соседние с каждой кромкой участки на ширину 20-30 мм должны очищаться до металлического блеска от окалины, ржавчины, масла, краски и других загрязнений. Очистка от окалины, краски и масла может осуществляться непосредственно пламенем сварочной горелки. При этом окалина отстает от металла, а масло и краска сгорают. После нагрева пламенем поверхность зачищается стальной щеткой.

При сборке деталей под сварку нужно следить за тем, чтобы кромки правильно располагались одна относительно другой, чтобы выдерживались установленные зазоры, не было перекосов и т. д.

Для того чтобы в процессе сварки установленные зазоры и положение деталей не изменялись, перед сваркой делают предварительную прихватку деталей, т. е. свариваемые детали соединяют друг с другом в нескольких местах короткими швами. Длину прихваток и расстояние между ними выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и длины шва. При сварке тонкого металла и коротких швах длина прихваток может быть не более 5 мм. При сварке толстого металла и значительных длинах швов длина прихватки может быть 20-30 мм при расстоянии между ними 300-500 мм. Прихватку следует производить на тех же режимах сварки, что и сварку самого шва, тщательно проваривая участок прихватки. В случае сварки деталей значительной толщины прихватка может заполнять разделку примерно на 2/3 ее глубины.

Порядок постановки прихваток имеет важное значение, особенно при сварке длинных швов.

Подготовка кромок сварных соединений. Машины термической резки.

I. Введение. Необходимость разделки кромок сварных соединений
Как известно, основными типами сварных соединений, выполняемых электродуговой сваркой плавлением, являются стыковые, угловые, тавровые и нахлёсточные.
При сварке плавлением металла толщиной более 5 мм наибольшей проблемой является получение гарантированного сплошного проплавления. При сварке SAW (автоматической сварке под флюсом) за счет большого тока сварки и высокой скорости подачи присадочной проволоки сплошное проплавление удается получить при толщинах листов до 20 мм, а при сварке на медной формирующей подкладке - и до 30 мм. Однако при сварке ММА (ручной сварке штучным электродом) и MIG/MAG (полуавтоматической сварке в защитных газах) толщина металла 5 мм является пределом, после которого добиться гарантированного проплавления под силу только сварщику высокой квалификации даже при условии применения многопроходной или двусторонней сварке.
Поэтому нормативной документацией устанавливается необходимость выполнения специальной разделки кромок свариваемых листов. Такая разделка выполняется как для стыковых, так и для угловых и тавровых соединений. Весьма важным обстоятельством является и то, что применение разделки кромок свариваемых деталей частот позволяет заменить двустороннюю сварку на одностороннюю, позволяя избежать излишнего тепловложения в металл, и устранить кантовку свариваемых изделий. Это особенно важно при сварке крупногабаритных конструкций и изделий сложной формы с пересекающимися сварными швами в нескольких плоскостях, таких как фермы, балки мостов, судовые конструкции.

I-образная соединение без разделки кромок (носит также название щелевой разделки)
К-образная с прямым одинарным скосом обеих кромок на одной детали с притуплением или без притупления кромки
V-образная с прямым одинарным скосом одной кромки на двух свариваемых деталях без притупления кромки
Y-образная с прямым одинарным скосом одной кромки на двух свариваемых деталях с притуплением кромки
Х-образная с прямым одинарным или двойным скосом обеих кромок на двух свариваемых деталях с притуплением или без притупления кромки
J-образная с криволинейным скосом одной кромки на одной свариваемой детали с притуплением кромки
U-образная с криволинейным скосом одной кромки на двух свариваемых деталях с притуплением кромки
J- и U-образная разделки могут быть односторонними и двусторонними. Чаще всего применяются К-, Y- и Х-образные разделки с одинарным скосом кромок, как более простые в изготовлении (впрочем Y-образную разделку в обиходе обычно называют V-образной). Также существуют формы разделок с прямыми кромками с двойным скосом. Виды различных разделок представлены на Рис. 2 - 7.
Система ГОСТ устанавливает различные формы разделки кромок и формы поперечного сечения сварного шва листовых деталей для различных толщин свариваемых деталей, видов соединений (стыковые, угловые, тавровые) и методов дуговой сварки:
ГОСТ 5264-80 Ручная электродуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 14771-82 Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
ГОСТ 8713-82 Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
ГОСТ 16098-80 Соединения сварные из двухслойной коррозионно-стойкой стали. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
ГОСТ 11534-75 Ручная электродуговая сварка. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
ГОСТ 14806-80 Соединения сварные. Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
ГОСТ 27580-88 Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов в инертных газах. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
ГОСТ 11533-75 Автоматическая сварка под флюсом. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

Как видно из Рис. 8 и 9, важнейшими элементами подготовленных кромок, устанавливаемыми стандартами, являются угол разделки и величина притупления. Для стыковых соединений с К-, V-, и Х-образными разделками с одинарным скосом кромки угол разделки установлен 50º±5º или 27º±3º, а для соединений с подкладной пластиной - 10º÷12º. Размеры этих элементов определяют форму сварного шва и влияют на величину площади его поперечного сечения. Таким образом, угол разделки и величина притупления напрямую определяют глубину и характер сплошного проплавления, что определяет качество получаемого сварного шва.

II. Методы резки скоса кромок сварных соединений.
Сегодня в технологии подготовке скоса кромок под сварку применяются как термические, так и механические методы резки.
Термические методы - газокислородная (газопламенная), плазменная и лазерная резка.
Механические методы:
- фрезерная обработка скоса кромки,
- строгание скоса кромки,
- резка скоса кромки абразивными кругами,
- резка скоса кромки кромкорезами долбежного типа.

2.1. Термическая резка скоса кромок

Применение термической резки требует подготовленного персонала и специальных мер безопасности, главным образом из-за своей пожароопасности. Возможна резка фаски для К-, V-, и Х-образные разделки с одинарным скосом кромки. Специалистам понятно, что качество кромок, подготовленных с помощью ручной термической резки, практически никогда не соответствует требованиям ГОСТ, и кромки нуждаются в последующей обработке (как минимум зачистка грата абразивными кругами или проволочными щетками).
Газокислородная резка легированных сталей осложнена тем, что во время сгорания углеводородных газов (пропана, ацетилена) в атмосфере кислорода образуется свободный углерод и угарный газ, которые, вступая во взаимодействие с легирующими элементами (прежде всего хромом и никелем), образуют тугоплавкие карбиды; удаление карбидов из зоны резки при температурах газокислородного пламени практически невозможно. Поэтому газокислородная резка, к примеру, нержавеющих хромоникелевых сталей практически невозможна.
Плазменная резка - практически единственный способ выполнять качественную резку высоколегированных сталей и алюминиевых сплавов.
При использовании машинной резки (особенно портальных машин термической резки с ЧПУ), качество кромок выше и размеры элементов разделки могут полностью соответствовать требованиям стандартов. Однако при термической резке (особенно легированных сталей) происходит интенсивное изменение химического состава и свойств поверхностного слоя реза - науглероживание, азотирование, появление рыхлостей - а также интенсивные деформации вырезанных деталей при больших толщинах металла. Рез зачастую требует зачистки для снятия дефектного поверхностного слоя, а полученная кромка имеет пониженную свариваемость и при сварке требует сварщика высокой квалификации (не ниже 5 разряда), особенно, если сварная деталь ответственная и сварное соединение подвергается неразрушающему контролю. Применение в качестве плазмообразующего газа газовых смесей типа Ar/He2, Ar/H2, N2/H2 или хотя бы кислорода существенно снижает степень науглероживания и азотирование поверхностного слоя и делает требования последующей механической зачистки реза неактуальными.
Лазерная резка применяется для весьма ограниченного диапазона толщин из-за высокой стоимости лазеров большой мощности и сложности систем фокусировки и наведения. Так как наиболее оптимальные для лазерной резки толщины лежат в пределах от 0,5 мм до 10 мм, то необходимость в резке скоса кромки для них практически отсутствует. Ручная лазерная резка, очевидно, еще долгое время будет невозможна из-за большой массы оптических головок и высокой опасности для операторов.

2.2. Механическая резка скоса кромок

Механическая обработка позволяет получить поверхность кромки с максимально высокой точностью и качеством поверхности. После механической резки на поверхности кромки отсутствуют задиры, которые могут явиться причиной появления непроваров. Большим преимуществом механической резки является возможность получения прямых кромок с двойным скосом и кромок для J- и U-образная разделки.
Однако механическая обработка имеет много ограничений:
- низкая производительность процесса из-за существования предельной глубины обработки,
- сложность обработки кромок деталей больших размеров,
- сложность обработки деталей криволинейной формы,
- необходимость кантовки деталей при изготовлении двусторонних кромок,
- сложности при резке скоса кромки в монтажных условиях.
Резка скоса кромки профильными абразивными кругами является очень неэкологичной (шум, вибрация, выделение большого количества пыли), требует больших затрат ручного труда и не гарантирует точного соответствия получаемой кромки требованиям ГОСТ. При абразивной резке происходит выкрашивание частиц абразива (тем более интенсивное, чем менее качественные абразивные круги используются); абразивная крошка внедряется в поверхностный слой металла, который становится пластичным из-за интенсивного перегрева. Внедренная крошка имеет острые края и практически не переплавляется во время сварки из-за высокой температуры плавления абразива. После сварки частицы абразива практически гарантируют появление трещин, особенно, если сварной шов работает в условиях знакопеременных нагрузок.

III. Оборудование и инструмент для резки кромок сварных соединений плоских листовых деталей

3.1 Оборудование для термической резки скоса кромок.
Как уже было сказано ранее, основными методами термической резки, используемыми при резке скоса кромки, являются газокислородная и плазменная резка. В зависимости от степени автоматизации различают ручную, механизированную и автоматическую резку. Соответственно и используемое оборудование - ручное, механизированное и автоматическое.

3.1.a) Ручные газовые резаки
Используются для ручной газокислородной резки. Как правило, это стандартные резаки инжекторного типа. Для резки скоса кромки в монтажных условиях это чаще всего используемый метод. Существующие ограничения сводятся к установке максимальной длины газовых шлангов (не более 30 м) и невозможности резки иных материалов, кроме углеродистых и низколегированных сталей. Требует специальных мероприятий для обеспечения техники безопасности. Для повышения точности ручной резки используют различные приспособления, к примеру, роликовые насадки для резаков и различные угловые шаблоны.

3.1.b) Источники плазменной резки с ручными плазмотронами
Применяются для ручной плазменной резки. В качестве плазмообразующего газа обычно используются сжатый воздух или кислород. Наиболее удобны инверторные плазменные источники, имеющие малую массу. Единственным ограничением для применения ручной плазменной резки являются требования техники безопасности, которые не позволяют ручное использование электрических установок свыше определенного соотношения ток - напряжение. В качестве дополнительных приспособлений для резки скоса кромки используют дистанционные рамки, одеваемые на колпак плазмотрона, специальные угловые насадки, устанавливающие определенный угол скоса кромки и роликовые насадки.

3.1.c) Переносные машины термической резки.
Иногда их также называют переносными газорежущими машинами. На самом деле они могут быть оснащены как газопламенными, так и плазменными режущими горелками и используются для механизированной термической резки. Основное применение таких машин - вырезка небольших деталей и резка монтажных припусков.

Конструктивно переносная машина термической резки представляет собой самоходную каретку с регулируемым электрическим приводом, на которой размещены режущие горелки: одна или две газопламенные или одна плазменная. Резаки установлены в кронштейнах, дающих возможность вертикальной и горизонтальной регулировки, а также поворота для резки скоса кромки. Переносные машины, оснащенные одной режущей горелкой, могут использоваться для разделительной резки и резки скоса кромки для V-образной разделки без притупления кромки; оснащение машины двумя горелками позволят резать скосы кромок для Y-образной и X-образной разделок. Иногда на переносную машину устанавливается три горелки, что позволяет резать скосы кромок для К-образной разделки.
Выпускаются два типа переносных машин термической резки - легкие и тяжелые. Легкие машины имеют собственную массу до 10 кг и комплектуются одной режущей горелкой, позволяющей резать металл толщиной не более 100 мм. Тяжелые машины могут весить до 15 - 20 кг и могут комплектоваться двумя или тремя режущими горелками. Тяжелые машины также более приспособлены для комплектации оснащением для плазменной резки, которая требует более высокой скорости, чем газокислородная.

Переносные машины позволяют производить резку как прямых резов с перемещением по направляющим, так и вырезать криволинейные детали (с ручным направлением перемещения или при помощи циркульного устройства) и широко используются в монтажных устройствах.

3.1.d) Портальные машины термической резки.

Наиболее сложный вид оборудования для раскроя листового металла. На портале могут быть установлены несколько режущих суппортов, оснащенных горелками как для газокислородной, так и для плазменной резки. Оснащены компьютерными системами управления, которые позволяют вырезать детали с высокой точностью и небольшим количеством отходов. Резка скоса кромки для газокислородных и плазменных режущих суппортов осуществляется по разному. Газокислородные режущие суппорты оснащаются так называемыми трехрезаковыми блоками, которые представляют собой зубчатый сектор, установленный на суппорте и поворачивающийся вокруг вертикальной оси (см. Рис. 15). Режущие горелки крепятся на зубчатом секторе: одна горелка вертикально, две другие - по обе стороны сектора. Боковые горелки могут устанавливаться в зависимости от требуемого узла разделки.

3.2 Оборудование для механической резки скоса кромок.
Основными процессами резки скоса кромки резанием являются фрезерование, строгание и долбление. Несколько особняком стоит метод резки абразивными кругами. Обработка проводится на различных типах оборудования - стационарных и мобильных: - стационарные станки: фрезерование, строгание, долбление, резка абразивными кругам; - мобильные (передвижные) машины: фрезерование; - переносной инструмент: фрезерование, долбление, резка абразивными кругам. Нет смысла рассматривать абсолютно все виды оборудования, поэтому остановимся на наиболее часто применяемых в промышленности.

3.2.a) Кромкострогальные станки.
Применяются для обработки только прямых деталей, но при этом строгание позволяет получить скос кромки любого вида, в том числе с двойным сломом и криволинейные. Кромкострогальные станки применяют в тех отраслях промышленности, где большинство деталей имеет прямы кромки - химическое машиностроение, котлостроение, производство вагонов. Необходимо помнить, что при высоте кромки (размер h на Рис.8) больше, чем 4 мм, строгание необходимо вести за несколько проходов.

3.2.b) Кромкофрезерные станки.
В отличие от кромкострогальных, позволяют обрабатывать криволинейные детали. Обработка скоса кромки проводится либо цельными фрезами из быстрорежущей стали, либо наборными режущими головками с режущими твердосплавными пластинами. Кромкофрезерные станки различают двух видов - с перемещением фрезерной головки и с перемещением обрабатываемой детали. Станки с перемещением обрабатываемой детали более простые по конструкции. В частности, изменение угла обрабатываемого скоса кромки обычно достигается наклоном фрезерной головки относительно станины станка.

Для обработки криволинейных деталей на станках перемещением фрезерной головки используют различные системы механического отслеживания кромки детали. Кромкофрезерные станки с ЧПУ имеют весьма ограниченное применение из-за своей высокой стоимости.

3.2.c) Кромкоскалывающие станки.
Конструктивно это те же самые кромкофрезерные станки, однако обработка ведется на большой скорости специальными фрезами из быстрорежущей стали с нечетко выраженными режущими гранями. Кромкоскалывающие станки имеют большую производительность, но поверхность полученной кромки очень грубая и нуждается в дальнейшей обработке. Чаще всего кромкоскалывающие станки используют на крупных предприятиях, обрабатывающий большой объем металла, для предварительной подготовки скоса кромки на деталях больших толщин (свыше 20 мм). В дальнейшем полученная кромка доводится до нужного качества строганием, чистовым фрезерованием или абразивной обработкой.

3.2.d) Специальные кромкофрезерные головки.
Почти не используемое специальное оснащение для портальных машин термической резки с ЧПУ. Фрезерные головки с приводом вращения и профильными режущими пластинами устанавливаются на отдельный суппорт портальной машины и работает по программе, задаваемой системой ЧПУ.

3.2.e) Передвижные кромкофрезерные машины.
По технологии обработки копируют стационарные станки, отличаясь только тем, что во время обработки рабочий должен вручную перемещать машину вдоль обрабатываемой детали. Передвижные машины незаменимы при обработке деталей большой длины (прямолинейных или криволинейных) в тех случаях, когда предприятие не имеет кромкофрезерных станков или транспортировка деталей на них нецелесообразна.

3.2.f) Переносные кромкофрезерные машинки.
Это ручной механизированный инструмент, который представляет собой стандартные углошлифовальные машинки, оснащенные специальными фрезерными головками со сменными твердосплавными режущими пластинами. Позволяют резать скосы кромок для V-образной, Y-образной и J-образной разделок (за счет сменных головок с пластинами различной формы). Очень удобны при обработке деталей сложной формы с различными отверстиями, вырезами, криволинейными гранями, но требуют от рабочих наличия определенных навыков.

3.2.g) Переносной механизированный инструмент долбежного типа.
Такой инструмент под названием ручных кромкорезов или ручных фаскорезов выпускается компанией Trumpf (Германия). Способ обработки кромок долблением сравнительно недавно вошел в российскую технологическую практику и еще не слишком широко известен. Инструмент такого типа (с электрическим или пневматическим приводом) использует в работе принцип долбежного станка: нож, совершая возвратно-поступательные движения поперек кромки детали, срезает часть металла. Перемещение кромкореза вдоль края детали осуществляется вручную. При помощи долбления удается обрабатывать за один проход скосы кромок деталей довольно большой толщины - до 40 мм. При правильном использовании кромкорезов удается получить чистый скос кромки очень высокого качества - в первую очередь необходимо следить за соблюдением скорости перемещения инструмента.
Кромкорезы долбежного типа наиболее удобны при обработке кромок деталей небольшой длины, сложных криволинейных кромок (на плоских деталях, деталях с погибью, трубах, в том числе трубах с косыми резами) при работе в монтажных условиях. К недостаткам можно отнести большую массу инструмента и возможность обработки только прямых скосов.

3.2.h) Переносной электрический инструмент для абразивной обработки
В эту группу можно включить следующие виды инструменты:
- стандартные углошлифовальные машинки для резки скоса кромки абразивными кругами,
- специальные углошлифовальные машинки для резки скоса кромки абразивными кругами,
- специальные машинки для абразивной зачистки скоса кромки после строгания или фрезерования.
Абразивная зачистка после строгания или фрезерования (абразивными шлифовальными дисками или лентами) часто применяется для деталей из нержавеющих сталей или алюминиевых сплавов, так как при сварке эти материалы весьма «чувствительны» к высокой шероховатости поверхности кромки (также зачистка может вестись и на кромкофрезерных станках при оснащении их соответствующими сменными инструментальными головками). После предварительной обработки на кромкоскалывающих станках абразивная зачистка обязательна, иногда - в несколько этапов абразивными материалами различной зернистости.

IV. Сравнение и применяемость различных методов подготовки скоса кромок сварных соединений

Все вышеперечисленные способы имеют свои достоинства и недостатки и выбор технологии разделки зависит от обрабатываемых изделий и конкретных условий производства. Важно оценивать, какая из рассмотренных технологий наиболее применима на производстве и обеспечит необходимую точность, будучи при этом максимально дешевой. Для удобства сравнения особенности рассмотренных вариантов сведены в таблицу.

Сравнение методов резки скоса кромок под сварку

БИБЛИОГРАФИЯ:
1. Акулов А.И., Алехин В.П., Ермаков С.И., Полевой Г.В., Рыбачук А.М., Чернышов Г.Г, Якушин Б.Ф. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки. - М., Машиностроение, 2003.
2. Акулов А.И., Бельчук Г.А., Демянцевич В.П. Технология и оборудование сварки плавлением. - М., Машиностроение, 1977.
3. Ширшов И.Г., Котиков В.Н. Плазменная резка. - Л., Машиностроение, 1987.
4. Никифоров Г.Д., Бобров Г.В., Никитин В.М., Дьяченко В.В. Технология и оборудование сварки плавлением. - М., Машиностроение, 1978.
5. Сварные конструкции: достижения и перспективы нового тысячелетия. Материалы конференции Международного института сварки 13 июля 2000 г. - М., АО «Спецэлектрод», 2000.
Также использованы фотографии и материалы компаний:
Cevisa (Испания), ESAB (Швеция), Koike (Япония), Messer C&W (Германия), Trumpf (Германия), Gerima (Швейцария), Gloor (Швейцария), Air Liquide Welding (Франция)

Разделка кромок металла под сварку - обработка свариваемых кромок, придание им надлежащих параметров. Данная процедура осуществляется со следующими целями: обеспечение доступа к корню шва сварочного оборудования, проварка соединяемых деталей по всей толщине материала.

Кромки по форме разделки могут отличаться:

• соединения сварные без разделки краев деталей;
• соединения элементов с разделкой, отбортовкой.

Разделка кромки может быть:

• с односторонним скосом, который может выполняться для одной или обоих краев;
• с двусторонним скосом, выполняемым аналогично для одной, обеих кромок.

Выбирая вариант разделки, рекомендуется брать в учет то, что самым экономным считается соединение сварное без выполнения скоса кромки. Если же предварительная обработка краев изделия все-таки производится, то наиболее простой считается разделка с прямым скосом К, V, Х-образная, чем U-образная. Если сравнивать с односторонней разделкой, то двусторонняя К, Х-образная разделка считается более технологичной, но осуществить такую обработку возможно только в случае наличия доступности сварочным устройством к обоим краям свариваемого металла.

В процессе предварительной подготовки свариваемых металлических элементов производятся следующие мероприятия:

• правка, разметка материала;
• резка металла;
• подготовка к соединению кромок изделия;
• гибка металла горячим, холодным способом.

Подготовка металла может производиться ручным, механическим способами:

• ручная обработка осуществляется на специализированных правильных плитах, выполненных из чугуна, стали. При этом используется винтовой ручной пресс, правка выполняется ударами кувалды;
• механическая правка выполняется на листоправильных вальцах;
• правка угловой стали осуществляется на правильном прессе;
• обработка швеллеров, двутавровых элементов производится на ручных, механических правильных вальцах;
• разметка материала определяет будущую фигуру изделия;
• резка механическая металлических листов может быть прямолинейной, криволинейной. Для этого предназначены специальные ножницы роликовые, оборудованные ножами дискового типа;
• резка заготовок из углеродистых сталей осуществляется дуговой плазменной или газокислородной резками, механическим или ручным способом;
• резка заготовок из легированных сталей производится дуговой плазменной или флюсовой газовой резкой.

Важно! При сварке металл самой конструкции, присадочный материал должны в обязательном порядке предварительно зачищаться от различных загрязнений, конденсата, сколов, жирных, масляных пятен, ржавчины.

Присутствие на поверхности свариваемых деталей любых загрязнений способствует формированию в швах пор и шлаковых отложений, которые значительно ухудшают качество, прочность соединения.

Предварительная подготовка деталей

Предварительная разделка кромок под сварку соединяемых элементов осуществляется для обеспечения максимальной проварки основного металла. Для изделий толщиной свыше 5 мм делается скос свариваемых краев. Угол разделки кромок может составлять от 70 до 90 градусов.

Способы выполнения скосов краев металла

• Выполнение скоса пневматическим, ручным зубилом. Это наиболее грубая с низкой производительностью методика, в результате которой края получаются недостаточно ровные.
• Обработка на специализированном оборудовании: фрезерные, кромкострогальные станки. В данном случае скосы получаются более чистыми, ровными.
• Самый экономичный вариант получения скоса - это ручная, механизированная кислородная резка, после которой обязательно нужно убрать шлаковые отложения при помощи металлической щетки или зубила.

Важно не забывать про очистку кромок, чтобы не допустить наличия неметаллических компонентов в сварочном шве и некачественного провара.

В процессе сборки элементов конструкции под сварку обязательно нужно контролировать правильное расположение соединяемых кромок по отношению друг к другу, то есть исключить возможные перекосы, выдержать необходимые зазоры и прочее.

• Чтобы в период выполнения сварочных работ не нарушалось положение деталей, размеры зазоров между кромками, необходимо их предварительно прихватить сваркой, то есть соединить в нескольких точках.
• Длину прихваток, промежутки между ними нужно определять в зависимости от длины основного сварного шва, толщины соединяемого материала. Например, прихватка тонких изделий, которые будут соединяться короткими швами, не должна быть больше 5 мм, а для толстых изделий, которые планируется соединять довольно длинными швами, прихватки выполняются на расстоянии до 50 см между собой и быть длиной до 3 см.

Важно понимать! При соединении металлических образцов значительными по длине сварными швами важно соблюдать порядок постановки прихваток.

» Разделка кромок под сварку

Перед выполнением сварочных работ следует произвести этапы подготовки рабочего изделия. Одной из подобных процедур является разделка кромок . Суть данного процесса заключается в придании кромкам, подлежащих свариванию, необходимых размеров и формы.

Разделку следует проводить при сваривании изделий, толщина которых превышает 5 мм. при осуществлении односторонней сварки и 8 мм. — при двусторонней.

Разделка кромок изделий разной конфигурации осуществляется в соответствии с определенными правилами. Необходимость получения соединения конкретного типа также подразумевает некоторые нюансы. Именно грамотной разделке кромок разнообразных заготовок будет посвящена статья.

Для чего выполняется: цель подготовки и зачистки

Прежде чем приступать к разделке кромок, необходимо произвести очистку поверхности . Присутствие загрязнений отрицательно сказывается на качестве, надежности и прочности шва: в соединении формируются поры, трещины и шлаковые отложения. Как следует проводить зачистку рассказано в следующем подразделе. После зачистки поверхности осуществляется разделка. Данная процедура производится для достижения следующих целей :

• осуществление провара по всей толщине свариваемых изделий;
• обеспечение доступа к корню шва сварочного инструмента.

Подготовка свариваемых поверхностей

Предварительная подготовка свариваемых металлических поверхностей включает выполнение нескольких процедур:

Правка может выполняться вручную на специальных правильных плитах из стали или чугуна с помощью пресса или посредством ударов молотка. Механическая правка производится на листоправильных вальцах. Правка осуществляется с целью избавления от дефектов и кривизны.

Предварительная зачистка . В процессе подготовки металл необходимо очистить от масел, красок и лаков с помощью бензина или любого растворителя. Грязь и ржавчина удаляются кордщеткой, абразивными кругами или болгаркой. Изделия из высоколегированных сталей необходимо вычищать до блеска.

Кордщетки, насадки на болгарку

Разметка позволяет определить формы и размеры будущего изделия. Выполнять разметку нужно внимательно, так как даже небольшая неточность приведет к дефекту. Важно помнить о припуске на обработку.

Небольшой подогрев деталей.

Механическая резка металлических листов осуществляется с помощью роликовых ножниц, которые оборудованы ножами. Резка деталей из углеродистых сталей проводится плазменно-дуговой или газокислородной технологиями, легированные стали — кислородно-флюсовый и плазменно-дуговой методы.

При необходимости изделия подвергаются гибке .

После выполнения данных процедур, можно приступать к разделке кромок. Грамотно выполненный скос обеспечивает плавность перехода между свариваемыми заготовками, снизит возможное напряжение на область шва. О том, как правильно это сделать расскажем далее.

Важно! Общая информация для всех видов соединений. Обязательно нужно оставлять притупление. Величина притупления — 2,0-2,5 мм, зазор — 0-4 мм. Отсутствие притупления может привести к прожогам, а отсутствие зазора — к непровару.

Скос под сварку труб, трубопроводов

Сваривание труб осуществляется в различных сферах деятельности: в быту и промышленности, на производстве. Потребность в соединении труб возникает и при первоначальной прокладке и при ремонтных работах. Поэтому важно знать, в каких случаях следует осуществлять разделку, а когда можно обойтись без этой процедуры.

Под отводы

Отвод представляет собой фитинг, использующийся для изменения направления потока жидкости, газа или пара в трубопроводе. Для получения качественного стыкового соединения отвода с трубой, исполнителю необходимо выполнить односторонний скос одной или двух кромок под углом в 45 градусов относительно оси трубы.

Важно! При стыковом соединении детали должны иметь одинаковую толщину.

Кроме этого, сварщик может сделать угловое соединение , которое осуществляется без скоса.

Под штуцеры

Штуцер — это патрубок (небольшое отрезок трубы), привариваемый к любой конструкции и служащий для подключения к ней трубопровода с целью отвода жидкости, газа или пара.

Штуцер с трубопроводом может соединяться следующими способами:

• угловое соединение ответвительного штуцера с трубой односторонним швом без скоса кромок ;
• нахлесточное соединение промежуточного штуцера с трубой односторонним швом без скоса кромок .

Скосы с торцов труб можно снимать с помощью механической обработки или газовой резкой.

Для сосудов и резервуаров

При разделке кромок под сварку различного рода сосудов и резервуаров следует следовать следующим рекомендациям :

• если толщина стенок изделия составляет 3-26 мм., то следует применять V-образный или X-образный скос;
• при толщине стенок, не превышающей 60 мм., следует выполнить U-образный скос кромок.

Стыкового соединения

— тип соединения, при котором заготовки расположены в одной плоскости и примыкают друг к другу торцами. Такой тип соединения обеспечивает высокие прочностные характеристики, поэтому применяется при работе с ответственными конструкциями.

Изделия толщиной 1,0-3,0 мм. свариваются встык после отбортовки кромок.

Для деталей с толщиной стенок до 26 мм. следует выполнить односторонний скос одной или обеих кромок, с толщиной до 60 мм. — двухсторонний скос каждой кромки.

Угловых соединений

— тип соединения, в котором угол между рабочими поверхностями двух заготовок в месте примыкания кромок превышает 30 градусов.

При толщине стенок изделия до 3 мм. рекомендуется выполнять отбортовку кромок.

При работе с большими толщинами (до 20 мм.) необходимо проводить односторонний скос одной кромки, значительные толщины требуют двухстороннего скоса.

Под сварку двутавра (двутавровой балки)

Двутавр (двутавровая балка) — стандартный профиль, имеющий сечение близкое по форме к букве «Н». Приваривание балки к различным конструкциям осуществляется посредством , при котором заготовки располагаются под прямым углом друг к другу.

Сварка деталей, толщина которых от 4 до 26 мм. осуществляется с односторонним скосом, толстостенные изделия (до 60 мм.) варятся после проведения двухстороннего скоса.

Виды (типы, формы) скосов для швов при РДС (ручной дуговой сварке)

Различают несколько типов скосов, каждый из которых следует использовать при работе с определенными изделиями и при особых требованиях к сварочному соединению.

V-образная

V-образный скос — односторонний прямолинейный скос одной или двух кромок. Данный тип применяется при работе с листовым металлом, толщина которого варьируется в диапазоне от 3 до 26 мм. Угол разделки двух кромок — 60 градусов; одной кромки — 50 градусов.

X-образная

X-образный скос — двухсторонний прямолинейный скос двух кромок, который используется при сварке изделий толщиной 12-60 мм. Угол разделки — 60 градусов.

U-образная

U-образный скос — односторонний криволинейный скос обеих кромок, применяется для металла толщиной от 20 до 60 мм. Данный тип особенно активно используется именно при проведении ручной дуговой сварки, так как происходит значительное уменьшение расхода электродов за счет сокращения объема наплавленного металла.

Также иногда выделяют K-образный скос , который применяется, когда одно из одна из кромок имеет двухсторонний скос, а другая — односторонний.

Обозначения

При ознакомлении с чертежами сварных соединений можно встретить буквенные обозначения . Каждому исполнителю необходимо знать их значение.

Элементы, встречающие на чертежах по подготовке кромок для сварки:

• в — ширина шва;
• h — высота шва;
• β — угол скоса кромки;
• α — угол раскрытия кромок;
• К — катет шва — наиболее короткое расстояние от плоскости соединяемой первой заготовки до границы углового соединения, которое расположено на плоскости второй заготовки;
• b — величина зазора — расстояние между заготовками, стандартный диапазон величин 1,5-2,0 мм.;
• С — величина притупления — нескошенная часть торца кромки, обычно составляет 1-3 мм.

Способы выполнения обработки (разделки кромок)

Как уже было сказано ранее существует несколько способов выполнения разделки кромок:

• газовая резка требует последующей механической или ручной обработки;
• механическая резка осуществляется на ножницах, после необходимо произвести механическую или ручную доработку.

Для тел вращения механическая обработка проводится на расточном станке; для прямолинейных элементов предназначена фрезерная обработка, механическая строжка, использование метода пневмошлифовки, угловой шлифовальной машинки (болгарки).

Ручная обработка подразумевает рубку зубилом или доработку напильником.

Правила подготовки изделий

Подготовка изделий для последующего проведения сварки — один из важнейших этапов, независимо от используемого метода.

Обязательно проведение нескольких процедур: правка, зачистка, разметка, резка . Проведение каждого процесса гарантирует исключение различного вида дефектов заготовок.

В зависимости от типа обрабатываемых изделий и их толщины возможен нагрев деталей, который обеспечит более качественное соединение.

Требования к готовым поверхностям

Перед выполнением сварки кромки должны соответствовать следующим требованиям :

• очищены от различных загрязнений: пыль, грязь, ржавчина, краски, лаки, масла;
• иметь ровную поверхность, без кривизны;
• не должно быть перепадов или изменения угла скоса.

Под каким углом

Угол скоса — острый угол между плоскостью скоса кромки и торца.

Угол скоса зависит от следующих факторов :

• от вида применяемого вида сварки : газовая сварка — 40-45 градусов, притупление — 0,5-1,0 мм.; электродуговая — 30-35 градусов и такая же величина притупления;
• от диаметра электрода или другого расходного материала, размеры кромки должны обеспечивать доступ стержня к корню шва;
• от толщины заготовок , чем она больше, тем больше должен быть угол открытия кромок.

Оборудование и инструмент

Исполнителям предлагается широкий выбор ручных инструментов и автоматического оборудования для подготовки изделия к сварке.

Ручная правка осуществляется на правильных машинах ударами молотка, механическая — на листоправильных вальцах.

Зачистка может выполняться с помощью специальных растворителей, абразивными кругами, болгаркой.

Подогрев осуществляется газовой горелкой.

Для резки металла можно использовать газовую горелку, роликовые ножницы.

Ручная гибка осуществляется кувалдами, молотками, тисками или наковальнями, роликовые гибочные станки обеспечивают механическую обработку .

Станки для обработки кромок

Видео

Технология (разделки кромок)

Сущность технологии разделки кромок состоит в снятии части металла под определенным углом (углом скоса) с изделия, который в последствии будет подвергаться свариванию.

При снятии необходимо оставить притупление. Оно нужно для того, чтобы во время процессов прихватки и сварки расплавляющиеся кромки не создавали щель, которую будет сложно заварить.

Разделка трещин в металле перед сваркой

Трещины обязательно разделывать полностью, чтобы имелась возможность проварить их на всю глубину. Разделка осуществляется строго по всей длине трещины, с одной или с двух сторон, в зависимости от толщины детали и удобства проведения процесса.

Разделка может проводиться следующими способами:

• механические: вырубка или шлифовка;
• термические: дуговая или кислородная строжка или резка.

После разделки углы трещины необходимо засверлить по краям, чтобы предотвратить появление подобных дефектов.

Для элементов различной толщины

Различные конструкции и элементы имеют разную толщину стенок:

• при работе с тонкостенными изделиями (до 5 мм.) разделка кромок не требуется;
• наличие отбортовки кромок также не требует их разделки;
• если толщина стенок деталей составляет от 5 до 20 мм. рекомендуется осуществлять односторонний скос;
• при толщине изделий от 20 до 60 мм. следует производить двухстороннюю разделку.

Данные правила являются стандартными для разных деталей и для различных типов соединений.

Где купить электроды различных марок

Выбирайте производителей и продавцов сварочных электродов, перейдя по ссылке ниже на страницу нашего каталога фирм.