Технология - совокупность процессов обработки и значений их параметров при производстве продукции. Различают технологию изготовления сварных конструкций, включающую в себя все стадии от резки заготовок до приемных испытаний, и технологию сварки, в которую входят процессы подготовки кромок, сборки, сварки и термообработки.

Подготовка кромок . Вид подготовки кромок (табл. 9.1) зависит от толщины свариваемых деталей. При толщине металла 0,5... 2 мм подготовка сводится к торцеванию или отбортовке кромок. Сварку осуществляют встык без присадочного материала. При толщине 1...4 мм отторцованные кромки собирают с зазором и сварку проводят с использованием присадки. При толщине металла свыше 5 мм выполняют V-образную разделку кромок. Для металла толщиной свыше 10 мм применяют Х-образную разделку.

Таблица 9.1
Параметры подготовки кромок

Разделка кромок - придание кромкам, подлежащим сварке, необходимой формы. Обработка кромок, осуществляемая механической или газотермической резкой, должна обеспечить определенные параметры их скоса и притупления.

Скос кромки - прямолинейный наклонный срез кромки, подлежащий сварке.

Притупление кромки - нескошенная часть торца кромки, подлежащая сварке.

Форма кромок при V-образной разделке показана на рис. 9.1.

Рис. 9.1. Параметры V-образной разделки кромок:
а - угол разделки кромок; р - угол скоса кромки; b - зазор между свариваемыми частями; с - притупление кромки

Угол разделки кромок α представляет собой угол между скошенными кромками свариваемых частей.

Угол скоса кромки β заключен между плоскостью скоса кромки и плоскостью торца.

Перед сборкой область шириной 20...30 мм, расположенная вблизи свариваемых кромок, должна быть очищена от ржавчины, грязи, краски и окалины.

Сборка . Сборку изделия под сварку осуществляют либо в специальных приспособлениях - кондукторах, жестко фиксирующих взаимное расположение деталей (рис. 9.2), либо путем наложения прихваток.

Рис. 9.2. Сборка стыка трубы в кондукторе: 1 - эксцентриковое устройство; 2 - стяжка; 3 - рукоятка; 4 - упоры; 5 - свариваемые трубы

Прихватка - это короткий сварной шов, предназначенный для фиксации свариваемых деталей в определенном положении по отношению друг к другу.

Правила соединения деталей прихватками:

1. прихватки должен накладывать тот сварщик, который впоследствии будет сваривать конструкцию;
2. прихватки выполняют на тех же режимах, что и сварку;
3. прихватки необходимо накладывать снаружи изделия;
4. прихватки не должны иметь подрезов, трещин, пор, несплавлений и других дефектов;
5. дефектные прихватки удаляют механическим способом и заменяют новыми;
6. перед сваркой прихватки очищают от шлака, флюса и других загрязнений;
7. при сварке прихватки должны быть удалены или переплавлены;
8. последовательность выполнения прихваток для различных конструкций приведена на рис. 9.3.

Рис. 9.3. Последовательность выполнения прихваток (1-8):
а - швы малой и средней длины; б - кольцевые швы; в - длинные швы

Проплавление металла толщиной 5 мм и более довольно трудная задача при использовании ручной дуговой сварки. Получение качественного шва в этих условиях затруднительно даже для опытных сварщиков. По этой причине ГОСТами и другими руководящими документами предписывается формировать соответствующим образом кромки заготовок. Разделка кромок под сварку делается при выполнении практически всех угловых и стыковых соединений.

Обязательная подготовка

Единственной задачей разделки кромок является желание получить качественный надежный шов. Разделку проводят так, чтобы электрод легко мог достать до нижних слоев и проварить изделие по всей толщине.

Подготовка кромок перед сваркой проводится в любом случае. Она может быть:

• без разделки;
• с отбортовкой;
• с разделкой.

Обязательный подготовительный этап заключается в очистке торцовой и прилегающей области от всевозможных механических и жировых загрязнений, оксидных пленок, ржавчины на расстояние не менее 20 мм в соответствии с ГОСТ. Зачистка стыков под сварку может производиться вручную с использованием наждачки, щетки с металлической щетиной, напильника, шлифовальной машинки или с применением химических реагентов.

После того как детали собраны в узел, который предстоит варить, и зафиксированы, правильно обработать кромки уже не получится.

Подготовку стыков рекомендуется делать при толщине стенок свариваемых деталей 5 мм и более. Односторонняя отбортовка выполняется при сварке стыковых и угловых соединений. Двухсторонняя отбортовка производится при стыковой сварке. В целом разделка заключается в придании кромкам определенной формы, в результате чего они становятся тоньше.

Скосы

Стыки с разделкой кромок бывают с односторонним скосом одной или двух кромок и с двусторонним скосом одного или двух стыков. Скосы могут быть прямолинейными или криволинейными, с притуплением или без него.

При односторонней сварке разделку стыков делают в виде буквы V или U. При сварке с обеих сторон реализуется K или X-образные разделки. Разделка для односторонней сварки более трудоемка, чем при сваривании с двух сторон.

Выбор скосов кромок под сварку определяется конструкцией свариваемых изделий, толщиной металла и диаметром электрода. Форму разделки определяет угол и форма скоса, а также высота притупления.

Притуплением называют нескошенную часть стыка. Оно нужно для правильного образования сварного шва и предотвращения прожога. Притупление бывает толщиной от 1 до 3 мм. Иногда обходятся совсем без него. Тогда предусматриваются специальные мероприятия предотвращающие прожог сварного шва. Сваривание производят на подкладке, основе из флюса или используют замковое соединение.

При использовании ручной электродуговой сварки подготовку кромок у металла толщиной менее 5 мм не делают. Если изделие более толстое, то обычно используют одностороннюю симметричную разделку с углом в 60 °-80 °и притуплением 1-3 мм.

Для соединений в стык с К-, V-, и Х-образной обработкой кромки, совокупный угол скоса равен 45 °-55 °, а при сваривании с подкладкой – 10 °-12 °. Эти параметры влияют на свойства шва и прямо определяют его характеристики.

Методы резки

Разделка кромки заключается в том, что с торца детали снимают часть металлы под углом. Угол определяют между плоскостью торца и образовавшегося скоса. Разделку можно провести механическим способом и термическим. Впоследствии, в зависимости от качества образованной поверхности, проводится механизированная или ручная доработка.

Механизированная доработка осуществляется на расточном оборудовании для тел вращения. Для прямолинейных поверхностей используются фрезерные станки или пневматические шлифовальные машины. Если специального оборудования нет, то поверхность под сварку можно доработать вручную с помощью зубила и напильника.

Термические методы разделки кромок – это газовая (при помощи кислорода), плазменная и лазерная резка. При терморезке можно получить К-, V-, и Х-образные скосы кромок. К механическим методам относятся фрезеровка, строгание, резка абразивом и долбежными устройствами.

Особенности методов резки

При газовой кислородной резке легированных сталей свободный углерод образует карбиды, удалить которые очень трудно. Поэтому подготовку таких сплавов, как хромированная нержавейка, например, проводят другими способами. Газовую разделку кромок применяют в основном к углеродистым сталям.

Качество термической резки, проведенной вручную, почти всегда оставляет желать лучшего, поэтому требуется дополнительно обрабатывать срез абразивом. К тому же изменяется состав и свойства верхнего слоя, что приводит к деформации изделий.

Плазменная резка позволяет получить качественный срез практически любых металлов. В роли плазмообразующего газа применяют воздух. Переносные устройства терморезки оснащаются газовыми и плазменными горелками. При установке трех горелок можно делать скосы кромок К-образной формы.

При машинной термической резке, качество кромок получается высоким, и удовлетворяет требованиям ГОСТов. Лазерная разделка кромок используется, когда ее нечем заменить, стоит она очень дорого.

Механическая резка обеспечивает получение качественных скосов кромок. К достоинствам относится создание скосов сложной формы. Но есть и существенные недостатки, среди которых невысокая производительность и трудность формирования кромок на крупных заготовках. При формировании двусторонних скосов механическим методом требуется кантовка заготовок. Резка стыков абразивами является вредным производством и требует много ручного труда. Элементы абразива вызывают трещины.

Оборудование для механической разделки

Основные механические способы подготовки стыков – это фрезеровка, строжка, долбежка и резка абразивом.

Кромкострогальные станки используются при разделке стыков прямолинейных заготовок и позволяют получать любые виды разделки кромок. Кромкофрезерное оборудование может работать с криволинейными заготовками. Переносные устройства используют, чтобы подготавливать стыки трубопроводов. Кромкоскалывающее оборудование работает на высокой скорости, но кромки требуют дальнейшей доводки.

Для доводки стыков абразивом применяют шлифовальные машинки. Данная обработка используется после фрезеровки изделий из нержавейки и алюминия.

Все методы разделки кромок имеют свои полюсы и минусы, все зависит от конкретики, вида обрабатываемых заготовок, условий работы и требуемой точности обработки.

svaring.com

Подготовка кромок под сварку

Рисунок 7 - Элементы геометрической формы подготовки кромок под сварку (а) и шва (б):

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

Выбор формы полготовки кромок под сварку регламентируеся ГОСТами и техническими условиями.

ГОСТ 5264-80 устанавливает основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений из сталей, а также сплавов на железоникелевой и никелевой основах, выполняемых ручной и дуговой сваркой., он предусматривает для стыковых соединений формы подготовленных кромок, представленные на … рис. 8; для угловых соединений - на рис. 9; тавровых - на рис. 10 и нахлесточных - на рис. 11.

Кромки свариваемых деталей могут быть подготовлены различными способами: без скосов кромок, со скосом одной кромки, со скосом двух кромок, с двумя симметричными скосами одной кромки, с отбортовкой кромок и др. Для их различения к соответствующему буквенному символу добавляется еще цифровое обозначение вида подготов­ленных кромок: С1, С2, СЗ и т. д.; У1, У2, УЗ,…; Н1, Н2, НЗ,…; Т1, Т2, ТЗ,….

Рисунок 8 - Форма подготовленных Рисунок 9 - Форма подготовленных

кромок под сварку для кромок под сварку для

стыковых соединений угловых соединений

Рисунок 10 - Форма подготовленных Рисунок 11 - Форма подготов-

кромок под сварку для ленных кромок под сварку

тавровых соединений для нахлесточных соединений

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

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

Основные типы сварных соединений

Тип соеди­нения	Форма подго­тов­ленных	Характер сварного шва	Форма поперечного сечения	Толщи­на свари­ва­емых	Услов­ное обозна­чение
	кромок		подготов­ленных кромок	сварного шва	дета­лей, мм	соеди­нения
Стыко­вое	С отбор­товкой кромок	Односторонний			1-4	С1
					1-12	С28
	С отборт­овкой одной кромки				1-4	С3
						С2
					1-4	С4
	Без скоса кромок					С5
		Односторонний замковый			1-4	С6
		Двухсторонний			2-5	С7
	Без скоса кромок				6-12	С42
	последу­ющей дорож­кой
		Односторонний				С8
		Односторонний на съемной подкладке				С9
	Со скосом одной кромки	Односторонний на остающейся подкладке			3-60	C10
		Односторонний замковый				C11
						C12
	С криво­линей­ным скосом одной кромки				15-100	C13
	С ломаным скосом одной кромки	Двухсторонний				C14
					8-100	C15
					30-120	C16
	С двумя симмет­ричными скосами одной кромки				12-100	C43
	Со скосом кромок	Односторонний			3-60	С17
		Односторонний на съемной подкладке				С18
	Со скосом кромок	Односторонний на остающейся подкладке			6-100	С19
		Односторонний замковый			3-60	С20
						С21
	Со скосом кромок				8-40	С45
	с после­дующей дорож­кой
Стыко­вое	С криволи­нейным скосом кромок	Двусторонний			15-120	С23
	С ломаным скосом кромок					С24
	С двумя симмет­ричными скосами кромок				8-120	С25
	С двумя симмет­ричными криволи­нейными скосами кромок				30-175	С26
	С двумя симмет­ричными лома­ными скосами кромок				30-75	С27
	С двумя несим­мет­ричными скосами кромок				12-120	С39
						С40
Угло­вое	С отбор­товкой одной кромки				1-4	У1
		Односторон­ний			1-12	У2
	Без скоса кромок				1-6	У4
					1-30
		Двусторонний			2-8	У5
					2-30
	Со скосом одной кромки	Односторонний			3-60	У6
		Двусторонний				У7
Угло­вое	С двумя симмет­ричными скосами одной кромки				8-100	У8
	Со скосом кромок	Односторонний			3-60	У9
		Двусторонний				У10
	Без скоса кромок	Односторонний			2-10	Т1
		Двусторонний				Т3
Тавро­вое	Со скосом одной кромки	Односторонний			3-60	Т6
						Т7
	С криволи­нейным скосом одной кромки				15-100	Т2
	С двумя симмет­ричными скосами одной кромки	Двусторонний			8-100	Т8
					12-100	Т9
	С двумя симмет­ричными криволи­нейными скосами одной кромки				30-120	Т5
Нахлесточное	Без скоса кромок	Односторонний			2-60	Н1
Двусторонний			Н2

refac.ru

СВАРКЕ. Выбор формы подготовки кромок

Основными типами соединений, выполненных электродуговой сваркой, являются стыковые (С), угловые (У), тавровые (Т) и нахлесточные (Н). Основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений, выполненных ручной сваркой металлическими электродами при толщине сварного изделия до 175 мм, регламентирует ГОСТ.

Так, на рисунке 4.1 приведены примеры стыкового и углового соединений. Стыковое соединение характеризуется следующими параметрами: шириной шва е, глубиной проплавления h, высотой усиления q, толщиной шва H. Угловое – катетом шва k.

а – стыковое соединение; б – угловое соединение

Рисунок 4.1 – Сечение сварного шва

Условные изображения и обозначения швов сварных соединений на чертежах устанавливает ГОСТ. Согласно ГОСТ в зависимости от толщины свариваемого металла для каждого типа соединений устанавливается определенная форма подготовки кромок под сварку (форма разделки).

На рисунке 4.2, например, приведены основные разновидности формы подготовки кромок стыковых соединений по ГОСТ. Основными конструктивными элементами подготовки кромок являются: угол раскрытия, величина притупления с, величина зазора в (рисунок. 4.2).

а – с отбортовкой кромок; б – без скоса кромок; в – со скосом

одной кромки; г – с криволинейным скосом одной кромки;

д – с двумя скосами одной кромки; е – с двумя криволинейными

скосами одной кромки; ж – со скосом кромок; з – с двумя

симметричными скосами кромок; и – с двумя симметричными

криволинейными скосами кромок

Рисунок 4.2 – Форма подготовки кромок стыковых соединений

При проектировании конструкции и технологических процессов изготовления сварных соединений постоянно решаются задачи выбора подготовки кромок, швов и соединений. В общем виде подготовка кромок необходима для получения качественных швов и соединений. Это включает, прежде всего, получение швов заданной формы, т. е. с геометрическими размерами, соответствующими размерам, заданным ГОСТ. Подготовка кромок под сварку, сборка без скоса кромок с обязательным зазором применяются для обеспечения проплавления свариваемых элементов на всю их толщину.

Технология электродуговой сварки заготовок без специальной подготовки кромок во многих случаях является более прогрессивной и экономичной, т. к. в этом случае не требуется механическая обработка кромок, связанная с удалением металла в отходы и затратами труда; при последующей сварке, как правило, швы имеют меньшую площадь сечения и, следовательно, меньшую массу наплавленного металла, поэтому она требует минимального расхода покрытых электродов, электроэнергии, минимальных затрат ручного труда сварщика.

В связи с этим в качестве основных показателей при оценке эффективности выбора формы подготовки кромок следует считать:

– площадь поперечного сечения или массу удаленного с кромок металла и трудоемкость обработки;

– площадь поперечного сечения или погонную массу наплавленного металла шва.

Чем меньше масса удаленного с кромок металла и масса наплавленного металла шва при заданном качестве сварного соединения, тем экономнее форма подготовки кромок.

Сварное соединение, согласно ГОСТ, имеет условное буквенное обозначение, в котором буква обозначает тип соединения, цифра или число – порядковый номер, соответствующий определенной подготовке кромок. Например, символом С17 обозначается стыковое соединение с V-образным односторонним скосом кромок, используемое при толщине металла 3…60 мм. Если в таком соединении применяется шов с подваркой корня, то оно обозначается С18 и т. д. ГОСТ устанавливает сорок разновидностей стыковых (С1 – С40), десять угловых (У1 – У10), восемь тавровых (Т1 –Т8) и два нахлесточных соединения.

Взаимная комбинация свариваемых элементов определяет существующие типы сварных соединений.

Стыковые соединения используют, когда необходимо из отдельных листов изготовить плоскую конструкцию заданных размеров. Иногда такую конструкцию после сварки формируют штамповкой или вальцовкой в цилиндрическое или эллиптическое изделие.

Кромки стыковых соединений подготавливают различными стандартными способами (табл. 2.1, рис. 2.1) в зависимости от толщины свариваемых листов и вида сварки.

Рис. 2.1. Виды подготовки кромок стыковых соединений: а - с отбортовкой; б - без разделки; в - с V-образной разделкой; г - с Х-об- разной разделкой; д - с U-образной разделкой

При соединении металла толщиной до 3 мм кромки отбортовывают (рис. 2.1, а), а потом сваривают, как правило, без присадочного материала неплавящимся электродом - графитовым или вольфрамовым в зависимости от свойств металла. Этот способ используется при изготовлении конструкций неответственного назначения, которые не несут значительных усилий и нагрузок в процессе эксплуатации (канистры, воздухопроводы, корпуса вентиляторов, электротехнические шины и т.д.).

Государственные стандарты на основные типы сварных швов и сварных соединений, их конструктивные элементы и размеры

Таблица 2.1

		Стандарт
	Дуговая в защитном газе Электрошла-	ГОСТ 14771-76 «Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры» ГОСТ 15164-78 «Электрошлаковая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры»
Стали и сплавы на железоникелевой и никелевой основах	Ручная дуговая	ГОСТ 5264-80 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры»
	Под флюсом	ГОСТ 8713-79 «Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры»
Те же, под острыми и тупыми углами	Дуговая в защитных газах	ГОСТ 23518-79 «Дуговая сварка в защитных газах. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры»
Углеродистые и низколегированные стали	Автоматическая и полуавтоматическая под флюсом под острыми и тупыми углами	ГОСТ 11533-75 «Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры»

Окончание табл. 2.1

Свариваемые соединяемые материалы		Стандарт
Углеродистые и низколегированные стали (толщина до 60 мм включительно)	Ручная дуговая плавящимся электродом во всех пространственных положениях	ГОСТ 11534-75 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры»
Арматура и закладные изделия из стержневой и проволочной арматурной стали диаметром от 3 до 10 мм, листовой рулонный прокат при изготовлении железобетонных изделий, монолитных и сборных железобетонных конструкций	Контактная и дуговая	ГОСТ 14098-91 «Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкции и размеры»
Стали, медные, алюминиевые и никелевые сплавы	Точечная,	ГОСТ 14776-79 «Дуговая сварка. Соединения сварные точечные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры»
Стальные трубопроводы (кроме соединений, используемых для изготовления труб из листового или полосового металла)		ГОСТ 16037-80 «Соединения сварные стальные трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры»
Двухслойная коррозионно-стойкая сталь		ГОСТ 16098-80 «Соединения сварные из двухслойной коррозионно-стойкой стали. Основные типы, конструктивные элементы и размеры»

Перечисленные в табл. 2.1 стандарты регламентируют для различных толщин металла тип соединения, форму и размеры подготовки кромок, характер сварного шва, форму и конструктивные элементы его поперечного разреза, условное обозначение сварного соединения. Стандарты определяют конструктивные элементы подготовки кромок и возможные отклонения их основных размеров, а также размеры швов и предельные отклонения их параметров.

При возможности полноценной сварки с одной или двух сторон разделку не выполняют (рис. 2.1, б), но если не удается надежно проварить корень шва с двух сторон, делают разделку кромок (рис. 2.1, в, д) механическим или термическим способами (элек- тровоздушной, газовой или плазменной обработкой). Основные ее параметры показаны на рис. 2.2.

Иногда разделку выполняют с целью размещения в ней лишнего электродного металла, особенно при сварке угловых швов.

Рис. 2.2. Параметры разделки кромок V-образного стыкового соединения: а - зазор; Ь - притупление; а - угол раскрытия кромок

V-образную разделку осуществляют при небольшой толщине свариваемых листов (до 20 мм) в случае невозможности двусторонней сварки, например при выполнении продольного или кольцевого шва в трубе малого диаметра. Тогда для качественного формирования корня шва используют сменные или остающиеся подкладки. Применяют также провар корня шва в положении «на весу» вольфрамовым электродом без присадки. Недостатком такой разделки являются увеличенные напряжения и деформации в конструкции.

X-образную разделку выполняют при сварке металла толщиной 20-40 мм. При этом достигают более высокой производительности (необходимо меньше наплавленного электродного металла, чем при V-образной разделке). Преимуществом является также уменьшение напряжений и деформаций за счет симметричной формы разделки.

U-образную разделку используют для сварки металла толщиной более 40 мм. Эта разделка - самая сложная. Сварку металла таких толщин выполняют в основном механизированными способами.

Сварку деталей неодинаковых толщин выполняют так, как для деталей одинаковых толщин, если разница толщин не превышает значений, приведенных в ГОСТ 5264-80, ГОСТ 8713-79, ГОСТ 4771-76, ГОСТ 16098-80. Так, при ручной дуговой сварке (ГОСТ 5264-80) для толщин тонкой детали 1-20 мм допустимая разница составляет 1 -2 мм, а для толщин 21-30 мм этот показатель достигает 3 мм. При автоматической сварке под флюсом (ГОСТ 8713-79) для толщин тонкой детали 5-30 мм допускается разница 2 мм, а при сварке в среде защитных газов (ГОСТ 14771-76) для толщин тонкой детали от 4 до 40 мм - соответственно от 2 до 4 мм.

Если производят сварку деталей неодинаковых толщин, конструктивные элементы подготовки кромок и размеры шва необходимо выбирать по большей толщине. При больших разницах на детали с большей толщиной необходимо выполнить скос с одного или двух боков до толщины тонкой детали. При этом конструктивные элементы подготовленных кромок и размеры сварного шва выбирают по меньшей толщине.

При сварке стыковых соединений (за исключением труб) соответственно по ГОСТ 5264-80, ГОСТ 8713-79 и ГОСТ 14771-76 допускаются смещения свариваемых кромок одна относительно другой. Смещение 5 составляет 0,5 мм при толщине детали 5до4мми 6= 1,1 ммпри4-10мм. Если толщина S= 10-100 мм, то смещение 0,15, но не более 3 мм и 5 = 0,01S + 2 при S> 100 мм, но не более 4 мм.

Соединением внахлест сваривают металл толщиной до 20 мм. Такое соединение используют вместо стыкового, когда ставится заплата небольшой площади или затруднена подгонка листов, например при сварке под водой. Работоспособность такого соединения ниже, чем стыкового, вследствие дополнительного момента изгиба. Соединения внахлест применяют при установке подкрепляющих дублирующих листов, толщина которых не меньше, чем основных, под механизмы и приборы, при облицовке емкостей и других элементов аппаратов коррозионно-стойким металлом. В этих случаях выполняют шов по периметру листа, а также швы прорезные или электрозаклепками для закрепления по всей поверхности.

Угловое соединение (рис. 2.3, а) выполняют, когда необходимо сформировать объемную конструкцию типа котла, ящика, резервуара, балки большого сечения и т.д. При этом угол между деталями, которые соединяются, может быть прямым, тупым или острым. В случае необходимости провара на всю толщину выполняют разделку, как при стыковых соединениях.

Рис. 2.3. Угловое (а) и тавровое (б) соединения

Тавровое соединение (рис. 2.3, б) используют для подкрепления ребрами жесткости плоских листовых полотнищ и придания им устойчивости (секции, которые формируют корпус судна, прямостенные резервуары и т.п.). Ребра жесткости в виде уголка или тавра должны устанавливаться на лист только стенкой и привариваться к нему односторонним сплошным швом или двусторонним прерывистым, выполненным цепочкой или в шахматном порядке. В качестве ребер жесткости не рекомендуется использовать такие профили, как двутавр, швеллер или уголок, приваренный полкой. Это увеличивает объем сварочных работ, ведет к утяжелению конструкции и развитию коррозионных процессов под полкой профиля.

При сварке угловых швов регламентируются допустимые вогнутость и выпуклость швов; ГОСТ 5264-80, ГОСТ 8713-79 и ГОСТ 14771-76 ограничивают вогнутость шва 30 % катета шва К, но не более 3 мм, выпуклость шва допускается такая же при условии, что она не уменьшает расчетной длины катета. По ГОСТ 16098-80, при сварке в нижнем положении вогнутость в зависимости от катета шва ЛГне должна превышать 1,5 мм при К 5 мм; 2,5 мм при 5 мм К 10 мм; 3,5 мм при К > 10 мм. Если сварка выполняется в других пространственных положениях, допускается увеличение вогнутости на 1 мм.

Высота катетов углового шва в соответствии с ГОСТ 5264-80 и ГОСТ 8713-79 определяется на стадии проектирования сварной конструкции, но должна быть не больше 3 мм для деталей толщиной до 3 мм и не больше 1,2 толщины более тонкой детали при сварке металла толщиной более 3 мм. Предельные отклонения размеров каждого из катетов углового шва от номинального значения должны быть 1 мм при К 5мм и 2 мм при К> 6 мм.

Минимальные размеры катетов угловых швов согласно ГОСТ 5264-80 и 8713-79 даны в табл. 2.2.

Минимальные размеры катетов угловых швов для более толстого свариваемого элемента

Таблица 2.2

ГОСТ 11969-93 устанавливает основные пространственные положения сварки (нижнее, вертикальное, горизонтальное, потолочное и наклонное) и их обозначения для сварных швов, которые выполняются сваркой плавлением в один или несколько слоев.

Контрольные вопросы

• 1. Какие типы сварных соединений используют? Где они применяются?
• 2. Как подготовляют кромки под сварку? Назовите преимущества и недостатки отдельных видов подготовки.
• 3. С какой целью выполняют разделку кромок?
• 4. Какие параметры разделки кромок зависят от вида сварки?
• 5. Что собой представляет угол раскрытия кромок? Чему он равен?
• 6. Почему кромки собираются с зазором?
• 7. От чего зависит величина притупления?
• 8. Почему для ребер жесткости не рекомендуется применение таких профилей, как швеллер, двутавр или уголок, приваренный полкой к полотнищу?
• 9. Как выбирается величина катета углового шва?

Оглавление книги Следующая страница>>

Подготовка кромок под сварку. Форма подготовленных кромок под сварку .

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Проплавление металла толщиной 5 мм и более довольно трудная задача при использовании ручной дуговой сварки. Получение качественного шва в этих условиях затруднительно даже для опытных сварщиков.

По этой причине ГОСТами и другими руководящими документами предписывается формировать соответствующим образом кромки заготовок. Разделка кромок под сварку делается при выполнении практически всех угловых и стыковых соединений.

Единственной задачей разделки кромок является желание получить качественный надежный шов. Разделку проводят так, чтобы электрод легко мог достать до нижних слоев и проварить изделие по всей толщине.

Проводится в любом случае. Она может быть:

• без разделки;
• с отбортовкой;
• с разделкой.

Обязательный подготовительный этап заключается в очистке торцовой и прилегающей области от всевозможных механических и жировых загрязнений, оксидных пленок, ржавчины на расстояние не менее 20 мм в соответствии с ГОСТ.

Зачистка может производиться вручную с использованием наждачки, щетки с металлической щетиной, напильника, шлифовальной машинки или с применением химических реагентов.

После того как детали собраны в узел, который предстоит варить, и зафиксированы, правильно обработать кромки уже не получится.

Двухсторонняя отбортовка производится при стыковой сварке. В целом разделка заключается в придании кромкам определенной формы, в результате чего они становятся тоньше.

Скосы

Стыки с разделкой кромок бывают с односторонним скосом одной или двух кромок и с двусторонним скосом одного или двух стыков. Скосы могут быть прямолинейными или криволинейными, с притуплением или без него.

При односторонней сварке разделку стыков делают в виде буквы V или U. При сварке с обеих сторон реализуется K или X-образные разделки. Разделка для односторонней сварки более трудоемка, чем при сваривании с двух сторон.

Выбор скосов кромок под сварку определяется конструкцией свариваемых изделий, толщиной металла и диаметром электрода. Форму разделки определяет угол и форма скоса, а также высота притупления.

Притуплением называют нескошенную часть стыка. Оно нужно для правильного образования сварного шва и предотвращения прожога. Притупление бывает толщиной от 1 до 3 мм.

Иногда обходятся совсем без него. Тогда предусматриваются специальные мероприятия предотвращающие прожог сварного шва. Сваривание производят на подкладке, основе из флюса или используют замковое соединение.

При использовании ручной электродуговой сварки подготовку кромок у металла толщиной менее 5 мм не делают. Если изделие более толстое, то обычно используют одностороннюю симметричную разделку с углом в 60 °-80 °и притуплением 1-3 мм.

Для соединений в стык с К-, V-, и Х-образной обработкой кромки, совокупный угол скоса равен 45 °-55 °, а при сваривании с подкладкой – 10 °-12 °. Эти параметры влияют на свойства шва и прямо определяют его характеристики.

Методы резки

Разделка кромки заключается в том, что с торца детали снимают часть металлы под углом. Угол определяют между плоскостью торца и образовавшегося скоса.

Разделку можно провести механическим способом и термическим. Впоследствии, в зависимости от качества образованной поверхности, проводится механизированная или ручная доработка.

Механизированная доработка осуществляется на расточном оборудовании для тел вращения. Для прямолинейных поверхностей используются фрезерные станки или пневматические шлифовальные машины.

Если специального оборудования нет, то поверхность под сварку можно доработать вручную с помощью зубила и напильника.

Термические методы разделки кромок – это газовая (при помощи кислорода), плазменная и лазерная резка. При терморезке можно получить К-, V-, и Х-образные скосы кромок. К механическим методам относятся фрезеровка, строгание, резка абразивом и долбежными устройствами.

Особенности методов резки

При газовой кислородной резке легированных сталей свободный углерод образует карбиды, удалить которые очень трудно. Поэтому подготовку таких сплавов, как хромированная нержавейка, например, проводят другими способами. Газовую разделку кромок применяют в основном к углеродистым сталям.

Качество термической резки, проведенной вручную, почти всегда оставляет желать лучшего, поэтому требуется дополнительно обрабатывать срез абразивом. К тому же изменяется состав и свойства верхнего слоя, что приводит к деформации изделий.

Плазменная резка позволяет получить качественный срез практически любых металлов. В роли плазмообразующего газа применяют воздух. Переносные устройства терморезки оснащаются газовыми и плазменными горелками. При установке трех горелок можно делать скосы кромок К-образной формы.

При машинной термической резке, качество кромок получается высоким, и удовлетворяет требованиям ГОСТов. Лазерная разделка кромок используется, когда ее нечем заменить, стоит она очень дорого.

Механическая резка обеспечивает получение качественных скосов кромок. К достоинствам относится создание скосов сложной формы. Но есть и существенные недостатки, среди которых невысокая производительность и трудность формирования кромок на крупных заготовках.

При формировании двусторонних скосов механическим методом требуется кантовка заготовок. Резка стыков абразивами является вредным производством и требует много ручного труда. Элементы абразива вызывают трещины.

Оборудование для механической разделки

Основные механические способы подготовки стыков – это фрезеровка, строжка, долбежка и резка абразивом.

Кромкострогальные станки используются при разделке стыков прямолинейных заготовок и позволяют получать любые виды разделки кромок. Кромкофрезерное оборудование может работать с криволинейными заготовками.

Переносные устройства используют, чтобы подготавливать стыки трубопроводов. Кромкоскалывающее оборудование работает на высокой скорости, но кромки требуют дальнейшей доводки.

Для доводки стыков абразивом применяют шлифовальные машинки. Данная обработка используется после фрезеровки изделий из нержавейки и алюминия.

Все методы разделки кромок имеют свои полюсы и минусы, все зависит от конкретики, вида обрабатываемых заготовок, условий работы и требуемой точности обработки.