Нужно ли зачищать металл перед сваркой

Обновлено: 06.01.2025

Очистка поверхности конструкционных материалов необходима для осуществления различных технологических процессов их соединения (сварка, пайка, склеивание), обработки (нанесение покрытий, упрочнение или легирование поверхно стных слоев, создание рельефа поверхности методами расплавления, термическая обработка и др.), ремонта (переплав поверхностных слоев, наплавка, пайка), термической резки, термической строжки или термического сверления.

А.А. Кайдалов, д-р техн. наук, Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины

На нашем сайте вы можете купить инструменты и принадлежности для работы с трубами по выгодным ценам. Поставки оборудования возможны во все регионы России. Получить консультацию по ассортименту и оформить заказ можно по телефону (8452) 66-22-78.

Существует три основных класса способов очистки: химический, механический и термический (табл. 1). При выборе способа очистки поверхности необходимо учитывать физические и химические свойства загрязнения, материал очищаемого изделия, его габарит и конфигурацию; экологические условия, связанные с наличием очистных сооружений, возможные выбросы в атмосферу и безопасность труда.

Способы химической очистки имеют наибольшее применение в металлургии и как финишные процессы перед сваркой. Способы механической очистки поверхностей конструкционных материалов являются одними из самых распространенных и дешевых. Их можно совмещать с другими операциями механической обработки заготовок или деталей. Способы термической очистки наиболее совершенны, универсальны, высокопроизводительны, их легко совмещать с последующими технологическими процессами.

Требования к очистке поверхности металлов и сплавов перед сваркой

Для обеспечения высокого качества сварного шва очистке от средств консервации, загрязнений, ржавчины и оксидных пленок, а также от слоев металла с нарушенными свойствами, подвергают стыкуемые поверхности, внешние и внутренние (в случае сквозного проплавления) поверхности деталей на расстоянии в обе стороны от будущего шва шириной:

не менее 5 мм — для стыковых соедине ний, выполняемых дуговой, электроннолучевой и лазерной сваркой, контактной сваркой оплавлением, сваркой встык нагретым элементом при номинальной толщине свариваемых деталей до 5 мм включительно;
не менее номинальной толщины стенки детали — для стыковых соединений, выполняемых дуговой, электронно-лучевой и лазерной сваркой, контактной сваркой оплавлением, сваркой встык нагретым элементом при номинальной толщине свариваемых деталей от 5 до 20 мм;
не менее 20 мм — для стыковых соединений, выполняемых дуговой и электронно-лучевой сваркой, контактной сваркой оплавлением, сваркой встык нагретым элементом при номинальной толщине свариваемых деталей свыше 20 мм, а также для стыковых и угловых соединений, выполненных газовой сваркой, независимо от толщины стенки свариваемых деталей и при ремонте дефектных участков в сварных соединениях;
не менее 5 мм (независимо от толщины свариваемых деталей) — для угловых, тавровых и нахлесточных сварных соединений и участков для вварки труб в трубные доски, выполняемых дуговой, электронно-лучевой и лазерной сваркой;
не менее 50 мм (независимо от толщины свариваемых деталей) для сварных соединений, выполняемых электрошлаковой сваркой.

Очищенные поверхности листового проката не должны иметь следов ржавчины, окалины, масла и прочих загрязнений. Не допускаются расслоения, закаты, трещины, а для двухслойной стали — и отслоения коррозионностойкого слоя. Чистоту поверхности проверяют прежде всего визуально для выявления дефектов металла. При толщине листового проката более 36 мм зону, прилегающую к очищенным поверхностям, дополнительно следует проконтролировать ультразвуком на ширине не менее 50 мм для выявления трещин, расслоений и т. д. Не допускаются дефекты площадью более 1000 мм⊂2 при чувствительности контроля Д5Э. На 1 м длины контролируемой поверхности проката допускается не более трех зафиксированных дефектов при минимальном расстоянии между ними 100 мм.

На поверхностях разделки кромок не должно быть следов резки и разметки, нанесенной на наружной поверхности деталей. Для получения высокого качества сварного шва со стыкуемых поверхностей, полученных термической резкой, как правило, необходимо снять слой металла толщиной 2–3 мм. Предварительную очистку выполняют химическими и/или механическими способами, а окончательную — в зависимости от свариваемого металла и степени начальной и требуемой финишной шероховатости очищаемой поверхности — различными физико-химическими способами (травление, электрополировка, воздействие тлеющим разрядом и др.), а также шабрением. Непосредственно перед сваркой внешнюю поверхность свариваемых деталей в области стыка и стыкуемые поверхности (насколько возможно через зазор в стыке) очищают маломощным источником сварочного нагрева, не заплавляя при этом стык.

Шероховатость очищенных поверхностей соприкасающихся кромок деталей, подготовленных под дуговую, плазменную и светолучевую сварку, должна быть не более Ra=12,5 мкм (Rz=80 мкм), под электроннолучевую и лазерную сварку — Rz ≤ 30 мкм. Для определения шероховатости и волнистости поверхности применяют профилографы-профилометры, аттестованные образцы шероховатости (сравнения) и другие средства измерения.

Для определения чистоты поверхности применяют прямые и косвенные способы. Прямые способы позволяют определять загрязнения непосредственно на поверхности контролируемых деталей. Среди них большое распространение получил микроскопический способ, основанный на смачиваемости, и способ, основанный на разности потенциалов. Высокую чувствительность обеспечивает способ, основанный на применении радиоактивных изотопов. Косвенные способы основаны на удалении с поверхности загрязнений растворителями или травлением загрязненного слоя в травильных смесях. Их применяют, главным образом, в лабораторных условиях. Из косвенных способов на производстве используют лишь способ измерения удельного сопротивления моющих растворов.

Очистка поверхностей металлов и сплавов перед нанесением покрытий

Нанесенное покрытие может быстро разрушиться, если на поверхности металла или сплава есть загрязняющие вещества: ржавчина, окалина, масло и жир, пыль и грязь, вода, растворимые соли, краска.

Для подготовки поверхностей перед нанесением антикоррозионных покрытий применяют различные виды очистки: ручную механическую; абразивно-струйную, в том числе дробеструйную и гидроабразивную; гидродинамическую струей высокого и сверхвысокого давления, а также обезжиривание специальными моющими средствами (например, «ТМ-Унилан», «ТМ-Унилан К2», «Пентамаш ОФ1»). Выбор вида очистки имеет большое значение, поскольку от качества подготовки поверхности зависит срок службы антикоррозионного покрытия.

Между долговечностью покрытий и степенью очистки поверхности существует четкая зависимость. Для механических способов подготовки поверхности ориентировочные коэффициенты сроков службы покрытий в зависимости от подготовки поверхности могут быть представлены следующим образом:

неподготовленная поверхность — 1,0;
ручная механическая очистка — 1,5–2,0;
абразивно-струйная очистка — 3,5–4,0.

Абразивно-струйные способы очистки обеспечивают шероховатость и степень очистки поверхности в соответствии со стандартами ISO 12944 и ГОСТ 9.402–80. Шероховатость очищенных поверхностей перед нанесением покрытий должна быть в пределах Ra = 12,5. 15 мкм.

Очистка поверхности металла перед резкой

От подготовки металла к термической резке в значительной мере зависит качество поверхности резов и точность размеров вырезаемых деталей. Очистка поверхности разрезаемого металла обязательна, так как при наличии загрязнений не только ухудшается качество поверхности резов, но и, например, затрудняется выполнение кислородной резки, поскольку плотные слои прокатной окалины или ржавчины останавливают процесс резки. Поверхность разрезаемого металла очищают, как правило, механическими или термическими методами до степени Sa2.

При резке взрывом, водяной и водоабразивной струей, ультразвуковой резке предварительная очистка поверхности разрезаемого материала не обязательна.

В судостроении для резки с высокой точностью размеров заготовок длиной 16–20 м с последующей сваркой применяют машины термической резки с пролетом до 25 м. Эти машины используют не только для подготовки кромок перед сваркой, но и для разметки участков последующей установки ребер жесткости.

Судостроительные предприятия применяют заготовки с нанесенным грунтом или с защитными покрытиями на основе цинка. Если не удалить покрытие, то цинковые включения уменьшат скорость сварки и в некоторых случаях могут вызвать нежелательную пористость, требующую последующего ремонта.

С целью одновременного удаления покрытий в зоне будущей сварки в состав резательной машины вводят дробеструйный аппарат или шлифовальное устройство. При очистке поверхности узконаправленной струей дроби можно достигнуть удаления 85% защитного покрытия при скорости очистки 4 м/мин (табл. 2). Для современного производства — это небольшая скорость. Лучше подходит шлифовка, которая к тому же обеспечивает лучшее качество очистки поверхности.

Подготовка поверхностей сталей после термической резки к сварке

После терми ческой резки кромок необходима очистка поверхностей реза до металлического блеска перед последующей сваркой. При этом обязателен контроль слоя снятого металла. Для получения нужного качества кромок необходимо снять слой металла толщиной 2–3 мм.

Кислородная резка не позволяет производить разделку кромок на металле толщиной менее 5–6 мм. При плазменной и кислородной резке листов с небольшой толщиной и большой протяженностью в результате термического воздействия имеет место коробление. Поэтому более прогрессивным способом разделки кромок является, например, раскрой с помощью ножниц с последующей очисткой и выравниванием кромки кромкообрабатывающим инструментом. Холодный способ разделки кромок позволит сформировать чистые (без оксидов) кромки, выдержать все геометрические параметры кромок: углы, величину притупления на всей длине стыка согласно нормативам.

Для подготовки кромок в листовых конструкциях можно применять, например, переносной кромкообрабатывающий инструмент.

Как правило, кромкорезы не могут обрабатывать изделия сразу после кислородной резки. Сначала изделия необходимо торцевать, затем снять окалину, удалить вырывы, наплывы и брызги.

Предотвращение налипания брызг расплава на поверхность

Ряд технологических процессов, связанных с плавлением материалов (сварка, наплавка, термическое сверление, резка), сопровождается разбрызгиванием части расплава. Немалая доля брызг налипает на поверхность обрабатываемого материала, что после окончания технологического процесса вызывает необходимость дополнительной очистки поверхности от налипших брызг. Для предотвращения налипания брызг расплава на защищаемую поверхность обрабатываемого материала перед началом технологического процесса наносят специальные химические средства. Такие средства, как правило, имеют основой растительное или вакуумное масло и их производят в виде аэрозолей (Antispatter, UFO-1; Antiperl 1000 P/B, Antiperl 1000 CO2, Antiperl EMU №1), жидкостей (Protec®, Metallotion Protec CE15L, Protec CE16M, Protec WLS04) или паст (Dusofix, Antiperl 3000).

Стандарты в области очистки поверхностей конструкционных материалов

Международные стандарты

Источник: Информационно-технический журнал "Сварщик", 3 (67) 2009

Чем обработать сварные швы

Сварка — давно известный метод скрепления металлических конструкций. У него много преимуществ, но есть и недостатки, причем такие, что могут легко испортить всю проделанную ранее работу. Чтобы свести влияние этих недостатков к минимуму, используются разные методы защиты металлических конструкций. Среди них — обработка сварного шва. О ней и рассказывается далее.

В чем необходимость обработки?

Сварка влияет на скрепляемые металлические конструкции, больше, чем кажется. В этот момент у деталей появляется большое внутреннее напряжение. А из-за него те могут деформироваться и становиться более хрупкими, что приводит к быстрому разрушению.

Также сварка влияет на химические, физические и механические свойства металлов, так как неравномерный нагрев деталей в процессе скрепления приводит к нарушению кристаллической решетки материала.

Чтобы вернуть деталям потерянные свойства, делается обработка в местах скрепления. Зачистка помогает не только укрепить конструкцию, увеличить ее пластичность, но также защитить сварные швы от коррозии и ржавчины.

Способы обработки сварных швов

Зачистка сварных участков — процесс непростой, требующий от человека навыков, а иногда и сложного оборудования. Первое, что необходимо делать при каждой обработке сварных зон — выбрать способ. Основных всего три:

Механический. Предполагает, что участки будут зачищаться инструментами вручную. Эффективно убирает окалину.
Термический. Здесь нужно нагревание и охлаждение по схеме, подбираемой по материалу детали. Она нагревается либо полностью, либо только в области зачистки.
Химический. На участок наносится состав, который укрепляет его, защищает от коррозии. Обычно этот способ применяется на тех деталях, которые используются в активных средах.

Нельзя сказать, какой метод зачистки сварных швов после сварки лучший, так как каждый будет чем-то полезен.

Нередки ситуации, когда последовательно применяют все три способа на один и тот же шов.

Термическая обработка

Чаще всего термическая зачистка подходит для конструкций с тонкими стенками, например, трубопроводов, корпусов реакторов, сосудов давления и т. д.

Сама технология термической зачистки швов предполагает, что сначала деталь будет нагреваться, а потом охлаждаться с соблюдением правильного температурного режима.

Процесс термообработки предполагает, что сначала область вокруг шва и он сам нагреваются. В этом состоянии деталь находится в течение времени (зависит от метода обработки), а потом охлаждается.

Так как температура нагрева будет зависеть от толщины сварного участка, а также вида самой конструкции, предполагаются разные способы термической зачистки.

Оборудование

Для металлических деталей небольших размеров обычно используются муфельные печи, но чаще все же пользуются индукционным, газовым или радиационным методом.

Так, для индукционной обработки нужен генератор переменного тока (высокочастотный). На деталь, которую нужно нагреть, наматывается нагревающаяся катушка индуктивности.

При радиационном методе нагревание будет производиться нихромовой проволокой инфракрасного излучения, через которую проходит ток.

Так как технология термической зачистки швов предполагает нагревание детали до определенной температуры, дополнительно потребуется оборудование, которое будет эту температуру контролировать. Надежнее всего использовать пирометры и тепловизоры, что могут работать на расстоянии. Также применяются термокарандаши и термокраски, след которых меняет цвет в зависимости от изменений температуры. За этим нужно будет непрерывно следить и ждать появления нужного оттенка.

Виды термообработки

Термообработка потребует выбора оборудования и определения подходящего вида нагрева. Сначала нужен предварительный нагрев. Такая обработка применяется перед сваркой конструкций и предполагает нагревание — до 150-200 °C. Далее применяется один из методов:

Высокий отпуск — это нагревание от 650 до 750 °C в зависимости от стали, а потом поддержка этой температуры в течение 5 часов.
При нормализации потребуется температура от 950 °C, в основном эта обработка применяется для углеродистой стали. После того как сварные участки будут выдержаны, они остужаются в естественных условиях.
Аустенизация предполагает температуры от 1050 °C, под которыми шов держится час, а потом остужается охлаждающими средствами. Часто этот вид температурной обработки используется для конструкций из аустенитных сталей.
Стабилизация похожа на аустенизацию, только применяются меньшие температуры.

Останется только термический отдых, когда металл прогревается до температуры в 250-300 °C, что снимает напряжение со сварного участка, снижая содержание диффузного водорода.

Механическая обработка — зачистка

Зачистка сварных швов после сварки механическим путем тоже предполагает несколько видов. Но они зависят не от типа металла, а от оборудования, используемого для зачистки сварных участков.

Если заняться механической зачисткой, придется шлифовать деталь болгаркой или шлифовальным устройством. При обработке болгаркой дополнительно потребуется выбрать насадку — лепестковую или абразивную.

Болгарка используется чаще, поэтому перед тем, как говорить о том, чем зачистить сварочный шов, стоит упомянуть о правилах выбора насадок:

Важно определить нужный материал шлифовального круга. Для зачистки сварных деталей обычно берут круги из цирконата алюминия.
Размеры зерен тоже важны, более того, лучше всего зачищать швы несколькими насадками. Крупные зерна уберут крупные окалины, а самые мелкие зерна подойдут для заключительной шлифовки.
Лучше брать круги с тканевыми лепестками.
Иногда для шлифовальной машины могут потребоваться борфрезы, чтобы зачищать труднодоступные участки.

Механическая обработка сварных швов наиболее часто встречается на автомобилях, когда нужно устранить окалины, оксидную пленку, заусенцы и другие дефекты, которые могут повлиять на прочность корпуса.

Также большинство деталей, которым потребуется дополнительная окраска, должны пройти обработку механическим путем.

Химическая обработка

Здесь зачистка сварных участков будет проводиться только путем травления или пассивацией.

Травление швов проводится перед механической шлифовкой. Для этого используют химические составы, которые создают на местах соединения антикоррозийное покрытие. С помощью травления можно устранить с металлических конструкций окисленные никель и хром, которые вызовут ржавчину, если их оставить.

То, как будут использоваться средства для травления, зависит от величины участков, которые нужно защитить, а также типа металла. Это повлияет на время обработки и то, будет ли деталь полностью помещаться в травильный раствор или им будет покрываться нужная небольшая часть.

Другим методом очистки сварных участков будет пассивация. Здесь используемые составы, оксиданты, будут мягко снимать свободный металл с поверхности, а после образуют устойчивую к коррозии пленку.

Однако, при обработке пассивацией используются сильные реагенты. Поэтому после их остатки нужно смыть с металлической детали, а воду, в которой проводилось промывание, правильно утилизировать.

Сам раствор, которым проводилась пассивация, будет содержать кислоты. Его нужно нейтрализовать щелочью, после профильтровать, а потом утилизировать по нормам.

Техника безопасности

Делать зачистку сварных швов можно только в спецформе, с соблюдением всех правил техники безопасности. Так, при работе с химией защищают руки, органы дыхания, глаза.

Обратите внимание!

Проводит такие работы специалист с образованием и навыками, старше 18 лет.

Сварные участки защищаются, так как это одни из самых хрупких мест любой металлической конструкции. И если их можно укрепить, стоит приложить максимум усилий для того, чтобы свариваемая конструкция прожила как можно дольше. Для этого и существуют способы зачистки сварных швов, описанные в этом материале.

Как подготовить металл к сварке

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

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

Правка и очистка

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

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

листоправильные станки;
всевозможные прессы, создающие высокое давление.

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

Разметка

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

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

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

Резка

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

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

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

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

Зачистка

Технология зачистки металла перед сваркой подразумевает снятие:

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

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

Для зачистки используют металлические щетки, наждачную бумагу, напильник, любые абразивные инструменты

Подготовка кромок

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

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

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

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

Подрезка кромок производится вручную, механически или с использованием горелок.

Гибка

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

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

Сборка деталей под сварку

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

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

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

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

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

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

Подготовка труб под сварку

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

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

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

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

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

Подготовка металла под сварку

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

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

Правка

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

вмятины;
выпучивания;
коробление;
волнистость;
искривления.

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

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

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

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

Кроме контура деталей на металлической детали отмечают места сгибов.

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

Инструменты для разрезания:

ножницы по металлу;
гильотина;
болгарка.

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

В промышленном производстве применяют отрезные станки.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Фиксация

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

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

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

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

Сборка изделий

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

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

Подготовка оборудования

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

Интересное видео

Очистка поверхности металла перед сваркой

Соединение деталей сваркой проводится после предварительной их подготовки. Последняя подразумевает исполнение нескольких операций — правка металла, разметка, резка элементов, зачистка.

Предпоследним действием считается подогрев, после которого проводится необходимый изгиб и обработка предполагаемых торцов.

Процедуры позволяют получить качественное соединение деталей. Количество операций может разниться в каждом отдельном случае, что зависит от степени загрязненности поверхностей, деформации заготовок, прочих факторов.

Подготовка элементов для сваривания регламентируется Государственным стандартом 526480.

Правка
Разметка
Резка
Подготовка торцов
Зачистка
Подготовка кромок
Гибка
Сборка
Подготовка труб

Выполнение правки подготавливаемых к сварке элементов проводится после их транспортировки, деформации, других факторов, влияющих на снижение качества валика.

Выправление деталей практикуется как холодным, так и горячим способом, в зависимости от их размеров, фактора искривленных зон. Правка происходит вручную либо с применением специальных механизмов.

Чугунные, стальные листы обрабатывают молотком либо кувалдой, при недостаточности же усилия, используется ручной винтовой пресс.

Последний выглядит в форме механизма, оборудованного двумя плитами, между которыми устанавливается для выправления деталь.

Правка листов, полос и профильного проката происходит на вальцовочных устройствах. Листы пропускаются через валки несколько раз, добиваясь выравнивания элементов.

Угловой металл правят на углоправильных валках, двутавр, балка-швеллер — приводных либо механических прессах.

Основной материал и присадок перед сваркой досконально очищается от коррозии, окалины, следов масла, влаги, других неметаллических загрязнений.

Пренебрежение правилом приведет к формированию в валиках пор, различных трещин, шлаковых образований, негативно влияющих на качество шва.

Разметка металла

Инструменты для разметки металла.

Перед выполнением дальнейших работ на металле производятся разметки или наметки. Размечая листовой металл, на нем вычерчивают контуры деталей с пометкой мест сгибов, намечают центр отверстия и все тонкости будущих деталей. Когда выполняется разметка, необходимо быть очень внимательным, так как малейшая неточность может привести к браку уже готовых деталей.

После проведения работ по нанесению разметочных линий наносятся при помощи кернера углубления, чтобы в процессе дальнейшей обработки сохранились следы наметок. Размечая детали из нержавейки, рекомендуется не использовать кернер.

Данная операция подготавливает элементы к точному их соединению, удалению несоответствия профилей, установке требуемых размеров. Не исключается, что их длину или ширину необходимо будет уменьшить.

Планировка деталей насчитывает несколько видов:

ручную;
оптическую;
мерную — для длинномерных материалов.

Ручная единичная разметка обусловливается использованием металлической линейки, кернера, угольника, циркуля, рейсмуса, клямера, штангенциркуля.

При выполнении операции с небольшой партией однотипных заготовок практикуются алюминиевые или фанерные листы шаблонов.

Перед наметкой поверхность элементов покрывается меловой краской замешанной на клее. Недостатком процедуры считается трудоемкость, невысокая скорость исполнения.

Оптическая планировка проводится на разметочно-маркировочных станках. Скорость выполнения операции увеличивается до 1 000 см в минуту, за счет программирования механизма под установленные критерии.

Высокая производительность также достигается наличием пневматического крена, ускоряющего разметку.

Мерная заключает в себе сразу две функции — наметку и резку. Станок с числовым управлением программируется на выдачу заготовок заданной конфигурации.

Подготовленные к сварке единичные детали не будут усложнять операцией мерной разметки — подойдет механическая или термическая резка. Первый случай обусловливается ручными либо механическими инструментами.

Рассечение металла до 20 мм для прямолинейного среза проводится на гильотинных или пресс-ножницах. Криволинейные срезы дают роликовые ножницы, однако толщина детали не должна превышать 6 мм.

Круглые, фигурные стержни обрабатываются зубчатыми и фрикционными пилами.

Термическая резка обусловливается расплавом металла по заранее нанесенным меткам.

Работа выполняется с применением кислородного резака, электродуговой сварки и устройства, которое образует плазму при прохождении электрического тока между полюсами — плазматрона.

Температурная обработка осуществляется на полуавтоматических или станках-автоматах. Горючими смесями для черных металлов могут выступать ацетилен, пропан либо коксовая смесь, цветные — подвергаются плазменной резке.

Резка металлических профилей

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

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

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

Процедура удаляет с подготовленных поверхностей различные следы загрязнений, химических налетов и оболочек. Существование даже небольших вкраплений грязи оборачивается растрескиванием валика, появлением пор, внутреннего напряжения.

Удалению подлежит оксидная пленка, образующаяся на поверхности деталей при соприкосновении с воздухом. Налет является жаростойким, поэтому убирается щеткой по металлу либо болгаркой.

Промышленное производство предполагает зачистку конструкций пескоструйными, дробеструйнами станками, погружением обрабатываемых элементов в ванну, наполненную химическими реактивами.

Требования к очистке поверхности металлов и сплавов перед сваркой

Очистка под сварку необходима в первую очередь для получения сварочного шва высоко качества и предотвращения появления дефектов. Удаляют с поверхности металлов средства консервации, загрязнения, ржавчину и оксидные пленки. Очищают внешнюю сторону соединения. Внутреннюю сторону обрабатывают в случае использования технологии со сквозным проплавлением.

Существуют такие требования ширины радиуса очистки поверхности деталей (в обе стороны от будущего шва):

не менее 5 мм — для сварки стыковых соединений с использованием дуговой, лазерной, электронно-лучевой, контактной сваркой оплавлением при номинальной толщине деталей до 5 мм;
не менее номинальной толщины детали — для сварки стыковых соединений с использованием дуговой, лазерной, электронно-лучевой, контактной сваркой оплавлением при номинальной толщине деталей от 5 до 20 мм;
не менее 50 мм для выполнения сварных соединений при помощи электрошлаковой сварки;
не менее 5 мм — для угловых, тавровых, нахлесточных видов соединений и вварки труб в трубные доски, выполняемые дуговой, лазерной, электронно-лучевой сваркой.

На очищенных поверхностях металла не должно быть ржавчины, окалины, масла и других загрязнений. Не допустимо наличие трещин, расслоений и закатов. Стали двухслойного типа не должны иметь расслоения коррозионного слоя.

Прежде всего проверку поверхности металла осуществляют визуально, а при толщине металла более 36 мм следует проверить зону прилегающую к очищенным поверхностям ультразвуковым методом. Ультразвуковой контроль осуществляется на ширине не менее 50 мм для обнаружения таких дефектов как трещины, расслоения и др. Недопустимыми считают дефекты площадью более 1 кв. м. при чувствительности ультразвукового контроля Д5Э. Допускается не более 3 дефектов на 1 м длины контролируемой поверхности с расстоянием между ними не менее 100 мм.

Поверхность разделки кромок должна быть очищена от следов резки и разметки. Детали которые будут свариваться после термической резки необходимо обработать на толщину 2-3 мм. Предварительно очистку выполняют механическими и/или химическими методами, а заключительную — зависимо от свариваемого металла, степени начальной и требуемой шероховатости — различными физико-химическими способами (травление, воздействие тлеющим разрядом, электрополировка и др.) и шабрением. Непосредственно перед выполнением сварочных работ наружность свариваемых деталей в области стыка (по мере возможности через зазор в стыке) очищают маломочным источником сварочного нагрева, не заплавляя стык.

Требования по шероховатости очищенных поверхностей соприкасающихся кромок деталей, под дуговую и плазменную сварку, должны быть не более Ra=12,5 мкм (Rz=80 мкм), под электронно-лучевую и лазерную сварку — Rz≤30 мкм.

Чтобы правильно оценить степень шероховатости поверхности применяют сравнение с аттестованными образцами, профилографы-профилометры и другие средства измерения.

Проверка чистоты осуществляется прямыми и косвенными методами. Первые помогают определить загрязнения на поверхности. Большое распространение получили микроскопический способ, основанный на смачиваемости, и способ, основанный на разности потенциалов. Высокую чувствительность имеет способ с применением радиоактивных изотопов. Косвенные методы применяют преимущественно в лабораторных условиях и основаны на удалении с поверхности загрязненного слоя в специальных травильных смесях. На производстве, среди косвенных методов, применяют лишь измерение сопротивления моющих растворов.

У отливок большой толщины следует тщательно подготовить свариваемые торцы, придать им надобную геометрическую форму. Она бывает не только плоской, но и V, X-образной. Первая используется при сочленении тонких элементов, фигурная — толстых.

Обработка происходит на кромкострогальных или продольно строгальных механизмах, либо с использованием пневматического зубила или газокислородного пламени.

Подготовка заключается в формировании угла разделки, ширины зазора, регламентации длины откоса, смещения, притуплении бортиков:

Угол разделки проводится при толщине материала больше чем 3 мм. Его отсутствие приводит к непровару сочленения, перегреву или пережогу металла. Избежать предполагаемого дефекта поможет увеличение силы сварочного тока. Для деталей толщиной мерее 3 мм, операция не предусматривается.
Разделка торцов позволяет проводить сваривание отдельными пластами малого сечения, чем улучшается структура сочленения, уменьшается вероятность появления сварочных остаточных деформаций.
Правильно выбранный зазор, режим процедуры обеспечит сплошную связь при исполнении корневого слоя валика.
Длина скоса обусловливает плавное перетекание от толстого соединяемого элемента к тонкому, устраняет точки напряженности.
Притупление кромок обеспечивает стабильное протекание процесса в ходе выполнения корневого валика. Несоблюдение рекомендации приводит к прожигу металла.
Смещенные торцы создают дополнительные деформации, напряжения, ухудшающие прочность сочленения. Допустимые значения сдвига регулируются государственными стандартами либо обусловленными техническими условиями.

Изгиб листового и полосового материала осуществляется на листогибочных валках, профильного — правильно-гибочных гидравлических прессах.

Минимально допустимый радиус изгиба при холодном процессе равняется 25-кратной толщине материала, если первый меньше приведенного значения, возможно появление надрывов внешних волокон.

Сборка

Является последней операцией перед сварочными работами. Все используемые приспособления, устройства должны обеспечить свободный доступ сварщику к фиксирующим, стопорным агрегатам, участку сварки.

Последние обязаны быть прочными, неподвижными, для обеспечения точного закрепления элементов в необходимой диспозиции, препятствовать их деформации.

Каждый последующий шаг не должен осложняться предыдущим, а поступающие для сборки детали — досконально выверены. Сварку проводят с использованием разметки, шаблонов, упоров, других фиксирующих приспособлений.

Подготовка для сварочного процесса и сборка элементов происходит с соблюдением приведенных правил:

величина зазора, притупление срезов должны быть единообразно по всему сварочному участку;
площадь на расстоянии 30 мм от подготовленных кромок разделана от окалины, следов масла, грязи, торцы высушены, очищены;
для избегания излома шва, прихватка выполняется электродами высокого качества через промежуток 5 см, при ее длине 50-100 мм.

Обеспечат нормальное формирование валика прихваченные планки.

Сборка изделия

Когда все описанные выше этапы выполнены, можно преступать к сборке изделия. Для того, чтобы сборочно-сварочные работы были произведены правильно нужно учесть ряд моментов:

Сварщик должен иметь свободный доступ к рабочему месту.
Отдельные детали изделия нужно хорошо закрепить, выдерживая заданную форму и размеры. При необходимости можно прибегнуть к точечному прихвату. Выполняется в том случае, если надежно зафиксировать деталь в нужном положении не представляется возможным. Прихватывают детали только в начале и в конце сварочного шва.
Чтобы исключить возможные смещения и перекосы, любые перемещения в пространстве во время сварочных работ должны свестись к минимуму.
Для того, чтобы получить изделие высокого качества, соответствующее установленным стандартам и ГОСТам необходимо на каждом этапе производить контроль сборки.
Собранное изделие не должно затруднять последующую работу. Поэтому перед началом работ нужно продумать габариты и размещение готового изделия.

Рекомендуем! Чем и как сваривают алюминий

Подготовка труб

Операция требует не менее тщательной подготовки, чем сваривание листов или пространственных конструкций. Фаски снимаются с торцов с помощью механической либо огневой резки, причем разностенность соединяемых труб не должна быть более 10% или 3 мм.

Внутренние и внешние поверхности на расстоянии 20-30 мм очищаются от окалины, ржавчины, следов масла, иных неметаллических загрязнений. Для этого используются стальные щетки, конусообразные шарошки, шлифовальные машинки.

Трубопроводы диаметром до 30 см прихватываются не менее чем на четырех участках длиной 5 см, для больших — через каждые 25 см. Сваривание стыков осуществляется электродами той же марки и тем же сварщиком, что прихватывание.

Угол скоса торцов определяется шаблоном, выставляемым в нескольких позициях по окружности. Отклонение продольной оси для труб диаметром до 250 мм составляет 1 мм, более приведенного диаметра — 2 мм.

Читайте также: