Проковка сварных швов

Проковка сварных швов — Станки, сварка, металлообработка

Участки свариваемых деталей, расположенные в зоне и вокруг шва, подвергаются неравномерным температурным перепадам — моментально нагреваются до состояния плавления и интенсивно остывают. Вследствие таких процессов металл сначала начинает расширяться.

Он оказывает воздействие на ближайшие зоны, имеющие совсем другую температуру. Влияние расширяющейся стали будет выше, чем меньше теплопроводность металла. В результате возникает мощные напряжения, приводящие к деформации материала.

Они негативно влияют на результат работы, поэтому необходимо понимать, каким образом снять напряжение металла после сварки.

Остаточные напряжения

В металле напряжения возникают во время сварки и по завершению процесса. В последнем случае они формируются по мере охлаждения детали и называются остаточными. Такие напряжения практически во всех конструкционных материалах присутствуют в течение всего эксплуатационного периода.

Они представляют наибольшую опасность для изделий, так как являются причиной изменения габаритов и формы деталей. Поэтому так важно снять напряжение в металле после сварки. Это позволит исключить вероятность изменения внешнего вида изделия и уменьшить степень снижения его эксплуатационных характеристик.

Формоизменение изделий, изготовленных с помощью сварки, происходит из-за перемещения соединенных элементов, так как в каждой точке металла появляются деформации. Существуют несколько видов изменения формы:

• продольные укорочения, образующиеся в результате усадки в одноименном направлении;
• изгиб плоскости;
• поперечные укорочения; возникающие тоже в результате усадки в соответствующем направлении;
• угловые деформации, когда выполняются тавровые и стоковые сочленения;
• формоизменения балочных конструкций, происходящие из-за деформации поперечных и продольных сварочных швов (в редких случаях происходит закручивание балок).

Чтобы избежать изменения формы изделия любого типа нужно конкретно знать, как снять напряжение в металле после сварки. Существует несколько способов. Приемы применяются одновременно или по отдельности.

Термообработка

Одним из вариантов снятия напряжения является высокотемпературный отпуск. Техническое мероприятие применяется во время сочленения углеродистых сплавов. Оно осуществляется за счет нагрева до 630-650 °C. После выдержки температуры, длящейся 2-3 минуты на 1 мм толщины стали, деталь охлаждается.

Снижение температуры изделия проводят медленно. Это позволяет избежать повторного образования напряжения. Скоростной параметр зависит от состава металла. Он уменьшается с увеличением в сплаве элементов, влияющих на его закалку.

Аргонодуговой прием

Смысл аргонодуговой обработки состоит в расплавление участка, находящегося между сварным швом и основным металлом. Процесс выполняется неплавящимся электродным стержнем в аргоновой среде.

Такое воздействие позволяет избавиться от напряжений в переходной зоне. Однако в дальнейшем происходит кристаллизация, в результате которой они снова появляются.

Величина вновь появившихся напряжений существенно меньше начальных значений. Разница достигает 70%.

Совет! Используя такой прием можно не только уменьшить напряжение, но и получить плавный переход на участке, расположенным между швом и металлом конструкции. Благодаря этому у металлоконструкции повышается прочностная характеристика.

Проковка сварочного шва

Технологическая операция проводится с целью создания дополнительных деформаций. Они позволяют полностью избавиться от остаточных напряжений. Проковка осуществляется, когда сочленение остывает.

Мероприятие проводится, если температура превышает 450 °C. Проковывать соединение также можно при температурном режиме меньше 150 °C.

В других случаях процесс не выполняется, так как существует риск появления надрывов.

Операция проводится ручным методом при использовании молотка. Его масса составляет в среднем 1000 г. Разрешено применять пневматический молоток.

Когда осуществляется проковка многослойных сочленений, мероприятие не проводится для 1-го и последнего слоя, так как существует большая вероятность образование трещин.

Способ позволяет избавиться от напряженного состояния во время устранения дефектов и при создании замыкающего сочленения.

Механическая правка шва

Сваривая металл толщиной до 3 мм, правка осуществляется ручным способом при использовании молотка. Для стали, имеющей большую толщину, применяется пресс. Механическая правка используется крайне редко. Вместо нее чаще применяют термический способ.

Особенностью механической правки является появление на металле налета. У обработанного участка возрастает текучесть, и снижается пластичность металла. Изменения свойств стали приводят к уменьшению прочности конструкции.

Термическая правка

Этот метод подразумевает под собой нагрев сочленения при использовании газового пламени. Может также применяться электродуга, образующаяся от неплавящегося электродного стержня. Нагрев материала осуществляется до 750-850 °C.

Затем происходит быстрое расширение сплава. Однако рядом расположенные слои не дают металлу расширяться. Из-за этого возникает пластическая деформация нагретой зоны. Когда происходит охлаждение, предварительно нагретый участок начинает сжиматься.

В итоге деформация полностью или частично устраняется.

Зная, как снять напряжение металла после сварки, удастся уменьшить вероятность снижения прочности сварных конструкций. Это особенно важно в условиях, которые способствуют появлению хрупкого разрушения шва. Используя вышеописанные методы, удается избежать дефектов при эксплуатации сварной металлоконструкции.

Pereosnastka.ru

Правка сварных соединений

Категория:

Сварные соединения

Правка сварных соединений

В сварных и паяных изделиях в процессе изготовления возможны отклонения в размерах или искажение формы, вызванные деформацией изделий. Это явление не случайно; оно присуще технологическим процессам, сопровождающимся неравномерным нагревом. Особенно часто это встречается в сварных изделиях.

При местном разогреве и расплавлении металла, его последующей кристаллизации и охлаждении в изделии возникают за счет термического расширения и затем усадки остаточные напряжения и пластические деформации. На рис. 1 приведена схема деформаций при местном нагреве по кромке полосы.

Величина остаточных напряжений, полученных за счет неравномерного нагрева, зависит от многих условий, а именно: от свойств материалов соединяемых деталей, от способа и режима сварки или пайки, от конструкции самих узлов и расположения соединений, от последовательности выполнения сварки и др.

Влияние способа и режима сварки или пайки в первую очередь связано с жесткостью теплового воздействия. При жестких режимах нагрева объем металла, претерпевающего пластические деформации, меньше и среднее укорочение при охлаждении узла также уменьшается.

Способы и технология для снятия напряжение металла после сварки

Участки свариваемых деталей, расположенные в зоне и вокруг шва, подвергаются неравномерным температурным перепадам — моментально нагреваются до состояния плавления и интенсивно остывают. Вследствие таких процессов металл сначала начинает расширяться.

Он оказывает воздействие на ближайшие зоны, имеющие совсем другую температуру. Влияние расширяющейся стали будет выше, чем меньше теплопроводность металла. В результате возникает мощные напряжения, приводящие к деформации материала.

Они негативно влияют на результат работы, поэтому необходимо понимать, каким образом снять напряжение металла после сварки.

Проковка сварных швов — Справочник металлиста

Внутренние деформации и напряжения уменьшаются различными технологическими приёмами, включающими технику и очерёдность созданий и размещение сварочных швов, правильную конструкцию изделия, выбор режима дуговой сварки.

3 способа уменьшения напряжения и искажения при сварке

Напряжения либо искажения, возникающие при сварке в конструкциях, уменьшают тремя основными методами их регулировки.

1. Снижением объемов подвергаемого пластичным деформациям материала при его нагревах и снижениях самих пластичных деформаций.
2. Созданием в зонах пластичных деформаций, возникшей от нагревов металла, дополнительной деформации с противоположным направлением. Это можно сделать во время остываний и в моменты остаточного охлаждения.
3. Можно симметрично разместить сварочные швы с целью компенсирования появляющихся перемещений с деформациями. Также можно устранить такого рода дефекты при создании искусственных зон пластичных деформаций со свободной усадкой.

Помимо деформирований и напряжений при сварочном процессе зачастую возникают отклонения (дефекты).

Виды отклонений (дефекты) в сварочном процессе

Существует несколько видов отклонений (дефектов) – внутреннего и наружного типа. Обнаружение дефектов наружного типа выполняется на визуальной основе во время осмотра сварного шва.

Обнаружение дефектов внутреннего типа при их нахождении во внутренней части сварочного шва возможно только, проведя дефектоскопию с рентгеном и механообработкой.

Несмотря на классификацию и причины возникновения дефектов, это всё же дефект, который нужно устранить либо провести минимизацию его количества и размеров.

Поскольку любое отклонение (дефект) сварочных швов является угрозой функциональности и стабильности всего изделия, мастера проводят определённые операции для их ликвидации. Для минимизации вероятности возникновения дефектов (отклонений) необходимо:

• Учесть, по какой последовательности выполнялась сварка и с какой квалификацией работает сварщик.
• Учесть тип присадочных материалов и структура свариваемых металлов.
• Учесть применение защитных газов и последовательность подготовки поверхностей для проведения процесса сваривания.
• Учесть тип применяемого сварочного оборудования.

К отклонениям (дефектам) наружного типа относят возникновение нарушений размеров (появление наплывов с подрезами), прожогов и непроваров, незаваренных кратеров.

Так, непровары возникают вследствие недостаточного сварного тока, оказывающего большое влияние на сваривание металла.

Ниже представлены описания применяемых в промышленности методов ликвидации деформирования и минимизации напряжения, а также устранение отклонений (дефектов).

Устраняем возникшие при сваривании отклонения

Крупные трещинки устраняются с помощью заварки. Для начала в предварительном порядке рассверливаются насквозь несколько отверстий на дистанции 50 мм к концам возникших трещинок для предупреждения их распространений.

Далее пневмозубилом, газовыми резачками для резаний поверхностного типа (либо резачком дуго-воздушного типа) выполняют V- или Х-образные разделывания трещинок, удаление шлаковых элементов с её кромочек и заваривание ступенчато-обратными методами (рис. 1).

Рис.1.

Именно таким методом выполняется корректировка сварочного соединения с трещинкой: 1 — схема места нагрева; 2 — схема рассверленного отверстия; 3 — схема разделывания каждой кромки на трещине; 4 — схема образовавшейся трещинки; I, II, III, IV — описание этапов заваривания.

Зачастую перед началом сварочного процесса выполняется нагрев стали (в месте концов трещинок) посредством горелок газового типа (нагрев должен выполняться до жары в 200 градусов) таким образом, чтобы остывание швов и прогретых участков проходило в одно и тоже время.

Делается это во избежание возникновения остаточных напряжений на сварочном шве (его концах).

Швы, у которых непровары, газо-шлаковые включения, небольшие трещинки вырубаются либо выплавляются и вновь завариваются.

Аналогичные операции делают и в пережжённых участках изделия. Кстати, вырубкой или выплавкой проблемы с дефектами сварочных швов можно решить при сварке элементов из углеродистой стали.

Неполномерности в швах устраняются посредством наплавления дополнительных слоёв, а заваривание подрезов делается с помощью тонких валиковых швов.

Удаление наплавов, натёков, а также дополнений шва (образований в его сечении дополнительного материала) выполняется посредством абразивов либо пневмозубила.

Если возник перегрев металла, значит, необходимо прибегнуть к его соответствующей термообработке.

Как исправить деформации в сварочных изделиях

Если деформирование гораздо выше нормы, то выправление элементов (изделий) происходит с помощью механической, термической либо термомеханической технологий.

Выправления по механической технологии выполняют с использованием молотов с домкратами, прессов на винтовой основе и прочих приспособлений, способных создать воздействие ударных либо статических нагрузок, прилагаемых с места максимальной выгибаемости конструкции (рис.2).

Такая правка является очень трудоёмкой. При неправильном её выполнении, как в сварочных швах, так и в остальном материале могут появиться трещинки и разрывы.

Рис.2. Посредством воздействия нагрузки корректируются тавровые сварные балки.

Как исправить деформацию тонколистовых металлов

Деформации в тонколистовых металлических изделиях устраняются с помощью их прокатывания валиками (рис.3). Только на сварочные швы нужно сначала поставить накладки. При прокатке из-за растягивания сварного шва образуются пластичные деформации, минимизирующие напряжение с образованным им короблением.

Рис.3. Устранение деформаций в тонколистовых металлических конструкциях а – схема сваренных листов перед прокатыванием, б – схема процесса прокатывания, 1 – схема сварочного шва, 2 – схема накладки, 3 – схема прокатных валков

Как устранить деформацию толсто-листовых металлов

Искажения в металлических толстолистовых деталях устраняет послойная проковка каждого сварочного шва. В процессах термокорректировок небольшие металлические участки в деформированных деталях нагреваются специальными горелками.

Прогрев проводится, пока металлические выпуклые места деформированной детали не перейдёт в состояние пластичности. Далее каждый из прогретых мест охлаждается.

При этом происходит корректировка детали посредством возникающих в этот момент напряжений.

Нагрев

Так, тавровые сварочные балки выправляют посредством нагрева её выпуклого участка полосами (с шириной достигающей 25-30 мм), схожесть которых выполняется под 30-градусным углом (рис. 4, а).

Также при выправлении балки со швеллерным сечением выполняется нагрев обеих полок и, помимо этого, с помощью полос (их ширина равняется 35-40 мм) — её стенка (рис. 4, б).

В момент выпучивания швеллерной рамы расположение нагревающих полос выполнено по схеме, изображённой на рис. 4, в).

Рис.4. Нагревающие участки при термоправке: а – схема выправления тавровых балок, б – схема выправления балки со швеллерными сечениями, в – схема выправления швеллерных рам.

Изгиб и нагрев

При термомеханической правке статическая нагруженность, создающая изгиб деформированной детали в необходимую сторону, сочетается с местным нагревом. Этим методом исправляют довольно жёсткие узлы (рис.5).

Рис.5. Схема корректировки сварных фундаментов термомеханической правкой с использованием домкратов. 1 – схема опор, 2 – схема мест прогрева, 3 – схема домкрата.

Как уменьшить напряжение

Снижение внутреннего напряжения в швах сварочных конструкций выполняется посредством проковки каждого слоя швов, сопутствующего либо предварительного подогрева конструкции, термообработки после сварочного процесса.

Прожог сварного шва: что нужно знать новичку и профессионалу

Внешние и внутренние дефекты ухудшают технические свойства готовых металлических изделий. Важно знать, что называют прожогом, каковы причины его появления и как исправить ситуацию.

Причины появления дефекта

Прожог – это дефект в виде сквозного отверстия в сварном шве. Он возникает в силу объективных и субъективных причин.

К первой группе относят естественные свойства металлов, которые влияют на качество конечной работы. Проблему можно предотвратить, если отнести материал в лабораторию. Там выдадут заключение о его естественных свойствах.

Ко второй группе относят весь перечень характеристик, связанных с процессом проведения сварки. Это оборудование, выбранные материалы, сила тока и иные причины.

В каком случае точно возникнет прожог

Причина появления 90% прожогов – завышенная сила сварочного тока, поэтому важно установить ее правильно. Рассчитывается по формуле:

I = kd, где k – коэффициент, а d – диаметр электрода. Если вы варите трехмиллиметровым электродом, то вместо «d» поставьте цифру «3», в других случаях действуйте по аналогии.

https://www.youtube.com/watch?v=xqIxVODfGtM

С коэффициентом сложнее, так как его значения разнятся от 25 до 60. Опытные сварщики рекомендуют выбирать диапазон от 30 до 35. Если вы варите в нижнем положении, то применяйте коэффициент от 33 до 35. При использовании другого пространственного положения оптимальное значение – 30-32.

Было проведено два эксперимента:

СитуацияРезультатСила тока – 160 А, сварщик пытается лучше расплавить кромки.Прожог шва возникает почти сразу.Сила тока в пределах нормы – 110 А. Но сварщик медленно ведет электрод.При медленном ведении прожога не происходит. Дефект возникает при опускании электрода в сварочную ванну.

Рекомендуется проверять силу тока на отдельной пластине перед работой над основным изделием.

Подробно о том, как правильно выбрать сварочный ток и диаметр электрода, можно узнать тут.

Как обнаружить дефект

Прожог не всегда заметен невооруженным взглядом. Для обнаружения мелких дефектов используют капиллярный контроль шва. Пенетранты — первая часть выявления прожога.

Капиллярный метод контроля качества сварки эффективен для прожогов до 0,5 мм. Алгоритм действий следующий:

• Очистите поверхность изделия перед нанесением пенетранта.
• Нанесите тонкий слой для выявления дефектов. Он моментально проникнет в трещины.
• Подождите несколько минут.
• Вновь воспользуйтесь очистителем. Уберите с поверхности излишки компонента.
• Нанесите проявитель. Проникая в дефектные зоны и подсвечивая их, проявитель визуализирует изъяны сварки.

Есть и другие методы выявления дефектов. Ультразвуковая диагностика и намагничивание выявят все проблемные места и помогут выстроить дальнейший алгоритм действий.

Как предотвратить прожог

Любой дефект негативно влияет на технические свойства металла, поэтому исключите возможные причины его появления:

• Используйте исправное оборудование.
• Убедитесь в квалификации специалиста, если работа поручена ему.
• Не нарушайте технологический процесс. Сверяйтесь с технической документацией, правильно подбирайте оборудование для сварки и сопутствующие материалы.

Самые частые причины нарушения технологического процесса – неправильный выбор длины дуги и несоблюдение параметра тока оборудования, с помощью которого ведутся работы.

Как убрать прожог

Устранение прожогов – двухэтапная процедура. Сначала нужно зачистить шов, затем – заварить заново. Приступая к работе с шлифовальной машинкой, закручивайте круг руками, так как во время движения он затянется сам. Если использовать ключ, то неопытный сварщик может повредить машинку.

Возьмите лепестковый круг, зафиксируйте его. Сначала осуществите грубую очистку, затем проработайте мелкие детали.

Не нужно сильно давить на место зачистки. Прижимайте шлифовальную машинку к изделию собственным весом. Усилия прилагайте лишь в том случае, когда перемещаете ее вдоль или поперек металла.

Подробнее об устранении дефектов сварки можно почитать здесь.

Следующий шаг – подваривание места прожига. Заполните пустоты сваркой и повторите зачистку. Иногда дефект может остаться, в таком случае проделайте процедуру снова.

Угловые швы зачищать сложнее, так как часто возникают зарезы. Поэтому вначале нужно зачистить одну сторону, затем перевернуть шлифовальную машинку и повторить действие на другой стороне плоскости. Обязательно водите инструмент по кругу для появления небольшого скругления.

Для получения идеального шва используйте наждачную бумагу или напильник.

С какой проблемой сталкиваются сварщики

Наряду с высоким током сварщики допускают другую проблему – слишком большую дугу. Когда вы начинаете варить, большое расстояние между электродом и пластиной заставляет металл растекаться по сторонам, происходит нерасплавление сварочной ванны.

В ходе эксперимента была выяснено, что при работе дуга не гасла, но шов не формировался. Он получился неравномерным, а шлак плохо отделялся. Вывод: если вы будете вести электрод с одинаковой скоростью по шву, то получится металл, который просто лежит на поверхности.

Во избежание такой проблемы длина дуги должна быть 2-3 мм. Даже если вы будете держать электрод под прямым углом, высока вероятность появления прожога.

Другая ошибка сварщиков – неравномерное передвижение электрода при работе над изделием. Оно приводит не только к прожогу, но и к неравномерной форме шва, несплавлению, подрезу (так называется небольшое углубление на месте сплавления шва с металлом).

Правильный подбор режима сварки и техника выполнения сварных швов – гарантия отсутствия любых дефектов, в том числе и прожогов. Если вы начинающий сварщик, то стоит ознакомиться еще и с информацией для новичков. Благодаря ей можно достичь хороших результатов в работе.

Проковка сварных швов

Конечная цель любого сварщика – получение качественного сварочного шва. От этого зависит прочность и долговечность соединения деталей. Для успешной работы важно правильно выполнить подключение; выбрать силу тока, угол наклона электрода; хорошо владеть техникой выполнения шва. Результатом правильной работы будет надежное сваривание металлических деталей.

Наклон электрода

Сварочные швы классифицируют по нескольким признакам. Виды и типы сварочных соединений нужно рассматривать последовательно, вникая в тонкости процесса. НА шов влияет расположение, направление и траектория движения электрода.

После закрепления выбранного электрода в фиксаторе, установки тока, подключения полярности начинается процесс сваривания.

У каждого мастера есть свой предпочтительный угол наклона электрода. Многие считает оптимальным значение 70 ° от горизонтальной поверхности.

От вертикальной оси при этом образуется угол, равный 20 °. Некоторые работают под максимальным углом 60 °. В целом, в большинстве учебных рекомендаций присутствует диапазон значений от 30 ° до 60 ° от вертикальной оси.

В определенных ситуациях, при сварке в труднодоступных местах, нужно ориентировать электрод строго перпендикулярно относительно поверхности свариваемого материала.

Перемещать электрод можно тоже по-разному, в противоположных направлениях: от себя или к себе.

Если материал требует глубокого прогрева, то электродом ведут к себе. В след за ним в направлении сварщика тянется рабочая зона. Образующийся шлак накрывает место сплава.

Если работа не предполагает сильного прогревания, то электрод перемещают от себя. За ним «ползет» сварочная зона. Глубина разогрева при таком исполнении шва минимальна. С направлением вопрос ясен.

Траектория движения

Особое влияние на шов оказывает траекторию движения электрода. Она в любом случае имеет колебательный характер. Иначе две поверхности сшить не удастся.

Колебания могут быть похожи на зигзаги с разным шагом между острыми углами траектории. Они могут быть плавными, напоминающими движение по смещенной восьмерке. Траектория может быть подобна елочке или прописной букве Z с вензелями вверху и внизу.

Идеальный шов имеет постоянную высоту, ширину, равномерный внешний вид без дефектов в виде кратеров, подрезов, пор, непроваров. Название возможных изъянов говорит само за себя. Хорошо отработав умения, можно успешно накладывать любой шов, сваривать разнообразные металлические детали.

Нормативы и понятие катета

Сварной шов начинает формироваться в рабочей зоне при расплавленном состоянии металлов, и окончательно образуется после застывания.

Существующая классификация группирует швы по различным признакам: типу соединения деталей, образующейся форме шва, его протяженности, количеству слоев, ориентации в пространстве.

В ГОСТах имеется обозначение каждого сварного соединения, а также таблица, содержащая основные характеристики, в частности значения катета сварочного шва.

https://www.youtube.com/watch?v=yww-vPMWEAA

Что такое катет, понять достаточно просто, взглянув на рисунок соединяемых деталей. Это сторона умозрительного равнобедренного треугольника максимальных размеров, который поместится в поперечном сечении шва. Правильно рассчитанное значение катета гарантирует прочность соединения.

У деталей неравномерной толщины за основу берут площадь сечения детали в самой тонкой ее части. Не следует пытаться неоправданно увеличивать катет. Это может привести к деформации сваренной конструкции. К тому же увеличится расход материалов.

Проверка размеров катета проводится с помощью универсальных справочных шаблонов, представленных в специальной литературе.

Виды соединений

В зависимости от взаимного расположения деталей сварочные соединения происходят:

• встык;
• внахлест;
• угловым способом;
• тавровым способом.

При сварке встык приваривают торцы двух деталей, расположенных в одной плоскости. Стык может выполняться с отбортовкой, без скоса и со скосом. Форма скоса может напоминать буквы Х, К, V.

В некоторых случаях сварку делают внахлест, тогда одна деталь частично водружена на другую, расположенную параллельно. Совмещенная часть является нахлестом. Сваривание при этом делают без скоса с двух сторон.

Часто появляется необходимость сделать сварной угол. Такое соединение относят к угловому типу. Оно всегда выполняется с двух сторон, может не иметь скосов или иметь скос на одной кромке.

Если сварные части образовали в результате букву Т, значит было сделано тавровое соединение. Иногда детали, сваренные тавровым швом, образуют острый угол.

В любом случае одна деталь приваривается при этом к боковой части другой. Сваривание проводят с двух сторон без скоса или со скосами с каждой стороны.

Форма и протяженность

Форма шва может быть выпуклой, ровной (плоской). Иногда появляется необходимость сделать вогнутую форму. Выпуклые соединения предназначены для усиленной нагрузки.

Вогнутые места сплавов хорошо выдерживают динамические нагрузки. Универсальностью характеризуются плоские швы, которые делают чаще всего.

По протяженности швы бывают сплошными, не имеющими интервалов между сплавленными соединениями. Иногда достаточно швов прерывистого типа.

Часто их называют роликами, а такой вид сварки – роликовой. На таком оборудовании можно выполнять также сплошные соединения. Полученный шов очень прочен, абсолютно герметичен. Способ используют в промышленных масштабах для изготовления труб, емкостей, герметичных модулей.

Слои и расположение в пространстве

Шов металла может состоять из валика, сделанного за один проход. В этом случае он называется однослойным. При большой толщине свариваемых деталей выполняют несколько проходов, в результате которых последовательно образуются валики один на другом. Такое сварочное соединение называется многослойным.

Учитывая многообразие производственных ситуаций, при которых происходит сварка, понятно, что сориентированы швы в каждом конкретном случае по-разному. Бывают швы нижние, верхние (потолочные), вертикальные и горизонтальные.

Вертикальные швы проваривают обычно снизу верх. Применяется траектория перемещения электрода по полумесяцу, елочке или зигзагом. Начинающим сварщикам удобнее перемещать полумесяцем.

В нижнем положении проводят сварку встык или любым угловым способом. Хороший результат дает сварка под углом 45 °, «в лодочку», которая может быть симметричной и несимметричной. При сваривании в труднодоступных местах лучше применять несимметричную «лодочку».

Сложнее всего проводить сварку в потолочном положении. Для этого нужен опыт. Проблема заключается в том, что расплав пытается стечь из рабочей зоны. Чтобы этого не случилось, сварку проводят короткой дугой, силу тока уменьшают на 15-20 % по сравнению с обычными значениями.

Если толщина металла в месте сварки превышает 8 мм, то нужно выполнить несколько проходов. Диаметр первого прохода должен равняться 4 мм, последующих — по 5 мм.

В зависимости от ориентации шва выбирают соответствующее положение электрода. Для выполнения горизонтальных, вертикальных, потолочных соединений, сварки неповоротных стыков труб электрод направляют углом вперед.

При сварке угловых и стыковых соединений электрод направляют углом назад. Труднодоступные места проваривают электродом под прямым углом.

Обработка сварного соединения

При проведении сварки образуются шлаки. Если шлаковые включения попадают в шов, его качество ухудшается. Все шлаковые наслоения обязательно следует зачистить.

Если сварка выполняется несколькими проходками, то зачистка швов выполняется после каждого этапа сварки. При этом используют любые способы. Сначала сваренные детали оббивают молотком и чистят жесткой щеткой.

Затем проводят грубую зачистку. Мелкие детали чистят специальными ножами или шлифовальными кругами. Крупные болванки чистят на станках. На завершающей стадии место сварного соединения полируют.

Сварочное дело постоянно развивается. Появляются новые материалы, совершенствуется технология. Необходимо следить за новостями в сварочном деле, чтобы узнавать много нового и интересного.

Проковка сварных швов — Справочник металлиста

Внутренние деформации и напряжения уменьшаются различными технологическими приёмами, включающими технику и очерёдность созданий и размещение сварочных швов, правильную конструкцию изделия, выбор режима дуговой сварки.

Как осуществляется сварка оцинкованной стали

Цинковое покрытие толщиной от 2 до 150 мкм наносится на стальной металлопрокат в целях защиты от коррозионного окисления. При таком покрытии на поверхности металла образуется пленка из оксида цинка, которая защищает сталь от внешней среды. Кристаллическая структура этой пленки очень плотная, содержащая минимальное количество пор, благодаря чему и обеспечивается надежная защита металла.

Следует отличать оцинкованную сталь от «нержавейки». Цинковое покрытие защищает лишь верхний слой стали, оно недорогое и поэтому оцинкованная сталь дороже обычной в среднем на 10-20%. Нержавейка же является сталью с большим содержанием легирующих элементов, которые препятствуют коррозии по всей толщине, а стоимость такой стали в 5-10 раз выше, чем аналогичный по габаритам черный прокат.

Поскольку оцинкованный металл в своем сечении практически целиком состоит из обычной стали, технологический процесс сварки оцинковки отличается только отдельными особенностями.

Сварка кровельных конструкций профнастила регламентируется ведомственными нормами ВСН 349-87.

Сварка оцинкованного металла производится по ГОСТ 5264-80 и 11534-75, которые устанавливают требования к геометрическим параметрам соединений.

Отдельных стандартов для сварки деталей из оцинковки нет, но ведомства и предприятия могут разрабатывать собственные нормативные требования и технические условия для выполнения таких работ.

Подготовка

Сварка оцинкованной стали – это работа, доступная даже сварщикам-любителям. Перед проведением работы рекомендуется потренироваться на каких-либо похожих обрезках, чтобы «набить руку» и отрегулировать настройки аппарата.

Сварщик должен соблюдать ряд мер личной безопасности:

• работу нужно производить в обычной защитной маске и респираторе, либо в маске с вентиляционным устройством;
• перчатки с теплоизоляционным покрытием должны иметь резиновое покрытие.

Сварка оцинковки производится любым из основных способов соединения:

1. Ручная сварка – для стали толщиной от 1,5 мм.
2. Сварка полуавтоматическим аппаратом – применяется для металла более 0,6 мм толщиной.
3. Контактная точечная сварка – предназначена в первую очередь для соединения жести толщиной до 0,45 мм.
4. Газовая сварка ацетилен-кислородной смесью – подходит для стали любой толщины.

Независимо от выбранного метода сварки, необходимо принимать во внимание ряд условий:

• Температура плавления цинка (420°C) ниже температуры плавления стали (1100-1200°C), уже при температуре в 906°C происходит его испарение. Пары цинка в воздухе загрязняют атмосферу и оказывают вредное влияние на здоровье сварщика.
• Расплав цинка вспенивается и попадает в структуру стали, нарушая заданные параметры металла, а цинк, затекающий в сварной шов приводит к потере его качества.
• Шов выполняется «наплывом», электрод либо горелка подводится многократно, короткими касаниями.
• Не следует варить большие участки одним швом, следует контролировать качество сварочного шва.
• Перед свариванием цинк должен выгореть полностью, чтобы избежать вспенивания шва.
• При толщине стали более 4 мм, в сварном соединении делается фаска на 1/3 толщины листа.
• От выгорания цинка на металл можно положить асбестовую ткань, либо просто мокрую ткань.

Удаление покрытия

Первая технологическая операция при сварочных работах по оцинковке – это удаление цинкового покрытия.

Самый быстрый способ очистки металла – нагрев детали газовой горелкой. Однако, такой способ не безопасен, так как цинк выделяется в виде ядовитых паров.

При небольших объемах сварки в условиях мастерской снятие цинкового покрытия производится механическим способом – наждачной бумагой, напильником, зачистным кругом на УШМ. Можно применять очистку нагревом либо кислотой, но эти способы приводят к образованию вредных испарений.

При больших объемах сварочных работ возможно травление оцинковки с помощью кислоты. Но работа с кислотой требует повышенных мер по пожарной безопасности.

При сварке оцинкованных труб как с внешней, так и с внутренней стороны соединения производится удаление цинкового покрытия, а затем  с помощью кислоты или щелочного раствора производится обезжиривание поверхности.

Применение инвертора

Аппаратом для электродуговой ручной сварки целесообразно варить сталь толщиной не менее 1,5 мм. Более тонкий металл легко прожигается и требует определенной сноровки при работе и чувствительной регулировки аппарата. Сварка производится при обратной полярности тока, при котором на деталь крепится клемма «минус», а на держатель – «плюс».

Скорость проварки шва должна быть меньше, чем при сваривании стали такой же толщины. Это снижение должно составлять не менее 10% и не более 20%.  Отличается сила тока:

• Если сварка производится обычными электродами ОЗС-4, УОНИ-13/45 и 13/55, МР-3, то сила тока должна быть меньше на 5-10А, чем для неоцинкованной стали.
• Если сварка выполняется электродами для оцинковки ЦУ-5, ЦЛ-20, ЦЛ-39 и другие, то сила тока устанавливается на 10-50А больше, при этом зазор между свариваемыми элементами должен быть больше, чем при соединении неоцинкованной стали такой же толщины.

Электрод наклоняется к заготовке не более, чем на 45°, иначе может произойти прожигание металла.

Инвертор требует аккуратной настройки силы тока и стабильного напряжения, поскольку при малом токе шов будет не проварен, а слишком высокая сила тока также приведет к сквозному прогоранию соединения и испарению цинка на большой площади поверхности. При перепадах электричества возможно прилипание электрода к металлу и нарушение целостности шва.

Выбор марки электрода должен производиться с учетом требований к шовному соединению:

• Электроды с рутиловым покрытием обеспечивают более прочное соединение, но шов будет требовать дополнительной антикоррозионной обработки.
• Электроды с содержанием сильноосновных флюсов качественно герметизируют шов, обеспечивая ему надежную защиту от коррозии, но прочность шва будет снижена на 15-25%.

Примерный режим применения электродов представлен в таблице.

Наибольшая сложность при ручной сварке – это правильное регулирование силы тока и времени контакта электрода с поверхностью.

Использование полуавтомата

На многих полуавтоматах существует режим сварки «Synergic», при котором в настройках можно выбрать определенный тип работы (пресет), наиболее оптимально подходящий для нужного вида металла. Если такой режим отсутствует, потребуется дополнительное время на отстройку аппарата и, возможно, эксперимент со сваркой какой-либо обрези.

Сварка на полуавтоматах может производиться либо с применением присадок, подающихся по рукаву, либо в качестве защитной среды может использоваться аргон.

Проволока подбирается в зависимости от толщины деталей.

Если напряжение в сети меньше 220В, диаметр проволоки уменьшается на 0,2 мм от рекомендуемой.

Применение присадочных материалов, изготовленных на основе меди, позволяет создать среду защитного газа в районе сварки. Такая технология имеет ряд преимуществ:

• сварочный шов и поверхность металла вокруг него защищены от коррозии;
• минимальное разбрызгивание расплава;
• флюс потребляет значительное количество выделяемого тепла, предотвращая таким образом нагрев большой площади металла;
• впоследствии шов легко поддается обработке.

Температура плавления медных присадок ниже, чем у стали, поэтому такой вид сварки является скорее пайкой металла, но с обеспечением прочного соединения. Отметим, что этот способ позволяет избежать повреждений цинкового слоя.

В зависимости от содержания этих добавок, присадки задают нужные качества сварному шву:

• Присадка кремниевая CuSi3 позволяет легко обрабатывать шов, но снижает его прочностные качества, так как кремний обладает высокой текучестью.
• Присадка с алюминием CuAl8 применяется для оцинкованных сталей с большим содержанием этого легирующего элемента.
• Кремний-марганцевая добавка CuSi2Mn предназначена для создания швов с повышенной прочностью.

Во время сварки трубопроводов с питьевой водой применяются флюсы марки HLS-B, безопасные для здоровья и быстро растворяющиеся в воде. При нагреве флюс сначала становится белым, а затем прозрачным, что свидетельствует о готовности к началу процесса пайки.

Металлы толщиной до 4 мм могут спаиваться за один проход, но для больших толщин требуется сварка в несколько проходов. После выполнения сварки производится удаление остатков припоя с помощью щетки и воды. Внутри труба заполняется водой на сутки, после чего промывается.

Контактная сварка

Точечная сварка может проводиться на металле любой толщины, но лучше всего ее проводить на жести, поскольку очень тонкую оцинковку трудно соединить другими способами. Для сварки оцинкованных сталей на аппаратах контактной сварки применяются электроды марок БрХ и БРХЦр, изготовленные на основе бронзы.

Аппараты для точечной сварки могут работать на постоянном или переменном токе, а специализированное оборудование для сварки жести и оцинковки, помимо этого, обладают тремя дополнительными режимами подачи импульса:

1. предварительный нагрев зоны соединения;
2. процесс сварки;
3. завершающая термическая обработка.

Прочность сварного шва при таком способе соединений выше, чем у самих соединяемых элементов, поэтому данный тип сварки распространен при соединении элементов автомобильных кузовов.

Следует также заметить, что контактная сварка обеспечивает равномерное проваривание шва по всей его длине, что затруднительно обеспечить при ручной сварке. Поэтому контактный аппарат целесообразно устанавливать в мастерских, которые регулярно в больших объемах сваривают изделия из оцинковки.

При проведении точечной сварки листов толщиной свыше 1,5 мм рекомендуется проведение проковки. Проковка – это ударное воздействие на шов в процессе остывания, которое производится молотком либо кувалдой.

Существенным минусом точечной сварки является большой расход электроэнергии на сварочных аппаратах.

Завершение работы

После проведения сварочной работы требуется осуществить вентиляцию помещения, и произвести уборку цинковой стружки.

Следует учитывать, что очищенные участки будут подвергаться коррозии и вызывать снижение качества всей конструкции. Поэтому после завершения работы с них необходимо удалить окалину, обработать шов шлифованием и нанести защитное покрытие.

Поверхность в районе сварного шва должна покрываться краской либо антикоррозионным покрытием. Хорошим вариантом может служить краска, содержащая 94% цинковой пыли. Возможен вариант наплавления цинковой проволоки, либо прутков, изготовленных из цинково-кадмиевого сплава.