какую применяют разделку кромок при сварке встык металла толщиной в 2 мм
Разделка кромок под сварку
Содержание:
Одним из этапов подготовки металлических деталей для их сваривания в неразъемное соединение является работа с их кромками. Придание им определенной формы называется разделкой. С какой целью выполняют разделку кромок свариваемых деталей? Это необходимо для повышения качества будущей сварной конструкции. Скос кромок обеспечивает хороший провар по всей ширине шва. Кроме того, это гарантирует доступ инструмента сварщика к корню сварного шва. Это главные причины, для чего выполняется разделка кромок при сварке.
Размеры скосов относятся к конструктивным значениям, регламентируемым нормативными документами. Они разделяются в зависимости от формы соединений и способа сварки. Так, например, ГОСТ 5264, в котором содержатся требования к ручной дуговой сварке, не распространяется на соединения трубопроводов, описания которых изложены в ГОСТе 16037. При автоматической сварке и с применением полуавтомата следует обратиться к ГОСТу 11533. Суть разделки кромок под сварку заключается в удалении части металла на торце под определенным углом, называемым скосом.
Нюансы разделки кромок
Разделка под сварку имеет свои особенности. При разделке увеличивается ширина сварного шва. Это приводит к дополнительному расходу материалов. При некоторых ситуациях разделка кромок отсутствует, и сварка производится без этого подготовительного этапа. Если свариваются тонкие детали, то прибегают к отбортовке.
Отбортовкой называется загиб кромок соединяемых деталей. Выполняют отбортовку ручным или машинным способом. Вручную она может выполняться на наковальне с применением молотка или кувалды. Механическая обработка также может проводиться строганием, фрезерованием, долблением, применением абразивов, что требует соответствующего оборудования, например, строгальных или фрезеровальных станков.
Устройство строгальных станков достаточно простое. Высокопрочный резец, проходя вдоль торца под установленным углом, снимает за каждый проход слой металла. Затем механизм станка изменяет его положение и операции повторяются. Фрезеровальные станки находят применение, когда поверхность деталей имеет криволинейную форму. Фаска образуется с помощью фрезы, совершающей перемещение вдоль линии шва.
Для больших конструкций и трубопроводов используют кромкоскалыватели, работающие методом долбления. Абразивную обработку применяют для заготовок маленького размера и для окончательной доводки после строгания и фрезерования. Снимать кромку можно с помощью газового резака. Для машинного способа используют зигмашину.
Фаски на кромках делают с одной стороны или с обеих. Односторонние скосы на прямых деталях способствуют легкости протекания процесса сварки. При двухсторонних фасках необходимо обеспечить сварщику доступ к обеим сторонам соединения.
Конструктивные параметры
Типы разделки кромок под сварку различаются в зависимости от выбранных конструктивных параметров:
Элементы геометрической подготовки формы кромок под сварку имеют свое обозначение, которое используется на чертежах, в технологической и конструкторской документации.
Виды разделок
V-образная
X-образная
Используется также достаточно часто. Скосы выполняют с обеих сторон. Способ применяется для соединения деталей, имеющих толщину от 12 до 60 мм. Угол разделки такой же, как в предыдущем варианте. С каждой стороны осуществляется несколько проходов. При таком способе значительно снижается расход электродов при сварке. Остаточные деформации при нагреве являются незначительными.
U-образная
К-образная
Наиболее редко применяемый способ. Скос кромок под сварку в соединении делается только для одной детали. Одна из кромок односторонняя, а вторая имеет сразу два скоса. Если возникли затруднения, какая подходит разделка кромок под сварку таблица поможет сделать правильный выбор.
Из нее видно, что форма кромок зависит от типа соединения, характера шва и толщины свариваемых деталей.
Смещение деталей
Кромки не обязаны отличаться симметричностью и быть параллельными между собой. Однако, смещение кромок сварных стыковых соединений имеет ограничение. Все допуски указаны в нормативных документах. Величина допускаемого смещения зависит от толщины соединяемых деталей.
Кромки для труб
К соединениям из труб, в частности к трубопроводам, предъявляются повышенные требования. Они являются наиболее трудными при сварке, требуют прочности, надежности и долговечности. Разделка кромок под сварку трубопроводов из стали определена требованиями ГОСТа 16037.
Большое значение придается перпендикулярности оси трубы к ее торцевой поверхности. Чтобы выдержать это требование, перед началом разделки кромок следует совершить обрезку торцов и проконтролировать получение требуемого прямого угла. Угол раскрытия должен составлять 60-70 градусов. Величина притупления кромок составляет 2-2,5 мм. Кромки под сварку труб могут обрабатываться различными способами: с помощью механической обработки, газовой резкой и другими.
При сборке соединения необходимо отслеживать, чтобы совпадали оси и поверхности стыков. Жесткое требование предъявляется к величине зазора. Его значение находится в диапазоне 2-3 мм. Чтобы не произошло перекоса соединения, зазор должен быть одинаковым по всей окружности.
Интересное видео
Разделка кромок под сварку
Среди важных подготовительных этапов сваривания металлических заготовок является и работа с кромками. В ряде случаев им необходимо придать определенную форму, сделать края косыми. Этот процесс называется разделкой кромок.
Для чего выполняется разделка кромок при сварке
Подготовка такого плана необходима для создания прочного сварного соединения, способного выдержать большие механические нагрузки. Суть работы заключается в том, чтобы снять часть металла и создать небольшой скос под углом. Благодаря скошенным кромкам обеспечивается отличный провар по всей ширине заготовки. Помимо этого, электрод гарантировано доберется до корня сварного шва и хорошо его прогреет. Пожалуй, это и будут основные причины, которые оправдывают разделку кромок.
Линейные параметры скосов кромок деталей являются величиной конструктивной и регламентируются соответствующими нормативными документами. Размеры принято разделять в зависимости от способа сварки и формы скосов. Как пример: описанные в ГОСТе 5264 требования содержат нормативы для ручной дуговой сварки. Но они не подходят длят сваривания трубопроводов, нормативы для которых регламентированы ГОСТом 16037. В случаях, когда используется полуавтоматическая сварка или автомат, то нужно руководствоваться положениями ГОСТ 11533.
Нюансы разделки кромок
Разделывание кромок под сварочные работы имеет свои нюансы. Одна из них заключается в том, что по завершению операции ширина сварного соединения будет увеличена. Соответственно, потребуется больше электродов, чтобы создать шов. В некоторых случаях прибегать к разделке не целесообразно. Тогда детали свариваются без такого вида подготовки.
При соединении тонких кромок разделка, как таковая, невозможна. В этом случае для увеличения площади соединения делается отбортовка кромок. Процесс представляет собой загибку кромок обеих соединяемых поверхностей. Сделать это можно как вручную, так и с помощью специальных приспособлений. Если нет под рукой соответствующих механизмов, то достаточно иметь молоток и наковальню или аналогичную поверхность с прямым углом.
Механическое снятие кромок может быть выполнено с использованием абразивных инструментов (болгарка), долблением, строганием или фрезерованием. В любом случае необходим специальный инструмент.
Распространенным способом предварительной подготовки толстых заготовок является использование строгальных станков. Острый и прочный резец ставится под определенным углом и проходит вдоль линии изгиба металла по направляющим станка. За каждый проход снимается некоторое количество металла с заготовки. После первого этапа угол резца меняется, и операция повторяется по новой. Фрезеровальные станки чаще всего применяются в случаях, когда требуется подготовить криволинейные заготовки. Фреза перемещается по линии соприкосновения и снимает фаску.
Для трубопроводов и больших конструкций оптимально использование скалывателей кромок. Они работают по принципу долбления. Абразивная обработка подходит для небольшого размера заготовок и для финишной шлифовки после станочной обработки. Еще один вариант снятия кромки предусматривает применение газового резака. Популярно снятие кромки зигмашиной.
Фаска может быть выполнена с одной или же с обеих сторон. Односторонние скосы обеспечивают простоту выполнения сварочных работ. Двусторонни скосы делаются только в тех случаях, когда сварщик будет иметь доступ к обоим скосам.
Конструктивные параметры
Способ разделки кромок под сварочные работы зависит от конструктивных параметров соединения:
Виды разделки кромок
Принятая классификация включает все известные сегодня способы разделки кромок свариваемых металлических заготовок. Выбор конкретного варианта базируется на таких параметрах: тип шва, используемая технология сварки, толщина стенок. Приведенные в классификации виды имеют свое название. Оно выражается в виде латинской буквы, на которую похож метод разделки. Три типа имеют прямолинейный скос и только один – криволинейный.
V-образная
Применяется наиболее часто. Популярность обусловлена простотой исполнения и универсальностью: подходит для разделывания металлических заготовок разной толщины в диапазоне от 3 до 26 мм. Способ требует разделок обеих кромок. Величина угла составляет 60 градусов. Отлично подходит для тавровых, стыковых и угловых соединений.
X-образная
Тоже востребованный вариант подготовки кромок. Скосы делаются с обеих сторон. Отлично подходит для подготовки деталей с толщиной стенки от 12 до 60 миллиметров. Угол резки составляет 60 градусов. Сваривается в несколько проходов с каждой стороны, что позволяет снизать расход электродов на формирования шва. При нагреве возможна незначительная деформация.
К-образная
Способ используется очень редко. Кромки подготавливаются только на одной детали, но с обеих сторон. То есть, одна из кромок имеет прямую стенку, а другая – два скоса.
U-образная
Единственный вариант криволинейного скоса, который из-за своей формы еще называются «рюмочным». Именно из-за формы этот вариант разделки кромок является самым трудным. Выполняется с использованием специального оборудования – кромкорезов. Его применение может быть оправдано только в том случае, когда качество шва должно быть безупречным. Обе кромки подготавливаются с одной стороны и имеют идентичные зеркально обращенные скосы. Подходит для стенок в диапазоне толщин от 20 до 60 мм. Метод характеризуется небольшим расходом электродов.
Смещение кромок сварных стыковых соединений
Вовсе не обязательно, чтобы кромки были симметричны по форме и размещались строго параллельно. Допускается их смещение, но только в определенных рамках. Такие допуски регламентируются в нормативной документации. Величина смещения напрямую зависит от толщины соединяемых деталей.
Есть некоторые нюансы при сваривании трубопроводных магистралей. При таких работах требуется высокая точность. Допуск на смещение здесь намного жестче, чем у деталей с плоской поверхностью. Чтобы выдержать регламент и не превысить максимально разрешенные допуски, трубы перед выполнением сварочных работ надежно фиксируются. Наиболее распространенный метод фиксации – выполнение прихваток.
Кромки для труб
Все, что касается сваривания трубопроводов, характеризуется повышенными требованиями к качеству и регламенты работ. Формирование швов на трубных магистралях является достаточно сложным и трудоемким процессом. Разделка кромок под сварку труб прописана в положениях ГОСТа 16037.
Большое внимание уделяется соблюдению перпендикулярность оси трубы по отношению к торцевой поверхности. Чтобы соблюсти требования, необходимо перед началом подготовки кромок обрезать трубу для получения прямого угла. Показатель угла раскрытия тоже варьируется в небольшом диапазоне значений: 60-70 градусов. Допускается притупление кромок на 2-2,5 мм. Обработка торцов возможна любым доступным способом – ручным, механическим, станочным, газовым резаком.
При сборке трубопроводных магистралей важно соблюсти соосность соединяемых элементов и точную стыковку поверхности. Не менее жесткие требования предъявляются и к величине зазоров. Они должны укладываться в диапазон 2-3 мм. Чтобы исключить перекос элементов, зазор должен быть одинаков по всей окружности.
Разделка кромок под сварку
Прежде, чем сваривать заготовки, их кромкам придают определенную форму. Такая операция называется «разделка». Ее выполняют на изделиях средней и большой толщины для того, чтобы:
Разделка кромок увеличивает зону шва и, соответственно, расход сварочных материалов. Наименьший расход наблюдается в том случае, когда кромки не разделывается вовсе. Сварка идет без разделочной подготовки. При малых толщинах применяют отбортовку. При подготовке к сварке делают фаски различной формы, одно- и двухсторонние. Прямолинейные односторонние скосы легче всего заваривать. Фаски сложной формы требуют доступа сварщика к лицевой и изнаночной сторонам конструкции.
Для чего выполняется, цель подготовки и зачистки
Перед выполнением подготовки торцы подлежат обязательной зачистке. Зачистка разделяется на две стадии:
Если проводить сварочные работы без предварительной зачистки, то загрязнения, попавшие в шовный материал, существенно снизят его прочность и долговечность.
После зачистки поверхности можно приступать к разделке кромок под сварку. Она проводится для того, чтобы дать электроду или горелке доступ ко всей сварочной зоне. Особенно это важно для толстостенных конструкций, которые приходится проваривать в несколько проходов. Основная цель разделочных операций — обеспечение глубокого и полного провара по всей глубине и длине шва.
Различают несколько разновидностей подготовительных работ:
После проведения комплекса подготовительных операций приступают к собственно разделке кромок.
Различают следующие виды разделки кромок:
По форме скоса выделяют такие типы разделки кромок под сварку, как:
Правильно выполненная подготовка под сварку помогает сформировать сварочную ванну наилучшей формы, обеспечит плавное соединение двух заготовок, минимизирует возникающие после кристаллизации внутренние напряжения.
Важно отметить, что скосы не должны заканчиваться острой кромкой. В этом случае возникает вероятность локальных непроваров или прожогов.
На последних 2-3 миллиметрах кромку делаю плоской, формируя так называемое притупление.
Оборудование для механической разделки
В ходе механической обработке стыков чаще других используются следующие операции:
Для каждой группы операций применяется свое специализированное оборудование.
Сенсорно-механическое устройство для подготовки кромок
Для подготовки прямых стыков используются строгальные станки. Резец из высокопрочной инструментальной стали устанавливается под необходимым углом и совершает возвратно- поступательный движения вдоль торца, снимая за каждый проход небольшой слой металла. Механизированная система подачи резца перемешает его немного ниже перед началом очередного прохода. Станки отличаются простотой устройства, надежностью и низкой себестоимостью операции.
Если же линия шва криволинейная, приходится применять специализированные фрезеровальные станки. Фреза, закрепленная в шпинделе под углом, движется под управлением рабочей программы вдоль линии шва, снимая необходимую фаску. Эту операцию также можно выполнить и на универсальном обрабатывающем центре, но тогда себестоимость ее заметно возрастет.
Для разделки кромок при сварке заготовок, которые по своим размерам не помещаются на станок, а также для обработки стыков труб для магистральных трубопроводов, используют мобильные кромкоскалыватели. Они закрепляются на заготовке и работают методом долбления. По качеству поверхности и точности соблюдения размеров фаски получаются гораздо хуже, чем на стационарных станках. Им требуется дополнительная доводка.
Абразивная обработка используется при подготовке относительно небольших заготовок, а также для дополнительной доводки после фрезерования и скалывания. Обязательной шлифовке подлежат детали из нержавеющих и алюминиевых сплавов.
Скос под сварку труб трубопроводов
Сварка труб необходима в самых разных отраслях. Это и производство, и транспорт, и строительство. Отдельно стоят магистральные трубопроводы и жилищно — коммунальное хозяйство. Люди применяют в своей жизни большое количество типоразмеров труб, сделанных из разных материалов и эксплуатируемых в разных условиях. Различаются и требования по подготовке кромок. Иногда без нее можно обойтись, а иногда — это неотъемлемое требование для обеспечения качества и безопасности эксплуатации.
Государственный стандарт 16037-80 регламентирует способы и параметры подготовки к сварке стальных труб для различных видов и сочетаний свариваемых конструктивных элементов и их сочетаний. Стандарт предусматривает такие типы соединений, как:
Нормы, закрепленные в стандарте, являются обязательными к исполнению. Без их соблюдения нельзя говорить о качественной сварке и распространяются на электродуговую и газовую ее разновидность, включая применение флюсов и атмосферы защитных газов.
Виды соединения труб при сварке трубопровода
Предписывается в стандарте и механическая, и химическая зачистка поверхности перед сваркой.
Река труб большого диаметра должна осуществляться специализированным оборудованием. В случае применения ручного инструмента (УШМ) резать трубу следует по секторам, соблюдая требования правил безопасной работы.
Под отводы
Это вид соединения, позволяющего разделить поток в трубе (или соединить два потока). При подготовке сварки отвода с основной деталью делают скос одной или двух кромок под 45° к продольной оси. Если отвод присоединяется в стык, то заготовки должны быть равной толщины. Угловые присоединения допускается выполнять без фаски.
Под штуцеры
Это патрубок меньшего по отношению к основной трубе диаметра. Он вваривается в основную трубу и отводит из нее поток. Их также используют в качестве средства присоединения к основной трубе гибких шлангов. Штуцер соединяют с трубопроводом такими приемами:
Оба приема предусматривают односторонний не разделанный шов. Фаски формируются мехобработкой или газовым резаком.
Для сосудов и резервуаров
Металлические резервуары и сосуды представляют собой объекты повышенной опасности. Содержимое может быть химически активным, находиться под давлением или иметь высокую температуру. Из-за этого высококачественному соединению их деталей и формированию кромок труб под сварку всегда уделяется повышенное внимание.
Стандарт предписывает следующим условиям:
Стыкового соединения
В этом случае детали лежат в одной плоскости, а торцы их разделяет небольшой промежуток. В этом случае формируется прочный и долговечный шов, заготовки после сваривания практически становятся единым куском металла. Сваривание встык применяется для конструкций, к которым предъявляются высокие требования. Так выполняется, например, сварка труб при сборке плетей под магистральные трубопроводы.
Для заготовок толщиной до 3 мм достаточно выполнить отбортовку кромок. Если толщина 3-25 мм — делают фаску с одной стороны. При толщине от 26 до 60 мм потребуется двухсторонняя фаска на обеих деталях.
Угловых соединений
Это соединения, для которых угол между поверхностями более 30°. Угол разделки кромок зависит от угла между поверхностями.
Для них стандарт предусматривает следующие требования, исходя из толщины:
При толщинах 20-50 мм выполняют двустороннюю фаску обеих кромок.
Для двутавровой балки
Это металлический профиль, в сечении похожий на букву H Он обладает повышенной устойчивостью к изгибным напряжениям и является часто применяемым несущим элементом в машиностроении и строительстве. Соединяется с другими элементами с применением таврового шва. Разделка под сварку также зависит от толщины профиля:
Прокат большей толщины встречается редко, для него предусмотрены особые формы разделки и технологии сварочных работ.
Виды, типы, формы скосов для швов при ручной дуговой сварке
В ходе ручной электродуговой сварки используются следующие типы:
V-образная
прямая фаска с одной стороны используется для листового проката от 3 до 26 мм. Угол скоса определяется числом разделанных кромок:
X-образная
скашиваются две стороны листа 12-60 мм. Угол фаски – 60°.
V- и X-образное соединения
U-образная
Криволинейная фаска на одной из сторон рекомендуется для заготовок от 20 до 60 мм. Эффективен при ручной электродуговой сварке. В этом случае достигается существенная экономия сварочных материалов за счет формирования сварочной ванны оптимальной формы. Повышается также и скорость сварки. Все это положительно влияет на себестоимость сварочных операций.
Обозначения
Геометрические параметры разделки определяются конструктивными характеристиками соединяемых деталей. Влияет на них и диаметр электрода или сварочной проволоки. Угол скоса должен давать возможность доступа инструмента к корню шва.
Основными параметрами являются:
Для предотвращения прожога при малых (или нулевых) значениях притупления принимают следующие меры:
Конструкторы и технологи должны стремиться к соблюдению нормативных значений зазора и притупления. Применение любых дополнительных операций и специальных методов ведет к росту трудоемкости, снижению производительности и повышенному расходу сварочных материалов. Все это негативно влияет на производительность и себестоимость сварочных операций.
Способы разделки кромок
В ходе подготовительных работ применяются такие способы разделки кромок:
Способы разделки кромок под сварку
На заготовках, имеющих форму тел вращения, удобно формировать фаски на токарно — расточных станках.
Для криволинейных швов применяются специализированные фрезеровальные станки или универсальные обрабатывающие центры. Применение специализированного оборудования позволяет снизить себестоимость операции.
Для прямолинейных кромок доступен самый широкий выбор оборудования. Наиболее производительными и экономичными являются строгальные станки. Доступна также обработка фрезерованием и пневмошлифовка.
Дополнительная механическая обработка для выравнивания поверхности может проводиться вручную, с применением УШМ. Сохранилась также и доработка с применением зубила и напильника. К механизированным способам относят пескоструйную и дробеструйную обработку.
Правила подготовки изделий
Для любого метода сварки необходим комплекс подготовительных операций, направленных на выравнивание поверхности заготовки и ее очистку от слоя окислов, шлаков, окалины, ржавчины и других механических и химических загрязнений. В них входят:
Химическая очистка проводится для полного обезжиривания и удаления следов посторонних химических веществ в околошовной области, как минимум на 30 мм в каждую сторону от линии шва.
В качестве дополнительной операции по указаниям технологов может проводиться локальная или общая термообработка. Она предназначена для снятия внутренних напряжений, возникших на предыдущих стадиях обработки. Термообработка также может использоваться для улучшения таких характеристик материала, как прочность, упругость, пластичность и свариваемость.
Тщательное проведение подготовительных операций позволяет получить прочное, бездефектное и долговечное сварное соединение.
Разделку кромок, как правило, проводят после завершения комплекса подготовительных операций. Правильно выполненная разделка позволяет рассчитывать на качественный шов. Электрод (или проволока) должен иметь доступ к корневой области шва и выполнить глубокий и полный провар.
Кромки свариваемых заготовок проходят предсварочную подготовку одним из трех способов:
Если деталь перемещалась или хранилась, то после разделки следует выполнить повторное обезжиривание непосредственно пред началом сварочных работ.
В случае длительного хранения потребуется повторить и механическую зачистку для удаления окисной пленки, успевшей образоваться на поверхности.
Требования к готовым поверхностям
К поверхностям, подготовленным для сварки, предъявляются следующие требования:
Четкое выполнение этих требований дает возможность выполнить качественный, прочный и долговечный шов.
Под каким углом
Угол скоса измеряется между плоскостями скошенной кромки и торцом. Он определяется такими параметрами:
Особенности методов резки также влияют на величину угла.
Оборудование и инструмент
Для выполнения подготовительного блока операций доступно большое разнообразие оборудования:
Станки для обработки кромок
Для этой операции применяют как универсальные инструменты, так и специализированное оборудование. Выбор типа зависит от объема работ.
В качестве универсальных инструментов используются угловые шлифмашины, напильники, другой ручной слесарный инвентарь.
Представлены на рынке и специальные устройства — кромкорезы и фаскосниматели. Их применение экономически оправдано при подготовке больших объемах однотипных швов.
Станок для обработки кромок под сварку
Технология разделки кромок
Основа технологического процесса разделки кромок — это удаление части материала из зоны шва для обеспечения его однородности, прочности и долговечности. Металл удаляется механической обработкой или газовой резкой под определенным углом.
Если после обработки качество поверхности неудовлетворительное, то проводится дополнительная мехобработка.
В большинстве случаев скос не доходит до нижней кромки заготовки. Там оставляют притупление. Его назначение — снизить риск прожога металла и вытекания расплава из шва.
Мехобработка для заготовок, имеющих форму тел вращения, проводится на токарных станках.
Прямолинейные фаски снимают на строгальных или фрезеровальных станках. Применяются и установки для пневмошлифовки и долбежные станки. В отдельных случаях используются установки водяной резки под высоким давлением.
В условиях небольших мастерских поверхности под сварку обрабатывают ручным слесарным инструментом и дорабатывают напильником.
Кроме газовой резки, используются плазменные и лазерные установки. Они позволяют добиться высокой точности обработки и качества поверхности, формируя К-, V-, и Х-профили скоса.
Разделка трещин в металле перед сваркой
При ремонте трещин в изделиях также требуется их разделать. Обрабатывают их обязательно на всю глубину и по всей протяженности. Сквозные трещины разделывают с двух сторон, чтобы снизить потери металла и расход сварочных материалов для наплавки. Выполняют операцию одним из двух способов:
Углы трещины следует засверлить, чтобы снять внутренние механические напряжения и остановить дальнейшее распространение.
Разделка трещин в металле перед сваркой
Для деталей различной толщины
Для заготовок, различающихся по толщине, даются такие рекомендации:
Рекомендации сохраняют свою силу для заготовок разной формы и для разных видов швов.