Способы и основные приемы подготовки кромок. Гост подготовка кромок под сварку. Параметры сварочных швов

К атегория:

Сварка металлов

Элементы подготовки кромок под сварку

ГОСТ 5264-80 («Ручная дуговая сварка. Соединения сварные») устанавливает основные элементы геометрической формы подготовки кромок под сварку. Рассмотрим эти элементы на примере стыкового соединения.

Угол скоса кромки а - острый угол между плоскостью скоса кромки и плоскостью торца. При скосе обеих кромок установлен в пределах а=25±2°. При скосе одной кромки угол скоса принимают равным а=45±2°. Скос кромок может быть односторонний и двусторонний, прямолинейный и криволинейный.

Угол разделки кромок ((3) образуется скошенными поверхностями двух соединяемых частей изделия. Угол разделки кромок выполняется при толщине металла более 3 мм. Отсутствие угла разделки кромок может привести к непровару по сечению сварного соединения, а также к перегреву и пережогу металла.

Рис. 1. Элементы подготовки кромок под сварку:
а - угол скоса кромки; Р - угол разделки кромок; с - притупление кромки; в - зазор между стыкуемыми кромками; s - толщина листа (детали)

При сварке толстого металла угол разделки кромок позволяет вести сварку отдельными слоями, что улучшает структуру сварного шва и уменьшает сварочные напряжения и деформации.

Притупление кромки (с) - нескошенная часть торца кромки, подлежащей сварке. Выполняется для обеспечения устойчивого процесса сварки при выполнении первого (корневого) слоя шва. Отсутствие притупления кромок способствовало бы протеканию металла при сварке (прожог). Величина притупления кромки чаще всего принимается равной 2±1 мм.

Зазор между стыкуемыми кромками (в) обеспечивает полный провар по сечению сварного шва при наложении первого (корневого) слоя шва. Отсутствие зазора может привести к непровару корня шва и способствовать увеличению сварочных напряжений. Большое значение для качества сварки имеет равномерность величины зазора по всей длине шва, т. е. соблюдение параллельности свариваемых кромок. Величина зазора чаще всего принимается равной 2±1 мм.

Сварка стыковых соединений деталей неодинаковой толщины при разнице, не превышающей значений, указанных в таблице, должна проводиться так же, как деталей одинаковой толщины; конструктивные элементы подготовленных кромок и размеры сварного шва следует выбирать по большей толщине.

Для осуществления плавного перехода от одной детали к другой допускается наклонное расположение поверхности шва.

При разности в толщине свариваемых деталей свыше значений, указанных в таблице, на детали большей толщины должен быть сделан скос с одной или двух сторон до толщины тонкой детали.

Рис. 2. Сварка и подготовка кромок листов неодинаковой толщины:
а - наклонное расположение поверхности шва; б - односторонний скос листа; в - двусторонний скос листа; г - скос листа с последующей разделкой кромок

При этом конструктивные элементы подготовленных кромок и размеры сварного шва следует выбирать по меньшей толщине.

Скос кромки (листа) регулирует плавный переход от толстой свариваемой детали к тонкой, уменьшая напряжения в сварной конструкции.

В стыковых, тавровых и угловых соединениях толщиной более 16 мм, выполненных в монтажных условиях, допускается увеличение зазора между стыкуемыми кромками (в) до 4 мм с одновременным уменьшением значения угла скоса кромок (а) на 3°.

Допускается смещение свариваемых кромок перед сваркой относительно друг друга, не более:
0,5 мм - для деталей толщиной до 4 мм;
1,0 мм - для деталей толщиной 4-10 мм;
но не более 3 мм - для деталей толщиной 10-100 мм.

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

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

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

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

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

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

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

Студентам-сварщикам на лекциях рассказывают основы и важность каждого подготовительного этапа перед сваркой. Ученики знают, с какой целью выполняют разделку кромок, а на практических занятиях тренируются с различными видами сварных соединений и их подготовкой.

Меню статьи:

Эта статья расскажет о базовых особенностях сварки: о правильной подготовке кромок металла, видах соединений и способах подготовки согласно ГОСТу.

Зачем подготавливать кромки и как правильно обработать поверхность

Предварительная разделка кромок под сварку при толщине металла 5 миллиметров выполняется обязательно, согласно сварочным нормам. Это делается для того, чтобы проварка элементов была глубокой, жидкий металл электрода заполнил полости между соединяемыми частями, и застывший шов обеспечил прочность конструкции.

Государственные стандарты подготовки кромок индивидуально подобраны для всех типов сварочных соединений (швов) листового металла:

Стыковое;

Тавровое (Т-образное);

Нахлестовое.

Разделка кромок под сварку труб - отдельный сборник сертифицированных стандартов по обработке кромок трубных соединений. ГОСТы также отделяют стыковые, нахлесточные и угловые соединения, где скос кромок подбирается исходя из толщин свариваемых металлов.

Когда сечения и скосы выполнены согласно стандартам, сварщики приступают к другому, не менее важному этапу подготовки - зачистке и обезжириванию. Для этого мастер использует специальную ручную стальную щетку или абразивные зачистные круги, а затем - растворитель или ацетон для химического обезжиривания поверхности.

Обезжиривание и зачистка перед сваркой - неотъемлемые особенности качественной профессиональной работы. Элементы сварки зачищаются после среза и обезжириваются от следов ржавчины, маслянистых структур, влаги, окалин. Невыполнение этого этапа приводит к необратимым последствиям:

Хрупкий сварный шов;

Неоднородный шов (включения шлаков в металл);

Появление пор и микро завоздушин в шве;

Появления трещин по шву;

Пережог, перегрев металла.

Важно соблюдать последовательность действий:

Отрезать.

Подготовить кромку (снять фаски).

Зачистить от следов коррозии, старой краски, лака и прочих материалов.

Обезжирить.

Только после этого можно делать наметку и прихваты, и возможности обработать кромки больше не будет.

Типы готовых кромок - какие бывают и как выбирать

Виды разделки кромок по Госстандартам учитывают массу параметров, которые имеют свои термины:

Угол разделки кромки (α) - его наличие обеспечивает плотный шов и качественную сварную ванну.

Длина скоса кромки (L) - обеспечивает плавный переход толщины металла.

Размер притупления кромок (S) - начинается там, где заканчивается скос и обеспечивает устойчивость сварки, равномерное наложение шва.

Зазор между двумя кромками (а) - требует внимательности и правильного подхода, т.к. от его величины зависит полнота провара.

Смещение кромок относительно друг друга (δ) - влияет на прочность соединения и допускается не более 10% от толщины металла.

Опытный сварщик знает все виды разделки кромок под сварку по ГОСТу и умеет их подобрать в зависимости от толщины металла, типа соединения и способа сварки. Стандарт для наиболее распространенной ручной дуговой сварки (ГОСТ 5264-80) включает по 4 и более типов форм кромок для каждого типа соединения:

Для стыкового - 15 видов кромок;

Для углового - 5 видов кромок;

Для таврового - 4 вида кромок;

Для нахлесточного - один вид: без скоса кромок.

Такие линейные типы сварных соединений, где требуется предварительная разделка кромок, встречаются на каждом шагу:

Металлоконструкции;

Металлические инсталляции - предметы искусства;

Винтовые и пожарные лестницы;

Отдельные виды перил и ограждений;

В судостроении и ремонте.

Кромки для сварки труб, ГОСТы и особенности

Разделка кромок под сварку труб занимает отдельную категорию, так как трубные соединения - более сложные и требуют долговечности. Трудно перечислить все сферы деятельности, где «варят» трубы, наиболее часто встречаемые области, это:

Водопровод и канализация;

Отопление - трубы и радиаторы;

Бытовой газопровод;

Трубы+арматура;

Газо и нефтепровод.

Разделка кромок труб под сварку ГОСТ 16037-80 распространяется на соединения из стали и учитывает особенности соединяемых элементов и типов соединений:

Параметры конструкции элементов (труб, арматуры);

Габаритные размеры (диаметр и толщина);

Тип соединения (С - стыковое, У - угловое и Н - нахлесточное).

Условия и требования, описываемые в стандартах, обязательны к соблюдению и являются определяющими признаками качественной и «правильной» сварки. Они подходят для работы ручной дуговой сваркой, дуговой сваркой в защитном газе, дуговой сваркой под флюсом и газовой сваркой. Основные условные обозначения подробно описаны в стандарте 16037-80.

Обязательным также является качественная очистка и обезжиривание поверхности кромок и тех элементов трубы, которые будут участвовать в сварке.

Обрез трубы или участка делают по нанесенным на трубу отметкам: резать надо осторожно, учитывая толщину трубы и особенности отрезного круга (если Вы используете болгарку).

Краткие выводы

Сварка металлических конструкций и труб - чрезвычайно ответственная и сложная работа, требующая опыта и определенных теоретических знаний.

Правильная подготовка кромок свариваемых элементов гарантирует в будущем прочность шва и долговечность всей конструкции.

Основные условия подготовки кромок собраны в общепринятых государственных стандартах и определяются ГОСТами, в зависимости от применяемых методов сварки.

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

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

Таблица 9.1
Параметры подготовки кромок

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

Скос кромки - прямолинейный наклонный срез кромки, подлежащий сварке.

Притупление кромки - нескошенная часть торца кромки, подлежащая сварке.

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

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

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

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

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

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

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

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

Правила соединения деталей прихватками:

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

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

Каждый способ сварки плавлением имеет свою проплавляющую способность и предельную толщину свариваемого металла за один проход без разделки кромок. Например, ручной дуговой сваркой покрытыми электродами можно проплавить за один проход 5...7 мм. При сварке деталей большей толщины приходится делать разделку кромок для того, чтобы можно было проплавить сначала корневой слой и затем, заполняя остальное сечение разделки, сварить соединение по всей толщине, а также тогда, когда необходимо регулирование химического состава шва. Разделка кромок - придание кромкам, подлежащим сварке, необходимой формы удалением части металла кромок. Но разделку кромок приходится делать еще и для обеспечения качественной обратной стороны шва при односторонней сварке без подкладок на весу.

Форму разделки кромок при прямолинейном наклонном срезе кромок и их сборку под сварку характеризуют четыре основных конструктивных параметра (рис. 4.1): зазор - b , притупление - с (нескошенная часть торца кромки), угол скоса кромки -  (острый угол между плоскостью скоса кромки и плоскостью торца) и угол разделки кромок -  (угол между скошенными кромками свариваемых частей), равный  или 2. Разделка кромок обеспечивает доступ электрода и дуги вглубь соединения для полного проплавления кромок на всю их толщину. Так как форма разделки кромок определяет количество необходимого дополнительного металла для заполнения разделки, стремятся делать минимальную площадь разделки. Сварные соединения с Х-образной разделкой кромок для двусторонней сварки имеют преимущества перед соединениями с V-образной разделкой кромок для односторонней сварки, так как при одной и той же толщине свариваемого металла будет ниже в 1,6...1,7 раза объем наплавленного металла и расход сварочных материалов (электродов, электродной проволоки и флюса). Параметры разделки кромок являются важными характеристиками сварного соединения, от которых зависит качество, экономичность, прочность и работоспособность сварного изделия, и поэтому для каждого способа сварки и для каждой группы изделий (объектов) определены ГОСТами, отраслевыми стандартами и нормативными документами на выполнение сварочных работ на данном объекте.

Рис. 4.1. Конструктивные параметры разделки кромок и сборки под сварку: b - зазор; c - притупление кромки;  - угол скоса кромки;  - угол разделки кромок

Конструктивные элементы швов . Швы сварных соединений стандартизованы. Шов, размеры которого стандартом не установлены, носит название нестандартного и изображается на чертеже с указанием размеров и допусков (рис. 4.2).

Нестандартные швы обычно рассчитываются. Границы шва - сплошные толстые линии, а конструктивные элементы разделки - сплошная тонкая линия. Стандартные швы изображают на чертеже (Рис. 4.2) сплошной толстой линией (видимые) и прерывистой линией (невидимые). В разрезе стандартный шов не показывается.

Размеры и допуски стандартных швов оговариваются в соответствующих Гостах. Стандарты подразделяются: по видам сварки, по материалам, по взаимному расположению свариваемых деталей и по конструктивным особенностям деталей.

По видам сварки:

Гост 5264-80 – ручная дуговая сварка (РДС) устанавливает основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений из сталей, а также сплавов на железоникелевой и никелевой основах, выполняемых ручной дуговой сваркой покрытыми электродами толщиной от 1 до 175 мм во всех пространственных положениях. Стандарт не распространяется на сварные соединения стальных трубопроводов.

Гост 8713-79 - "Сварка под флюсом. Соединения сварные" распространяется на соединения из сталей, а также сплавов на железоникелевой и никелевой основах, выполняемых сваркой под флюсом, и устанавливает основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений.

Стандарт распространяется на автоматическую и механизированную сварку под флюсом на весу, на флюсовой, флюсомедной и остающейся подкладках, на медном ползуне и на подварочном шве стыковых, нахлесточных, угловых и тавровых соединений толщиной от 1,5 до 160 мм.

Гост 14771-79 - "Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные" устанавливает основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений из стали, а также сплавов на железоникелевой и никелевой основах, выполняемых дуговой сваркой плавящимся электродом в углекислом газе и его смесях с кислородом, в инертных газах и их смесях с углекислым газом и кислородом, а также неплавящимся электродом в инертных газах с присадочным и без присадочного металл.

ГОСТ 28915-91 «Сварка лазерная импульсная. Соединения сварные точечные» устанавливает основные типы конструктивные элементы и размеры сварных соединений из стали, а также железоникелевых, никелевых и титановых сплавов толщиной от 0,1 до 1,8 мм, выполняемых импульсной лазерной сваркой твердотельными лазерами.

ГОСТ 15164-78 "Электрошлаковая сварка. Соединения сварные" устанавливает основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений из сталей (кроме коррозионно-стойких) при сварке проволочным электродом, плавящимся мундштуком и электродом, сечение которого соответствует по форме поперечному сечению сварочного пространства для толщины 30...800 мм при длине прямолинейных и кольцевых швов до 10000 мм.

Кроме этого стандарт устанавливает толщину и ширину остающейся подкладки, ширину шва и размеры рабочей поверхности устройств, формирующих шов.

По материалам: Гост 14806-80 - сварка алюминия и его сплавов;