Перед сваркой металлическое изделие проходит несколько этапов подготовки. Наличие ржавчины, масляных пятен, грязи может привести к образованию дефектов. Это негативно скажется на прочности и несущей способности сварной конструкции. Обработка поверхности для сварки – неотъемлемая часть технологического процесса, результат которой влияет на качество сварного шва.
Основные требования к очистке поверхностей перед сваркой
Один из основных этапов подготовки металлопроката к сварке – обработка поверхностей. Для очистки металлических деталей от оксидных, масляных пленок и других загрязнений перед сваркой и обеспечения высокого качества сварного шва, стыкуемые поверхности детали подвергаются обработке. После обработки поверхность не должна иметь следов загрязнений. Должны отсутствовать следы коррозии, трещины, расслоения и другие дефекты.
Контроль поверхности перед сваркой проводят визуально, с помощью ультразвукового дефектоскопа и другого оборудования. Это позволяет обнаружить скрытые трещины, расслоения, прочие дефекты. На торцах заготовки должны отсутствовать следы резки.
Основные способы обработки металлической поверхности:
- механический – очистка с помощью специального инструмента, гидроабразивная, абразивно-струйная, ударно волновая очистка и др.;
- химический – электролитно-плазменная очистка, электрохимическое травление, мойка с применением химических моющих средств;
- термический – очистка паром, струей сухого льда, газопламенная, электронно-лучевая, лазерная очистка и пр.
Чаще всего используется механический метод обработки ручным или механическим инструментом. С его помощью снимается слой поверхности металла (не более 2-3 мм). Чтобы обеспечить более высокое качество обработки, предварительно может выполняться очистка химическими веществами. На завершающем этапе можно обрабатывать методом травления, воздействия тлеющим разрядом.
Перед сваркой места стыка очищают дополнительно маломощным нагревом сварки.
Определение чистоты поверхности
Методы, используемые для определения чистоты поверхности металла перед сваркой, делятся на две группы:
- Прямые –с помощью таких методов можно определить наличие загрязнений на поверхности металлопроката. К распространенным относится микроскопический метод, методы, основанные на разности потенциалов и применении радиоактивных изотопов.
- Косвенные – такие способы базируются на удалении загрязнений с поверхности металла методом травления или с помощью специальных растворителей. Сложность их заключается в том, что проверку можно проводить только в лабораторных условиях.
Подготовка поверхности к сварке: основные этапы
Перед подготовкой детали к сварке проводится ряд операций обработки поэтапно, что позволяет устранить все деформации, загрязнения и дефекты. Это гарантирует высокое качество сварного шва.
Правка и очистка
При транспортировке и хранении металлопроката он может подвергаться механическому воздействию, из-за чего образуются деформации. Они устраняются с помощью ручного инструмента (молоток) или специального оборудования (ручной пресс, правильные станки). Правка проводится для придания заготовке первоначальной формы. Если этого не сделать, возникнут внутренние напряжения, которые негативно повлияют на прочность сварного шва.
После правки проводится обработка поверхности заготовок. С металла убирается грязь, пыль, ржавчина и другие загрязнения, которые образовались во время хранения и транспортировки металлопроката. Для этого применяется механический, химический или термический способ.
Разметка
Разметка деталей перед сваркой осуществляется с помощью специальных устройств или вручную, используя керны, металлические линейки, штангенциркули и пр. Чтобы разметка была лучше видна, предварительно на поверхность металла можно нанести грунтовку.
Учитывая высокую трудоемкость ручной разметки, ее используют редко. На производстве сегодня чаще применяют разметно-маркировочные автоматы, которые проводят разметку по заложенной программе. Такой метод позволяет размечать деталь быстро и в короткое время обрабатывать большое количество заготовок.
Резка
На следующем этапе металлопрокат режется. Отрезанный металл относится к отходам, но в некоторых случаях может быть использован для других целей.
Инструменты, используемые для резки:
- ручной инструмент – применяется для резки тонкого листового металла, с его помощью вырезают простые геометрические формы, если нет высоких требований к их точности (ножницы по металлу, резак и пр.);
- электрический инструмент – применяют для резки тонкого металлопроката, вырезания фигурных и сложных форм (болгарка, фреза с насадкой, электропила и пр.);
- инструмент с термическим воздействием – используется для резки толстого металла, позволяет вырезать фигурные формы (плазмотрон, газовый резак и пр.).
В промышленном производстве применяются отрезные станки. При проведении резки металла учитываются припуски для зачистки. Размер их зависит от того, какой метод использовался.
Зачистка
После резки на поверхности металла образуются заусеницы, оксидный слой. Для их устранения проводится обработка с использованием щеток по металлу, наждачной бумаги, напильников, болгарки или других инструментов. Несмотря на то, что этот этап несложный и нетрудоемкий, он важен, так как качество зачистки также влияет на качество сварного шва.
Для обезжиривания и снятия оксидов перед сваркой применяют специальные химические средства: спирт, кислоты, растворители. При обработке цветных материалов нельзя использовать ту же щетку, с помощью которой проводилась зачистка стали, чтобы ее микрочастички не попали на поверхность.
Подготовка кромок
Чтобы качество сварных швов заготовок с толстыми стенками было высокое, необходимо подрезать кромки. Если этого не сделать, в процессе сварки расплавленный металл не будет проникать в стык, будет растекаться по поверхности. Это снизит прочность соединения. Чтобы избежать такой ситуации, кромки следует сгладить на 2-3 мм, в зависимости от толщины заготовки.
Подрезка проводится термическим способом (горелкой), механическим или ручным инструментом. Термический способ менее предпочтителен, при использовании холодных методов получается более ровная кромка. Размер кромки и угол зависит от типа сварки, расходных материалов. Это стандартизированная величина, она закреплена в ГОСТ.
Подготовленные кромки обеспечивают доступ к корню шва. На деталях с толстыми стенками делают скос или фаску. Величина угла сопряжения колеблется в пределах от 45° до 60°. При сваривании деталей разной толщины, кромку подрезают только у детали с толстой стенкой.
Угол скоса зависит от глубины проварки, расхода электродов, величины шовного валика. Обработка кромок проводится, если толщина детали составляет более 3 мм.
Гибка
Гибка листовых металлов перед сваркой осуществляется с помощью специальных листогибочных машин. Для холодной гибки профильного металлопроката применяют специальные правильно-гибочные прессы.
Учитывается хрупкость металла. Если радиус сгиба будет превышать толщину детали в 25 раз, в процессе гибки возможно растрескивание металла. Поэтому работу с толстостенными заготовками проводят с нагреванием. Это делает металл более податливым.
Основные требования к сборке конструкции перед сваркой деталей
Завершающим этапом подготовки металла перед сваркой является сборка. Она подразумевает установку и фиксацию деталей, другие подготовительные работы для обеспечения процесса сварки.
Этот этап минимально механизированный и максимально трудоемкий – около 30% от трудоемкости всего подготовительного процесса. Для упрощения и ускорения сборки используются специальные приспособления (подпорки, стенды и другие устройства).Перед началом сборки проверяют, соответствуют ли размеры деталей чертежам.
Чтобы обеспечить надежное и качественное сварное соединение, в процессе сборки нужно придерживаться определенных требований:
- сварщик должен иметь свободный доступ к месту сваривания деталей, приспособления для фиксации не должны мешать работе;
- детали закрепляются в правильном положении и жестко, чтобы избежать деформаций в процессе сварки;
- сборка должна исключать возможность смещения деталей, чтобы не допустить возникновения перекосов.
Сборка состоит из нескольких последовательных процедур. Они планируются таким образом, чтобы каждая предыдущая процедура не создавала препятствий для проведения последующей. Особенно это актуально для сварки сложных конструкций.
Сборка часто проводится на сварочных прихватках. Прихватка – это небольшой шов, который делается с помощью сварочного аппарата и помогает зафиксировать одну деталь относительно другой. Для деталей сложных конфигураций вместо прихваток используется беглый шов, глубина которого не должна превышать глубину основного. При обработке корня основного шва он зачищается.
Подготовка металла к сварке – важный этап, который включает в себя ряд процедур. От них напрямую зависит качество сварного шва. На неподготовленной поверхности остаются микрочастицы, ржавчина и прочие загрязнения. Если их не убрать, это приведет к браку. Обработка перед сваркой помогает улучшить условия для свариваемости.
