Что такое сварочная кромка
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
Статья. Разделка металлических кромок под сварку.
При больших толщинах свариваемого металла трудно получить полный провар из-за того, что сварочная дуга не достает до корня шва. Доступ электрода на всю глубину соединения в этом случае достигается изменением формы свариваемых торцов заготовок, для чего перед сваркой делается разделка кромок. Их геометрия регламентирована стандартами и обеспечивает полное проплавление металла и минимальные остаточные напряжения в сварном соединении.
Подготовка заготовок под разделку
Необходимым условием получения качественного сварного соединения является тщательная подготовка металла листов, труб, профильного проката под разделку кромок. Предварительно производится входной контроль материалов, в процессе которого определяется необходимый объём подготовительных работ, который обычно включает следующие операции:
Стандартные размеры конструктивных элементов кромок предусматривают стыковую сварку изделий равной толщины, в то время как размеры имеющегося проката могут отличаться. Так допускаемая разность толщин листового проката составляет 1-4 мм для толщин тонкой детали 1-30 мм. При большей разности в толщинах свариваемых изделий на более толстой заготовке выполняется плавный скос для того, чтобы размеры обеих деталей в стыке совпадали. Приведение в соответствие наружных диаметров труб производится, как и для листового проката: снимают обточкой с конца большего диаметра фаску резцом под углом 13-17 градусов к оси трубы.
Финишной операцией подготовки является разметка или наметка и вырезание заготовки по чертежу. При разметке размеры детали переносят с чертежа на металлопрокат, для чего линию будущего реза обозначают кернением. При наметке применяют специальные шаблоны из фанеры или тонколистового металла и чертилки. Вырезку заготовки производят на ножницах или газовыми резаками. Если для изготовления заготовок применяется ручная газовая резка, то неровности на кромках листового проката устраняют на кромкострогальных станках, а торцы труб подвергают токарной обработке.
Обозначения на чертежах
Согласно нормативной документации геометрию подготовленных к сварке кромок, обозначают на чертежах латинскими символами:
Формы кромок
Разделка кромок позволяет сварить металл любой толщины. При разделке с торцов свариваемых деталей удаляют часть металла по специальной геометрической форме:
Для всех вышеперечисленных способов разделки кромок важно обеспечить, наряду с углом скоса, требуемые значения притупления с и зазора между кромками b. Размеры последних зависят от толщины металла свариваемых изделий, способа сварки (ручная дуговая, механизированная в среде углекислого газа и т.д.), режима сварки. При выборе зазора для качественной сварки наиболее важно не столько само значение зазора, как его постоянство по периметру сварного соединения.
Методы обработки кромок под разделку
Различают два способа разделки металлических кромок:
К механическому способу формирования сварочных металлических кромок относятся: фрезерование, строгание, шлифование, долбление, токарная обработка.
Достоинством механической разделки является высокое качество кромок, в том числе сложной формы и с требуемой шероховатостью для любых металлов. Недостатки: низкая производительность и сложность обработки крупногабаритных деталей.
Термический способ отличается более высокой производительностью и мобильностью при обработке крупных заготовок. Арсенал метода включает кислородную, плазменно-дуговую и воздушно-дуговую резку. Недостатки метода состоят в необходимости финишной зачистки поверхности реза механическим способом, ограниченность применения по типу металла (не применяют, например, при разделке нержавеющих сталей).
Оборудование для механической разделки кромок
По признакам мобильности применяемое оборудование разделяется на:
Наиболее распространенные станки для обработки сварочных кромок:
К передвижному оборудованию относятся кромкофрезерные машины, которые по принципу действия сходны с соответствующими станками, отличаясь от них необходимостью ручного перемещения машины относительно обрабатываемой заготовки. Их преимуществом является возможность обработки длинных деталей.
Переносное оборудование для разделки кромок представлено следующим ручным инструментом:
Разделка трещин в металле
Определяют положение концов трещины, которые фиксируют сверлением отверстий. Производят выборку металла в дефектной детали на глубину трещины. Кромкам выборки в металле в поперечном сечении придают чашеобразную форму разделки. При сквозной трещине в нижней части выборки оставляют слой металла толщиной 2,0-2,5 мм, выполняющего роль подкладки для шва заварки трещины. Этот слой для надёжности проверяют засверливанием сквозными отверстиями диаметром 2-2,5 мм вдоль трещины. Выборку предпочтительнее выполнять вырубкой, резанием или шлифованием. Допускается применение кислородной или воздушно-плазменной строжки с последующей механической обработкой поверхности выборки.
Контроль качества готовой поверхности
Подготовленные под сварку кромки должны быть зачищены в зависимости от типа сварного соединения на ширину 20-70 мм, после чего они проходят визуальный контроль, в процессе которого проверяется:
Измерительный контроль кромок под сварку проводится для оценки соответствия формы и размеров кромок нормативной документации и включает проверку:
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: назначение и порядок выполнения
Надежность сварного шва зависит от глубины провара металла. При монтаже деталей толще 3 мм предусмотрено предварительное оформление краев – разделка под сварку. Когда кромки скошенные, формируется глубокая ванна расплава, образуется надежный диффузный слой. Процесс подготовки металла перед свариванием оговаривается в стандартах. Все они перечислены в одном из разделов статьи.
Назначение разделки кромок под сварку
Правильно сформированная ванна – залог прочного соединения сварных деталей, образуется глубокий однородный слой, после кристаллизации в диффузном слое не возникает внутренних напряжений.
Процессом разделки кромок под сварку подразумевают изменение геометрии стыка, его увеличивают с одной или двух сторон. Разделку выполняют с целью упрочнения соединения толстых деталей, проварить встык на всю глубину невозможно. Появляется доступ к центральной части шва, увеличивается размер ванны расплава.
При правильной подготовке деталей снижается риск брака, не образуются пустоты, раковины, несплошности в месте шва.
Подготовка заготовок под разделку
Торцевые поверхности зачищают, убирают:
С металла снимают слой до 2 мм.
Зачистка бывает двух видов:
Второй этап подготовки металла – разделочные операции, обеспечивающие доступ ко всей области стыка.
Подготовка заготовок под разделку кромок обязательна!
Виды предварительных операций:
Подготовка кромок бывает трех видов:
Формы скосов кромок
Стоит рассмотреть различные виды оформления торцов, зависит от толщины заготовки, физических свойств металла, способа сварки.
V-образная
Самая популярная разделка, практикуется для всех видов сварки, пластин толще 3–5 мм. Заключается в симметричном скосе краев у одной и другой заготовки. Используются все существующие виды обработки.
X-образная
Такая разделка толстых пластин проводится при двухстороннем соединии. По сути – это два встречных V-образных соединения, металл проваривается на всю глубину. Образуется шов, способный работать под нагрузкой. Шов наплавляется слоями, валики образуются широкими. Рекомендованный угол скоса – 45 или 60° в зависимости от физических свойств заготовок. Для вязких нужен большой скос, текучие варят с наименьшим углом скоса.
Х- и К-образные скосы делают на заготовках толщиной от 12 до 40 мм. При ручной сварке стальных заготовок плавящимися электродами скашивают кромки свыше 5 мм, при односторонней или симметричной разделке совокупный угол должен быть не менее 60°, но не более 80°. Наклон влияет на прочность шва.
U-образная
Края разделывают с одной или двух сторон. Сделать углубление правильной формы новинкам бывает сложно, для этого требуется практика. Особенностью такой разделки заготовок толщиной от 20 до 60 мм считают экономию расходных материалов, быстрый провар. При U-образном оформлении скоса образуется ровный шовный валик, зона термического влияния меньше, чем при V-образной разделке.
K-образная
Этот способ оформления краев толстостенных деталей схож с Х-образной разделкой. К-образная предусматривает скос кромок только одной из заготовок, метод применяется при двухсторонней сварке. Нужно учитывать, что деталь со скошенными гранями прогревается сильнее.
Односторонняя применяется для стыковых и угловых швов (V или U), двухсторонняя при стыковой, когда заготовки проваривают снизу и сверху (K или X). Угол скоса кромок под сварку зависит от вида сварочного оборудования:
Притупление краев делается на высоту от 1 до 3 мм.
Способы обработки кромок
Обработку кромок под сварку проводят разными способами:
Методы подготовки деталей зависят от толщины металла, типа соединения, регламентированы системой ГОСТ:
Для электродуговой сварки применяется ручная, механическая, термическая обработка кромок. Лазерная требует тщательной очистки металла, края будущих швов после разделки дополнительно протравливают, затем промывают, просушивают.
Еще один важный нюанс: на скосах не должно быть острых краев, они могут стать причиной прожженных деталей или непроваренных швов. Острые края обязательно скругляют.
Разделка кромок под сварку труб
Вид подготовки краев зависит от расположения свариваемых деталей, типа сварного соединения. Трубы соединяют:
При монтаже трубы соединяют между собой и арматурными элементами – важными частями трубопроводов (врезают заглушки, отводы, фитинги, уголки, краны, приборы учета и др.).
В стандарте регламентирована механическая и химическая подготовка поверхности, подготовка краев толстостенных заготовок.
Отводы приваривают встык со скосом одной или двух кромок с наклоном 45° к оси трубы. Угловые швы варят без снятия фаски. Отводной штуцер присоединяют внахлест или угловым швом, предусмотрена односторонняя подготовка кромок. При сварке труб угол раскрытия 60 –70°, размер притупления 2–2,5 мм, величина зазора 2–3 мм.
Зная особенности подготовки кромок, можно получать надежные стыковые, угловые соединения, сваривать металл внахлест. При правильной подготовке деталей снижается риск брака, не образуются пустоты, раковины, несплошности в месте шва. Особенно важно правильно подготовить заготовки из сильно текучих и слишком вязких металлов.