Проплавление металла толщиной 5 мм и более довольно трудная задача при использовании ручной дуговой сварки. Получение качественного шва в этих условиях затруднительно даже для опытных сварщиков.
По этой причине ГОСТами и другими руководящими документами предписывается формировать соответствующим образом кромки заготовок. Разделка кромок под сварку делается при выполнении практически всех угловых и стыковых соединений.
Обязательная подготовка
Единственной задачей разделки кромок является желание получить качественный надежный шов. Разделку проводят так, чтобы электрод легко мог достать до нижних слоев и проварить изделие по всей толщине.
Подготовка кромок перед сваркой проводится в любом случае. Она может быть:
- без разделки;
- с отбортовкой;
- с разделкой.
Обязательный подготовительный этап заключается в очистке торцовой и прилегающей области от всевозможных механических и жировых загрязнений, оксидных пленок, ржавчины на расстояние не менее 20 мм в соответствии с ГОСТ.
Зачистка стыков под сварку может производиться вручную с использованием наждачки, щетки с металлической щетиной, напильника, шлифовальной машинки или с применением химических реагентов.
После того как детали собраны в узел, который предстоит варить, и зафиксированы, правильно обработать кромки уже не получится.
Подготовку стыков рекомендуется делать при толщине стенок свариваемых деталей 5 мм и более. Односторонняя отбортовка выполняется при сварке стыковых и угловых соединений.
Двухсторонняя отбортовка производится при стыковой сварке. В целом разделка заключается в придании кромкам определенной формы, в результате чего они становятся тоньше.
Скосы
Стыки с разделкой кромок бывают с односторонним скосом одной или двух кромок и с двусторонним скосом одного или двух стыков. Скосы могут быть прямолинейными или криволинейными, с притуплением или без него.
При односторонней сварке разделку стыков делают в виде буквы V или U. При сварке с обеих сторон реализуется K или X-образные разделки. Разделка для односторонней сварки более трудоемка, чем при сваривании с двух сторон.
Выбор скосов кромок под сварку определяется конструкцией свариваемых изделий, толщиной металла и диаметром электрода. Форму разделки определяет угол и форма скоса, а также высота притупления.
Притуплением называют нескошенную часть стыка. Оно нужно для правильного образования сварного шва и предотвращения прожога. Притупление бывает толщиной от 1 до 3 мм.
Иногда обходятся совсем без него. Тогда предусматриваются специальные мероприятия предотвращающие прожог сварного шва. Сваривание производят на подкладке, основе из флюса или используют замковое соединение.
При использовании ручной электродуговой сварки подготовку кромок у металла толщиной менее 5 мм не делают. Если изделие более толстое, то обычно используют одностороннюю симметричную разделку с углом в 60 °-80 °и притуплением 1-3 мм.
Для соединений в стык с К-, V-, и Х-образной обработкой кромки, совокупный угол скоса равен 45 °-55 °, а при сваривании с подкладкой – 10 °-12 °. Эти параметры влияют на свойства шва и прямо определяют его характеристики.
Методы резки
Разделка кромки заключается в том, что с торца детали снимают часть металлы под углом. Угол определяют между плоскостью торца и образовавшегося скоса.
Разделку можно провести механическим способом и термическим. Впоследствии, в зависимости от качества образованной поверхности, проводится механизированная или ручная доработка.
Механизированная доработка осуществляется на расточном оборудовании для тел вращения. Для прямолинейных поверхностей используются фрезерные станки или пневматические шлифовальные машины.
Если специального оборудования нет, то поверхность под сварку можно доработать вручную с помощью зубила и напильника.
Термические методы разделки кромок – это газовая (при помощи кислорода), плазменная и лазерная резка. При терморезке можно получить К-, V-, и Х-образные скосы кромок. К механическим методам относятся фрезеровка, строгание, резка абразивом и долбежными устройствами.
Особенности методов резки
При газовой кислородной резке легированных сталей свободный углерод образует карбиды, удалить которые очень трудно. Поэтому подготовку таких сплавов, как хромированная нержавейка, например, проводят другими способами. Газовую разделку кромок применяют в основном к углеродистым сталям.
Качество термической резки, проведенной вручную, почти всегда оставляет желать лучшего, поэтому требуется дополнительно обрабатывать срез абразивом. К тому же изменяется состав и свойства верхнего слоя, что приводит к деформации изделий.
Плазменная резка позволяет получить качественный срез практически любых металлов. В роли плазмообразующего газа применяют воздух. Переносные устройства терморезки оснащаются газовыми и плазменными горелками. При установке трех горелок можно делать скосы кромок К-образной формы.
При машинной термической резке, качество кромок получается высоким, и удовлетворяет требованиям ГОСТов. Лазерная разделка кромок используется, когда ее нечем заменить, стоит она очень дорого.
Механическая резка обеспечивает получение качественных скосов кромок. К достоинствам относится создание скосов сложной формы. Но есть и существенные недостатки, среди которых невысокая производительность и трудность формирования кромок на крупных заготовках.
При формировании двусторонних скосов механическим методом требуется кантовка заготовок. Резка стыков абразивами является вредным производством и требует много ручного труда. Элементы абразива вызывают трещины.
Оборудование для механической разделки
Основные механические способы подготовки стыков – это фрезеровка, строжка, долбежка и резка абразивом.
Кромкострогальные станки используются при разделке стыков прямолинейных заготовок и позволяют получать любые виды разделки кромок. Кромкофрезерное оборудование может работать с криволинейными заготовками.
Переносные устройства используют, чтобы подготавливать стыки трубопроводов. Кромкоскалывающее оборудование работает на высокой скорости, но кромки требуют дальнейшей доводки.
Для доводки стыков абразивом применяют шлифовальные машинки. Данная обработка используется после фрезеровки изделий из нержавейки и алюминия.
Все методы разделки кромок имеют свои полюсы и минусы, все зависит от конкретики, вида обрабатываемых заготовок, условий работы и требуемой точности обработки.
9.1. Подготовка кромок (продолжение)
Основными конструктивными элементами разделки являются: угол разделки кромок, притупление и зазор в стыке. Угол разделки кромок для V- и Х-образных соединений берут равным 60°, а для V-образного соединения со скосом одной кромки так же, как и для К-образного соединения, равным 50°.
Величина нескошенной части или так называемое притупление составляет 1—2 мм, а величина зазора принимается равной 2 мм.
Существующие способы ручной дуговой сварки позволяют сваривать без разделки кромок металл ограниченной толщины – до 5 мм. Поэтому при сварке металла большой толщины выполняют разделку кромок под сварку для доступа сварочной дуги в глубь соединения и обеспечения качественного провара и формирования сварного шва.
Разделка кромок – придание кромкам, подлежащим сварке, необходимой формы (рис. 3.11).
Элементами геометрической формы подготовки кромок под сварку являются: угол разделки кромок – а, угол скоса кромки – р, зазор – Ъ, притупление кромок – с.
Угол разделки кромок – угол между скошенными кромками свариваемых частей. В зависимости от способа сварки и типа соединения он изменяется от 60 до 90°. От типа и величины разделки кромок зависят количество дополнительного металла для заполнения разделки, а значит, и производительность сварки. Так, например, Х-образная разделка кромок по сравнению с V-образной позволяет уменьшить объем наплавленного металла в 1,6-1,7 раза.
Рис. 3.11. Конструктивные элементы разделки кромок: а – разделка одной кромки; б – разделка двух кромок
Угол скоса кромки – острый угол между плоскостью скоса кромки и плоскостью торца. Обычно составляет 30-50°.
Скос кромки – прямолинейный наклонный срез кромки, подлежащей сварке.
Зазор – кратчайшее расстояние между кромками собранных для сварки деталей. В зависимости от толщины свариваемого металла он обычно составляет 0-5 мм. Наличие зазора необходимо для провара корня шва. Чем больше зазор, тем глубже проплавление металла.
Притупление кромки – нескошенная часть торца кромки, подлежащей сварке. В зависимости от толщины свариваемого металла составляет 1-3 мм. Его назначение – обеспечить правильное формирование шва и предотвратить прожоги в корне шва.
Рис. 3.12. Смещение Д свариваемых кромок
При сборке деталей под сварку может возникать смещение Д свариваемых кромок друг относительно друга (рис. 3.12). Допустимое смещение свариваемых кромок в зависимости от толщины свариваемого металла указано в табл. 3.3.
Табл. 3.3. Допустимое смещение А свариваемых кромок