Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Сварка металлоконструкций

Технологическая карта

Этот документ служит главным помощником сварщика. Сборка металлоконструкций и их сварка относятся к сложным процессам, которые необходимо выполнять в определенной последовательности. Технология сварки металлоконструкций и ее этапы подробно расписаны в особом документе, называемом технологической картой.

Этот документ входит в число общей конструкторской документации. Разработка технологической карты входит в обязанность инженера-технолога, который хорошо понимает, что такое технологичность сварных конструкций. Разработчик технологической карты производит необходимые расчеты, на основании которых выбираются оптимальные параметры для соединения конкретных металлических изделий.

Технологическая карта может охватывать различные виды сварных конструкций, в том числе достаточно сложные. К ним, например, относится сварка толстостенных конструкций. Такая карта незаменима при прокладке трубопроводов, монтаже громоздких сооружений.

При сварке металла большой толщины с увеличением этого размера, например, более 15-20 миллиметров, в соединениях возрастают объемные сварочные напряжения. Это приводит к опасности возникновения в деталях трещин. Чтобы избежать этого рекомендуется вести сварку определенными способами, например, двойным слоем или блоками. Эти рекомендации указывают в технологической карте.

Технологическая карта на изготовление сварных металлоконструкций включает в себя также правила контроля получившихся сварных соединений. Технологические карты разделяются на типовые и стандартные. Выполняться они должны обязательно в соответствии с существующими нормативными документами.

В карте на монтаж металлических изделий указываются схемы монтажа и последовательность действий при этом. Требованием технологичности является возможное расположение швов при сварке — нижнее горизонтальное. Хорошим вариантом является прокладка шва «в лодочку».

Сварка металлоконструкций полуавтоматом является наиболее предпочтительной. Полностью автоматическую сварку применять нецелесообразно. При серийном производстве может быть использована точечная сварка. Если предполагается налагать швы, расположенные на близком расстоянии, то нельзя это делать сразу. Необходимо подождать, пока остынет первый шов, а затем начинать варить второй. Это убережет металл от пластических деформаций.

Технологическую карту надо составлять с учетом имеющегося оборудования. Единого образца технологической карты не существует. Разрабатывать ее можно самостоятельно. Однако, этот документ должен создаваться с учетом требований существующих нормативных документов в этой области. Технологическая карта в обязательном порядке подлежит утверждению уполномоченными лицами. В ней помимо технических данных могу указываться трудозатраты.

В типовой технологической карте могут содержаться сведения, каким способом может быть осуществлена надежная фиксация элементов конструкции, сведения о возможной необходимости подогрева деталей перед сваркой, данные сварочных параметров, которые надо устанавливать на применяемом оборудовании. При наличии особенностей выполнения техпроцесса они подробно расписываются.

Требования к качеству должны подтверждаться реальными цифрами возможных отклонений. В отдельном разделе или пункте может быть расписано, какие действия он должен совершать при обнаружении недопустимых дефектов.

В технологической карте в особом разделе оговариваются меры безопасности. Сварщик перед работой должен ознакомиться с содержанием технологической карты и следовать ее рекомендациям.

Оборудование для укладки и кантовки свариваемых изделий

Стенды не обеспечивают кантовку и поворот изделий в процессе работы, что затрудняет сварку громоздких и тяжелых узлов, поэтому в состав сварочных установок входит специальное оборудование, а именно: кантователи, вращатели, роликовые стенды, манипуляторы и позиционеры.

Кантователи представляют собой стационарные приспособления, в которых свариваемые элементы не только закрепляют, но и поворачивают вокруг горизонтальной или наклонной оси с целью установки их в удобное для сварки положение, а иногда и для перемещения во время сварки. Кантователи обеспечивают маршевое вращение изделия вокруг неизменно расположенной оси либо вокруг ряда осей, лежащих в одной плоскости. Кантователи имеют ручной или механический привод. В зависимости от типа поворотного устройства различают кантователи роликовые, цевочные, цапфовые (центровые) и цепные.

Вращатели — это устройства для вращения свариваемого изделия с рабочей или с маршевой и рабочей скоростью вокруг оси, не изменяющей своего положения в пространстве. Различают вращатели с вертикальной, наклонной или горизонтальной осью вращения. Вращатели с вертикальной или наклонной осью вращения ВВ (вращатель вертикальный) иногда называют карусельными по аналогии с токарными карусельными станками.

Сварочный вращатель с вертикальной осью вращения:
1 — планшайба; 2 — станина с механизмом вращения.

Роликовые стенды или, иначе, роликовые вращатели или роликовые постели предназначены для поворота и установки изделия в удобное для сварки положение и для вращения изделия с рабочей скоростью. Вращение изделия производится приводными, обычно обрезиненными роликами, сцепленными с изделием. Существенное преимущество роликовых стендов в том, что скорость вращения изделия, независимо от его диаметра, равна окружной скорости вращения роликов. Обычный роликовый стенд состоит из системы холостых и приводных роликоопор, смонтированных на общей фундаментной плите. оликовые стенды применяются не только для сварки, но и для сборки.

Манипуляторами называют универсальные, обычно стационарные приспособления, предназначенные для вращения изделия вокруг оси в процессе сварки при различных углах наклона оси вращения.

Универсальный сварочный манипулятор:
1 — основная станина; 2 — поворотная станина; 3 — планшайба; 4 — механизм поворота планшайбы; 5 — механизм наклона планшайбы; 6 — опорные лапы.

Манипулятор состоит из следующих основных узлов: станины, поворотного стола, приводов вращения и наклона планшайбы и блока управления. В большинстве манипуляторов все движения механизированы. В некоторых конструкциях наклон и подъем стола могут осуществляться вручную. В некоторых из них может отсутствовать механизм подъема стола.

Позиционеры в отличие от манипуляторов не рассчитаны на сварочное вращение изделия и служат только для установки и поворота (кантовки) изделия в удобную для сварки позицию. Позиционеры или установочные манипуляторы служат как для закрепления изделия, так и для установки в удобное для сварки положение. Все позиционеры сходны по конструкции. Они имеют две или три взаимно перпендикулярные оси, вокруг которых планшайба с изделием может поворачиваться или наклоняться.

Схемы настройки позиционеров

Стол позиционера вращается и наклоняется при помощи ручного или электрического привода, он имеет только маршевую скорость перемещения. Позиционеры для изделий массой более 1,5 т обычно имеют электрический привод.

Сварка конструкций — особенности

Само понятие сварки применимо не только к изделиям из металлических сплавов, но также и к изделиям из полимеров, то есть, например из пластмассы. Ведь данное понятие подразумевает термический процесс обработки, при котором две и более деталей объединяются в единую состовляющую.

Сами работы подразделяются на два шага — сборка и соединение. Первый имеет самую большую трудоемкость работы.

Ведь чтобы качество возведенной металлоконструкции было прочным, нужно чтобы все заявленные требования к заготовкам и материал из которого они были выполнены наблюдались до конца работы.

Выполнение сварочных работ

С объективной точки зрения на сборку будущей металлоконструкции и тратится более половины всего периода работ.

Оборудование для кузнечных сварочных работ

Для занятий кузнечной сваркой не нужно запасаться большим количеством оборудования. Для создания полноценной кузни потребуется купить следующие инструменты:

  • переносной и стационарный горны, в которых будет проходить прогрев металлических заготовок до необходимых температур (если размеры кузницы не позволяют установить этом оборудование, то вместо него можно приобрести автоген);
  • наковальни нескольких типов (крупную и мелкую, однорогую и двурогую, эти изделия потребуется прочно закрепить в мастерской);
  • большие и маленькие кузнечные клещи;
  • крупные и мелкое ударное оборудование (в кузнице должны присутствовать и большие молоты, и компактные слесарные молотки);
  • несколько ёмкостей для охлаждения обрабатываемых металлов (в мастерской нужно держать под рукой ведра для воды и масла).

Постскриптум

Начинающим мастерам может показаться, что технологический процесс сварки и производство металлоконструкций — это совсем не просто. Однако технологичность подобных работ, по сути, определяется только количеством методов сварки.

Определённая сложность заключается в выборе наиболее подходящего способа сварки конструкций, оптимальной настройке необходимого оборудования и точном соответствии технологии процесса.

Для начинающего мастера разнообразие видов сварки только усложняет понимание ситуации.

Так будет казаться до первого выполнения работ по этой тематике. После того, как Вы попробуете соединять металлоконструкции, последующие работы не вызовут никаких проблем.

Особенности и требования

Сама по себе сварка металлоконструкций распространена очень широко. К таким манипуляциям прибегают и профессионалы, и любители

Но последним также следует обращать внимание на общепринятые в среде специалистов нормы

В подавляющем большинстве случаев для сваривания металлических конструкций используют открытые газовые горелки или электрическую дугу. Специализированного ГОСТ на этот вид манипуляций не существует. Однако в качестве методических источников можно использовать такие стандарты:

  • 11534-75 и 5264-80 (о ручной сварке электрической дугой);

  • 14771-76 (действия с использованием изоляционного газа);

  • 53-101-98 (изготовление и контроль качества металлоконструкций из стали).

Положения действующих стандартов предписывают проводить работы с металлическими конструкциями только после тщательной очистки от снега, льда, масел, жирных веществ и иных загрязнений.

При обнаружении явных дефектов требуется проводить правку заготовок на специализированных станках. Не допускается правилами производство сварочных работ, если:

  • обнаружены серьезные трещины и расслоившиеся участки;

  • плоскость сечений отклоняется от предписанных стандартами уровней критически;

  • отсутствует необходимая маркировка;

  • прогибы местного уровня превышают 1 мм на 1 м;

  • плоскостность привариваемых дополнительно (или используемых для изготовления конструкция с нуля) листов не отвечает положениям ГОСТ 19993.

Базовые нормы расхода материалов можно узнать прежде всего из тематического сборника «Общие производственные нормы расхода материалов в строительстве» (выпуск 30, 1990 год). Но в первом приближении можно провести и общий расчет. Масса металла, наплавляемого на соединение, не должна превышать 1,5% от общей массы обрабатываемого изделия. Расход электродов и других сварочных материалов оценивается по формуле Р = М*К (М — масса, а К — коэффициент от 1,5 до 1,9, приводимый в специальных методических пособиях).

Вот еще несколько требований:

  • проверять соответствие свариваемых изделий и их частей положениям проектов по внешнему виду и габаритам;

  • стараться накладывать швы в нижнем положении (это гарантирует сварщикам безопасность);

  • контролировать углы свариваемой конструкции;

  • сводить к минимуму механические напряжения во всем обрабатываемом объеме и на прилегающих участках.

Классические методы для конструкций из металла

Независимо от метода соединения проката существует три режима выполнения работ:

  • автоматический;
  • полуавтоматический;
  • ручной.

Рассмотрим их подробнее.

Автоматический

Данный метод сводит участие человека в процессе к минимуму. Функция оператора заключается в контроле над производственным процессом, а также корректировке вводных параметров, в случае возникновения необходимости. Применяется на крупносерийных предприятиях.

Полуавтоматический

Задачей сварщика является определение оптимальной скорости движения дуги, а также регулировка направления. Подача присадочного материала осуществляется в автоматическом режиме, согласно предварительно настроенных параметров.

Ручной

В этом случае все операции выполняются руками сварщика. При этом существует несколько способов создания неразъемного соединения. Помимо электросварки, в ручном режиме можно выполнить пайку металла, а также работать газосварочным оборудованием.

Требования к сварке металлических конструкций

Процесс сварки в технологическом плане должен обеспечить выполненным соединениям требуемые геометрические параметры, размеры и высокое качество. Конструкция должна получиться прочной и долговечной, а риск ее деформации – нулевым.

Сварка металлических конструкций.

Именно поэтому технология сварки металлоконструкций должна реализовываться с учетом некоторых требований, что во многом определит качество созданных сварных швов:

Если создаются простые соединения без применения кондуктора, а также при создании сложных швов перед включением данного инструмента важно оставить зазор между скрепляемыми деталями. Тогда при смещении элементов шов не пострадает

Но размеры зазора должны соответствовать допустимой норме, иначе система не будет прочна и долговечна.

При выполнении сварки ответственных металлоконструкций сварщики проверяют строгое соответствие установленной детали своему местоположению, согласно карте.
При поступлении заготовки на стапель стоит подготовить каждую из них к завершающему этапу.

Все детали должны строго соответствовать по виду и размеру, указанным в проекте частям будущей конструкции.
Это позволит сохранить функциональные возможности изделия.
Корневые слои шва при ручном методе выполнения дуговой сварки важно накладывать электродами с диаметром, не превышающим 3-4 мм.

Металлоконструкции при укреплении потребуется располагать так, дабы можно было накладывать швы преимущественно в нижнем положении.
Это необходимо для обеспечения сварщика безопасными условиями работы.

Важно взять под строгий контроль углы металлоконструкции, для чего стоит воспользоваться специальными инструментами и кондуктором.
Все углы между плоскостями должны быть прямыми, если это предусмотрено проектом. Иначе произойдет перекос деталей, что повлечет за собой нарушение целостности механизма, потере им своей функциональности.
Готовая конструкция должна иметь минимальные усадочные напряжения и деформации, для чего сварные работы нужно осуществлять в стабильном режиме с отклонениями от заданных значений величины тока и напряжения на дуге не более ±5 %.

Описанные рекомендации важно учитывать уже на этапе сборки деталей в целостную конструкцию, а не только перед непосредственным выполнением сварочных работ. Особенно, если выбран автоматический режим, при котором не выйдет откорректировать допущенные ошибки

В целом же, именно этот вид сварных работ и считается наиболее приемлемым, так как при автоматизировании сварных процессов влияние человеческого фактора на качество выполненных швов сводится к нулю.

Также важно заварить технологическую пробу в условиях, которые полностью совпадают с условиями сварки конструкций на месте производства. Если работать сварочным аппаратом придется при низкой температуре воздуха, стоит сварить стыковые образцы перед началом операций при отрицательном температурном режиме, предусмотренном технологическим процессом

Это позволит в дальнейшем провести их механические испытания

Если работать сварочным аппаратом придется при низкой температуре воздуха, стоит сварить стыковые образцы перед началом операций при отрицательном температурном режиме, предусмотренном технологическим процессом. Это позволит в дальнейшем провести их механические испытания.

Если нужно выполнить сварные работы с особо ответственными металлоконструкциями из новых марок сталей или с применением новых сварных расходников, мастеру потребуется изготовить контрольные образцы в таком же пространственном положении и с теми же материалами, оборудованием, что и при сварке монтируемых конструкций.

Это позволит сварщику оценить ситуацию со всех сторон перед началом работы и не допустить ошибок в процессе ее выполнения.

2.7. Схема операционного контроля качества

Схема операционного контроля качества при выполнении работ по
монтажу металлоконструкций
методом сварки приведена в табл. .

Таблица 4

Наименование
операций, подлежащих
контролю

Контроль качества выполнения операций

состав

способы

время

привлекаемые службы

производителем работ

мастером

1

2

3

4

5

6

Подготовительные работы

правильность
организации рабочего места.

Исправность
сварочного оборудования и надежность его заземления. Наличие и правильность расположения необходимых
конструкций и деталей

визуально

до начала работ
по сварке металлоконструкций

качество
сварных соединений

наличие трещин, пор, шлаковых включений, непроваров, подрезов,
наплывов, прожогов, кратеров, неравномерностей ширины шва, смещений сварных кромок

визуально,
при помощи лупы с 10-кратным увеличением

в
процессе проведения сварочных работ

3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ
ПОКАЗАТЕЛИ

Трудоемкость работ, чел.-дн.         —

Продолжительность, дн.                 —

Число занятых
монтажников, чел. — 3

4. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ
РЕСУРСЫ

Потребность
в инструментах и приспособлениях приводится в табл. .

Таблица
5

пп.

Наименование

Тип, марка, ГОСТ, ТУ

Количество, шт.

Назначение

1

2

3

4

5

1.

Электродержатель
на 300 А или 500 А

ГОСТ 14651-78Е

1

для
удержания электрода для сварки

2.

Сварочный
провод марки ПРГД L = 3 м

ГОСТ 6371-77Е

1

для
подсоединения к
электрододержателю

3.

Соединительная муфта

МС-2

1

для
соединения проводов

4.

Клемма
заземления

КЗ-3

1

для подключения к свариваемой детали

5.

Отвертка с диэлектрической ручкой L = 200 мм

ГОСТ 17199-71

1

для разных работ при ремонте сварочного оборудования

6.

Плоскогубцы
комбинированные L = 200 мм

ГОСТ 17440-72

1

7.

Ключ
разводной № 2

1

для
подключения проводов

8.

Молоток
А2

ГОСТ 2310-70

1

для
зачистки шва

9.

Стекло защитное (светофильтр) типа Э-2, Э-3, Э-4

ГОСТ 9497-60

для
предохранения глаз от действия
сварочной дуги

10.

Стекло
светлое размером 52×104×3

1

для
предохранения светофильтров

11.

Щетка
металлическая на кардоленте

ТУ-494-01-104-76

1

для
зачистки свариваемых поверхностей

12.

Маска
сварщика ШС

ГОСТ 1361-69

1

для
защиты от сварочной дуги

13.

Зубило

ГОСТ 7211-72

1

для
зачистки шва

14.

Метр
складной металлический

ГОСТ 7253-54

1

для
замера деталей и расстояний между ними

15.

Сварочный
трансформатор

ТД-251 У2

1

16.

Электроды

Инновационные сварочные технологии

Со временем классический метод выполнения сварных работ совершенствовался, опытные специалисты разрабатывали инновационные способы соединения металлических деталей в единую конструкцию: сварка с применением лазерных установок, ультразвука, теплового эффекта и т. п.

Подобные новаторские идеи могут помочь сварщику в работе, облегчив выполнение некоторых задач и ускорив весь процесс сборки металлоконструкций в целом. По этой причине и сегодня в этой области не прекращаются научные разработки и исследования.

Способы сварки металлоконструкций.

Также применение инновационных технологий выполнения сварных работ позволяет сварщику получить ряд преимуществ:

  • снизить показатели коробления металла;
  • повысить скорость выполнения работы;
  • сократить расходы зачистку сварного шва;
  • снизить траты на закупку расходных материалов;
  • выполнять соединения тонколистового металла.

Особенно интересны, с точки зрения продуктивности, качества полученных швов и экономичности, следующие технологии сварки:

  1. Электронно-лучевая сварка применяется при работе с глубокими соединениями – до 20 см, но только при условии определенного соотношения ширины шва и глубины погружения инструмента – 20:1.
    Процесс формирования шва осуществляется в вакууме, поэтому использовать такую технологию в быту практически невозможно. Она применяется в сфере узкопрофильных производств.
  2. Термитная сварка подразумевает нанесение особой смеси на контуры соединения деталей в процессе горения.
    Технологию применяют для ответственных конструкций из металла в готовом виде, когда с помощью наплавки металла надо устранить имеющийся дефект в виде трещины или скола.
  3. Плазменная сварка подразумевает применение ионизированного газа, проходящего сквозь электроды с высокими сварочно-техническими характеристиками и выполняющего функцию дуги.
    Технология имеет более широкие возможности применения по сравнению с электронным типом, так как позволяет выполнить сварщику резку и сварку металлической конструкции с любой шириной металла.
  4. Орбитальная аргонодуговая сварка с помощью вольфрамового электрода применяется для работы со сложными деталями из металла.
    Например, для неповоротных стыков труб с диаметром 20-1440 мм. В процессе работы активирующий флюс наносится 1 г/м шва. Это позволяет решить ряд важных технологических задач: уменьшить объем и вес сварной ванны за счет ведения операций пониженным током; благодаря давлению дуги на жидкий металл шов получается качественным в любом пространственном положении; сварку можно автоматизировать без разделки кромки.
  5. Щадящие технологии сварки в смесях защитных газов Ar+CO2 и Ar+O2+CO2.
    При использовании такого метода выполнения сварочных работ можно получить более качественные соединения при сравнении со сваркой в СО2. При этом актуальный объем расходных материалов сократиться на 20 % за счет резкого снижения набрызгивания электродного материала, а переход к свариваемым частям металлоконструкции станет плавным.

Современная наука многогранна и непредсказуема.

Она предоставляет человеку возможности применить на практике достоинства нано-технологий, поэтому ближайшее будущее сварочных операций представляется связанным с совершенствованием схем компьютерного управления сваркой, а также применением новых сварных материалов.

2.1. Подготовительные работы

2.1.1. Подготовьте технические помещения, в которых будет производиться
монтаж узлов металлоконструкций при помощи сварки,
в соответствии с ГОСТ 12.3.003-75,
ГОСТ 12.2.007-75
и оборудуйте их противопожарным инвентарем.

2.1.2. Доставьте
необходимые конструкции и детали на места производства работ и разложите их в соответствии с технологической последовательностью
выполнения монтажных работ.

2.1.3. Ознакомьтесь с
условиями производства работ и, при
необходимости, оборудуйте зону выполнения работ в соответствии с «Правилами
техники безопасности и пожарной безопасности» (СНиП III-4-80, СНиП II-01-02-85).

2.1.4. Убедитесь в работоспособности приточно-вытяжной вентиляции.

2.1.5. Подготовьте
документацию, инструменты и приспособления, необходимые при выполнении сварочных работ.

2.1.6. Убедитесь в
исправности сварочного оборудования.

Что влияет на качество и размеры сварного шва

Одна из важных характеристик, определяющих качество сварного соединения — это провар, определяемый как отношение ширины шва к его глубине в поперечном сечении.

На геометрические показатели влияют следующие факторы:

  • Сила тока. Чем она больше, тем большей глубины проплава можно достигнуть. Глубина проплава зависит также от плотности свариваемого материала — чем плотнее металл, тем меньшей глубины удастся добиться при той же силе тока. Сила тока не оказывает существенного воздействия на ширину.
  • Тип применяемого тока. При сварке постоянным током соединение получается более узким, а при использовании переменного тока той же интенсивности-более широким.
  • Диаметр электрода также оказывает влияние на глубину и ширину шва. При большем больше диаметре электродуга получается мощнее, позволяя получить более широкий шов.
  • Рабочее напряжение также влияет на параметры шва — при его повышении ширина шва увеличивается.

Схема сварки под флюсом

Флюс, сгорая в пламени дуги, выделяет защитные газы, а твердые остатки образуют шлак, также попадающий в сварочную ванну.

Он:

  • улучшает качество обработки стали;
  • стабилизирует тепловой режим рабочей зоны и повышает скорость плавления;
  • облегчает формирование сварного шва;
  • повышает стабильность электродуги.

Существует способ ручной дуговой сварки, при котором используются цельнометаллические плавящиеся электроды, а флюс в виде порошка насыпается вдоль линии будущего шва. По мер прохождения сварочной ванны порошок плавится, а при остывании шлак отделяется от поверхности сваренного металла. Такой способ применяет на промышленных предприятиях в специальных случаях.

В целом автоматическая сварка дает намного лучшие, а главное, стабильные результаты качества работ, чем ручная дуговая. Причина этого заключается в том, что все параметры процесса, включая положение сварочной головки, угол ее наклона и расстояние до поверхности контролируются компьютером

К тому же автомат не утомляется, его внимание не рассеивается и он не подвержен влиянию вредных факторов рабочей зоны

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации