Сварка с подогревом металла: особенности процесса
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса(ов))

Сварка с подогревом металла

Сварка с подогревом металла

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Для чего нужна сварка с подогревом металла
  • Как выбрать температуру для сварки металла с подогревом
  • Где применяется сварка с подогревом металла и какое оборудование необходимо
  • Пошаговый алгоритм сварки с подогревом металла

Сварка с подогревом металла имеет свои преимущества. Среди специалистов нагрев шва в околошовной зоне называется просто – предварительный нагрев. Чаще всего такой подход имеет место при изготовлении печей, резистивных нагревательных элементов, горелок и высокочастотных нагревательных элементов. Благодаря такому нагреву можно избежать появления холодных трещин на металле. Кроме того, он препятствует чрезмерному повышению твердости.

Для изготовления действительно качественного изделия необходимо знать особенности такого типа сварки. Подробнее об этом поговорим ниже.

 

Для чего нужна сварка с подогревом металла

Для чего нужна сварка с подогревом металла

Преимуществами использования сварки с предварительным нагревом металла являются:

  1. Устранение или уменьшение растрескивания материала, имеющего высокую влажность поверхности. Нагрев изделия убирает влагу, что снижает вероятность появления трещин.
  2. Улучшение процессов расплавления металлов шва и их осаждения, происходящее при основной сварке.
  3. Снижение напряжений материалов. Подогрев помогает равномерно расширяться и сжиматься металлам сварного соединения и изделия.
  4. Повышение качества структуры шва. Предварительное нагревание металла замедляет последующее его охлаждение. Следовательно, соединение затвердевает более равномерно, улучшая механические свойства микроструктуры материала.

Существует несколько способов термической обработки изделий, которые определяются их дальнейшим применением:

  • Предварительный подогрев – еще до начала сварки мастер задает минимальную температуру соединения. Получить эту информацию можно в WPS (спецификация сварки), где содержатся данные о температурном диапазоне.
  • Подогрев между проходами – при ведении многопроходной сварки мастер должен максимально прогреть материал до начала нового этапа. Температура нагрева при этом не должна опускаться ниже минимального значения обработки, проведенной предварительно.
  • Поддержание сварочной температуры, ниже которой не должна охлаждаться сварочная зона до окончания работ. Если процесс соединения останавливается, следует поддерживать тепло на указанном уровне.

Как выбрать температуру для сварки с подогревом металла

Сварочные кодексы содержат информацию о минимально возможной температуре предварительного нагрева. Вполне возможно, что тепловая обработка металла при указанной температуре сможет предотвратить появление трещин, но существует вероятность, что ее будет недостаточно. Это выясняется только опытным путем.

Например, получение балочно-стоечного соединения низководородистым электродом, имеющим большое сечение А36 (чья толщина находится в диапазоне от 10,2 до 12,7 мм), сделанным из сплава ASTM A572-Gr50. Для данного сопряжения необходима температура предварительного прогрева +107 °С (AWS D1.1-96). В случае изготовления стыковых соединений из материалов большого сечения предварительный нагрев рекомендуется поднять выше минимального значения. Институт AISC рекомендует нагревать до температуры +175 °С (AISC LRFD J2.8).

Рекомендация в достаточной степени консервативна. Она указывает на возможно недостаточный минимальный показатель нагрева металла у похожих соединений с высоким напряжением, указанный в документе AWS D1.1

Как выбрать температуру для сварки с подогревом металла

А что же делать, если сварочные кодексы отсутствуют? Как определить нужную температуру? Обратимся к следующему документу – AWS D1.1-96, Приложение XI: «Руководство по альтернативным методам определения предварительного подогрева». Он указывает на существование двух возможностей определения температуры нагрева. Это процедуры, которые были составлены в ходе проведения специальных тестов в лабораториях для выявления образования трещин. Следовать им рекомендуется в ситуациях, когда есть высокие риски появления трещин вследствие напряжения, а также в зависимости от особенностей состава материала, количества водорода или излишне малого тепловложения в ходе сварочных работ.

Приложение № 11 к AWS D1.1-96 содержит два таких метода. Один из них заключается в контроле твердости в HAZ (области теплового воздействия). А второй регулирует количество водорода. Первый способ используется исключительно для угловой сварки. В его основе лежит предположение, что можно избежать появления трещин, поддерживая твердость HAZ на уровне ниже какого-то определенного заранее значения.

Такая возможность появляется при контроле скорости охлаждения металла. Прослеживается прямая взаимосвязь между критической скоростью охлаждения (при заданной твердости) и углеродным эквивалентом стали. Расчет происходит в соответствии со следующей формулой:

CE = C + ((Mn + Si)/6) + ((Cr + Mo + V)/5) + ((Ni + Cu)/15)

По окончании определяется минимальная температура нагрева, которая основывается на критической скорости охлаждения. Процедура описана в труде Блодгетта «Расчет скорости охлаждения методом компьютерного моделирования». Она основана на скорости охлаждения, температуре, при которой скорость охлаждения становится критической, толщине заготовки, тепловложении, температуре, с которой происходит предварительный разогрев материала, его теплоемкости и теплопроводности.

Однако в параграфе 3.4 того же Приложения 11 к документу AWS D1.1-96 говорится следующее: «Несмотря на то, что данным методом можно пользоваться для выяснения температуры предварительного нагрева, создан он для вычисления минимального тепловложения, которое должно помочь избежать излишнего затвердевания, вследствие чего образуется минимальный шов».

Второй метод, предлагающий контролировать водород, исходит из предположения, что избежать возникновения трещин поможет водород, если его количество, остающееся в остывшем до +50 °С шве, будет менее критического значения, определенного заранее. Данный показатель зависит от напряжения стали и ее состава. Описанная процедура подойдет в первую очередь сталям высокой прочности низколегированных сортов, имеющим высокую закаливаемость. Для углеродистых сталей расчетный нагрев металла может быть недостаточен.

Существуют три основных этапа метода контроля количества водорода в металле. На первом рассчитывается параметр состава материала, который эквивалентен углеродному. На втором – определяется индекс восприимчивости – это функция параметра состава, а также содержания водорода, который способен к диффузии в заполняющем металле. На третьем этапе происходит расчет температурного минимума для предварительного нагрева материала с использованием параметров напряжения, индекса восприимчивости и толщины металла.

Где применяется сварка с подогревом металла и какое оборудование необходимо

Где применяется сварка с подогревом металла и какое оборудование необходимо

Предварительному нагреву чаще всего подвергается основной материал на расстоянии от сварного соединения. Рассмотрим пример. А является определенным участком углового шва.

Для расчета расстояния от него до места, где следует проводить предварительный нагрев, потребуется решить две проблемы:

  1. При толщине металла равном или меньшем 50 мм расчетное значение не должно быть более 50 мм от сварного соединения.
  2. При толщине материала более 50 мм расстояние от шва для предварительного нагрева берется меньше 75 мм. Это указано в инструкции сертификации работников, осуществляющих проверку качества сварных соединений – CSWIP 23.4.

На сегодняшний день производителями предлагается несколько видов различного оборудования для определения контроля, индикации и измерения температуры предварительного подогрева металла. Его используют в ряде коммерческих отраслей промышленности.

Рассмотрим основные измерительные приборы и датчики температуры, используемые с этой целью:

  1. Контактный термометр – применятся с целью замера температуры не выше +350 °С. В основе прибора лежит «термистор» – измеритель температуры. Сопротивление последнего понижается при нагревании, следовательно, оно обратно пропорционально температуре. Сложностью данного прибора является «периодическая калибровка», которую нужно проводить для получения точных результатов измерений.
  2. Термокарандаш и термопаста, в составе которых находится материал, изменяющий цвет и плавящийся под воздействием разной температуры нагрева. Их достоинствами стали низкая стоимость и простота использования. А недостатком – не очень точный результат измерений.
  3. Термопара. Принцип, применяемый в данном приборе, – расчет термоэлектрической разности потенциалов свариваемого материала и разогретого металла шва с целью расчета температуры. Использовать прибор следует во время и после сварки, а также для термической обработки. Он проводит постоянный мониторинг температуры охлаждения и нагрева в большом диапазоне. Однако требует регулярной калибровки, что считается достаточно большим его недостатком.

Сварка с подогревом металла: пошаговый алгоритм

Сварка с подогревом металла: пошаговый алгоритм

В процессе транспортировки либо вследствие иной причины металлические заготовки могут подвергнуться деформации. Если это произойдет, то при стыковке деталей в зоне сварки могут возникнуть проблемы. Как правило, они приводят к ухудшению качества сварного соединения.

  1. Для предотвращения появления некачественного шва производят правку изделия до сварки – горячую и холодную. Выбор способа зависит от сложности деформации и размеров деталей. Правку можно делать вручную либо использовать специальные приспособления. Например, стальные или чугунные плиты исправляют вручную с помощью кувалды или молотка. Если для правки необходимо большое давление, то используется ручной пресс. Это винтовой аппарат, состоящий из двух плит. Высокое давление, создаваемое последними, выправляет дефект заготовки, уложенной между ними.

    Впрочем, далеко не всегда есть возможность исправить дефект вручную. Тогда применяют специальные средства, к примеру, пресс (разных типов) или листоплавильный станок. Двигатель у последнего – электрический, он вырабатывает требуемую для работы мощность, которую передает редуктор. С их помощью давление на деформированные части заготовок увеличивается.

  2. Разметка заготовок является еще одним важным этапом работы при подготовке деталей к сварке. Это необходимо в случае, когда разметка профиля не совпадает с параметрами заготовок, планируемыми к использованию в изделии. При этом профиль требуется подрезать с предварительной разметкой по заданным размерам.

    Существует следующие способы разметки: оптическая, ручная, мерная резка. Ручная разметка производится с использованием простых инструментов, таких как штангенциркуль или линейка. В случае, когда необходимо провести разметку небольшой партии заготовок одного типа, пользуются шаблонами, изготовленными из профилируемых листов либо алюминия. Ручной способ разметки имеет высокую трудоемкость и небольшую скорость работ.

    Разметно-маркировочное оборудование используется для разметки заготовок оптическим способом. Оно работает со скоростью до 10 м/мин. Для работы следует ввести в аппарат специальную программу, основанную на установленных параметрах. В таком устройстве разметка наносится с использованием пневматического крена.

    При мерной резке разметка на профили не наносится. Оборудование разрезает заготовки в соответствии с заложенной в специальные устройства программой. В ней указаны размеры деталей и их конфигурация.

  3. Резка металла. Считается одним из самых важных этапов сварки с подогревом. В этот период проводится подготовка материала для соединения. В противном случае размер заготовок не будет соответствовать требуемым параметрам.

    Резка бывает механической и термической. Первая предполагает использование как ручного, так и механического инструмента. Термическая же представляет собой плавку материала по нанесенным заранее отметкам. Она тоже бывает ручной и автоматизированной. Для работы используют плазмотрон, кислородный резак и дуговую сварку. Кроме того, применяется оборудование, которое осуществляет резку в полуавтоматическом либо в автоматическом режиме.В процессе транспортировки либо вследствие иной причины металлические заготовки могут подвергнуться деформации

    Термический способ резки считается универсальным, поскольку процесс может идти в разных направлениях: прямо- или криволинейно.

  4. Подготовка кромок. Сварка с предварительным подогревом металла происходит на чистых – без загрязнений и химических пленок – поверхностях. Изделию может повредить попадание даже небольшого количества грязи. Это приведет к возникновению пористости, растрескиванию, напряжению металла и прочему браку, из-за которого соединение утратит свои качества.

    Следует помнить о том, что на поверхности металла при длительном контакте с воздушной средой появляется оксидная пленка. Благодаря свои жаростойким свойствам она не дает провести качественную сварку заготовки. Избавиться от нее можно, очистив шов металлической щеткой или болгаркой.Следует помнить о том, что на поверхности металла при длительном контакте с воздушной средой появляется оксидная пленка

    В условиях промышленного производства заготовки очищаются с помощью дробеструйных или пескоструйных агрегатов. Возможно проведение химической чистки в ванне посредством опускания детали в химический реагент. Применение данного способа, как правило, ограничивается подготовкой цветных металлов. А черные и стальные изделия очищают ручным способом.

    Сварка с подогревом металла предваряется зачисткой краев изделия, в особенности если заготовка имеет большую толщину. Кроме того, кромки необходимо подрезать до придания им определенной геометрической формы. Края бывают Х-образные, плоские или V-образные. У тонких деталей делают плоские кромки, а остальные используют для сварки толстых изделий.

    Края заготовок для соединения готовят следующим образом: обрабатывается ширина зазора, угол разделки, регулируется длина откоса. При сварке труб самой разной толщины подготовке кромок нужно уделять повышенное внимание, иначе металл может не провариться. Необходимо выбрать правильный скос, который поможет сделать переход между заготовками плавным. В результате при дальнейшем использовании готового изделия не будет напряжения нагрузки.

    В ходе подготовительных мероприятий холодной сварки труб проводят подрезку последних с помощью ручного инструмента и станков. А для термической сварки требуются автоматические либо ручные горелки.

  5. Сборка под сварку – это последний этап работ, предваряющих сварку. В это время проводится жесткое соединение (фиксация) деталей. Они располагаются в том положении, в котором должны быть после проведения сварных работ. Однако даже закрепление специальными устройствами не всегда помогает, поэтому мастеру приходится проводить точечную приварку заготовок друг к другу. Такая фиксация дает возможность сохранить правильную форму конструкции и повышает ее надежность. Сборка для проведения сварки должна обеспечивать возможность мастеру сделать горизонтальный шов.

    Проводить сборку следует только после окончания подготовки (очистки и пр.) поверхности материала. Места сварки должны быть полностью доступны. А для предотвращения деформации части конструкции следует надежно закрепить.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

  • Изготовление витрин на заказ: преимущества подхода

    Изготовление витрин на заказ: преимущества подхода

    Изготовление витрин на заказ – отличный выход из ситуации в тех случаях, когда найти нужное оборудование в специализированных магазинах не получается. Более того, многие предприниматели изначально рассматривают именно этот вариант как наиболее подходящий. И в этом нет ничего удивительного. Выполненная по заранее разработанным чертежам витрина без проблем встанет на предназначенное для нее место, да и смотреться будет гораздо выгоднее стандартной. Остается лишь определить, какое именно изделие вам требуется, и заранее изучить, на какие моменты при получении товара следует обратить внимание в первую очередь.
  • Что можно варить аргонной сваркой: особенности технологии

    Что можно варить аргонной сваркой: особенности технологии

    Что можно варить аргонной сваркой? Да практически все! И это радует, ведь соединить детали из различных цветных металлов и сплавов обычными методами иногда не представляется возможным. С другой стороны, технология аргонной сварки достаточно сложна и обладает своей спецификой. Поэтому прежде чем приступать к работе, нужно как можно более тщательно изучить особенности данного способа металлообработки.
  • Сварной забор 3D: преимущества и пошаговая инструкция по установке

    Сварной забор 3D: преимущества и пошаговая инструкция по установке

    Сварной забор 3D – это недорогая утилитарная конструкция, не лишенная эстетических качеств. Подобное решение позволяет выполнить сразу несколько задач: обозначение периметра участка, защита территории от несанкционированного доступа, установка недорогой крепкой и устойчивой к коррозии ограды. При производстве секций забора используется металлический прут из горячекатаной стали. Все элементы проходят процессы оцинкования и окрашивания. Больше о технологии изготовления и монтажа вы узнаете из нашего материала.
  • Сварка тонкостенных труб: выбор технологии

    Сварка тонкостенных труб: выбор технологии

    Сварка тонкостенных труб – один из наиболее востребованных методов. Металлические фермы, теплицы, легкие каркасные конструкции – во всех этих случаях используются профильные трубы. Несмотря на преимущественно бытовое применение изделий, изготовленных таким способом, данный вид сварки нельзя назвать простым. Требуется учитывать множество нюансов для выполнения качественного сварного шва. Что это за тонкости, какими методами осуществляется сварка, читайте в нашем материале.
  • Какая полуавтоматическая сварка лучше – с газом или без?

    Какая полуавтоматическая сварка лучше – с газом или без?

    Какая полуавтоматическая сварка лучше – с использованием газа или без него? Ответить на эти вопросы достаточно сложно. У каждой технологии есть свои достоинства и недостатки, поэтому тот или иной метод лучше использовать в зависимости от конкретной ситуации. Вообще, сварка полуавтоматом, причем любым из способов, на сегодняшний день является одним из самых востребованных видов металлообработки. Но чтобы правильно воспользоваться ее преимуществами, нужно иметь представление о технологических нюансах каждого метода.
  • Вертикальный шов дуговой сваркой: обзор техник и методов

    Вертикальный шов дуговой сваркой: обзор техник и методов

    Вертикальный шов дуговой сваркой является довольно сложным приемом, который частенько ставит в тупик начинающих сварщиков. Главная проблема заключается в том, что расплавленный металл течет вниз, создавая тем самым барьер для продвижения основного шва. Из-за наличия электродных шлаков место соединения получается некачественным, и работа идет насмарку. Однако есть способы этого избежать. Естественно, что без практики нельзя научиться и лучше довериться специалистам. Но если есть желание все сделать самому, то знание правил сварки вертикальных швов значительно упростит процесс. В нашей статье мы подробно разберем, как правильно осуществлять такую процедуру и какие особенности нужно учитывать.
  • Универсальные металлические стеллажи: виды и конструктивные особенности

    Универсальные металлические стеллажи: виды и конструктивные особенности

    Универсальные металлические стеллажи – это лучшее решение в ситуации, когда необходимо быстро обставить торговое, складское или офисное помещение. Как следует из названия, такой тип конструкции подходит для большинства задач, соответствуя как технической, так и эстетической стороне вопроса. Однако несмотря на универсальность, такие металлические стеллажи имеют свои особенности, которые нужно учитывать перед приобретением. Например, не имея задачи хранить тяжелые предметы, нет смысла покупать особо прочные конструкции. В нашей статье мы расскажем о том, какими бывают универсальные стеллажи, из чего они состоят и как правильно их выбирать.
  • Столешница для сварочного стола: выбор конструкции и материала

    Столешница для сварочного стола: выбор конструкции и материала

    Столешница для сварочного стола конструктивно представлена несколькими видами. Все зависит от задач, которые стоят перед сварщиком, рабочего оборудования и финансовой составляющей – бюджета, выделенного на покупку или самостоятельное изготовление стола. Это может быть сплошной перфорированный лист металла, столешница, изготовленная из профильных труб или швеллеров, простая либо поворотная конструкция. Подробнее о выборе материалов, необходимых инструментах и схемах столешниц читайте в нашем материале.
  • Металлические стеллажи для инструмента: критерии выбора

    Металлические стеллажи для инструмента: критерии выбора

    Металлические стеллажи для инструмента – это универсальные системы хранения, которые в основном используются в небольших мастерских и гаражах. Главные их преимущества: прочность конструкции, простота сборки и невысокая стоимость готового изделия. Существуют различные виды металлических стеллажей для инструмента. Отличаются они не только конструктивно, но и способом крепления. Также есть возможность установки различных полок. Больше информации о подобных приспособлениях для инструмента вы найдете в нашем материале.

Экспресс расчет
стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Заказать звонок

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Акция